创新方法与TRIZ理论矛盾矩阵应用.pptx

1、,创新方法与TRIZ理论,信息工程学院 熊开封,主讲内容,基本概念创新的必要性创新并不难创新方法活力小车模块学生作品鉴赏,一、基本概念-创新与创造,创新（Innovation）：破旧立新，推陈出新，“首创新事物”。狭义创新：能够促进企业生产力提高、经济效益增长、与现代科学技术相关联的直接企业行为。在某种意义上说创新就是企业对科学技术发现、发明和创造的实际应用。熊彼特美 广义创新：新东西（没有的东西、运用新科学、新技术、新发明、新创造）无-有-新,创造:第一次产生,崭新的新颖性 新是创造的核心。广义：首次自己做成功(自己未做过、别人未做或不知道别人是如何做的）有益于社会发展的事情。创造的主体是群

2、众。,发明（Invention)，又称发明创造。利用自然科学法则，创造前所未有的人工事物的活动（包含新产品的发明和新的制造方法的发明）。其目的侧重于运用科学原理去改造世界。主要解决“做什么”和“怎么做”的问题。发现（Discovery），创造性发现。对前人没有觉察的客观世界存在的事物、现象和规律的揭示。目的是探索未知，主要解决是什么和为什么的问题。,一、基本概念-发明与发现,历史上重大技术创新例子,技术与产品发明年份创新年份滞后期日光灯1859193879采棉机1889194253拉链1891191827电视1919194122喷气发动机1929194314雷达1922193513复印机193

3、7195013蒸汽机1764177511尼龙1928193911无线电报188918978三极真空管190719147圆珠笔193819446当发明者与创新者合二为一时，可以大大缩短“滞后期”。,创造,发明,创作,发现,创新,3“创”2“发”关系图,广义的创造更强调创造过程，而广义创新更强调创造的结果。,二、创新的必要性,创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。江泽民,没有个人独创性和个人志愿的统一规格的人所组成的社会将是一个没有发展可能的不幸的社会。爱因斯坦 1936.10.15 美国高等教育300周年纪念会,创新的前提：创新思维思路决定出路。创新地理解意图。两个毕业两年后不同际

4、遇的大学生。,导致大学生就业难的原因分析依赖性强，创造力弱。,对企业来讲，要么创新，要么死亡。管理大师 德鲁克,2015年我国发明专利申请量突破100万件，同比增长18.7，连续5年位居世界首位。“数量增长，质量提高，结构优化”在光学、发动机等7个领域，中国的发明专利拥有量与国外仍有较大差距。,发达国家正以其技术创新优势取得技术垄断优势,在生物工程领域的专利拥有情况,在医药领域的专利拥有情况,中国建国66年，终于获得科技方面的诺贝尔奖。,1901年诺贝尔奖设立以来，几乎每年都有美国人获奖，且常包揽三大奖。前苏联1917年立国，39年后获得第一个诺贝尔奖；捷克斯洛伐克41年；波兰46年；巴基斯坦

5、29年；印度30年；平均35年。美国优势：氛围，充足的资金，美国人普遍对科学的重视、热爱和支持。“必须学习和借鉴美国经验，进行制度和观念创新，建设好软力量。而这种软力量绝不是仅靠恢复儒学和古文化传统可以企及的，必须建立与现代文明走向一致的制度和价值体系。”2006年10月10日中国青年报,三、创新并不难,人人可创新创新有方法,检核表法,组合法,列举法,改变100年的历史-2003年美国工业设计师协会金奖,荷兰男孩旋转倾倒系统易于开启、倾到、控制、油漆不再滴漏。,旋转倾倒系统,易于开启,易于倾倒-油漆不再滴漏,易于控制,易于储运、便于广告张贴,信用卡,创新源于生活的点滴。需要的是停顿一秒的思考。

6、,弗兰克麦克纳马拉,皮球,图示的空心立方体为美国最新设计的儿童玩具，请猜猜这是什么儿童玩具？,温暖 安全 舒适,奥迪车广告创意设计（平面设计）,创新其实并不一定有多么高深的核心技术 看看一些创新的例子,苹果诉讼三星：2011.4-6:苹果在美诉三星侵权,三星侵犯苹果公司数项专利：索赔金额25亿美元，附带要求在美国全面禁售三星的侵权产品。2012.8:历时一年半的“苹果在美诉三星侵权案”终于有了结果美国联邦地方法院陪审团最终裁定，三星侵犯苹果公司数项专利，并需向苹果支付超过10.5亿美元赔款，约合人民币66.2亿。,专利的故事-苹果/三星专利之争,深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？1、应用专利1

7、63：轻触屏幕放大文件,当你觉得页面上的字体太小时，你可以通过轻触屏幕来放大字体；另外，你还可以通过双击屏幕让文本居中显示。苹果拥有这项专利，陪审团判决三星的12款手机侵犯了这项专利。,专利的故事-苹果/三星专利之争,深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？2、应用专利381：拖屏至页面边界之外时的回弹功能。,这项专利也被称作橡皮筋专利。当你将页面卷动到应用程序底部时，如果你使用了苹果的这项专利，页面就会弹回到应用程序的页面。三星的21款手机侵犯了这项专利。,专利的故事-苹果/三星专利之争,深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？3、应用专利915：识别单触和多触手势,这项专利的典型应用实例是你可以用两根

8、手指做夹放手势来缩放屏幕。iPhone具有很强的智能，它可以识别出你是使用一根手指还是两根手指在进行操作。苹果拥有这项专利，三星的21款手机侵犯了这项专利。,专利的故事-苹果/三星专利之争,深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？4、设计专利087：（白色版）iPhone的外观设计专利,苹果为iPhone的基本设计和外形申请了专利。这意味着它拥有这种圆角外形的设计专利。三星的12款手机侵犯了这项专利。,专利的故事-苹果/三星专利之争之3-5-5,深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？5、设计专利677：（黑色版）iPhone的外观设计专利,除了为白色版iPhone的基本设计和外形申请专利之外，苹果还为黑

9、色版iPhone的外形和颜色申请了专利。,专利的故事-苹果/三星专利之争,深层了解三星侵犯了苹果的哪些专利？6、设计专利305：界面上的圆角图标,三星的手机图标复制了苹果的图标，它们的设计和形状是完全一样的。三星的13款手机侵犯了这项专利。,问题与思考,这些专利哪些是“核心技术”？,创新与创造的不同,我们为什么不能？,诺贝尔化学奖,发现塑料导电性,日本筑波大学白川英树教授,1997,伟大的科学发现,2000,请说说塑料不同凡响的特性?,聚乙炔塑料,碘杂质,导电塑料,导电现象,科学发现,技术发明,专业知识提升创新层次,2023/5/19,34,良好方法能使我们更好地发挥天赋的才能，而笨拙的方法则

10、可能阻碍才能的发挥。贝尔纳 最有价值的知识是关于方法的知识。达尔文,四、创新方法,4.1 传统创新方法,头脑风暴法,效率低，成本高,测绘与仿制,凭经验设计,试错法,折中法,检核表法,试错法,试错法的效率,资料来源：G.Stevens and J.Burley,“3000 Raw Ideas=1 Commercial Success!”，ResearchTechnology Management,40(3):16-27,May-June,1997.,据记载，爱迪生试验电灯用过1600多种金属材料和6000多种非金属材料，而采集的材料更多达14000多种；试验新型蓄电池用过9000多种材料，失败5

11、0000多次。,测绘与仿制,现有产品,测绘+部分设计,产品图纸,加工装配,样机,创新不足 可能侵权,歼6,米格21,测绘与仿制,苏27,歼11,实例：,经验设计法,我以前都是这么做的,聘用有经验的行业专家，根据自己的经验提出技术方案,容易形成思维定式 缺乏创新,头脑风暴法,解决方案：出动直升飞机沿积雪严重的电线飞行,头脑风暴：1.设计一种专用的电线清雪机 2.用电热来化解冰雪；3.用振荡技术来清除积雪；4.带上几把大扫帚，乘坐直升飞机去扫电线上的积雪 不到一小时，与会的10名技术人员共提出90多条新设想。,问题：美国北部,电线上积满冰雪，大跨度电线被积雪压断 严重影响通讯,美国创造学家AF奥斯

12、本于1939年首次提出（5-10人参与）,头脑风暴法的优缺点,可激发个人潜能，获得好的创新成果,但得到的方案太多，方案筛选困难，成本较高，对参与人个人素质要求高,折中法,庸官断案，各打50大板（2011.4.19）河南偃师市电视台记者在采访交警大队交通协管员违法上路查车时，有5名记者被打伤，摄像机也被砸坏。媒体对此曝光后，当地政府调查组迅速进行了“处理”，在责成市交警大队辞退直接组织打人的赵某等4人的同时，对“协调该纠纷过程中处置不当”的市广电总台副台长和市电视台台长分别给予行政效能告诫和行政警告处分。这并不是一起普通的民事纠纷，而是行使正常采访职能的新闻记者遭受不法侵害的案件，而且事实清楚，

13、证据确凿，理应对涉嫌违法的打人者依法严惩，并对因公受伤的记者予以补偿和表彰，这样才能惩恶扬善，维护法律的尊严，保障新闻单位和记者的合法权益，从而保障公众的知情权和监督权。偃师市调查组却把这起严重的侵权伤害案当作象打架斗殴一样的民事纠纷，不分是非善恶，不论青红皂白，武断地判定双方都有责任，“各打五十大板”了事,用钢丝切割硅片,钢丝粗,强度和寿命,硅片成材率,钢丝细,强度和寿命,硅片成材率,钢丝粗细折中：即满足一定强度和寿命，又保证一定硅片成材率，取0.10.16mm,奥斯本检核表法：玻璃杯的改进,创新是反复进行的思维发散与收敛过程,定义问题,大脑风暴,问题情境,真正的,问题,创新方案,方案产生,

14、方案评价,可行的,方案,经典创新方法,TRIZ创新方法,更有效的创新过程！,1、什么是TRIZ？2、TRIZ的形成与发展3、TRIZ的核心思想4、TRIZ的理论体系5、TRIZ的创新原理6、TRIZ的矛盾矩阵,4.2 TRIZ理论,1、什么是TRIZ？,发明问题解决理论,TRIZ 理論是由苏联人Genrich Altshuller在1940年代创立。他审阅世界各种专利二百五十万件，而发现这些发明之后的规律。,一种系统改良的方法；一种自觉性演化的技術系统解决工程问题的方法；一种消除工程冲突而不抵消妥协的工具；分享无数发明家的知识与经验來增加工程人员知识创造力和解决问题技巧的方法。,TRIZ在前苏

15、联的军事、工业、航空航天等领域均发挥了巨大作用。被西方特工称之为“神奇点金术”。苏联解体后，大批TRIZ研究者移居美国等西方国家，从而促进了TRIZ在全世界的转播，使其得到了广泛应用。,起源于前苏联，被广泛使用,2、TRIZ的形成与发展,例如 通用电气：解决大型发电机中的关键技术问题；克莱斯勒：应用TRIZ解决发动机生产过程中的技术问题获利1.5亿 美元；洛克威尔：应用TRIZ解决刹车系统的创新设计，减少成本50%；福特汽车：TRIZ创新产品每年带来超过10亿美金销售利润；摩托罗拉：.,1993年以来美国数以百计的公司开始研究和应用：,引入TRIZ时间比任何人想像都早,“TRIZ在行业的成功推

16、广与应用迫切需要网络化的教学平台。”Don Masingale 波音公司先进技术预研项目负责人 TRIZ专家,2001年，公司聘请25名前苏联的TRIZ专家对450名波音工程师进行2周培训，取得波音767空中加油机关键技术的突破，赢得15亿美元空中加油机定单，使波音战胜空客。,3、TRIZ的核心思想,40条创新原理,不同领域反复出现相同的问题及其求解原理，且所用原理与方法并不多。,4、TRIZ的理论体系,53,5、TRIZ的40条创新原理,思考1：怎样使家具便于运输？,分离原理,(1)将一物体分割成许多独立的零件 将一个大面积或大体积的产品或者零件设计分割成许多小单位的集合。(2)将物体设计成

17、组合式的（以利组装与拆解）可以将产品设计成可折叠式，或者分解组合式。(3)增加物体分割的程度 如果产品本身已经利用分割的原则来设计，那么就把它再分割成更细或更小的单位。例：多管火箭炮，冰箱，百叶窗；组合式家具、模组化的电脑组件；木制折尺、可连接成所需长度的花园用水管,思考2：如何使仓库防盗？,提取原理（抽离、取回、搬移）,(1)将会“妨碍”的零件或者属性从物体中抽离出来。如果产品有电线或者其它妨碍产品操作、影响外观的物体，想办法将这些物体或者属性抽离出产品本身，改用别的方法来执产品最重要的功能。(2)仅将必要部分或者性质，从物体中抽离出来。只将产品本身最必要的部分、零件或者属性抽离出来，让最主

18、要的物体独立出来。例如空调器的压缩机或者风扇等干燥剂；如：避雷针；SIM卡；干燥剂；火箭班,思考3：如何使沙漠保持水分而成绿洲？,(1)将物体本身或者其外在环境从均匀的结构改成不均匀的结构 如将T、f由恒定值改为按一定斜率增长；奶油+水果的蛋糕；(2)让物体不同的部位执行不同的功能 瑞士军刀、羊角锤(3)物体各部位的零件要放置于最适合让它发挥作用的地方 好钢用在刀刃上；司仪。,把聚乙烯醇做成小球混到沙中,局部质量,思考4：如何解决雨伞抗风？,(1)用不对称（不均匀）的形状来取代对称的形状三相电源插头；优盘插口。(2)如果物体本身已经是不对称（不均匀）的形状，就增加它不对称的程度。,不对称原理,

19、思考5：如何给小甲虫量体温？,(1)在空间上，属于相邻或相同连续动作的相似型物体，使其合并为一体 有时候产品的外部或内部物体很多，都是在做同样动作时会出现较大的摩擦力与阻力，或者是因此损失过多的能源，在这个情况下，将相同功能与做相同动作的物体，合并成为单一物体。多CPU；三栖明星(2)在时间上，属于相邻或相同连续动作的相似型物体，使其合并为一体 如果一个产品有好几个同的动作，必须在时间上同时执，那么就把这些动作合并在同一个零件或者产品上。冷热水混水器，“买二送一”,组合原理,原理15：动态特性原理,1）将静止的物体变为运动的物体；2）将结构刚性的物体变为结构可以变动的物体。,例：空调通风口的叶

20、片,例：铰接式公交车,椅子,1）使物体由静态变为动态,动态特性原理的应用关键,2）使系统具有自我调节的属性,小提示：参看以下资料，解析40个创新原理，并为每个创新原理的列出1个应用案例。,http:/中国TRIZ理论研究专题网站创新设计:TRIZ:发明问题解决理论M 学校图书馆TRIZ 40个创新原理解析以北京奥运会、上海世博会为例J CNKI或万方等,6、TRIZ理论的矛盾矩阵,如何高效应用创新原理？遇到矛盾或冲突问题，是把每个原理依次对应排列应用一遍？能否有快捷的方式来应用原理？是否有统一格式（规范化）指引？,抽象问题 抽象解答 ax2+bx+c=0 x=(-bb2-4ac)/2a 特殊问

21、题 专门解答 3x2+5x+2=0 x=-1,-2/3,解一元二次方程的基本方法,TRIZ解决发明创造问题的一般方法,48个通用技术参数（对应更新矛盾参数矩阵）,、,矛盾矩阵表(2003),用户需求：省水、省电、省洗衣剂技术矛盾：减少物质的浪费是否能达到原来的效果，即“物质的浪费”与“功率”之间的矛盾。,经典应用实例1：“绿色”洗衣机的创新设计,、,28,18,38,25,13,3,洗衣机创新矛盾矩阵表,方案合成：利用水电解与超声波振荡相结合的方式，取代原有电机拖动波轮或滚筒的系统。方案分析：该方案既可以避免衣物缠绕，也可降低甚至免用洗衣剂，而且洗衣水可以重复利用，达到环保与节能的功效。从大电

22、流的电机驱动到电解与振荡装置的发展，符合技术系统的进化趋势。虽然距离理想化最终方案还很远，但实现了省水、省电和省洗衣剂的要求。,吸尘器的问题？圆形吸尘器漂亮，但是墙边扫不干净TRIZ分析问题矛盾：圆方TRIZ提供的解决思路时间分离方法空间分离方法动态特性,经典应用实例2：三星吸尘器的改进,三星吸尘器的改进,TRIZ提供的解决思路 时间分离方法 空间分离方法 动态特性,通过工具过滤提高创新效率,汽车为了便于加速并降低加速的油耗，汽车底盘的重量越小越好。但为了保证高速行驶时汽车的安全，底盘重量越大越好。这种要求底盘同时具有大重量和小重量的情况。对于汽车底盘的设计来说就是物理矛盾，解决该矛盾是汽车设

23、计的关键。分析：这个设计与汽车底盘的重量有关。汽车属于移动物体，解决此问题应该分析的特征参数是“移动物体的重量”，引导表格查得的创新原则分别为：35、28、31、8、2、3、10。下表是对个性创新原则的注意分析，从中选出合适的方案：,经典应用实例3：汽车底盘的设计,创新原则分析:,创新原则分析:,最后的解决方案：在汽车上安装汽车导流装置，通过该装置产生的重力场获得重量，使汽车的速度越快达到的重力场就越大，以达到最后的设计要求。,通过解决实际问题可以看出，引导表格给出的创新原则，均得到了有效利用。这说明要得到满意的解决方案，就必须针对问题展开联想，在汲取基本知识的基础上萌发不同的想法。,方案评估,实施,新问题,提示：用矛盾矩阵表解决问题的模式,转为标准问题,查创新原则表,确定实际问题,分析创新原则,不满意,满意,2023/5/19,114,谢 谢！,