HOW to模型-知识库和Ariz算法1主讲人：曾富洪发明问题解决理论HOW to模型-知识库和Ariz算法2发明问题解决方案冲突分析39个工程 参数冲突矩 阵40条发 明原理理论支持：技术系统进化的4个阶段、8种规律(模式)、20(300)条路线→成熟度预测简单 清楚复杂模 糊技术冲 突物理冲 突4种分离 原理建议方案11种分离方法 （知识库中的方案）物 场 分 析功能 分析ARIZ算法： 复杂发明问题的 程式化流程76个标准解 共五级：13+23+6+17+17科学效应库（100余条）多屏法 STC法金鱼法 小人法标准问 题非标问 题标准 问题一般问 题30个 How to模型知识库（专利库.万余条）TRIZ创新思维最终理想解(IFR) 资源 分析辩证法＋系统论＋本体论＋基础知识＋专业知识＋交叉学科知识+领域经验HOW to模型-知识库和Ariz算法3阿奇舒勒提出了应用How to 模型结合科学效应 知识库进行发明创造的方法，并给出了30个标准的 How to模型，以及这些模型的实现经常要用到的100 个科学效应，来帮助我们解决工程中常见的问题应 用how to模型与知识库解题时也遵循TRI解题的 基本流程，先将实际问题转化为how to模型，其基本 形式为如何+动词+名词，如：“如何升高温度”，“如何 改变尺寸”，”“如何控制力”等，然后利用科学效应知识 库这种中间工具，获得解决问题模型，即知识库中的 方案。
如果可以将知识库中的方案应用到实际问题中 ，这个实际问题就迎刃而解了How to 模型和科学效应知识库HOW to模型-知识库和Ariz算法41测量温度11稳定物体位置21改变表面性质2降低温度12产生/控制力，形 成高的压力22检查物体容量的状态 和特征 3提高温度13控制摩擦力23改变物体空间性质4稳定温度14解体物体24形成要求的结构，稳 定物体结构5探测物体的位移 和运动15积蓄机械能与热能25探测电场和磁场6控制物体的位移16传递能量26探测辐射7控制液体及气体 的运动17建立移动的物体和 固定的物体之间的 交互作用27产生辐射8控制浮质的流动18测量物体的尺寸28控制电磁场9搅拌混合物，形 成溶液19改变物体的尺寸29控制光10分解混合物20检查表面状态和性 质30产生及加强化学变化标准的How to模型HOW to模型-知识库和Ariz算法5序 号实现的功能代码序 号实现的功能代码序 号实现的功能代码1测量温度F111稳定物体位置F1121改变表面性质F212降低温度F212产生/控制力，形成 高的压力F1222检查物体容量的状态 和特征F223提高温度F313控制摩擦力F1323改变物体空间性质F234稳定温度F414解体物体F1424形成要求的结构，稳 定物体结构F245探测物体的位移 和运动F515积蓄机械能与热能F1525探测电场和磁场F256控制物体的位移F616传递能量F1626探测辐射F267控制液体及气体 的运动F717建立移动的物体和 固定的物体之间的 交互作用F1727产生辐射F278控制浮质的流动F818测量物体的尺寸F1828控制电磁场F289搅拌混合物，形 成溶液F919改变物体的尺寸F1929控制光F2910分解混合物F1020检查表面状态和性 质F2030产生及加强化学变化F30科学效应功能代码表HOW to模型-知识库和Ariz算法6功能代码实现的功能TRIZ推荐的科学效应和现象科学效应和现象序号F1测量温度热膨胀E75 热双金属片E76 伯耳帖效应E67 汤姆逊效应E80热电现象E71 热电子发射E72 热辐射E73 电阻E33 热敏性物质E74 居里效应(居里点)E60巴里豪森效应E3霍普金森效应E55F2降低温度一级相变E94 二级相变E36 焦耳—汤姆逊效应E58 伯耳帖效应E67 汤姆逊效应E80热电现象E71 热电子发射E72科学效应和现象清单HOW to模型-知识库和Ariz算法7灯泡内部气体有一定的压力，当这个压力比正 常压力高或低时，有可能导致灯泡的爆裂。
解题思路：应用how to模型将问题定义为： 如何准确测量灯泡内部气体的压力查询得到可以 测量压力的科学效益和现象有机械振动、亚电效应 、驻极体、电晕放电、韦森效益等多种，而其中只 有电晕的出现依赖于气体成分和导体周围的气压 最终的解决方案为：用电晕放电效应测量灯泡内部 气体的压力例子：灯泡压力测量HOW to模型-知识库和Ariz算法8• ARIZ算法全称为Algorithm for Inventive-Problem Solving, 是TRIZ中最强有力的解决发明问题工具，其目标是解决物 理矛盾，专门用于解决复杂、困难的发明问题 • 在经历了不断完善和发展的过程后，ARIZ算法以其易操 作性、系统性、实用性以及易流程化等特性，成为TRIZ发 明问题解决理论的重要支撑对于那些问题情境复杂，矛 盾不明显的非标准发明问题，它显得更加有效和可行，因 此在全球创新科学研究与应用领域占据着首屈一指的地位 • ARIZ算法本身过于复杂，不宜掌握，对使用者要求较高 ，其应用远不及TRIZ其他方法工具那样广泛8ARIZ算法背景介绍HOW to模型-知识库和Ariz算法91.矛盾理论 2.克服对问题的思维定势 （1）将初始问题转化为“缩小问题”(Mini-Problem)和“扩大问题 ”(Maxi-Problem)两种形式。
（2）系统变化方法 （3）强调应用系统内外和超系统的所有可用资源 3.集成应用TRIZ法中大多数工具 4.充分利用TRIZ法效应库和实例库，并不断扩充 实例库9ARIZ算法主导思想和观点HOW to模型-知识库和Ariz算法10 10ARIZ算法的流程HOW to模型-知识库和Ariz算法11• 步骤1：分析与表述问题 • 步骤2：抽象提取技术矛盾 • 步骤3：抽象提取物理矛盾 • 步骤4：建立“物质-场”模型 • 步骤5：ARIZ需求功能分析 • 步骤6：扩大思维领域 • 步骤7：原理解的具体化 • 步骤8：评价判断原理是否为最优解 • 步骤9：分析解的典型程度11ARIZ算法的流程HOW to模型-知识库和Ariz算法12• 1．ARIZ致力于克服思维约束 • 2．ARIZ包含对理想解的思考 • 3．ARIZ擅于利用资源 – ARIZ算法强调矛盾的消除要最大限度地利用系统内外 资源并借助物理学、化学、几何学等工程学原理，需 要用到ARIZ算法思想中的系统变化的思想需要充分 考虑系统内部的子系统以及系统所处的超系统还要 利用七种类型资源：物质、能量/场效果、可用空间、 可用时间、物体结构、系统功能和系统参数.12ARIZ算法的特色HOW to模型-知识库和Ariz算法13• 1．ARIZ算法的分析比较困难，需要使用者具有一定的知 识和经验积累。
其“最小问题”、“系统矛盾”、“问题模型”、 “理想解”和“可用资源”等都不容易建立并且不同的人有 不同的观点，无法快速分辨不同观点的优劣 • 2．复杂问题往往包含多个矛盾，各个矛盾之间甚至也会 互相影响，此消彼长，很难一下子掌握、得出主要矛盾 用ARIZ算法解决复杂矛盾具有一定的局限性 • 3．ARIZ算法比较适用于解决详细具体的技术问题，对概 念性设计和技术发展趋势的预见性不足13ARIZ算法的不足HOW to模型-知识库和Ariz算法14• 1.定义最小问题不对系统做大的改变 • 2.发掘系统矛盾ARIZ算法成功与否的关键就在于正确的 分析表达矛盾 • 3.建立问题模型可以类似对比运用物-场模型的知识 • 4.领域和资源分析即综合考虑各方面资源，分析矛盾的 解决中对资源的有效应用 • 5.参照技术系统进化的八个模式确定理想解 • 6.分析存在的物理矛盾 • 7.物理矛盾的解决对策 • 8.总结评价问题解决情况和系统改善状况14ARIZ算法的运用（八个步骤）HOW to模型-知识库和Ariz算法15• 2008年初的一场大雪和严寒令国人永铭心际,电线上堆积 的冰棱和大雪压断了电线,甚至压倒了电杆和电线铁塔。
能否设计技术方案,解决这个问题,避免类似悲剧的重现 • 首先分析技术矛盾，此问题没有明显的技术矛盾 • 再次提取物理矛盾： • 在气温零度以下的下雪天，电线上必然会堆雪，雪会生成 冰棱但人们又希望电线上没有雪电线上存在雪和不应 该存在雪构成了物理矛盾 • 解决矛盾的原理： • 物理矛盾可采用四个分离原理解决但苦思冥想后没有得 出实际有效的解法 • 结论：通过技术矛盾和物理矛盾解决办法难以奏效15例：电线覆冰的去除HOW to模型-知识库和Ariz算法16• 1.提取物场模型： • S2：雪和冰棱 • F:在导线中有电流，交变电流会在导线周围产生电磁场 • 结论：缺少元件，无法建立物场模型 • 2解决方案： • 首先应该补充物S1，使得S1、S2和F构成基本的物场模 型如果场F作用于物S1，物S1使得S2融化而离开电线 即可解决矛盾 • 参考附录C提供的效应指南6.6电磁效应（2）涡流效应： “冰箱中冰霜的解冻”，得知交变电磁场可在磁性物体中产 生磁涡流而因磁阻转化为热量，机械行业中的高频淬火 就是此原理又查到磁性材料有居里点一说，即材料温 度在居里温度以下有磁性，高于居里温度为顺磁Ｓ１Ｓ２Ｆ16例：电线覆冰的去除HOW to模型-知识库和Ariz算法17• 3.得到解决问题的方案为： • 高压线中都存在高压交变电流。
在电线上加一个磁性材料 做成的套，一般情况下温度高，磁性材料为顺磁性，导线 有电时套中无电磁涡流但当温度低于居里点时，磁性材 料表现为磁性，导线通电时套中产生磁涡流进而产生热， 堆积在套表面的雪融化、脱离，矛盾得以解决 • 进一步查当前磁性材料，发现纯钛酸钡的居里点在 60~80℃，太高希望能有居里点在0~5℃的磁性材料 • 4.结论： • 有待寻找低居里点的磁性材料 • 本解决方案采用了类似机械行业高频淬火的办法，解决了 导线上雪的解冻问题，跨行业，属于三级发明问题同时 考虑能否应用到其他行业17例：电线覆冰的去除HOW to模型-知识库和Ariz算法18•1.问题：在谷粒中常会掺杂一些害虫和虫卵，如果加热谷物到 一定温度如65 ℃左右，虫和卵都会死亡，而谷物不致于加热变 熟但加热方法会消耗大量的电能，局部的高温还是会使部分 谷物变熟 •2.解决方法：在谷物中掺入居里点为65℃的含钛酸钡的导电砂 ，在交变磁场中，导电砂在温度小于65℃时产生电磁涡流，加 热周围的谷物而当温度达到65℃时，导电砂变为顺磁性，不 再产生电磁涡流，可以使谷物温度不超过65℃随后在65℃以 下时，用恒定磁场吸走导电砂，谷物就得以清洁。
S1（低 居里点 导电 砂 ）S2（虫和卵）Ｆ(交变磁场)S3（谷物）18例：电线覆冰的去除（引申应用）HOW to模型-知识库和Ariz算法19（1）九屏幕法根据系统论的观点，系统由多个子系统组成，并通过子系统间的相互 作用实现一定功能系统之外的高层次系统称为超系统，系统之内的 低层次系统称为子系统我们要研究的、问题正在当前发生的系统称 为当前系统以汽车为例，如果把汽车作为当前系统，则轮胎、发动机、方向盘等 都是汽车的子系统，交通系统是汽车的一个超系统九屏幕法是一种考虑问题的方法，是指在分析和解决问题的时候，不 仅要考虑当前系统，还要考虑其超系统和子系统；不仅要考虑当前系 统的过去和将来，还要考虑超系统的过去和将来TRIZ创新思维方法HOW to模型-知识库和Ariz算法20TRIZ创新思维方法（1）九屏幕法HOW to模型-知识库和Ariz算法21九屏幕法的作用：帮助我们多角度看待问题，突破原有的思维局限多个方面和层次寻找可利用的资源，更好地解决问题九屏幕法的步骤：第一步，先从技术系统本身出发，寻找可以利用的资源第二步，考虑技术系统中的子系统和系。