TRIZ法(发明问题解决理论)浅谈-足本
沈世德主编夏振制作 1 TRIZ法简明教程 目录 第1章TRIZ法基本思想和体系第2章专利分级与系统进化S曲线第3章技术系统进化及其模式分析第4章物理矛盾与技术矛盾解决原理第5章物质 场模型分析第6章ARIZ算法简介第7章TRIZ法的产生和发展 2 第1章TRIZ法基本思想和体系 1 1TRIZ法理论的由来及其基本思想1 2TRIZ法的定义1 3TRIZ法体系结构1 3 1理论基础1 3 2TRIZ法问题分析工具1 3 3基于知识的问题解决工具1 4TRIZ法问题解决流程1 5TRIZ法中的科学思想和思维 3 1 1TRIZ法理论的由来及其基本思想 TRIZ 一词是俄文 发明问题解决理论 的首字母缩写 英文名称为TheoryofInventiveProblemSolving 自从1946年以来 以G S Altschuller为首的专家 经过对250万份专利文献的研究发现 一切技术问题在解决过程中都有一定的模式可循 可对大量好的专利进行分析并将其解决问题的模式抽取出来 为人们进行学习并获得创新发明的能力提供参考 经多年搜集 分析 比较和归纳 这一研究建立了一整套体系化的 实用的发明问题解决方法 这就是所谓的TRIZ法理论 4 1 1TRIZ法理论的由来及其基本思想 5 1 2TRIZ法的定义 1 TRIZ法是一种基于知识的方法 解决发明问题启发式的知识 采用自然科学及工程技术中的效应知识 技术问题领域的知识2 TRIZ法是面向人的方法 而不是面向机器 3 TRIZ法是系统化的方法 4 TRIZ法是发明问题解决理论 6 1 3TRIZ法体系结构 7 1 3 1理论基础 技术系统的进化模式是TRIZ法理论的基础 该模式包含用于工程技术系统进化的基本规律 理解这些模式可以帮助人们形成对问题发展轨迹的总体概念 得到其发展前景的正确判断 从而增强人们解决问题的能力 任何领域的技术产品都与生物系统一样 存在着产生 生长 成熟 衰老和灭亡的产品进化规律 掌握了这些进化规律 人们就能能动地进行产品的创新设计开发并能预测产品的未来趋势 就像伴随着人类历史发展的计算技术一样 先是算盘的发明 推广和广泛运用 达到珠算技术的成熟 但随着计算机的出现 由于技术有了革命性进展 算盘技术也就走向衰老和灭亡 8 1 3 2TRIZ法问题分析工具 1 矛盾冲突分析2 物质 场 分析3 ARIZ算法4 需求功能分析 9 1 3 3基于知识的问题解决工具 1 40条发明创新原理2 76个标准解不改变或仅少量改变已有系统 13种 改变已有系统 23种 系统的传递 6种 检查与测量 17种 简化与改进策略 17种 3 效应知识库 10 1 4TRIZ法问题解决流程 11 1 5TRIZ法中的科学思想和思维 1 矛盾对立与统一TRIZ法认为 矛盾是普遍存在的 矛盾对立统一是辩证看待矛盾的科学观点 矛盾的解决是推动系统进化的唯一途径 2 系统论系统应相对其环境独立 与环境有一定的边界 保持稳定 系统得到输入量 经过系统的处理 向外输出输出量 系统内部有功能组元和物理组元 物理组元是功能组元的载体 组元间网络状的联系和互动构成复杂而有序的系统 以达到最终有目的的改变输入量的目标 12 1 5TRIZ法中的科学思想和思维 3 逻辑三法 1 比较分类法 2 归纳法1 通过归纳找到普遍规律2 通过归纳提出科学的假说和猜想3 通过归纳指导科学实验 3 分析法1 系统分析法2 功能结构分析法3 组成组元分析法 13 第2章专利分级与系统进化S曲线 2 1专利的等级划分2 2技术系统进化S曲线2 2 1技术系统介绍2 2 2系统进化S曲线2 2 3技术进化S曲线的运用2 2 4系统进化多维S曲线2 2 5系统进化多维S曲线的运用 14 专利的等级划分 15 2 2技术系统进化S曲线 2 2 1技术系统介绍所有实现某个功能的事物可称为技术系统 一个技术系统可以包含一个或多个执行自身功能的子系统 子系统又可以分为更小的子系统 一直到分解为由元件和操作构成 一个整体技术系统 由于研究的需要也可以视为更大环境下的子系统 系统的更高级系统称为超系统 16 2 2 2系统进化S曲线 17 产品的进化曲线 18 产品的进化曲线族 19 2 2 3技术进化S曲线的运用 S曲线表示出系统或产品的发展阶段 1 当产品处于婴儿期时 企业应该权衡一下自身的实力和产品的发展潜力以及婴儿期企业为之丧失的其他机会 2 进入成长期阶段时 企业应加大产品的投入 为产品赢得尽可能多的技术支持 法律支持 客户支持 使其尽快进入成熟期 更远的摆脱竞争对手 确定时机上的优势 以便获得最大的经济效益 20 2 2 3技术进化S曲线的运用 3 当产品处于成熟期阶段 产品的边际收益已经下滑 此时将会依靠规模来得到更高的收益 此时的市场一般会被几家企业所垄断 新企业只有另辟蹊径才能打入市场 处于此状况下的企业应该居安思危 进行产品关键替代技术的研究 以应对未来市场的竞争 4 处于退出期的产品 很快就会被新产品超越 被旧客户抛弃 它们是企业利润的吸血鬼 应尽快淘汰 21 2 2 4系统进化多维S曲线 图中的曲线表示为空间曲线 1 2 3分别代表不同发展轨迹的曲线族 点A为系统初始状态 点B为系统目标状态 从图中可以看到 通过1 2 3等多条途径均可以从A点到达B点 每一条途径都代表了某个技术路线 都有其自己的S曲线发展轨迹 只是发展的速度和在同一时刻满足人类需要的程度不同 22 系统进化多维S曲线 通讯工具 下图分别表示了BP机和手机 电话随时代进步在通信及时性和市场大小方面的变化 23 系统进化多维S曲线 交通工具 下图表示交通工具随着时代进步在运输速度和技术综合水平方面的变化 24 2 2 5系统进化多维S曲线的运用 1 企业战略的选择不论是二维还是多维的S曲线 其最大的一个作用就是反应技术和产品所处的生命周期 从而为企业战略的选择提供参考 2 技术方向的选择多维S曲线最利于技术方向的选择 通过分析S曲线族的走势 同时配合曲线族对应的市场反应 可以找准此技术的核心发展路线 同时也可以找到一定时期内消费者最认同的技术方向 25 2 2 5系统进化多维S曲线的运用 3 专利的布局对于已经拥有技术实力的企业 可以通过对S曲线图的分析 预测未来技术的发展方向以及技术发展的扩展领域 从而不仅可以让自己的研发紧跟技术的发展方向 还能够分配余力进行扩展领域的研究 4 消费者习惯的培养为了消除人们对新事物新产品的接受的滞后时间差 达到最佳的经济效益 企业可以根据S曲线图 预测技术的发展方向 结合企业战略 在现阶段就开始设计将来某个时间段的产品 26 第3章技术系统进化及其模式分析 3 1技术系统和产品进化简介3 2技术系统进化模式3 2 1模式一技术系统的生命周期3 2 2模式二增加理想化水平3 2 3模式三系统不均衡发展导致矛盾出现3 2 4模式四增加动态性和可控性3 2 5模式五技术集成以增加系统功能3 2 6模式六系统元件的匹配与不匹配3 2 7模式七系统由宏观向微观进化3 2 8模式八提高自动化程度和智能化程度3 3技术系统进化综合运用 27 3 1技术系统和产品进化简介 任何领域产品都与生物一样 存在着产生 生长 成熟 衰老 和灭亡的进化规律 掌握了这些规律 人们就能能动地进行产品的设计开发 有目的地制定技术改进和创新方向 预测产品当前和未来的地位趋势 TRIZ法进化理论把技术的进化分为新发明 技术进步和技术成熟三个阶段 并将产品分为婴儿期 成长期 成熟期和退出期四个阶段 28 3 2技术系统进化模式 模式一技术系统的生命周期模式二增加理想化水平模式三系统不均衡发展导致矛盾出现模式四增加动态性和可控性模式五技术集成以增加系统功能模式六系统元件的匹配与不匹配模式七系统由宏观向微观进化模式八提高自动化程度和智能化程度 29 3 2 1模式一技术系统的生命周期 第二章中已经有详细的介绍 需强调核心技术与关键技术的区别 在现有的产品S曲线的基础上 如果对产品中的关键技术作改进和创新 会形成新一轮的S曲线 多次关键技术创新会形成多个S曲线 形成在同一核心技术支持下的所谓S曲线族 但一旦核心技术发生变化 就应该形成新的产品 形成新的S曲线 并依靠相应的自有的关键技术的进步 形成新的S曲线族 30 3 2 2模式二增加理想化水平 1 理想化与理想解2 理想化程度评价3 理想化法则4 理想化设计案例 31 理想化与理想解 理想化定义 一个技术系统 从某一起点向最终结果进化 是一个逐步理想化过程 理想化目标 发明创新的理想状态是理想解的实现 尽可能地使产品接近于理想解是产品创新的指导思想 理想化特点 是对客观世界中所存在物体的一种抽象 这种抽象在客观世界并不存在 又不能通过实验验证 理想化是真实物体存在的一种极限状态 只能够无限的接近但是不能达到 理想状态的设想可以帮助去除其他繁杂的干扰因素 从而更加专注到矛盾和发展本身 有利于解决方案的快速寻求 例如物理学中的理想气体 几何学中的点与线 材料学的理想晶体结构等 32 理想化分类 理想化分为局部理想化和全局理想化两类 1 局部理想化是指对于选定的原理 通过不同的实现方法使其理想化 如用太阳光来加热容器中的水 就成为太阳能热水器 但在这一原理下 人们采取了多种不同的关键技术 如加热面镀膜 光能可进不可出等 造就了市场上数十种不同的产品 并不断进化 2 全局理想化是指对同一功能 通过选择不同的原理使之理想化 如太阳能的利用可有多种途径 奥林匹克比赛圣火用透镜聚焦方式 把光线聚焦到一个点上 光的高能量使物质燃烧 光能转化为化学能 随着现代科技发展 出现了光伏电池 把太阳光能转变为电能 33 局部理想化与全局理想化 局部理想化 全局理想化 加强通过参数优化 采用更高级的材料 引入附加调节装置等加强有用功能的作用 降低通过对有害功能的补偿 减少或消除损失和浪费 采用更加便宜的材料 标准零部件等 通用化采用多功能技术增加有用功能的个数 专业化突出功能的主次 取消子功能在不影响主要功能的前提下 去掉中性的及辅助的功能 取消子系统如果采用某种可用资源后可省掉辅助子系统 可降低系统成本 改变原理改变已有系统的工作原理 可简化系统或使过程更为简便 34 理想化程度评价 理想化公式 理想化是追求理想解的过程 理想解的特点 消除原有系统的缺点 保留并发展原有系统的优点 不导致系统的复杂化 不导入新的缺点 Max MAXS 35 理想化法则 理想化过程是有规律的 是有一定的法则可以参考的 常用的理想化法则有 法则1 去除辅助功能法则2 去除一些元件法则3 识别自服务法则4 替换零部件法则5 改变操作原理法则6 利用资源 36 理想化设计案例 理想化实现的四个步骤 第一步 描述需要改进的专门技术系统的现有性能 第二步 描述某个性能的理想化设想 第三步 根据个人经验和理想化设想从上述已抽象出来的六种理想化法则中选定几种法则 第四步 把第三步选定的法则具体化到专门具体的技术系统 并根据本文已叙述的理想化的四个特性来判定其解的有效性 37 案例一跳高运动的理想化 随着跳高技术的进步 跨越式 剪式 滚式 俯卧式和背越式等不同的跳高姿势获得的高度是不一样的 如图所示 38 案例二织机引纬工作的理想化 背景 有梭织机结构简单 造价便宜 但梭子从运动耗能太大 能占到整台织机能量消耗的60 结论 织机引纬理想化的目标是尽可能降低梭子的质量 甚至不要梭子 理想化进步 首先出现了剑杆或片梭代替传统梭子 大大降低了质量 进而摈弃了梭子 发明了喷气和喷水引纬技术 利用气流和水流携带纬纱通过整个布面 不仅节省了能量 减少了噪声 还大大提高了入纬率 如喷水织机入纬率可高达1300m min 而有梭织机最高也仅能达到600m min 39 案例三巨磁阻材料的发现与运用 背景 电子具有电荷特性同时具有自旋特性 电荷特性用于电信号的传输和能量的传递 自旋特性用于存储材料的制备等等 但是两个特性的综合运用很晚才出现 方法 科研工作者运用理想化方法 首先
