triz创新方法理论及应用.ppt
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TRIZ创新方法理论及应用,主要内容,第1章TRIZ理论简介第2章TRIZ主要内容第3章TRIZ案例分析,第1章TRIZ理论简介,1.1TRIZ基本概念1.2TRIZ理论体系1.3TRIZ理论核心思想1.4TRIZ理论中发明的五个等级,TRIZ是工程技术人员的“孙子兵法”,TRIZ=方法学+知识库,TRIZ包含以下三个方面:
1、方法学(A):
对于技术的新认识2、方法学(B):
关于解决问题的思维方式3、知识库:
实施方法学(A)的案例(知识)集合。
日本学者中川彻,1.1TRIZ基本概念,TRIZ理论通俗解释,在已有的、或者变换过的资源的基础上,采用类似的法则,排除影响达到理想结果的矛盾产生了新的发明。
羽毛笔,自来水笔,圆珠笔,毛细管笔,3000年,25年,在Altshuller的带领下,动用前苏联的1500多名专家,经过50多年对250万的专利文献加以搜集、研究、整理、归纳、提炼和重组,建立起一整套体系化的、实用的解决发明问题的理论方法体系TRIZ(解决发明问题理论),发明专利库,迄今为止,TRIZ已分析了15,000,000专利,有代表性的实用专利,20万250万,4万50万,TRIZ的含义及来源,1950,1960,1970,1980,1990,2000,解决发明问题,TRIZ软件(CAI),1940,1995完成增强型ARIZ,TRIZ发展历程,2003矛盾矩阵,TRIZ的发展历程,1.2TRIZ理论体系,发明问题解决算法(ARIZ)专利分析自然科学,系统科学,思维科学,功能分析物场模型矛盾分析资源分析技术矛盾物理矛盾发明问题科学原理创新原理分离原理标准解法知识库,创新思维培养,技术系统/技术过程,矛盾,资源,理想化,辩证法系统论认识论技术系统进化法则,解题流程理论来源,问题分析与求解,基本概念,哲学理论基础,TRIZ理论体系及创新方法简化模型可用:
一种思想最终理想解一组法则技术系统进化法则四个工具技术冲突与发明原理物理冲突与分离方法物场分析与标准解Howto模型与知识库一种算法发明问题解决理论(ARIZ),1.2TRIZ理论体系,
(1)最终理想解(IFR),1.2TRIZ理论体系,
(2)技术系统技术系统:
由相互联系的元件与运作所组成的、以实现某种功能或职能的事物的集合。
子系统:
更细化的、可以实现各种基本功能的组成部分,称为技术系统的子系统。
超系统:
把技术系统之外的系统或系统的组成部分,往往是指技术系统所隶属的外部环境。
1.2TRIZ理论体系,(3)技术系统进化法则(经典TRIZ)
(1)完备性法则
(2)能量传递法则(3)协调性进化法则(4)提高理想度法则(5)动态性进化法则(6)子系统不均衡进化法则(7)向微观系统进化法则(8)向超系统进化法则,1.2TRIZ理论体系,S曲线,当一个技术系统的进化完成4个阶段后,会出现一个新的技术系统来替代它,如此不断替代。
通过性能参数随时间变化的规律,可以准确地予测产品和技术所处的生命周期阶段。
一个完整的技术系统必须包含四个部分:
动力装置,传输装置,执行装置,控制装置,完备性法则,完备性进化实例,技术系统实现功能的必要条件:
能量必须能够从能量源流向技术系统的所有元件;技术系统的进化应该沿着使能量流动路径缩短的方向发展,以减少能量损失;如果某个元件接收不到能量,就不能发挥作用,这会影响到技术系统的整体功能实例:
多米诺骨牌,能量传递法则,协调性法则,技术系统的进化,沿着整个系统的各个子系统互相更协调,与超系统更协调的方向发展实例:
积木玩具风景区的建筑,协调性法则的进化路线1)形状协调2)频率协调3)材料协调,形状协调各子系统之间,以及子系统与超系统的形状要相互协调实例,形状协调,频率协调,频率协调进化路线单个物体,连续运动,脉冲,周期性作用,增加频率,共振,材料协调,材料协调进化路线,人工心脏,捐赠心脏,克隆心脏,实例:
人工心脏,相同材料,相似材料,惰性材料,可变特性的材料,相反特性的材料,提高理想度法则,发明与创新就是为了创造高度理想化系统获得最终理想结果(IdealFinalResultsIFR),IFR:
系统只具有有用功能,而无成本或有害功能,简化低价值组件的路线,离散安置,仪表组合,图线显示,挡风玻璃显示,提高理想度法则简化组件,实例:
汽车仪表盘,完整的系统,去掉部分组件,部分简化的系统,完全简化的系统,技术系统的进化应该沿着结构柔性、可移动性、可控性增加的方向发展,以适应环境状况或执行方式的变化1)柔性进化2)可移动性进化3)可控性进化,动态性进化法则,子系统不均衡进化法则,技术系统由多个实现各自不同功能的子系统组成,各个子系统是不同步不均衡进化的;,任何技术系统中的每一个子系统都是沿着各自的S曲线进化的;,不同的子系统在不同的时间点到达自己的极限,这将导致子系统间矛盾的出现,解决矛盾将使整个系统得到突破性的进化。
案例:
飞机进化,技术系统沿着减小其元件尺寸的方向进化实例:
计算机,向微观级进化法则,案例:
实例:
电子元件的进化电子管-晶体管-集成电路,实例:
超迷你USB数码相机,录音机随身听便携CD机mp3耳环播放机,向微观级进化法则,技术系统的进化是沿着从单系统双系统多系统的方向发展技术系统进化到极限时,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,向超系统进化法则,2分析问题模型,3陈述IFR和物理矛盾,5运用效应知识库,4运用物-场资源,6转换或替代问题,7分析解决物理矛盾的方法,8运用解决方案,9分析解决问题的过程,1分析问题,把状态模糊问题准确描述为单一问题,创建空间、时间、物质和场等有效资源清单,确定最终理想解方向及其阻碍的物理矛盾,重新选择并定义另一对技术矛盾,求得最终理想解,获取资源的最大化应用,借以透彻分析增长创新潜能,(4)ARIZ,1.2TRIZ理论体系,
(1)实际问题解决思路例:
鸡兔同笼问题。
一个笼子里有若干只兔和鸡,数头为54,数脚为152,请问有多少只兔?
多少只鸡?
实际问题,数学模型二元一次方程,求解数学模型,实际问题解答,1.2TRIZ理论体系,
(2)TRIZ解决问题工具体系,1.2TRIZ理论体系,
(2)TRIZ解决问题工具体系,试错,转化,TRIZ工具,应用,待解决的问题,1.2TRIZ理论体系,
(2)TRIZ解决问题工具体系,1.2TRIZ理论体系,(3)使用TRIZ解决问题的基本思路建议首先使用物质-场模型和76个标准解解决,是一种标准化、模式化的方法使用技术矛盾和物理矛盾解决问题时,TRIZ提供的思考方向比较多,注意不能随意舍弃任何一个原理尽量将技术矛盾转化为物理矛盾并激化物理矛盾,往往有助于问题的解决非标准问题使用ARIZ解决,1.2TRIZ理论体系,现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面:
1、无论是一个简单产品还是复杂的技术系统,其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的,即具有客观的进化规律和模式,2、各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力,3、技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能,1.3TRIZ理论核心思想,1.4TRIZ理论中发明的五个等级,
(1)发明级别的划分依据发明专利对科学的贡献程度、技术的应用范围及为社会带来的经济效益等把发明专利划分为五级:
最小发明问题:
在本领域内正常的设计小型发明问题:
解决一个技术问题时,对现有系统某一个组件进行改进中型发明问题:
对系统的若干个组件进行改进大型发明问题:
采用全新的原理完成对现有系统基本功能的创新重大发明问题:
用最新的科学原理,导致一种全新系统的发明、发现,1.4TRIZ理论中发明的五个等级,
(2)划分发明级别的意义发明级别越高,完成该发明所需的知识和资源就越多随着社会的发展、人类的进步、科技水平的提高,已有发明的级别也会随着时间的变化不断降低对于某种核心技术,按照一定的方法论对该核心技术的所有专利按照年份、发明级别和数量可以绘制其“S-曲线”,对于产品研发和技术预测具有重要意义人们所面临的95%的问题,都可以利用已有的某学科内的知识体系来解决当遇到技术难题时,不仅要在本专业内寻找答案,也应当向专业外扩展,1.4TRIZ理论中发明的五个等级,韩国受益于与苏联的地缘关系,很早就接触到TRIZ。
于1998年引进了TRIZ,早期并不成功。
直到2003年第二次的引进,三星利用TRIZ,节约成本达15亿美元,并运用TRIZ成功申请了52项专利。
这才引起世界高度的兴趣与关注。
在韩国一些大公司大力支持下,TRIZ的应用得以蓬勃发展;例如三星公司成立三星先进技术研究院。
2007年三星公司平均每月有60个美国专利授权,排名世界第二。
一个在1997年亚洲金融危机濒临倒闭韩国企业,但是到了2006年三星的市值却超过1千亿。
三星的总裁李正龙在2005年第一次向世界宣布:
是什么救活三星?
用的就是“萃智TRIZ”!
。
TRIZ导入韩国的成功实例,应用TRIZ的效益可以缩短创新的过程,对产品制造过程能有所改善,可在最短时间产生更多产品构思和问题解决方案、可以创造技术先进、引领市场的新产品。
目前TRIZ应用领域也从传统制造业、电子半导体产业、航天、化工、建筑、医药、生物科技等领域,延伸至商业、管理等非科技领域;TRIZ也开始被应用在其他项目,如音乐、艺术与雕塑、漫画卡通、诗歌等人文领域上。
TRIZ引领各个领域成功创新,TRIZ应用于各种领域的成功范例鲜少公开。
即使是公开的案例也仍蒙上一层神秘的面纱,因为涉及到各公司产品与制程的创新发明,所以并未能展示该公司的技术本质。
第2章TRIZ主要内容,2.1TRIZ创新思维方法2.240个发明原理2.3物理矛盾和四大分离原理2.4物-场模型分析,如何用4根火柴组成一个“田”字?
如何一笔画出一个圆,圆心,思考?
思维定势为了有效地利用TRIZ的法则、规则和理论方法,需要进行思维的创新,但思维定势会妨碍完成创新思维活动。
常见的思维定势有三种:
术语的定势形象的定势专业知识的定势,
(1)九屏幕法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。
2.1TRIZ创新思维方法,太空钢笔据说,早期美国航天员在太空中用钢笔写不出字来,这是因为太空中缺乏重力的缘故。
于是,美国航空航天局决定划拨100万美元专款进行攻关。
研究是在极其秘密的状态下进行的,经过半年多夜以继日的集中攻关,最后研制出了一款专用的、十分精密的太空钢笔。
在庆祝大会上,美国宇航局的一位官员突生疑问:
我们如此费力,那么苏联航天员在太空中使用什么笔写字的?
(2)理想度,2.1TRIZ创新思维方法,
(2)理想度实例,月球上的灯泡外罩,测量酸对不同合金抗蚀性的理想容器,2.1TRIZ创新思维方法,(3)小人法,2.1TRIZ创新思维方法,实例,2.1TRIZ创新思维方法,实例,2.1TRIZ创新思维方法,实例,2.1TRIZ创新思维方法,(4)金鱼法将幻想的、不现实的问题求解构想,变为可行的解决方案金鱼法是一个反复迭代的分解过程利用金鱼法,有助于将幻想式的构想转变成切实可行的构想,2.1TRIZ创新思维方法,实例,(5)STC法,、,尺寸时间成本算子分析法(STC)也有称它为RTC(资源时间成本)算子分析法。
是利用夸张的手法将研究对象在尺寸、时间和成本三个方面的参数进行一系列变化的思维试验。
全过程包括6种假设初始条件下的思维试验:
1、研究对象的尺寸:
无穷大(S)或无穷小(S0);,3、研究对象的时间(或研究对象的运动速度)无穷大(T)或无穷小(T0),2、研究对象的成本(允许的支出):
无穷多(C)或无穷少(C0)。
2.1TRIZ创新思维方法,实例:
对船用海锚的STC思维试验,研究对象:
船、锚、水和海
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