40个发明原理解析.docx

1、40个发明原理解析40个发明原理解析TRIZ系列-创新原理-1-分割原理分割原理的具体描述如下：1）把一个物体分成相互独立的几个部分；2）把一个物体分成容易组装和拆卸的部分;3）提高系统的可分性，以实现系统的改造。(增加物体被分割的程度）分割原理要表达的其实就是我们平常所说的分而治之的策略，这是我们解决问题的一种最简单朴素的方法，应用非常广泛。分割原理好处：A）降低系统的规模和粒度，增加系统的可解析降低系统规模和粒度的目的当然可以使得系统求解更加容易，对于制造业来说，可以使得制造更加容易，更加专业。在软件系统中的大文件分割成小文件，大系统分割成小系统，可以使得系统的实现变得更加简单和容易。同时

2、，如果系统按功能进行分割，可以使得子系统各负其责，子系统的职责更加单一。B）增加系统的灵活性，弹性和可维护性：分割的另一个好处就是脱耦，通过脱偶可以增加系统的灵活性，弹性和可维护性。灵活性和弹性大家可以很容易理解，可维护性表达的是系统如果出问题，我们只要找到出问题的部分，进行替换就可以。现在制造业的组件化和软件设计的模块化（组件化）都是利用了这种思想。比如网络的分层，软件系统的多层架构。C ) 使得社会化生产，流水化作业成为可能这个好处是显而易见的。那什么时候可以用这个原理呢？下面是一些典型的场景：1）如果我们需要在一个现有的系统（或者物体）上的增加功能或职责，而现有系统的功能比较笼统的情况下

3、； 典型的例子是垃圾箱，垃圾箱的功能是回收垃圾，但我们现在需要对垃圾的回收进行分类，这就增加了垃圾箱的职责，不仅要回收垃圾，还要分类，一个比较简单的办法就是将垃圾箱分成几个相对独立的部分（可回收垃圾，不可回收垃圾，其它垃圾），这也是原理中第一种情况。对于软件系统中，对数据的访问分成文件数据的访问和数据库数据的访问也属于此类。当然，如果增加的职责比较复杂，有时候简单的分割并不容易解决，反而会增加系统的复杂性和成本。2）如果系统过于笨重或者体积过大，不便于移动或运输 这个主要是针对实物型的系统，比如可拆卸衣柜，整体衣柜大而笨重，不便于运输和搬动，通过分割原理变成可拆卸的衣柜后，就使得移动和运输更加

4、容易。3）如果系统比较复杂，整体上不便于制造。 这种情况下就需要分割成比较容易制造的子系统（组件），然后通过组装来完成。这种例子就非常多了。其实软件系统的构造者（Builder）模式就是这种思想；4）如果系统过于庞大，不便于使用和维护 软件系统的面向服务，面向对象其实都是这种思想，将庞大的系统按照一定维度进行分拆，从而达到便于使用和维护的目的。分割原理的副作用：1）可能会增加系统的复杂性；分割后，为了使各个组件还能整体工作，就需要协调各个组件，增加额外的设计，使得系统的复杂性增加，特别是分割不合理或者过度分割的情况下，系统的复杂性会增加很快，所以一定要把握住分割的度。2）降低了系统的鲁棒性（健

5、壮性）；这个比较容易理解，因为分割后需要增加连接组件，会使得系统的健壮性降低。3）会带来额外的设计局部质量原理是技术系统不均衡进化法则的一种体现，目的是使得系统资源达到最优配置。一般情况下，如果系统的各个部分的作用是均匀的，则有如下情况：A）这种配置是合理的；B）元件之间的作用有重复，某些元件的作用可以被其它元件替代；C）有些元件的作用没有得到充分发挥；如果是第一种情况，当然不需要做更改，但这种情况一般比较少，因为一般系统的配置都是使得各元件充分发挥各自的作用，不太容易形成均匀态势；因此我们可以试着将均匀的结构变为不均匀的，以达到各部件充分发挥自身作用的目的；如果系统有多个部分（元件），也可以

6、尝试将这些不同部分赋予不同的功能，以实现一个系统多种用途，这是第2种情况。这种情况也比较普遍，比如瑞士军刀，带橡皮擦的铅笔等。当然这些系统不同部分具有的不同功能，应该是带有系列性质或者相反。系列性表示这些功能一种用到时，其它功能用到的可能性非常高，比如瑞士军刀的功能。而相反则是一种功能使用时如果有问题，另外一种功能可以执行回退式操作，比如带起订器的锤子，如果锤子钉钉子没钉好，起钉器就可以把钉子取出来，重新钉。第3种情况就比较好理解，通过让系统的各个部分都处于最佳状态来达到系统整体功能的最佳，但需要注意的时候，这里的各自部分最佳是指相互配合的情况下各个部分状态达到最佳，不是每个元件最好。比如一个

7、团队，并不是要求所有员工都是最好的，但我们可以做到让团队的所有员工的状态都达到自己最佳状态。局部质量原理表达的是系统资源局部配置的优化，通过局部质量优化，达到系统整体资源配置的优化，从而使得系统的理想度更好。这在团队组织，生产排产等方面都有非常大的用武之地。TRIZ系列-创新原理-4-增加不对称性原理增加不对称性原理表述如下：1）将对称物体变为不对称的；2）增加不对称物体的不对称度。增加不对称性原理表达的是利用对系统状态的改变来达到优化系统的目的。试着通过改变系统平衡，让系统倾斜，减少材料用量，降低总的重量，调整物质流，变换支持负载等方式来消除冗余（重量）或提高性能（如密封）。下面的情况下都可

8、以利用这种原理：A)物体在超系统或环境中运行时各部分的作用（可能是有害的）是非对称的最典型的就是铰链门，门的一边按铰链，承受重力，只能通过一边的铰链传递到环境中，如果我们通过把门没有铰链的一边做得轻些，不仅可以节省材料，减轻铰链应力，延长铰链寿命，还可以使得开门关门变得容易。B）物体在使用过程中，本身就有非对称要求，为了降低使用的出错所带来的风险，可以通过增加产品的不对称性来规避这种风险典型的如有正负极要求的插头，如果是不对称的，插反了，就插不进，就避免了插错的风险。USB接口的正反不对称；C）物体在使用过程中，可以通过增加不对称来增加产品的易用性和可识别性典型的如将家具部件的接合件设计成不对

9、称的，这样只有按一定的范顺才能完成家具组合，这样就可以减少组装难度，使得普通人也可以组装。宜家家具使用这个原理使用得最好。D）系统在使用过程中，各个部分所受的作用力本身就是不均衡的，那么通过增加不对称性，可以减少材料的浪费比如桥孔的设计可以根据水流分布来设计孔的大小，泄洪隧道可以设计成上面小孔下面大孔，这样水流不大时上面可以用作通道，水流大的时候又可以泄洪等。增强汽车轮胎一侧的强度。E）将对物体功能需求不对称的事物引入到一起，以达到充分利用资源，降低资源消耗，节省成本的目的这个就多了例子很多，比如云计算，分段收电费，错峰上下班等。F）通过不对称来改变系统的参数或者属性比如利用大小齿轮改变速度；

10、利用对称齿轮带动不对称齿轮从而变匀速为变速等。G）利用不对称维持某种状态单向阀门可以保持水流只能朝一个方向流，浮球的重心不对称可以使得较轻的一部分始终朝上面等。物体的不对称可以是形态的不对称，接口的不对称，功能的不对称，颜色的不对称，质量的不对称，受力的不对称，疏密的不对称，重心的不对称等。增加不对称性原理可以是技术系统提高协调度进化法则的一种体现。增加不对称性原理如果和局部质量原理合用，可以达到一物多用的效果，比如同时有疏密齿距的梳子。在商业中利用信息的不对称来获利，通过营造信息的不对称来分化对手等。TRIZ系列-创新原理-5-合并原理合并原理，有的书翻译成组合原理，我觉得叫合并原理比较好，

11、因为组合的概念过于广泛，不利于原理的引用，合并原理表述如下：1）在空间上，将同类的物体或者预定要相邻操作的物体进行合并；2）在时间上，将同类或相邻的操作进行合并。在管理领域，按目标进行合并也是一种合并（比如团队的成立等）在空间上进行合并其实是一种组件集成或者功能集成，可以提高系统的性能：整体性和便利性。提高系统的整体性可以使得产品容易管理。比如集成电路；而相关的操作进行合并，可以增加系统的易用性。当然，通过合并也可以达到节省空间和材料的目的，比如冷热水管的混合，有各自都有开关合并成一个开关就可以节省空间和材料，而且功能的使用更为容易。在时间上将相同的或相关的操作进行合并，一可以序化操作，二可以

12、减低操作衔接成本，从而达到增加系统的易用性和健壮性。当然，合并原理还可以用来通过合并不同的系统来建立新的系统的目的，这种方式应用非常多，比如车载电视等。合并原理是发明中用得最多最普遍的发明原理。在IT软件领域，合并原理也应用非常多，组合模式（空间上相同对象的合并（组合）,但需要注意的是工程领域的组合模式强调的不是层次结构和一致性对待，因此严格上来讲，TRIZ的合并原理与IT领域的组合模式还是不一样的，只能在某种程度上它们表达的思想有类似之处），构造者模式（相关操作的组合），门面模式（时序上，空间上相关操作的组合）等体现了这种原理。合并同类项得到的潜在好处是可以减少空间成本，以及增强整体和坚固性

13、；合并操作得到的好处是可以固化相关操作，从而减少使用者的使用难度；合并原理体现了技术系统向超系统进发法则。当然不是什么都需要进行合并，只有通过合并能达到减少空间和时间成本，以及增加易用性才具有现实的利益。合并的代价是需要增加整合装置，比如主板；通过组合增加和加强系统的功能。这里的相关操作，一般必须是关联性比较大的操作，一个操作的进行，其它操作进行的可能性要非常大，这样的组合才有实际意义。合并很多时候都需要改变，包括形态和功能。例子：计算机网络；多核处理器你计算机；组合机床；综合参数测试仪；电视线，网络线二合一；产品套装等。A）相同的物体集成在一起，这些相同的物体必须处于同一个系统中，并作为系统

14、元件提供相似的功能；分割原理中的部件，原本在一起，分割的目的是为了某种操作便利性，最终他们还是会作为一个系统整体来提供产品功能；B）相关操作是指：1）这些操作都是某个系统的一部分，它们按一定的时序来执行，从而完成系统的某种功能；2）这些操作中某些操作被执行后，其它操作被执行的概率非常大，这些操作有两种组合基本类型，一种是简单在空间上集成在一起，一是种将功能合并到一个物体上；TRIZ系列-创新原理-6-多用性原理多用性原理又叫普遍性原理，其表述如下：1）使一个物体具备多项功能；2）消除了该功能在其它物体内存在的必要性后，进而裁减其它物体；让一个物体具备多项功能有两种情况，第一种情况是，通过使一个

15、产品具有多种功能可以增加产品的价值，使得产品更具竞争力，第二种情况则是将多种相关性的功能组合在一个产品上，可以降低整体成本，便于使用，另外也可获得第一种情况所述的价值。这两种情况跟组合原理中的一些情况类似。2）所描述的情况则包括：A） 在系统中，通过让其中一些组件尽可能的承担多种系统功能，从而达到消减系统组件的目的，比如飞机设计中利用屏蔽板充当机架，在公司中将客服人员和QA测试合并，在编程中使用创建者模式时利用主题类本身作为工厂类，企业中的多面手等；B）在一个系统中集成另外一个系统的功能，通过一物多用来达到减少系统的目的，这类应用非常多，很多时候都是利用现有的系统来进行，比如利用电线作为网络线

16、。一个物体具有多种用途也可从以下情况来进行：1）一物多用可以是时间上的，比如冷热两用空调；2）一物多用可以是空间位置上的，比如可拆卸的儿童安全椅子，在汽车内当座椅，在汽车外当儿童车；3）一物多用可以是系统级别上的，比如某种标准零件，可以防晒的雨伞等。多用性原理的核心目的是通过一个物体能实现多种功能来去掉其它部件，从而达到节省材料，空间和成本的目的。TRIZ系列-创新原理-7-嵌套原理原理表述如下：1）把一个物体嵌入另外一个物体，然后将这两个物体再嵌入第三个物体，以此类推；这个原理又叫俄罗斯娃原理，目的是在不影响原有功能的情况下：A） 在需要时，可以减少系统的体积和便于携带，也可以减少系统的重量

17、，比如伸缩式钓鱼竿等；B）不妨碍正常作业，比如飞机的起落架；C）减少物体在超系统中的存放体积，比如超市的手推车；D）充分利用系统的空间，从而减少系统的占用空间，比如推拉门；嵌套原理与软件设计思想中的组合模式在组织上类似，但目的还是有些诧异，软件设计中的组合模式的目的是一致性对待，而嵌套原理的目的是为了节省空间。考虑嵌套时可以尝试从不同的角度来考虑嵌套：水平，垂直，旋转和包容。目的是看能否节省空间或者减少重量。需要注意的是运用这种原理时虽然有时会削弱嵌套物体的功能，但应尽量避免这种影响。注意：有些书将汽车的安全套也作为嵌套原理，我觉得有些牵强，汽车安全套虽然是套在座椅上，但并没有起到节省空间的作

18、用，最多是个组合原理的利用。TRIZ系列-创新原理-8-重量补偿原理重量补偿原理的表述如下：1）将某一物体与另一种提供上升力的物体组合，以补偿其重量；2）通过与环境（利用空气动力，流体动力或其它力等）的相互作用，实现对物体的重量补偿；重力使得我们能够稳稳的依附在地面，不会跑到外太空，是我们能够在地球上进行正常生存的保证，但有的时候，我们又需要克服这种重力（重力对系统产生了不利作用），比如需要让物体脱离地球（飞船等），或者浮在空中，或者浮在流体表面。因此我们在制造这类作用系统的时候，就需要提供对重力进行补偿的作用力。常见的补偿方式有如下几种：A)在系统中引入动力装置，如飞机，火箭等；需要注意的是

19、光有动力不一定能补偿重力，玩玩需要一套升降装置（如直升机的引擎+螺旋桨）；B)在系统中引入支撑装置，如广告牌的支柱，建筑的承重墙等，但这类支撑装置必须有支撑点，而且对支撑件也有一定的要求（健壮性）；C)在系统中引入场作用力来充当支撑装置，比如磁悬浮，这种支撑的好处是物体和支撑装置之间不存在实物连接装置，可以分离；D)利用环境来进行重力补偿，如果环境是空气，液体等可以产生浮力的系统，则可以利用这种现成的力对重力进行补偿，比如船，飞艇，孔明灯，悬浮气球，游泳圈等；重量补偿原理的引申：如果现有系统（超系统，环境）存在某种不利作用（如重量，力，噪声等），就可以通过引入新的或者利用环境中现成的来制造这种

20、不利作用的反作用来进行补偿，以抵消这种不利的作用：A）重量的补偿前面讲过；B）信号增强补偿装置；C）温度补偿;D ) 功率因素补偿；E）汽车安装减震器重量补偿原理有的译为配重原理，对于工程技术领域，重量补偿原理主要用于抵消物体重量的不利作用，但在这里我们将此概念扩大，使得应用范围扩大。重量补偿原理与预先反作用原理的不同，前者重在补偿抵消，后者重在预防系统潜在的“故障”和不利作用，点在“预先”,下面是预先反作用的例子：A）接种疫苗来防止某些疾病的发生；有些时候，取决于思考角度和理解解读，会觉得这些原理会有重叠的地方，这不是问题，因为我们的目的不是研究语义上的差异，而是解决问题。后面会有预先反作用

21、原理的介绍。重量补偿原理是技术系统向超系统进化法则的体现。TRIZ系列-创新原理-911-预先反作用原理、预处理原理、预先防范原理一、预先反作用原理表述如下：1）预先给物体施加反作用，以补偿过量的或者不想要的压力。如果知道系统在运行过程中，会有不利的或者有害的作用（负面作用）产生，则可以预先采取一定的措施来抵消、控制这种不利局面，防止负面作用产生不良后果，比如：A) 可以通过接种疫苗来防止某些病的出现;B)工程领域的预应力结构；C)给汽车安装减震器；D)为了减少摩擦，加入润滑装置;E) 在喝酒前吃点东西，服点解酒的药物可以防止醉酒；二、预处理原理的表述如下：1） 事先对物体完全或者部分实施必要

22、的改变；2）事先把物体放在最方便的位置，以便能立即投入使用；对系统进行预处理的目的是使得系统变得更加易用，包括缩短系统功能完成时间，简化过程中的操作等，比如：A）手术前的器具整理排列；B）冷冻食品使用前的解冻；C）预先收费系统以加快收费过程；D）打豆浆前先将豆子进行浸泡；三、预先应急措施原理预先应急措施原理，有的也叫事先防范原理，其表述如下：1）预先准备好相应的应急措施，以提高物体的可靠性。一般来讲，系统的安全性和可靠性是非常重要的，为了增加系统的安全性和可靠性，就可以采取应急处理措施，提升可靠性的同时，也降低了系统的风险。需要采取应急措施的前提是系统的可靠性得不到保障，而一旦因可靠性不足产生

23、的风险后果，不能被系统的使用者接受。例子非常多：A）汽车的安全气囊；B）降落伞的备用伞包;C ) 多机热备；D）节目排练；E）方案备份；F） 船上的救生圈；G) 生产过程中的零件库存;H) 如果卖给用户的自行装配产品，则可以通过多提供一些备用的连接件（如螺钉），避免用户在装配过程中因连接件弄丢或弄坏而中断装配，这样可以提高用户的满意度；一般来讲，预先应急措施或装置，都不是系统正常情况下所需要的，是为了防止系统出现意外而增加的。应急防范原理可以应用于各个领域。常见的应急方式有：1） 冗余（系统，组件等）；2）预先演练或培训；3）救助机制（如果系统出现异常下的处理机制，包括自救，他救等）预处理原理

24、的目的是为了使系统作用的发挥更加顺利，一般来讲，预处理干预的是系统作用之前，一般的情况下不会改变系统的作用，也不会为系统增加额外的装置，而预先反作用原理是为了减少系统作用过程中所带来的负面作用，重点强调的反作用，一般情况下都需要引入反作用装置来实现；而预先应急措施是在系统作用发生意外（主要是可靠性带来的问题）的情况下的一种应急处理措施，而这种应急措施在系统正常的作用过程中一般不会起作用。这就是“在喝酒前吃点东西，服点解酒的药物可以防止醉酒”这个例子不是预先防范而属于预先反作用的缘故。当然，三种原理的区分，也不要完全对号入座，只要解决问题就行。TRIZ系列-创新原理-12-等势原理等势原理的表述

25、如下：1）改变工作条件，而不需要升降物体。这里的势是势能的势，如重力势，电压势等，势的背后包含着一种力，这种力是势具有能量的根本原因，比如重力和物体势能。从等势原理的表述可以看出：1）这里的势是指重力势（当然也可以将原理扩充到其它势）；2）工作时不需要升降物体，则表明物体处于工作平台上，只需要进行垂直于势方向运动（这样就不用为克服重力而做功）；3）解决问题的方法是改变工作条件，工作条件的改变的目的显而易见：让操作物体与工作平台等高。为了不需要升降物体，就需要避免与重力作用（这时的重力作用为有害作用）直接对抗，我们可以通过充分利用环境、结构和系统所提供的资源，以最低的附加能量的消耗来有效的消除这

26、种不等位势。下面是案例：1）汽车修理厂的维修地沟：通过维修地沟，我们可以不用升降汽车，降低了汽车修理难度；2）建立卸货车道，使得汽车的车厢位置与仓库地面持平，这样可以减少卸货劳动强度；3）叉车，货物升降机，电梯等是通过机器设备来克服势差，从而减轻劳动的强度；有些书中将乘客登机用的舷梯也看着是等势原理的利用，我觉得不妥，因为人本身还是要上下，并没有节省乘客的体力。其实从等势的物理原理来说，利用等势原理并不能节省作功，也不一定会减少能量消耗，利用等势原理可以：1） 降低劳动者的劳动强度；2）工作起来更加方便。从上面的案例可以发现，这些方法我们都很容易想到，把等势作为一种发明创新的原理，似乎有些小题

27、大做，不过只要想想，我们无时不刻都处在重力场中，势的影响无处不在，把消除工作中势差所带来的副作用作为一种基本的发明原理也就不足为怪了。等势原理也可以延伸到管理领域，让某种水平相当的一些人进行沟通，往往比较容易。这在建立讨论组，临时工作团队时可以借鉴的地方。TRIZ系列-创新原理-13-反过来做原理反过来做原理表述如下：1）不直接接实施问题指出的动作，而是实施一个相反的动作;(比如用冷却代替加热等）；2） 使物体或外部环境移动的部分静止，或者使静止的部分移动；3） 把物体上下颠倒。反过来做原理含有一种反向思维，与逆向思维不同，逆向思维强调的是一种从解到源的回溯，目的是分析满足什么条件下，才能从问

28、题得到解。而反过来做原理并不是为了求解而进行的逆向思维，它本身就是解的一部分，并且不具有可逆性质。它只是：A）如果系统中的操作有相反（不需要可逆）操作，则可试试让系统执行这个相反的动作，看看会有什么结果；比如分离两个套紧的物体，可以是冷却内层物体，而不是加热外层物体，B）让物体或外部环境的运动属性取反向值：动静，匀速变速，加速减速，快，反顺，顺时针反顺逆时针慢等。 比如车床和镗床，跑步机，楼梯和人（人动，梯不动是楼梯，人不动，梯动是电梯，定子与转子反向的电机。C）让物体物理性质颠倒：上下，左右，内外等。 比如倒立放置剩余不多的洗发水瓶，可以更容易倒出；D）利用相对性，变换系统组件的角色（角色互

29、换）。 比如带孔的玻璃柱，看成是带玻璃环的空气柱。有个笑话是这样的：有一个商人推销一款先进的自动刷牙牙刷，说这种牙刷可以不用手来回刷，也不用电池，结果有人买回去放嘴里怎么都不懂，就质问商人不是可以不用手刷的么，商人的回答是，不用手来回刷，你难道不能把头左右摇起来么！这个笑话可以算一个冷笑话，撇开商人的行为道德不谈，其实这种反向思维是一种很好的方式（题外话，头左右摇来刷牙更有利于健康，对大脑有利）。反过来做原理通俗的讲就是顺着做不行就反着来，顺着看不好理解就反着看，颠倒黑白，换位思考也未尝不是一种洒脱。反过来做原理也不仅仅是一种帮助我们进行发明的方法，更重要的是可以让我们避免思维的惯性陷阱。通过

30、反过来做，可以看看系统是否可以获得新的功能，新特征，新作用以及新的对象；TRIZ系列-创新原理-1415-曲面化原理和动态性原理一、曲面化原理的表述如下1）用曲线部件代替直线部件，用球面代替平面，用球体代替立方体；2）采用滚筒，球体，螺旋体；3）利用离心力，用旋转物体代替直线运动由于TRIZ的创新原理是基于专利分析的基础上来的，有些原理就是一种经验的积累，曲面化原理就是这种经验性总结，曲面化原理告诉我们，在面临系统问题时，我们可以在系统中寻找线性情况，关系，直线，平面及立方体形状，并尝试改变到非线性情况下可以实现或者得到哪些新的功能。当然，与直线和立方体相比，圆和球在对称性等几何特性方面确实具

31、有一些优势：A）同样的周长，圆所包含的面积最大；圆是以圆心自我完全对称；B）同样的面积，球能包含的体积最大，球也是完全以中心点对称；但需要注意的是，这种优势并不是导致我们用曲面化的原理，曲面化是一种尝试：A）方形井盖弄成圆形井盖；B）半圆形拱顶比方形顶在受力上要好；C）轮子是圆和球几何特性的典型应用，装上轮子可以移动；D）笔尖做成圆形的，比其它形状的笔尖下墨容易，书写流畅；E）利用离心力可以脱水，分离等；F）千斤顶内部的螺旋结构具有更大的升举力，可靠性更好；G）滚球鼠标在计算机屏幕上画直线：H）绞肉机I）环形跑道代替直线跑道。二、动态特性原理动态特性原理的表述如下：1）改变物体或外部环境的特性，以便在操作的各个阶段，都能提供最佳性能；2）如果物体不能移动，让它可以移动，让物体的各个部分都可以相互移动；3）把物体分割成几个部分，它们能够改变彼此的相对位置。技术系统的动态性进化法则包括柔性化，可移动化，可控化，这里的第1条如果不结合动态性进化原则，就很难理解，至少有一个疑问：A）怎样改变特性来达到最佳性能？而结合动