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1、1,目录,2,创新问题解决理论与最佳概念设计-TRIZ 最终理想解与理想性 40个发明原则 技术矛盾 物理矛盾,3,4,5,6,第一节,创新问题解决理论与最佳概念设计-TRIZ,7,TRIZ简介,(Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch),创新问题解决理论,The Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ),TRIZ，正体中文翻译为“萃思”，取其“萃取思考”之义,TRIZ 的发展历史,8,9,10,11,12,心理惯性,13,心理惯性说明了众所周知抗拒变化的现象，人们常局限在一个固定的轨迹上，不能够跳出盒子
2、之外进行思考。 这个现象的一个后果就是当科技发生变化时，或当新的想法被提出时，常常被一些阻力所妨碍只能缓慢的被接受。,2种传统的创新方法,14,头脑风暴（BRAIN STORMING）。,在头脑风暴中产生想法，然后对想法进行过滤，效率底下，浪费时间。,15,2种传统的创新方法,2.尝试错误法(Trial and Error Method) :从尝试错误中寻求成功是发明家长久以来最常使用的创新问题解决方法，连发明天才爱迪也没有其他的捷径，其效率很低，以致陷于问题的同一层次中。,Trial and Error Method,16,TRIZ 演绎法,概念选取,分离原理,物理矛盾,使用39个参数,确认
3、在系统级的矛盾,矛盾矩阵理论,技术矛盾,把设计后的理想性与现有的系统比较,与最终理想解相比较,实现,如果新系统的理想性是少于旧系统的理想性，应该继续问题解决。,应该向最终理想解逐步形成系统,细部设计,进化路线,17,人的进化路线,技术的进化路线？,技术进化路线的8个原则,18,生命周期曲线：曲线有助于预估 理想性递增：发展及评估产品概念 系统与系统部件不平均发展：分析次系统 环境动力和运用之增加：提高自由度 从复杂到简化 协调度增高 从宏观到微观 调整性、自我调整及自动化趋势,19,原则之四：环境动力和运用之增加,在系统的进化过程中，技术系统总是通过增加动态化和可控性而不断地得到进化。也就是说
4、，系统会增加本身灵活性和可变性以适应不断变化的环境和满足多重需求。,电脑键盘的进化,20,原则之五：从复杂到简化,21,在进化过程中，技术系统总是趋向于具备更强的通用性和多功能性，这样就能提供便利和满足多种需求。,原则之七：从宏观到微观,22,在这个演变过程中，不同类型的场可以用来获得更好的系统功能，实现更好的系统控制。,原则之八：调整性、自我调整及自动化趋势,23,提高系统的自动化程度，减少人的介入。比如城市街灯，为增加其控制，经历了以下进化路径：专人开关 、 定时控制 、感光控制、 光度分级调节控制。,24,第二节,最终理想解与理想性,最终理想解 (IFR),25,在解决问题之初，首先抛开
5、各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解(Ideal Final Result, IFR)，以确定理想解的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新设计方法中缺乏目标的弊端，额外提升了创新设计的效率。,最终理想解 (IFR),26,一磅金子 在一个实验室里，实验者在研究热酸对多种金属的腐蚀作用，他们将 大约20个各种金属的实验块摆放在容器底部，然后泼上酸液，关上容器的 门并开始加热。实验持续约2周后，打开容器，取出实验块在显微镜下观 察表面的腐蚀程度。 “真糟糕，“实验室主任说，“酸把容器壁给腐蚀了。 “我们应该在容器壁上加一层耐酸蚀的材料，比
6、如金子。”一位实验员说， “或者白金。”另一位实验员说。 “不行的，“主任说，“那需要大约1磅的金子，成本太高了!“ 突然，发明家诞生了! “为什么一定要用金子呢?”发明家说，“让我们看一下这个问题的模式 来找到理想答案。”,理想性是对IFR的进展衡量,27,开始,IFR,最终理想解,没有有害的副作用 无成本 满足使用者的需求,常用的方法,创新的方法,IFR问题定义/解决的思考程序,28,什么是系统的最终目标？(设计最终目的为何) 什么是理想化最终结果？(理想解是什么) 哪些事情阻止我们完成理想化最终结果 (达成理想解的障碍是什么) 这些事情为什么阻止我们完成理想化最终结果？(出现这障碍的结果
7、是什么) 如何使前项“阻碍因素”消失？ (不出现这障碍的条件是什么) 可以使用哪些资源建构环境？ (创造这条件存在哪些可用资源) 是否已有其他产业或研究能解决此问题？,如何降低割草机的马达噪音?,29,割草机在割草时，发出噪音、消耗能源、产生空气污染、高速飞出的草有时会伤害到操作者。现在的第一任务是改进已有的割草机，解决噪音问题。传统设计中，为了达到降低噪音的目的，一般的设计者要为系统增加减震器等等的子系统，这不仅增加了系统的复杂性，而且增加的子系统也降低了系统的可靠性。显然，这不符合IFR的4个特点中的后2个。 试问： 什么是系统的最终目标？ 什么是理想化最终结果？,如何使草不会长高?,30
8、,当传统工程的思考方式：如何降低割草机的马达噪音?时，从TRIZ最终理想结果(IFR) 角度思考，应该是如何不使用割草机?，进而转向思考如何使草不会长高?,练习,31,农场主人有一大片农场，饲养大量的兔子。兔子需要吃新鲜的青草，农场主人不希望兔子跑太远而看顾不到。现在的难题是：农场主人不大可能花钱请人割草，运回来喂兔子。 请问：这问题可以如何解？,练习参考答案,32,设计最终目的为何：兔子能够吃到新鲜的青草 理想解是什么：兔子永远能自己吃到青草 达成理想解的障碍是什么：为了防止兔子跑掉，农场用笼子养兔子。 出现这障碍的结果是什么：笼子不能移动，可被兔子吃到的草有限。 不出现这障碍的条件是什么：
9、当兔子吃光笼下的草时，笼子可移动到有青草的草地上。 创造这条件存在哪些可用资源：可用的资源是兔子与笼子。 是否已有其他产业或研究能解决此问题：NA 解：给笼子装上轮子，兔子可以自己推着笼子移动，去不断的获得青草。,33,第三节,40个发明原则,40 发明原则_锦囊妙计,34,35,40发明原则在矩阵中使用的频率,原则_1.分割(Segmentation),36,原理说明：分割原理是虚拟或实际地将系统分割成几个部分的程序，以隔离或整合某种有害或有用的系统性质。在大部分的案例中，通过重新组装(整合)被分割的元件，以执行新的功能或解决问题。 原理活用：试着分割系统，以解决系统中具挑战难题的部分。 举
10、例来说，假如系统有超重的难题，应评估如何分割此系统，使它变成数个较轻的子系统；若系统太大难以实际搬运，应寻找使各个零件变得容易处理的分割方法。 请谨记：分割原理不仅适用于几何观念，也可应用于非物理的领域，如心理上的分割及想法的整合。 分割原理可用于创造新颖或有用的系统性质，并能横跨各种尺度应用，从奈米尺度到银河般大的尺度。,37,分割物体为独立的零件 分离式内盒的奶粉分装盒 。 分割物体成为组合式的物件 在大项目中应用工作细分结构。 组合式家俱、拼装地垫 。 增加物体分割的程度 用软的百叶窗帘代替整幅大窗帘。 购物采分期付款。 云端运算 (Cloud-computing) 将集合庞大的运算作业
11、， 拆成千百个较小的作业， 交给远端、多台服务器同时运算。,原则_1.分割(Segmentation),38,分割物体为独立的零件,将大型通风道的90度弯管分割成多个小管子， 改善空气流动，并减少涡流产生,原则_1.分割(Segmentation),39,原则_1.分割(Segmentation),分割物体成为组合式的物件,临时交通号志的电杆，是由有弹性、可折叠的接管 连接组成，以方便运送和安装,40,原则_1.分割(Segmentation),组合式挖掘爪,挖掘爪的磨损速度不一，更换成本增加,组合式挖掘爪可以个别更换,41,原则_1.分割(Segmentation),【图例】：可拆卸式直排轮
12、溜冰鞋，卸下轮座后，鞋子直接当普通鞋子穿，可直接行走,【图例】：可以更換刷毛， 而不用整支拋棄， 省錢、方便、環保,原则_2.抽出(Taking out/Extraction),42,原理说明：分离原理是从整个系统中分离出中有害或有用的元件、性质;分离的方式可以是人为假想或实际分离。 原理活用： 辨认系统中有害或有用的元件、性质:分离后可增加系统价值，接着寻找此元件、性质的独特特征，使其容易被分离。 藉由分离原理，有许多方式可以增加价值；有时从系统中分离出来的元件，会比存在整个系统内更有价值。 例如，装饰在新居家中的旧谷仓横梁，比在旧谷仓内作为支撑的结构更具价值。,43,原则_2.抽出(Tak
13、ing out/Extraction),例：使用录音机录制可使鸟被吓离机场的声音，此声音是从老鹰叫声中萃取出来。 可以应用为分离、萃取、移除，从物体中移除令人不快的零件或特性 无线电话(电话-线)、无线鼠标器(鼠标器-线)、无骨凤爪 由于压缩机用于压缩空气，所以将嘈杂的压缩机放在室外。 只保留想要的零件(特性) ，其余去除 传统的唱片或CD(不管喜不喜欢，必须购买整张) vs.mp3下载(分离出自己想听的曲子) 。 专为儿童所设计的四键手机,原则_3. 局部特性/局部质量(Local Conditions/Quality),44,原理说明：改变特定区域内某种东西(气体、液体或固体)的特性，以获
14、得所需要的功能。 此原理或许称为最佳化资源(Optimal Resources)会更贴切。因为使用本原理时，是针对每个特定的区域或时间进行最佳化，或使特征变成非均匀一致。,45,原则_3. 局部特性/局部质量(Local Conditions/Quality),将相同成份或均质结构的物件或外在环境转变成不同成份或非均质结构 可放置冰块，但却不会冲淡饮料风味的冷水壶 。 采用温度、密度或压力的梯度，而不用恒定的温度、密度或压力。 使物件的各部份有不同的功能 带橡皮擦的铅笔。 多功能的工具，包括普通钳子、剥线钳、普通螺丝刀、十字螺丝刀和指甲剪等。 使物体的各部份处于最适合操作的状况 快餐饭盒中设置
15、不同的间隔区来分别存放热、冷食物和汤。,原则_ 4. 不对称(Asymmetry),46,原理说明：不对称性原理包含从等方向性性质转换至非等方向性性质，反之亦然。等方向性为对称性质，不管量测方向或物件定位；非等方向性为非对称性质，或依物体定位、量测方向产生不同的性质。 原理活用： 先从目前系统为什么设计成对称的原因开始评估。大部分情形，对称设计只是因为过去向来如此设计，而不管是否较有效率。 例如，圆规是历史上最便利、普遍用来画圆的常见工具，所以许多元件就被画成圆形；只是因为画圆形比画其他形状容易。,47,原则_ 4. 不对称(Asymmetry),例：使轮胎靠外的一面更耐磨；用不对称形状的漏斗
16、消除架桥现象 以不对称取代对称 模具设计中，对称位置的定位插销设计成不同直径，以防安装或使用中出错。 以客制化服务取代标准化服务。 如果一个物体已经不对称了，增加其不对称的程度 将圆形的垫片改成椭圆形甚至特别的形状来提高密封程度。 重力前倾锤锤头前倾，可以将重力的中心更多地转移到锤头) 。,48,如果一个物体已经不对称了，增加其不对称的程度。,电子式熔炉采用非对称方式安置电极，连续装填矿石及排出熔融的金属,原则_ 4. 不对称(Asymmetry),49,原则_5：结合(Merging),原理说明：将系统的机能、特色及元件重新整合，创造出新颖、令人满意或独一无二的特性。可结合原本不存在的机能创造出新的机能。 原理活用： 思考目前系统与其呈现的效能、功能。通常藉由添加或合并新的物质、技术进人旧系统，以改进物理系统的效能及功能。 这原理同样可运用在心理学、人力资源领域，能够改变人际关系或创造出新的人力资源才能。,50,原则_5：结合(Merging),例：旋转挖掘机的工作元件具有特别的蒸汽喷嘴以融化并软
