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1、创造创新方略 全国博士生学术论坛专题报告张武城2005 9北京 第一部分创造学基础 一 创造学中的一些基本术语 1 创造和创新 1 创造的定义 创造主体综合各方面的信息 形成一定目标 进而控制和调节客体 产生前所未有的新成果的活动过程 2 创新的定义 运用知识或相关信息创造和引进某种有用的新事物的过程 界于技术和经济两个领域之间 创造 创新 创造即创新 3 创造和创新的关系 等同说 本质不同说 两种包含说 交叉说 创新酝酿 创新成熟 创新成长 创新突破 创新衰退 动态交叉说模型 浩瀚的创造大海 2 科学发现和技术发明 科学发现 探索尚未被人们发现各种事物的现象和规律 揭示事物的客观存在 如牛顿
2、定律 技术发明 利用自然科学的规律 在技术领域创造产生具有新颖性 独创性和实用性的技术成果 并能够获得专利权 3 技术创新 1 技术创新在科技活动过程中的作用 技术创新是科技活动过程中的一个特殊阶段 是技术与经济之间的中介环节 是企业对发明成果进行开发并最后通过销售而创造超额利润的过程 科技领域 技术领域 技术经济领域 社会经济领域 科学发现 技术创新 技术发明 批量生产 技术扩散 科技活动过程示意图 2 产品创新和工艺创新 产品创新 指在技术变化基础上的产品商业化 产品创新过程是一个提出新概念 设计新方案 生产和销售新产品的过程 产品创新侧重于劳动对象 工艺创新 是指商品生产技术上的重大变革
3、 包括新工艺 新设备及新的经营管理和组织方法的创新 工艺创新侧重于劳动手段和相应的组织管理方法 产品创新和工艺创新相辅相成 为创名牌实现超额利润服务 此外 技术创新还包括原材料创新和市场创新等原材料创新 发现现有原材料的替代品 寻找半成品的新来源市场创新 发掘现有产品的新市场 寻找新产品的潜在市场 创造哲学心理学神经生理学脑科学认知科学行为科学自然科学社会科学 政治经济军事科学研究工程技术文学艺术社会发展 创造过程创造人才创造原理创造环境创造技法创造教育 研究领域 研究对象 创造学是一门研究人类创造活动的规律和方法 探索其过程 特点和机理 并开发人类创造力的学科 应用领域 4 创造学的研究领域
4、 对象及应用 基础知识 专业知识 交叉学科知识 创造技能 创造技法 创造性思维 创造欲望 哲学基础理论 三 创造者自我设计 创造力 1 创造性思维 1 创造性思维的涵义 思维是对客观事物的概括和见解反映 是在表象的概括和经验基础上对事物进行认识的过程 创造性思维是指人们在从事具有独创性成果的过程中 对事物的认识活动 创造性思维基本特性 突破性 新颖性 突发性 多向性 形象性 深刻性 独立性 敏捷性 风险性 综合性 2 创造性思维的基本特性 2 创造性人才的个性品质 创造人才个性品质 合作精神 独立精神 结构特性 学习精神 奉献精神 心理结构 冒险性 灵活性 好奇性 创造意识 能力结构 超越能力
5、 感情智力 创造行为社会化 创造动机社会化 1 框架结构 2 创造性人才感情智力 EI 的涵义 EmotionalIntelligence 情绪认识 情绪控制 自我激励 人际沟通及人际关系的建立 挫折承受能力 3 智商与创造力关系图 高智商是高创造力的必要条件 但不是充分条件 高智商的人也可能是低创造力 人的一生的成就 20 由智商决定 80 由感情智力主宰 职位越高 EI的作用就愈加显著 几乎能达到85 四 创造技能创造技能是指创造者的智力技能 动作技能和情感技能的综合 它可以全面提高创造者的自觉创造能力 1 十三种主要创造技能 创造技能 信息能力 注意力 理解力 发现问题能力 开发选题能力
6、 抓住机遇能力 操作能力 工程能力 智能技术运用能力 破译黑箱能力 系统分析和系统决策能力 观察力 记忆力 2 信息能力是创造者必备的基本技能 创造创新的整个过程都和信息的交流传递紧密相关 充分的信息将为创造活动插上腾飞的翅膀 助你走向成功 科技人员出现的各种问题中95 99 的问题是可通过科技信息借助于他人的经验或成果解决的 充分的信息可以使创造创新活动减少重复劳动 降低时间和资源的浪费 提高工作效率 五 创造技法 科学中难能可贵的创造才华 由于方法拙劣可能削弱甚至被扼杀 而良好的方法则会增长 促进这种才华 如何得到合适的创新方案 问题 问题 开发全新的解决方案 传统的创新 最好的发明就是不
7、需要发明 问题 解决方案 已有方案 问题 CAI技术 已有方案 实现创新的捷径 有创造欲望的人 相关的技术知识 创新理论和规律 一 十一种主要创造技法 创造技法 TRI 智力激励法 列举法 逆向构思法 类比创造法 信息交合法 联想技法 形态分析法 演绎发明法 移植法 综合应用法 二 TRI TheTheoryofInventiveProblemSolving 1946年由G S Altshuller创立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 技术系统 技术过程 矛盾 理想化 资源 系统科学 思维科学 基础知识 专业知识 交叉学科知识 创新思维培养 技术系统进化法则 功能
8、分析 物场模型 矛盾分析 专利分析 发明问题解题流程 ARIZ 科学原理知识库 辩证法 系统论 认识论 本体论 发明问题标准解法 技术矛盾创新原理 基本概念 理论基础 问题分析工具 问题求解工具 解题流程 理论来源 资源分析 物理矛盾分离方法 1 TRI体系 图1 哲学思想 技术系统进化法则 功能分析 矛盾分析 物场模型 资源分析 物理矛盾分离方法 技术矛盾创新原理 科学原理知识库 发明问题标准解法 产品创新 图2 1 TRI来源 专利分析 2 500 000 500 000 发明专利库 迄今为止 TRIZ已分析了9 000 000专利 有代表性的实用专利 20 通过大量专利分析 按技术进化的
9、特性和法则得出创新的规律性 以解决技术问题 它山之石 可以攻玉 专利文献含有世界每年发明创造成果的90 95 专利信息蕴涵巨大的战略价值 专利是经过实践检验的创新知识 20 专利对于创新具有普遍的指导意义 充分利用专利文献进行技术创新 能节省60 时间和40 材料资金的投入 2 TRI基础 技术系统进化法则 涵盖了各种产品核心技术的进化规律技术系统由多个子系统组成技术系统进化指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程每个技术系统 子系统的进化一般都要经历如S 曲线所示的四个阶段 婴儿期 成长期 成熟期 衰退期 法则1 完备性法则 一个完整的技术系统包含动力装置 传输装置 执行装置 和控制装置四
10、个部件 控制装置 控制装置 完整的技术系统 法则1实例 帆船 帆船完成 货物运输 功能的技术系统 货物 桅杆 船体 帆 风能 水手 完整的技术系统 法则2 能量传递法则 必须确保能量从能量源流向技术系统的所有元件 必须使能量流动的路径向尽可能短的方向发展 以减少能量损失 法则2实例 车内收听广播和切菜刀的进化 尽管收音机内各子系统工作都正常 但收音机在汽车中 金属屏蔽的环境 电台传导的能量源受阻 致使不能正常收听广播 在汽车外加一根天线 问题就解决了绞肉机替代菜刀 用旋转运动代替刀的垂直运动 力的传递路径缩短 能量损失减少 同时提高了工作效率 法则3 动态性进化法则 技术系统的进化应沿着增加结
11、构柔性 可移动性 可控性的方向发展 以适应环境状况或执行方式的变化 法则3实例 机械系统的进化 法则3实例 切割技术的进化 水切割 激光切割 线切割机床 法则3实例 测量工具的进化 法则3实例 电脑键盘的进化轨迹 法则4 提高理想度法则 技术系统沿着提高理想度 向最理想化系统的方向进化 这是所有技术系统进化的最终方向 理想化意味着 系统的质量 尺寸 能量消耗 0实现的功能数量 法则4实例 现代与第一代计算机的比较 第一台计算机重量 数吨功能 运算现代计算机重量 1000克功能 上千种 包括运算 绘图 通信 多媒体等 法则5 子系统不均衡进化法则 任何技术系统所包含的子系统都不是同步 均衡进化的
12、 每个子系统都是沿自己的S曲线向前发展 不均衡的进化经常会导致子系统之间的矛盾出现 整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的子系统的进化速度 法则5实例 自行车的进化 起先 脚蹬子直接安装在前轮上 自行车速度与前轮直径成正比 为提高速度人们着眼与增加前轮直径 随着前后轮尺寸差异加大 自行车的稳定性变得很差 于是人们转向对自行车传动系统的研究 在自行车上装上了链条和链轮 法则6 向超系统进化法则 技术系统沿着从单系统 双系统 多系统的方向发展进化到极限时 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 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 法则6实
13、例 飞机空中加油系统 飞机在长距离飞行时 需要在飞行中加油 最初 燃油箱是飞机的一个子系统 进化后 燃油箱脱离了飞机 进化至超系统 以空中加油机的形式给飞机加油 飞机由于不必再随身携带庞大的燃油箱 既简化了飞机系统 同时也提高了飞行速度等飞机性能 法则7 向微观进化法则 沿着减小其元件尺寸的方向发展 从最初的尺寸向原子 基本粒子的尺寸进化 同时能够更好的实现相同的甚至更好的功能 法则7实例 从宏观进化到微观通信产品的波长 法则8 协调性法则 技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展 即系统的各个部件在保持协调的前提下 充分发挥各自的功能 表现在 结构上的协调各性能参数的协调工作节
14、奏 频率上的协调 法则8实例 积木 网球拍和灌注混凝土 结构上的协调早期积木 只能摞 搭现代积木 可自由组合 随意插合成不同的形状各性能参数的协调网球拍需要考虑两个性能参数的协调 将球拍整体重量降低 以提高其灵活性 同时增加球拍头部重量 以保证产生更大的挥拍力量工作节奏 频率上的协调为提高混凝土强度 建筑工人在浇注施工中 一面灌混凝土 一面用震荡器进行振荡 以确保混凝土的密实 3 TRI问题分析工具 解决存在的冲突和矛盾 冲突和矛盾是TRI分析问题的核心工具改进产品或工艺流程的某一特性时 常常引起其他特性恶化系统的进化就是不断解决系统技术矛盾的过程 不仅要改善矛盾的一个方面 同时又要不恶化矛盾
15、的另一方面 寻求解决矛盾的理想化 矛盾问题 4 TRI问题求解工具 通用工程矩阵表 TRI归纳出问题的求解工具 科学原理知识库 40条技术矛盾创新原理 详见 创造创新方略 表4 339个通用工程矛盾参数 并根据40条创新原理和39条通用工程之间建立的对应关系设计的通用工程矩阵表 详见 创造创新方略 附录F 在实际工程设计中 如果改进了系统的一个参数 总会引起另一参数的变化 利用矛盾矩阵表 就能找出组成双方内部性能的某两个矛盾 并能得到趋于理想化的标准解 通用工程矩阵表应用实例 扳手 通过查通用工程矩阵表得到如下 4 增加不对称性17 增大接触面积34 抛弃或再生26 复制 美国专利扳手5 40
16、6 868 传统扳手 5 TRI问题解题流程 示意图1 首先将实际问题归结为TRIZ的标准问题 应用TRI寻求标准解法 然后演绎成初始实际问题的具体解法 TRIZ标准解决方案 TRIZ标准问题 实际问题 实际解决方案 运算 TRI解决问题的思路 归结 演绎 问题解决流程示意图2 方案评价 报告生成 项目总结报告 最终方案 知识库扩充 项目信息与初始问题 解决方案 问题分解 创新原理 专利查询 项目导航 示例 2 TRI的发展历程 S曲线 1946 1956 1985 1989 1999 2004 2008 中国大规模教育与行业应用 欧美日韩大规模工业应用和教育普及 中国教育与行业应用探索 苏联国内教育普及 理论体系建立与完善 苏联国内专家级应用 欧美日韩行业应用探索 欧美专家级应用 TRI发展生命周期的第一条S曲线 第一阶段 1946 1986诞生期 萌芽 成型期 发明家使用第二阶段 1986 1992发展期 实际的工程化应用期 专家 学者使用第三阶段 1992 2000成熟期 与IT技术相结合 形成了
