TRIZ创新方法理论和应用课件.ppt
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- TRIZ 创新 方法 理论 应用 课件
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1、主要内容第1章 TRIZ理论简介第2章TRIZ主要内容第3章TRIZ案例分析第1章 TRIZ理论简介1.1 TRIZ基本概念1.2 TRIZ理论体系1.3 TRIZ理论核心思想1.4 TRIZ理论中发明的五个等级 1.1 TRIZ基本概念TRIZ理论通俗解释 在已有的、或者变换过的资源的基础上,采用类似的法则,排除影响达到理想结果的矛盾产生了新的发明。羽毛笔自来水笔圆珠笔毛细管笔3000年50年25年2,500,000TRIZ工具工具39393939矛盾矩阵矛盾矩阵4040个创新原理个创新原理发明等级及其特征发明等级及其特征技术系统进化法则技术系统进化法则资源和理想解资源和理想解迄今为止,迄今
2、为止,TRIZTRIZ已分已分析了析了15,000,00015,000,000专利专利有代表性的有代表性的实用专利实用专利500,00020%2020万万250250万万4万万50万万TRIZ的含义及来源的含义及来源195019601970198019902000 解决发明问题解决发明问题TRIZ软件软件(CAI)19401961首次出版书籍首次出版书籍如何学会发明如何学会发明1959正式提出正式提出 ARIZ1946识别专利识别专利定义发明等级定义发明等级1956首次发表文章首次发表文章“发明创造心理学发明创造心理学”和技术进化理论和技术进化理论1969提出提出专利评价体系专利评价体系199
3、3TRIZ传到美国传到美国并走向世界并走向世界1977物物-场分析场分析效应知识库效应知识库90年代初年代初第二代程序软件第二代程序软件198576个标准解个标准解ARIZ-851980第一个第一个TRIZ软件问世软件问世2003矛盾矩阵矛盾矩阵1989成立俄罗斯成立俄罗斯 TR I Z协会协会1995完成增强型完成增强型 AR I Z19794个分离原理个分离原理1971经典矛盾矩阵经典矛盾矩阵2003矛盾矩阵2009矛盾矩阵矛盾矩阵TRIZ的发展历程的发展历程1.2 TRIZ理论体系发明问题解决算法(ARIZ)专利分析自然科学系统科学思维科学功能分析 物场模型 矛盾分析 资源分析技术矛盾
4、物理矛盾 发明问题 科学原理创新原理 分离原理 标准解法 知识库创新思维培养技术系统/技术过程 矛盾资源理想化辩证法系统论认识论技术系统进化法则解题流程理论来源问题分析与求解基本概念哲学理论基础TRIZ理论体系及创新方法简化模型可用:一种思想最终理想解一组法则技术系统进化法则四个工具 技术冲突与发明原理 物理冲突与分离方法 物场分析与标准解 How to模型与知识库一种算法发明问题解决理论(ARIZ)1.2 TRIZ理论体系(1)最终理想解(IFR)1.2 TRIZ理论体系(2 2)技术系统)技术系统技术系统技术系统:由相互联系的元件与运作所组成的、以实现某种功能或职能的事物的集合。子系统子系
5、统:更细化的、可以实现各种基本功能的组成部分,称为技术系统的子系统。超系统超系统:把技术系统之外的系统或系统的组成部分,往往是指技术系统所隶属的外部环境。1.2 TRIZ理论体系(3)技术系统进化法则(经典TRIZ)(1)完备性法则(2)能量传递法则(3)协调性进化法则(4)提高理想度法则(5)动态性进化法则(6)子系统不均衡进化法则(7)向微观系统进化法则(8)向超系统进化法则1.2 TRIZ理论体系S曲线 当一个技术系统的进化完成4个阶段后,会出现一个新的技术系统来替代它,如此不断替代。婴儿期婴儿期衰退期衰退期 成长期成长期成熟期成熟期通过性能参数随时间变化的规律,可以准确地予测产品和技术
6、所处的生命周期阶段。专利数量专利数量利润利润性能参数性能参数发明级别发明级别婴儿期婴儿期时间时间成长期成长期衰退期衰退期成熟期成熟期S-曲线对应的专利数量、发明级别和利润曲线曲线对应的专利数量、发明级别和利润曲线 一个完整的技术系统必须包含四个部分:动力装置,传输装置,执行装置,控制装置完备性法则完备性法则完备性进化实例例:锄头例:锄头 锄头锄头 犁犁 拖拉拖拉机机例:长矛例:长矛 长矛长矛 弓箭弓箭 弩弩 枪枪u技术系统实现功能的必要条件:能量必须能够从能量源流向技术系统的所有元件;u技术系统的进化应该沿着使能量流动路径缩短的方向发展,以减少能量损失;u如果某个元件接收不到能量,就不能发挥作
7、用,这会影响到技术系统的整体功能实例:多米诺骨牌能量传递法则协调性法则u技术系统的进化,沿着整个系统的各个子系统互相更协调,与超系统更协调的方向发展u实例:积木玩具 风景区的建筑 协调性法则的进化路线1)形状协调2)频率协调3)材料协调u形状协调形状协调 各子系统之间,以及子系统与超系统的形状要相互协调各子系统之间,以及子系统与超系统的形状要相互协调u实例实例形状协调频率协调频率协调进化路线频率协调进化路线单个物体单个物体连续运动连续运动脉冲脉冲周期性作用周期性作用增加频率增加频率共振共振材料协调材料协调进化路线材料协调进化路线人工心脏捐赠心脏克隆心脏实例实例:人工心脏:人工心脏相同材料相同材
8、料相似材料相似材料惰性材料惰性材料可变特性的材料可变特性的材料相反特性的材料相反特性的材料提高理想度法则=(有用功能)有用功能)(成本成本+有害功能)有害功能)理想度理想度 简化低价值组件的路线简化低价值组件的路线离散安置仪表组合图线显示挡风玻璃显示提高理想度法则简化组件实例实例:汽车仪表盘:汽车仪表盘完整的系统完整的系统去掉部分组件去掉部分组件部分简化的系统部分简化的系统完全简化的系统完全简化的系统u技术系统的进化应该沿着结构柔性、可移动性、可控性增加的方向发展,以适应环境状况或执行方式的变化 1)柔性进化 2)可移动性进化 3)可控性进化动态性进化法则子系统不均衡进化法则u技术系统由多个实
9、现各自不同功能的子系统组成,各个子系统是不同步不均衡进化的;u任何技术系统中的每一个子系统都是沿着各自的S曲线进化的;u不同的子系统在不同的时间点到达自己的极限,这将导致子系统间矛盾的出现,解决矛盾将使整个系统得到突破性的进化。案例案例:飞机进化:飞机进化u技术系统沿着着减小元件技术系统沿着着减小元件尺寸的方向进化尺寸的方向进化u实例实例:计算机:计算机向微观级进化法则案例:案例:实例:电子元件的进化实例:电子元件的进化 电子管电子管-晶体管晶体管-集成集成电路电路实例:实例:超迷你超迷你USB数码相机数码相机 录音机录音机随身听随身听便携便携CD机机 mp3 耳环播放耳环播放机机向微观级进化
10、法则u 技术系统的进化是沿着从单系统双系统多系统的方向发展u 技术系统进化到极限时,实现某项功能的子系统会从系统中剥离,转移至超系统,作为超系统的一部分u 在该子系统的功能得到增强改进的同时,也简化了原有的技术系统向超系统进化法则2 分析分析问题模型问题模型3 陈述陈述IFR和物理矛盾和物理矛盾5 运用运用效应知识库效应知识库4 运用运用物物-场资源场资源6 转换或转换或替代问题替代问题7 分析解决物分析解决物理矛盾的方法理矛盾的方法8 运用运用解决方案解决方案9 分析解决分析解决问题的过程问题的过程1 分分 析析 问问 题题把状态模糊问题准确描述为单一问题创建空间、时间、物质和场等有效资源清
11、单确定最终理想解方向及其阻碍的物理矛盾重新选择并定义另一对重新选择并定义另一对技术矛盾技术矛盾求得最终理想解求得最终理想解获取资源的最大化应用获取资源的最大化应用借以透彻分析增长创新借以透彻分析增长创新潜能潜能(4)ARIZ1.2 TRIZ理论体系(1)实际问题解决思路例:鸡兔同笼问题。一个笼子里有若干只兔和鸡,数头为54,数脚为152,请问有多少只兔?多少只鸡?实际问题数学模型二元一次方程求解数学模型实际问题解答1.2 TRIZ理论体系(2)TRIZ解决问题工具体系1.2 TRIZ理论体系(2)TRIZ解决问题工具体系试错试错转化转化TRIZ工具工具应用应用待解决的问题待解决的问题TRIZ问
12、题模型问题模型TRIZ创新模式创新模式最终解决方案最终解决方案1.2 TRIZ理论体系(2)TRIZ解决问题工具体系1.2 TRIZ理论体系(3)使用TRIZ解决问题的基本思路建议首先使用物质-场模型和76个标准解解决,是一种标准化、模式化的方法使用技术矛盾和物理矛盾解决问题时,TRIZ提供的思考方向比较多,注意不能随意舍弃任何一个原理尽量将技术矛盾转化为物理矛盾并激化物理矛盾,往往有助于问题的解决非标准问题使用ARIZ解决1.2 TRIZ理论体系现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面:1、无论是一个简单产品还是复杂的技术系统,其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的,即具有客观的
13、进化规律和模式2、各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力3、技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能1.3 TRIZ理论核心思想 1.4 TRIZ理论中发明的五个等级(1)发明级别的划分依据发明专利对科学的贡献程度、技术的应用范围及为社会带来的经济效益等把发明专利划分为五级:最小发明问题:在本领域内正常的设计小型发明问题:解决一个技术问题时,对现有系统某一个组件某一个组件进行改进中型发明问题:对系统的若干个组件若干个组件进行改进大型发明问题:采用全新的原理全新的原理完成对现有系统基本功能的创新基本功能的创新重大发明问题:用最新的科学原理最新的科学原理,导致一种
14、全新系统的发明、发全新系统的发明、发现现发明的级别创新的程度占人类发明总数的比例(%)知识来源参考解的数量一明确的结果32个人的知识1-10二局部的改进45行业内的知识10-100三根本的改进18跨行业的知识100-1000四全新的概念4跨学科的知识1000-10000五重大的发现1最新产生的知识10000-100000 1.4 TRIZ理论中发明的五个等级(2)划分发明级别的意义发明级别越高,完成该发明所需的知识和资源就越多随着社会的发展、人类的进步、科技水平的提高,已有发明的级别也会随着时间的变化不断降低对于某种核心技术,按照一定的方法论对该核心技术的所有专利按照年份、发明级别和数量可以绘
15、制其“S-曲线”,对于产品研发和技术预测具有重要意义人们所面临的95%的问题,都可以利用已有的某学科内的知识体系来解决当遇到技术难题时,不仅要在本专业内寻找答案,也应当向专业外扩展 1.4 TRIZ理论中发明的五个等级 韩国受益于与苏联的地缘关系,很早就接触到韩国受益于与苏联的地缘关系,很早就接触到TRIZTRIZ。于于19981998年引进了年引进了TRIZTRIZ,早期并不成功。直到,早期并不成功。直到20032003年第二年第二次的引进,三星利用次的引进,三星利用TRIZTRIZ,节约成本达,节约成本达1515亿美元亿美元,并运,并运用用TRIZTRIZ成功申请了成功申请了5252项专利
16、项专利。这才引起世界高度的兴趣这才引起世界高度的兴趣与关注。与关注。在韩国一些大公司大力支持下,在韩国一些大公司大力支持下,TRIZTRIZ的应用得以蓬勃发的应用得以蓬勃发展;例如三星公司成立三星先进技术研究院。展;例如三星公司成立三星先进技术研究院。20072007年三星公司平均每月有年三星公司平均每月有6060个美国专利授权,排名世个美国专利授权,排名世界界第二。第二。一个在一个在19971997年亚洲金融危机濒临倒闭韩国企业,但是到年亚洲金融危机濒临倒闭韩国企业,但是到了了20062006年三星的市值却年三星的市值却超过超过1 1千亿千亿。三星的总裁李正龙在。三星的总裁李正龙在20052
17、005年第一次向世界宣布:年第一次向世界宣布:是什么救活三星?用的就是什么救活三星?用的就是是“萃智萃智TRIZ”TRIZ”!。!。TRIZTRIZ导入导入韩国韩国的成功实例的成功实例 应用应用TRIZTRIZ的效益可以缩短创新的过程,对产品制造过的效益可以缩短创新的过程,对产品制造过程能有所改善,可在最短时间产生更多产品构思和问题解程能有所改善,可在最短时间产生更多产品构思和问题解决方案、可以创造技术先进、引领市场的新产品。决方案、可以创造技术先进、引领市场的新产品。目前目前TRIZTRIZ应用领域也从传统制造业、电子半导体产业、应用领域也从传统制造业、电子半导体产业、航天、化工、建筑、医药
18、、生物科技等领域,延伸至商业、航天、化工、建筑、医药、生物科技等领域,延伸至商业、管理等非科技领域;管理等非科技领域;TRIZTRIZ也开始被应用在小他项目,如音也开始被应用在小他项目,如音乐、艺术与雕塑、漫画卡通、诗歌等人文领域上。乐、艺术与雕塑、漫画卡通、诗歌等人文领域上。TRIZTRIZ引领各个领域成功创新引领各个领域成功创新TRIZ应用于各种领域的成功范例鲜少公开。即使是公开应用于各种领域的成功范例鲜少公开。即使是公开的案例也仍蒙上一层神秘的面纱,因为涉及到各公司产品的案例也仍蒙上一层神秘的面纱,因为涉及到各公司产品与制程的创新发明,所以并未能展示该公司的技术本质。与制程的创新发明,所
19、以并未能展示该公司的技术本质。第2章 TRIZ主要内容2.1 TRIZ创新思维方法2.2 40个发明原理2.3 物理矛盾和四大分离原理2.4 物-场模型分析如何用4根火柴组成一个“田”字?如何一笔画出一个圆,圆心思考?思考?思维定势 为了有效地利用TRIZ的法则、规则和理论方法,需要进行思维的创新,但思维定势会妨碍完成创新思维活动。常见的思维定势有三种:术语的定势形象的定势专业知识的定势(1)九屏幕法 九屏幕法是一种考虑问题的方法,是指在分析和解决问题的时候,不仅要考虑当前系统,还要考虑其超系统和子系统;不仅要考虑当前系统的过去和将来,还要考虑超系统的过去和将来。2.1 TRIZ创新思维方法太
20、空钢笔太空钢笔 据说,早期美国航天员在太空中用钢笔写不出字来,这是因为太空中缺乏重力的缘故。于是,美国航空航天局决定划拨100万美元专款进行攻关。研究是在极其秘密的状态下进行的,经过半年多夜以继日的集中攻关,最后研制出了一款专用的、十分精密的太空钢笔。在庆祝大会上,美国宇航局的一位官员突生疑问:我们如此费力,那么苏联航天员在太空中使用什么笔写字的?当前系统普通钢笔系统的未来太空钢笔当前系统的过去蘸水笔或铅笔超系统空间站(失重)超系统的未来空间城市(失重)超系统宇宙飞船(失重)子系统无压墨水笔芯子系统的未来稳压出水笔芯子系统的过去鹅毛管或铅芯(2)理想度2.1 TRIZ创新思维方法(2)理想度实
21、例月球上的灯泡外罩月球上的灯泡外罩测量酸对不同合金抗蚀性的理想容器测量酸对不同合金抗蚀性的理想容器2.1 TRIZ创新思维方法(3)小人法2.1 TRIZ创新思维方法实例2.1 TRIZ创新思维方法实例2.1 TRIZ创新思维方法实例2.1 TRIZ创新思维方法(4)金鱼法将幻想的、不现实的问题求解构想,变为可行的解决方案金鱼法是一个反复迭代的分解过程利用金鱼法,有助于将幻想式的构想转变成切实可行的构想2.1 TRIZ创新思维方法实例(5)STC法、尺寸时间成本算子分析法尺寸时间成本算子分析法(STC)也有称它为也有称它为RTC(资源时间成本资源时间成本)算子分析法。算子分析法。是利用夸张的手
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