第1013讲TRIZ法.docx

1、第1013讲TRIZ法教案创新教育理论与实践授课时间月 日 至 月 日课时数 授课方式理论课 讨论课 设计课 实验课 上机课 技能课 其他授课单元第十一章 TRIZ法目的与要求1.了解TRIZ法的理论基础；2.掌握TRIZ法的技术方法；3.了解TRIZ法的实践应用。重点与难点教学重点：TRIZ法的技术方法；TRIZ法的实践应用。教学难点：TRIZ法的实践应用。主要内容1.TRIZ法理论基础；2.TRIZ法技术方法；3.TRIZ法的实践应用。教学方法手段（教具）课堂理论讲授（ppt教学）、小组讨论、案例分析、总结归纳参考资料1.创新教育理论与实践，出版社：华东师范大学出版社，作者：王海、胡剑锋、

2、马红坤， 2013年8月2.技术创新方法与提高，出版社：化学工业出版社，作者：颜惠庚， 2012.83.简明创新方法，出版社中央广播电视大学出版社，作者：于惠玲，2014.6思考题、作业熟练掌握TRIZ法的技术方法以及每一种方法的具体应用。讲稿第10讲 TRIZ法法理论基础【本章导入】前面的课程我们知道了什么是智力激励法，那么创新的方法有哪些？这一章我们将介绍TRIZ法，专利中解决的问题只涉及到39个通用工程参数之间的矛盾，可应用40条发明创新原理中的若干项来解决。【复习、引入】抽象层次越高越能找到有趣的答案。【讲授新课】一、TRIZ法的诞生发明人：阿奇舒勒(Altschuller)。储备：他

3、分析数以万计的专利，1956年开始提出专利按技术水平可分为5级，1969年提出专利中解决的问题只涉及到39个通用工程参数之间的矛盾，可应用40条发明创新原理中的若干项来解决，等等。诞生：他于1948年写信给斯大林，被判刑25年流放到西伯利亚在那里，他有机会接触许多工程师和科学家，又加以深入的思考，渐渐形成了TRIZ的基本格局。现在： “技术系统进化”发现者，有学者把TRIZ译为“萃智”。二、阿奇舒勒(Altschuller) 工作的日程表1956年 1971年提出技术矛盾和物理矛盾40条发明创新原理和分离原理提出技术系统理想化的概念1969年 1979年 提出技术系统进化模式1959年 198

4、5年提出ARIZ算法1974年 1979年提出76个标准解1975年提出物质-场分析模式三、TRIZ法的基本思想世界上成千上万的创新设计如专利都遵循相类似的思维过程和采用有限的原理，通过对250万份专利的研究，TRIZ法已归纳得出： 对问题精细准确的分析有利于问题的解决。 矛盾对立和统一，系统化，分析和类比是技术创新有力工具。 系统中矛盾和冲突的解决是系统进化的表示。 任何技术系统都有类似生物进化的路线，简称S曲线进化的法则有限和可知。 效应知识库是创新的基础。通过系统的培训和学习，大部分人可在创新、创造和发明中有所建树。四、理论基础技术系统的进化模式是TRIZ法理论的基础，该模式包含用于工程

5、技术系统进化的基本规律，理解这些模式可以帮助人们形成对问题发展轨迹的总体概念，得到其发展前景的正确判断，从而增强人们解决问题的能力任何领域的技术产品都与生物系统一样，存在着产生、生长、成熟、衰老和灭亡的产品进化规律，掌握了这些进化规律，人们就能能动地进行产品的创新设计开发并能预测产品的未来趋势。五、TRIZ法体系结构六、TRIZ法问题解决流程七、TRIZ法的领域扩展目前，TRIZ法已在自动控制，电气与电子，航天航空，机械仪器，动力，汽车，化工制药，医疗卫生，轻工和食品等十大技术领域中发挥作用，并延伸到非技术领域国外TRIZ法专家正在试图把TRIZ法用于管理和商业领域，并取得成果TRIZ法正成为

6、全能的创新方法。由于在阿奇舒勒(Altschuller)时代信息技术和生物技术处于初步阶段，TRIZ法中少有表述，一些TRIZ法大师正在作对TRIZ法的完善和补充工作如增加了技术系统工程通用参数的数量和发明创造原理的数量，把解决物理矛盾的分离原理调整为4个，增加了效应库中有关信息和生物技术的内容等。八、TRIZ法在我国中国政府从建设创新型国家这一宏伟战略目标出发，十分重视TRIZ法的研究、推广和应用工作科技部、发改委、教育部和中国科协于2008年联合发布国科发财（2008）197号文，文中三次提到要推广和应用TRIZ法文中提出“针对建设以企业为主体的技术创新体系的重大需求，推进TRIZ等国际先

7、进技术创新方法与中国本土需求融合；推广技术成熟度预测，技术进化模式与路线，冲突解决原理，效应及标准解等TRIZ中成熟方法在企业中的应用；加强技术创新方法知识库建设，研究开发出适应中国企业技术创新发展的理论体系、 软件工具和平台”许多省份根据197文的要求，开展了TRIZ法的培训。九、对TRIZ法的简要评价优点：具有开创和突破性，结构性好，系统性强，能简便地得出解决问题的原理，内容全面可应用于几乎所有领域，几乎人人可以学会。不足之处：提取具体问题的技术参数和把解法原理转化为针对具体问题的方案，需要人的专业知识和经验TRIZ法主要适用于概念设计，不涉及或很少涉及具体的度量。局限性：TRIZ法采用一

8、整套独特的科学思想和方法，人们要经过一定的学习和培训，才能掌握TRIZ法。可推广性：TRIZ法是迄今为止适用于各种年龄段和多种知识层面人的创新方法德国、美国和日本的学者也形成过各具特色的创新方法，但都只适用于有经验的，掌握较高知识的工程技术人员TRIZ法为创新活动的普及，为创新活动积极分子相互的交流、促进和提高提供了良好的工具和平台。十、专利的等级划分级别创新程度比例知识来源试错法求解的试错数量1简单的解32%个人知识102少量的改进45%个人部门知识1003根本性的改进18%行业内的知识10004全新的概念4%跨行业跨学科的知识100005发现1%所有已知的知识或新知识100000十一、技术

9、系统进化S曲线S曲线表示出系统或产品的发展阶段当产品处于婴儿期时，企业应该权衡一下自身的实力和产品的发展潜力以及婴儿期企业为之丧失的其他机会。进入成长期阶段时，企业应加大产品的投入，为产品赢得尽可能多的技术支持、法律支持、客户支持，使其尽快进入成熟期，更远的摆脱竞争对手，确定时机上的优势，以便获得最大的经济效益。当产品处于成熟期阶段，产品的边际收益已经下滑，此时将会依靠规模来得到更高的收益，此时的市场一般会被几家企业所垄断，新企业只有另辟蹊径才能打入市场处于此状况下的企业应该居安思危，进行产品关键替代技术的研究，以应对未来市场的竞争。处于退出期的产品，很快就会被新产品超越，被旧客户抛弃，它们是

10、企业利润的吸血鬼，应尽快淘汰。产品的进化曲线族十二、技术系统进化模式模式一：技术系统的生命周期模式二：增加理想化水平模式三：系统不均衡发展导致矛盾出现模式四：增加动态性和可控性模式五：技术集成以增加系统功能模式六：系统元件的匹配与不匹配模式七：系统由宏观向微观进化模式八：提高自动化程度和智能化程度模式一 技术系统的生命周期需强调核心技术与关键技术的区别。模式二 增加理想化水平 理想化与理想解 理想化程度评价 理想化法则 理想化设计案例模式三 系统不均衡发展导致矛盾出现系统均衡发展，有助于确定更好发挥系统功能的改进方向，从而少走弯路节约时间和资源同时利用它可以对冗杂的系统进行简化。模式四 增加动

11、态性和可控性提高结构柔性：刚体单铰链多铰链柔性体液体、气体场提高可移动性：如板凳转椅滚轮椅如固定式民居车载式民居房车提高可控性：通过可控性增加，系统能够向着更易操作，更智能的方向发展。模式五 技术集成以增加系统功能技术系统常通过先增加元件提高系统功能，然后再逐渐简化。模式六 系统元件的匹配与不匹配系统元件可采用匹配也可不匹配来改善系统功能，消除负面效应。模式七 系统由宏观向微观进化技术系统总是趋于从宏观向微观进化。模式八 提高自动化程度和智能化程度通过提高自动化程度可以由系统代替人完成各种繁重、乏味的工作。十三、物质-场模型物质场模型是TRIZ法重要分析工具，是用来分析与现存技术有关的模型类问

12、题（Modeling Problems）。所有技术系统的作用是实现某种功能，所有的系统都可分解为由两个物质(S1,S2)和一个场(F)三个基本元件组成。如图所示，其中物质S1是系统动作的接受者,场F通过物质S2作用于物质S1并改变S1。物质S1和S2：二者定义取决于每一个具体的应用，它们可以是整个系统、子系统或单个物体，可以是材料、工具、零件、人或环境等任何东西。场：为系统提供能量，促使系统发生反应，从而可以实现某种效应这种效应可以作用于S2上，或作用在场信息的输出物上。物质-场模型简称物场模型，相应的分析称为物场分析。物场模型的三定律：1 所有的系统都可以分解为三个基本要素（S1、S2、F）

13、；2 一个完整的系统必定由这三个基本要素组成；3 将相互作用的三个基本要素进行有机组合将形成一个功能。【教学总结】1、TRIZ法理论基础；2、专利的等级划分；3、技术系统进化S曲线。【作业】1、按照专利的等级划分每个等级各举3个例。2、举例说明相关产品对应的技术系统进化S曲线。【教学后记】第11讲 技术矛盾与创新原理【复习、引入】飞行的靶标：在射击运动员的训练中需要有靶标，当运动员击中靶标后靶标破裂成大量的碎片落到地面上，难以打扫。【讲授新课】一、物理矛盾和技术矛盾的联系技术矛盾是技术系统中两个参数之间的矛盾。物理矛盾是技术系统中针对一个参数的矛盾。物理矛盾和技术矛盾是可以彼此转换的通常来说，

14、许多技术矛盾，经过分解和细化，最终都转化成为物理矛盾。二、技术矛盾表现 在一个子系统中引入一种有用功能后，会导致另一子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能； 一种有害功能会导致另一子系统有用功能的削弱； 有用功能的加强或有害功能的削弱使另一子系统或系统变得复杂。39个通用工程参数与40个发明原理TRIZ法通过对百万件专利的详细研究，提出用39个通用工程参数来描述技术矛盾在实际应用时，首先要把组成矛盾双方的性能用该39个通用工程参数来表示，这样就将实际工程技术中的矛盾转化为一般的标准的技术矛盾。TRIZ法研究人员在对全世界专利进行分析研究的基础上，提出了40条解决技术矛盾的发明创新

15、原理。下面是对这40个创新原理的具体介绍，大部分创新原理包括几种具体的应用方法。原理1：分割A、把一个物体分成相互独立的部分为不同材料（如玻璃、纸、铁罐等）的再回收设置不同的回收箱。B、将物体分成容易组装和拆卸的部分组合家具。C、提高物体的可分性活动百叶窗替代整体窗帘。原理2：抽取A、从物体中抽出产生负面影响的部分或属性，或者仅抽出物体中必要的部分或属性空气压缩机工作，将其产生噪音的部分即压缩机移到室外用光纤或光波导分离主光源，以增加照明点。原理3：局部质量A、将物体、环境或外部作用的均匀结构变为不均匀的将系统的温度、密度、压力由恒定值改为按一定的斜率增长。B、让物体的不同部分各具不同功能瑞士

16、军刀（带多种常用工具，如螺丝刀、起瓶器、小刀、剪刀等）。C、让物体的各部分处于完成各自功能的最佳状态在餐盒中设置间隔，在不同的间隔内放置不同的食物，避免串味。原理4：增加不对称性A、将物体的对称外形变为不对称的引入一个几何特性来防止元件不正确的使用（如电插头的接地棒）为改善密封性，将O型密封圈的截面由圆形改为椭圆形。B、增加不对称物体的不对称程为增强防水保温性，建筑上采用多重坡屋顶。原理5：组合A、在空间上将相同物体或相关操作加以组合集成电路板上的多个电子芯片并行计算机的多个CPU。B、在时间上将相同或相关操作进行合并冷热水混水器。原理6：多用性A、使一个物体具备多项功能，消除了该功能在其它物

17、体内存在的必要性（进而裁减其他物体）牙刷的把柄内装牙膏可移动的儿童安全椅，既可放在汽车内，拿出汽车外也可单独作为儿童车企业中的有多种才能的人才。原理7：嵌套A、把一个物体嵌入另一个物体，然后将这两个物体再嵌入第三个物体，依此类推俄罗斯套娃可伸缩电视天线汽车安全带。B、让某物体穿过另一物体的空腔伸缩式天线。原理8：重量补偿A、将某一物体与另一能提供升力的物体组合，以补偿其重量用氢气球悬挂广告牌。B、通过与环境（利用空气动力、流体动力或其他力等）的相互作用实现物体的重量补偿直升机的螺旋桨（利用空气动力学）轮船应用阿基米德定律产生可承重千吨的浮力赛车安装上阻流板用来增加车身与地面的摩擦力则使用了空气

18、动力学的特征。原理9：预先反作用A、事先施加机械应力，以抵消工作状态下不期望的过大应力酸碱缓冲溶液。B、如果问题定义中需要某种相互作用，那么事先施加反作用在灌注混凝土之前，对钢筋预加应力。原理10：预先作用A、预先对物体（全部或至少部分）施加必要的改变不干胶粘贴（只需揭出透明纸，即可用来粘)手术前将手术器具按所用顺序排列整齐。B、预先安置物体，使其在最方便的位置开始发挥作用而不浪费运送时间在停车场安置的预付费系统建筑内通道里安置的灭火器。原理11：事先防范A、采用事先准备好的应急措施，补偿物体相对较低的可靠性显影剂可依据胶卷底片上的磁性条来弥补曝光不足降落伞的备用伞包航天飞机的备用输氧装置。原

19、理12：等势A、改变操作条件，以减少物体提升或下降的需要工厂中与操作台同高的传送带巴拿马运河的水闸。原理13：反向作用A、用相反的动作代替问题定义中所规定的动作将两个套紧的物体分离，将内层物体冷（传统的方法是将外层物体升温）。B、让物体或环境可动部分不动，不动部分可动加工中心中变工具旋转为工件旋转健身器材中的跑步机。C、将物体上下或内外颠倒通过把杯子倒置从下边喷入水来进行清洗。原理14：曲面化A、将物体的直线、平面部分用曲线或球面代替，变平行六面体或立方体结构为球形结构两表面间引入圆倒角，减少应力集中。B、使用滚筒、球、螺旋结构千斤顶中螺旋机构可产生很大的升举力圆珠笔和钢笔的球形笔尖，使书写流

20、畅。C、改直线运动为旋转运动，应用离心力洗衣机中的离心甩干机。原理15：动态特性A、调整物体或环境的性能，使其在工作的各阶段达到最优状态飞机中的自动导航系统。B、分割物体，使其各部分可以改变相对位置装卸货物的铲车，通过铰链连接两个半圆形铲斗，可以自由开闭，装卸货物时张开，铲车移动时铲斗闭合折叠椅/笔记本电脑。C、如果一个物体整体是静止的，使之移动或可动可弯曲的饮用麦管在医疗检查中，使用挠性肠镜。原理16：未达到或过度的作用A、如果所期望的效果难以百分之百实现，稍微超过或稍微小于期望效果，会使问题大大简化印刷时，喷过多的油墨，然后再去掉多余的，使字迹更清晰在孔中填充过多的石膏，然后打磨平滑。原理

21、17：空间维数变化A、将物体变为二维（如，平面）运动，以克服一维直线运动或定位的困难；或过渡到三维空间运动以消除物体在二维平面运动或定位的问题螺旋梯可以减少占地面积。B、单层排列的物体变为多层排列立交桥印刷电路板的双层芯片。C、将物体倾斜或侧向放置自动垃圾卸载车。D、利用给定表面的反面双面的地毯两面穿的衣服。E、利用照射到邻近表面或物体背面的光线苹果树下的反射镜。原理18：机械振动A、使物体处于振动状态电动振动剃须刀。B、如果已处于振动状态，提高振动频率（直至超声振动）超声波清洗。C、利用共振频率超声波碎石机击碎胆结石。D、用压电振动代替机械振动高精度时钟使用石英振动机芯。E、超声波振动和电磁

22、场耦合超声波振动和电磁场共用，在电熔炉中混合金属，使混合均匀。原理19：周期性作用A、用周期性动作或脉冲动作代替连续动作警车所用警笛改为周期性鸣叫，避免产生刺耳的声音。B、如果周期性动作正在进行，改变其运动频率用频率调音代替摩尔电码使用AM(调幅),FM(调频),PWM(脉宽调制)来传输信息。C、在脉冲周期中利用暂停来执行另一有用动作医用的呼吸机系统为：每五次胸廓运动，进行一次心肺呼吸。原理20：有效作用的连续性A、物体的各个部分同时满载持续工作，以提供持续可靠的性能汽车在路口停车时，飞轮储存能量，以便汽车随时启动。B、消除空闲和间歇性动作后台打印，不耽误前台工作。原理21：减少有害作用的时间

23、A、将危险或有害的流程或步骤在高速下进行照相用闪光灯。原理22：变害为利A、利用有害的因素（特别是环境中的有害效应），得到有益的结果废热发电回收废物二次利用，如再生纸。B、将两个有害的因素相结合进而消除它们潜水中用氮氧混合气体，以避免单用造成昏迷或中毒。C、增大有害因素的幅度直至有害性消失森林灭火时用逆火灭火（在森林灭火时，为熄灭或控制即将到来的野火蔓延，燃起另一堆火将即将到来的野火的通道区域烧光）“以毒攻毒”。原理23：反馈A、在系统中引入反馈声控喷泉自动导航系统。B、如果已引入反馈，改变其大小或作用在5公里航程范围内，改变导航系数的敏感区域自动调温器的负反馈装置。原理24：借助中介物A、使

24、用中介物实现所需动作用拨子弹月琴。B、把一物体与另一容易去除的物体暂时结合饭店上菜的托盘。原理25：自服务A、物体通过执行辅助或维护功能为自身服务自清洗烤箱/自补充饮水机。B、利用废弃的能量与物质。 原理26：复制A、用简单、廉价的复制品代替复杂、昂贵、不方便、易损、不易获得的物体虚拟现实系统，如虚拟训练飞行员系统看电视直播，而不到现场。B、用光学复制品（图像）代替实物或实物系统，可以按一定比例放大或缩小图像用卫星相片代替实地考察由图片测量实物尺寸。C、如果已使用了可见光复制品，用红外光或紫外光复制品代替利用紫外光诱杀蚊蝇 。原理27：廉价替代品A、用若干便宜的物体代替昂贵的物体，同时降低某些

25、质量要求（例如，工作寿命）用一次性的物品，如一次性的餐具，清洁卫生。原理28：机械系统替代A、用视觉系统、听觉系统、味觉系统或嗅觉系统代替机械系统用声音栅栏代替实物栅栏（如光电传感器控制小动物进出房间）在煤气中掺入难闻气体，警告使用者气体泄漏（替代机械或电子传感器）。B、使用与物体相互作用的电场、磁场、电磁场为混合两种粉末，用电磁场代替机械震动使粉末混合均匀。C、用运动场代替静止场，时变场代替恒定场，结构化场代替非结构化场早期的通讯系统用全方位检测，现在用特定发射方式的天线。D、利用带铁磁粒子的场作用用不同的磁场加热含磁粒子的物质，当温度达到一定程度时，物质变成顺磁，不再吸收热量，来达到恒温的

26、目的。 原理29：气压和液压结构A、将物体的固体部分用气体或流体代替，如充气结构、充液结构、气垫、液体静力结构和流体动力结构等气垫运动鞋，减少运动对足底的冲击汽车减速时液压系统储存能量，在汽车加速时再释放能量运输易损物品时，经常使用发泡材料保护 。原理30：柔性壳体或薄膜A、使用柔性壳体或薄膜代替标准结构在网球场地上采用充气薄膜结构作为冬季保护措施农业上使用塑料大棚种菜。B、使用柔性壳体或薄膜，将物体与环境隔离用薄膜将水和油分别储藏。原理31：多孔材料A、使物体变为多孔或加入多孔物体（如多孔嵌入物或覆盖物）为减轻物体重量，在物体上钻孔，或使用多孔性材料。B、如果物体是多孔结构，在小孔中事先引入

27、某种物质用海绵储存液态氮。原理32：颜色改变A、改变物体或环境的颜色在暗室中使用安全灯，做警戒色。B、改变物体或环境的透明度感光玻璃，随光线改变其透明度。原理33：均质性 A存在相互作用的物体用相同材料或特性相近的材料制成方便面的料包外包装用可食性材料制造用金刚石切割钻石，切割产生的粉末可以回收。原理34：抛弃或再生A、采用溶解、蒸发等手段抛弃已完成功能的零部件，或在系统运行过程中直接修改它们可溶性的药物胶囊火箭助推器在完成其作用后立即分离。B、在工作过程中迅速补充系统或物体中消耗的部分草坪剪草机的自锐系统自动铅笔。原理35：物理或化学参数改变A、改变聚集态（物态）酒心巧克力，先将酒心冷冻，然

28、后将其在热巧克力中蘸一下，用液态石油气运输，不用气态运输以减少体积和成本。B、改变浓度或密度用液态的肥皂水代替固体肥皂，可以定量控制使用，减少浪费。C、改变柔度硫化橡胶改变了橡胶的柔性和耐用性。D、改变温度提高烹饪食品的温度（改变食品的色、香、味）降低医用标本保存温度，以备后期解剖。原理36：相变A、利用物质相变时产生的某种效应如体积改变，吸热或放热水在固态时体积膨胀，可利用这一特性进行定向无声爆破。原理37：热膨胀A、使用热膨胀或热收缩材料装配钢双环时，可使内环冷却收缩，外环升温膨胀，再将两环装配，待恢复常温后，内外环就紧紧装配在一起了。B、组合使用不同热膨胀系数的几种材热敏开关（两条粘在一

29、起的金属片，由于两片金属的热膨胀系数不同，对温度的敏感程度也不一样，可实现温度控制)。原理38：强氧化剂A、用富氧空气代替普通空气为持久在水下呼吸，水中呼吸器中储存浓缩空气。B、用纯氧代替空气用乙炔氧代替乙炔空气切割金属用高压纯氧杀灭伤口厌氧细菌。C、将空气或氧气进行电离辐射。D、使用离子化氧气。E、用臭氧代替含臭氧氧气或离子化氧气。原理39：惰性环境A、用惰性环境代替通常环境用氩气等惰性气体填充灯泡，做成霓虹灯。B、使用真空环境真空包装食品，延长储存期。原理40：复合材料A、用复合材料代替均质材料飞机外壳材料用复合材料代替用玻璃纤维制成的冲浪板，更加易于控制运动方向，更加易于制成各种形状。三

30、、4个分离原理与40条发明创新原理的对应分离原理发明原理序号空间分离1、2、3、4、7、13、17、24、26、30时间分离9、10、11、15、16、18、19、20、21、29、34、7整体与部分分离12、28、31、32、35、36、38、39、40基于条件的分离1、7、25、27、5、22、23、6、8、14、25、35、13四、矛盾矩阵的构造矛盾矩阵是用39个通用工程特征参数组成的3939正方矩阵。该矩阵的行是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数需要改善的一方；该矩阵的列也是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数可能引起恶化的一方。矩阵元素用Mi-j表示，其下标i表示该元素的行数，下标j表示该元素的列数。由于矛盾不可能由自身造成，行与列号相同（i=j）的矩阵元素Mi-j为空集，用“”表示；若ij时，矩阵元素为空集，指这两个特征参数间不构成矛盾，或是存在矛盾但尚未找到适合的解，用“”号表示；若ij时，矩阵元素Mi-j为非空集，其数值为解决所在的行与列通用工程特征参数所产生的技术矛盾的相关发明创新原理的编号，可在技术矛盾矩阵表中找到。提取技术矛盾对：陨石撞地球每一分钟都有几十块陨石撞击到地球上由于