创新思维复习提纲.docx

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创新思维复习提纲

《创新思维》复习提纲

一．创新

1912年美籍奥地利经济学家熊彼特在其德文版《经济发展理论》一书中首次使用创新一词，他将创新定义为“新的生产函数的建立”，即“企业家对生产要素的新的组合。

他认为创新包括5种情况：

1）引入一种新产品；2）引入一种新的方法；3）开辟一个新市场；4）获得原材料或半成品的一种新的供应来源；5）实行一种新的组织形式。

创新具有5个特性：

1）新颖性：

2）具有价值；3）相对优越性；4）一致性：

人们认为某项创新同现行的价值观念，以往的经验以及潜在的采用者的需要相适应的程度；5）复杂性：

人们认为某项创新理解和使用起来相对困难的程度；6）可试验性；7）可观察性。

创新的形式主要有7种：

1）思维创新；2）产品（服务）创新；3）技术创新；4）组织和机制创新；5）管理创新；6）营销创新；7）企业文化创新。

二．创新思维

创新思维是指人们克服惯性思维，重新组织已有的知识经验，提出新的方案或程序，并创造出新的思维成果的思维方式，即建立新理论，提出新设想和新方法。

创新思维具有9个基本特征：

1）突破性：

思维不再局限于原有的框架而建立了崭新的信息通道，对事物形成了全新的认识；

2）新颖性：

思维成果新颖独特；

3）多向性：

从多角度考虑问题，思维的触角向各个方向伸展，从尽可能多的方法中择优选用，发现别人没有采用过的新角度。

从思维方向考察，创新思维可分为发散思维、正向思维、逆向思维、侧向思维、收敛思维；

4）深刻性：

人们对事物或现象能透过现象去认识事物的本质。

5）独立性：

主体具有自主性，在思考和行动时能够自由的做出决定。

6）意外性：

事件发生的具体时间、实际规模、具体态势和影响深度始料未及。

7）敏捷性：

在短时间内迅速调动思维的能力，能够当机立断、迅速、正确的解决问题。

8）风险性：

客观事物的不确定性决定了创新思维物化过程的风险性。

9）非逻辑性：

未经进一步分析、没有清晰的步骤而对事物领悟、理解或给出答案的思维。

创新思维4个阶段：

准备阶段、酝酿阶段、顿悟阶段、验证阶段。

三．惯性思维及其突破的方法

惯性思维指人习惯性地因循以前的思路来思考问题。

常见的克服惯性思维的方法有多屏幕方法、STC算子方法、RTC算子方法、小矮人模型法、金鱼法、最终理想法。

多屏幕方法是一种综合考虑问题的方法，是指在分析和解决问题时，不仅要考虑当前系统，还要考虑它的超系统和子系统。

STC算子方法是从物体尺寸（size）、时间（time）、成本（cost）三个不同角度进行考虑，打破固有的对物体尺寸、时间和成本的认识。

RTC算子方法是从物体尺寸（resource）、时间（time）、成本（cost）三个不同角度进行考虑，打破固有的对物体资源、时间和成本的认识。

小矮人模型法是指当系统内的某些组件不能完成必要的功能和任务，并表现出相互矛盾的作用时，就用多个小矮人分别代表这些组件，通过对执行不同功能的小矮人进行重新组合，对结构进行重新设计，以实现预期的功能和任务。

四．发明问题的解决理论（TRIZ）

TRIZ是前苏联发明专家根里奇·阿奇舒勒等在分析了250万件高水平专利的基础上建立起来的理论体系。

其目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则。

TRIZ理论体系庞大，包括了诸多内容，而且还在不断发展完善中。

从目前看来主要内容有两大部分：

一是TRIZ的基本理论体系；二是TRIZ的解题工具体系。

可以将其归纳为以下6个方面的内容：

①创新思维方法与问题分析方法。

TRIZ理论中提供了如何系统地分析问题的科学方法。

而对于复杂问题的分析，则包含了科学的问题分析建模方法，物一场分析法，它可以帮助人们快速确认核心问题，发现根本矛盾所在。

②技术系统进化法则。

针对技术系统进化演变规律，在大量专利分析的基础上，TRIZ理论总结提炼出8个基本进化法则。

利用这些进化法则，可以分析确认当前产品的技术状态，并预测未来发展趋势，从而开发富有竞争力的新产品。

③技术矛盾解决原理。

不同的发明创造往往遵循共同的规律。

TRIZ理论将这些共同的规律归纳成40个创新原理，针对具体的技术矛盾，可以基于这些创新原理、结合工程实际寻求具体的解决方案。

④创新问题标准解法。

针对具体问题的物一场模型的不同特征，分别对应有标准的模型处理方法，包括模型的修整、转换、物质与场的添加等。

⑤发明问题解决算法。

主要针对问题情境复杂，矛盾及其相关部件不明确的技术系统。

它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析，问题转化，直至问题解决。

⑥基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库。

基于物理、化学、几何学等领域的数百万项发明专利的分析绍果而构建的知识库可以为技术创新提供丰富的方案来源。

TRIZ的基本内容体系见图1-2

五．技术系统进化法则

1）技术系统的S曲线进化法则。

S曲线（如图）描述了一个技术系统的完整的生命周期。

每个技术系统的进化都按照生物进化论的模式进行的，一般都要经历4个阶段：

婴儿期、成长期、成熟期、衰退期。

2）技术系统的提高理想度法则。

技术系统朝着提高系统理想度的方向进化。

3）子系统不均衡进化法则。

任何技术系统子系统进化都是不均衡的。

4）动态性和可控性进化法则。

技术系统进化应该朝着结构柔性、可移动性、可控性增加的方向发展，以适应环境状态或执行方式的变化，提高技术系统能适应不断变化的环境和满足多重需求。

5）增加集成度再简化法则。

技术系统首先趋于集成度增加方向，紧接着再进行简化的进程。

6）子系统协调性进化法则在技术系统进化中，子系统的匹配和不匹配交替出现，以改善性能或补偿不理想的作用。

7）向自动化方向进化原则。

技术系统向自动化方向进化，意味着通过减少那些机械的、重复的人工介入，提高系统的功能效益，用来实现那些枯燥的功能，来解放人们去完成更具有创造性的工作。

8）向微观级和场应用的进化法则。

技术系统从宏观系统向微观系统进化发展过程中，沿着减小尺寸的方向进化。

六．TRIZ解决发明技术问题的方法

应用TRIZ理论解决问题的一般流程如图所示。

当一个技术系统出现问题时，其表现形式多种多样，解决问题的手段也多种多样，关键是区分技术系统的问题属性和产生的根源。

根据问题表现出来的参数属性、结构属性和资源属性，TRIZ的问题模型共有4种形式：

技术矛盾、物理矛盾、物—场模型、HOWTO模型。

与此相适应，TRIZ工具也有4种：

矛盾矩阵、分离原理、知识库与效应库和标准解系统。

1）技术矛盾和创新原理

技术矛盾指当技术系统的某一个特性或参数得到改善的同时，导致另一个特性或参数发生恶化而产生的矛盾。

TRIZ理论将导致技术矛盾的因素总结成39个通用工程参数，建立了矛盾矩阵表，提供了40个解决技术矛盾的创新原理。

把实际问题转化为技术矛盾之后，利用矛盾矩阵，可以得到推荐的解决所定义的技术矛盾的创新原理。

以这些创新原理作为依据，根据总结归纳的类似问题的类似的标准解决方法，将这些类似的标准解决方法，应用到实际问题之中，就容易找到针对实际问题的一些可行方案。

2）物理矛盾和分离原理

物理矛盾是指对技术系统的同一个参数有相互排斥的、甚至截然相反的需求。

物理矛盾是技术系统中一种常见的矛盾，是同一系统同一参数内的矛盾。

解决物理矛盾的核心是实现矛盾双方的分离。

40个创新原理中的分离原理可以用来解决物理矛盾。

分离原理的主要内容就是将矛盾双方分离，并将其分别构成不同的技术系统，以系统与系统之间的联系代替内部联系，从而将内部矛盾外部化。

TRIZ理论对解决物理矛盾的方法进行了总结归纳，提出了4类分离原理来解决物理矛盾：

空间分离原理，将矛盾双方在不同的空间隔离；时间分离原理将矛盾双方在不同的时间段分离；条件分离原理，将矛盾双方在不同条件下分离；整体与局部分离原理，也可称为系统级别分离原理，将矛盾双方在不同层次上分离。

3）物一场模型与标准解

任何产品的出现都是为了实现某些功能，阿奇舒勒把技术系统的功能定义为两个相关的物质与作用于它们中的场之间的相互作用。

场是指物质间相互作用。

物质通过相互作用，实现系统的功能。

任何一个完整的系统功能都可以分解为两种物质和一种场，即一种功能由

两种物质及一种场这3个元素组成。

物一场模型就是把物质和场用三角形模型化，其模型如图所示。

图中Sl和S2表示相互作用的2个物质，F表示物质之间的相互作用（场）

常见的物一场模型有4类。

①有效完整模型，3个元素都存在且都有效，是所希望的效应。

②不完整模型，3个元素不全。

③效应不足的完整模型，3个元素齐全，但所希望的效应未能有效实现或效应实现得不足够。

④有害效应的完整模型，3个元素齐全，但产生了与所希望的效应相反的、有害的效应。

第1种模型是我们追求的目标，重点需要关注剩下的3种非正常模型，针对这3种模型TRIZ理论提出了物一场模型的76个标准解法。

在问题的解决过程中，可以根根据物一场模型所描述的问题来查找相对应的标准解法。

根据这些标准法的建议，围绕系统所存在问题的最终理想解，并考虑系统的实际限制条件，灵活进行应用，

得到具体的问题解决方案。

有时候多个标准解法结合在一起综合应用，可更加有效地解决问题。

4）HOWTO模型与知识库和效应库

HOWTO模型是指通过构建系统的抽象功能模型，明确系统所处的生命周期阶段、组成部分及相互作用，用功能模型全面地描述和理解系统。

HOWTC模型的解法是查询知识库与科学原理效应库，寻找实现技术系统功能的方法与科学原理。

例如，建立—个系统功能HOWTO模型“如何提高温度”，当我们以“提高温度”来定义—个系统要实现的功能时，我们必须要寻找所有可能的技术资源，即所有可能提高温度的知识（科学原理、效应、技术手段等），以便实现“提高温度”这个功能，通过查询知识库与科学原理效应库得到的解法是：

火、微波辐射、电流、摩擦、相变等。

知识库涵盖了不同学科领域的科学原理和方法，采用统一的功能性描述和查询方式可以快速得出针对问题的相关方案，帮设计者克服惯性思维，拓宽知识面。

科学效应库包括物理效应、化学效应和几何效应，可以直接利用效应来解决问题。

由于查询知识库和效应库是一个耗时费力的事情，因此通常不采用人工查询方式，而是采取用计算机辅助技术支持下的识库和效应库的查询方式。

HOWTO模型容易定义，但受到知识库的限制，会出现查询不到解决方案的情况。

当我们在工作中遇到具体问题的时候，就可以应用4大问题模型和对应的TRIZ解法，寻求具体问题的解决方案。

从理论上讲，我们可以采用这4种方法中的任意一种，来寻找具体问题的解决方案。

由于不同的方法解决问题的出发点是不同的，因而，当我们遇到具体问题的时候，应该具体问题具体分析，考察问题的属性，探究问题的根源，寻找更合适解决这个具体问题的TRIZ方法。

灵活地应用不同的方法，就可以得到针对具体问题的各种不同的解决方案，然后从中选择最终理想解。

对于一些情境复杂、矛盾及其相关部件不明确的技术问题，）难以直接用以上工具解决，TRIZ提供了一个解决这类问题的算法——发明问题解决算法（ARIZ）。

ARIZ是为复杂问题提供简单化解决方法的逻辑结构化过程，是TRIZ的核心分析工具。

ARIZ通过对复杂初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的分步分析并构建矛盾，最终解决问题。

ARIZ算法尤其强调问题矛盾与理想解的标准化，一方面技术系统向理想解的方向进化，另一方面如果一个技术问题存在矛盾需要解决，该问题就变成一个创新问题。

七．39个通用工程参数

如何将一个具体的问题转化并表达为一个TRIZ问题呢？

TRIZ理论中的一个方法是使用通用工程参数来进行问题的表达。

阿奇舒勒通过对大量专利文献的详细分析研究，总结提炼出工程领域内常用的表达系统性能的39个通用工程参数，通用工程参数是一些物理、几何和技术性能的参数。

这39个通用工程参数是连接具体问题与TRIZ理论的桥梁。

利用39个通用工程参数就能描述工程中出现的绝大部分技术内容。

在问题的定义和分析过程中，选择39个工程参数中相适应的参数来表述系统的性能，将一个具体的问题用TRIZ的通用语言表述出来。

1）根据39个通用工程参数的特点，可分为物理及几何参数、技术负向参数、技术正向参数。

①通用物理及几何参数，共15个：

运动物体的重量，静止物体的重量，运动物体的尺寸，静止物体的尺寸，运动物体的面积，静止物体的面积，运动物体的体积，静止物体的体积，速度，力，应力或压力，形状，温度，光照度，功率。

②通用技术负向参数，指这些参数变大或提高时，使系统或子系统的性能变差，共11个：

运动物体作用时间，静止物体作用时间，运动物体的能量消耗，静止物体的能量消耗，能量损失，物质损失，信息损失，时间损失，物质的量，作用于对象的有害因素，对象产生的有害因素。

③通用技术正向参数，指这些参数变大或提高时，使系统或子系统的性能变好，共13个：

对象的稳定性，强度，可靠性，测试精度，制造精度，可制造性，操作流程的方便性，可维修性，适应性和通用性，系统的复杂性，控制和测量的复杂度，自动化程度，生产率。

2）根据系统改进时工程参数的变化，可分为改善的参数、恶化的参数两大类。

①改善的参数：

系统改进中将提升和加强的特性所对应的工程参数。

②恶化的参数：

根据矛盾论，在某个工程参数获得提升的同时，必然会导致其他一个或多个工程参数变差了，这些变差的工程参数成为恶化的参数。

改善的参数与恶化的参数就构成了技术系统内鄯的矛盾，TRIZ,理论就是通过克服这些矛盾，从而推进系统向理想化进化的。

八．技术矛盾矩阵

当技术系统的某一个参数得到改善的同时，这导致另一个参数发生恶化就产生了技术矛盾。

阿奇舒勒通过对大量专利的研究、分析、比较、统计，归纳出了当39个工程参数中的任意2个参数产生矛盾时，化解该矛盾所使用的40个创新原理。

阿奇舒勒将工程参数的矛盾与创新原理建立了对应关系，整理成矛盾矩阵表，以便使用者查找，这大大提高了解决技术矛盾的效率。

阿奇舒勒矛盾矩阵是浓缩了对大量专利研究所取得的成果，矩阵的构成非常紧密而且自成体系。

在矛盾矩阵中，表的第一行和表的第一列所列的都是39个通用工程参数中的参数。

不同的是，第一列所列的是系统需要改善的参数的名称；而第一行所列的是系统在改善那个参数的同时，导致恶化了的另一个参数的名称。

39×39的工程参数从行、列两个维度构成矩阵的方格共1521个，其中1263个方格中，每个方格中都有几个数字，这几个数字表示解决对应的技术矛盾时对人们最有用的那些创新原理的编号，就是TRIZ所推荐的解决对应工程矛盾的发明原理的号码。

矛盾矩阵建议大家优先采用这些创新原理帮助人们解决技术矛盾。

解决技术矛盾的一般解题模式如图5-3所示。

首先先将一个用通俗语言描述的待解决的具体问题，转化为39个通用工程参数描述的技术矛盾。

然后，利用矛盾矩阵，找到针对问题的创新原理。

依据这些推荐创新原理启发，经过演绎与具体化，探讨在每个原理在具体问题上如何应用和实现，最终找到解决具体实际问题的一些可行方案。

如果所查到的创新原理不能很好地解决具体问题，可重新定义工程参数与矛盾，再次应用和查找矛盾矩阵。

直到筛选出最理想的解决方案为止。

九．40个创新原理

40个TRIZ发明创新原理，如表6-1所示，蕴含了人类发明创新所遵循的共性原理，是TRIZ中用于解决矛盾（问题）的基本方法。

这40条创新原理是阿奇舒勒最早奠定的TRIZ理论的基础内容，实践证明，这40条创新原理，是行之有效的创新方法。

然而，正确理解各个原理之间以及每条原理的各子条目间的关系，才能事半功倍。

以下是理解的几点原则：

①各原理之间不是并列的，是互司融合的。

②创新原理体现了系统进化论法则。

③创新原理的各子条目之间层次有高低，前面的概括，后面的具体。