TRIZ简介-汪海权

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TRIZ简介中国重汽科学技术协会汪海权 引言认知的阶人类的实践总是遵循着从经验，到理论，再到更高层次的实践的不断提升规律。如果说，经验层面实践的认知的阶为一，那么理论层面实践的认知的阶就是二。当然，随着理论水平的不断，阶数还可以不断提升。 西汉时期的《周髀算经》:“勾三，股四，弦五”。(商高)勾股定理是一阶的认知，我们知道的（3，4，5）、（5，12，13）、（6，8，10）、（7，24，25）、（8，15，17）、（9，12，15）……都是在经验的范畴内得以认知，这是一阶的认知，它使我们感到实用，但并没有感到心安理得。 毕达哥拉斯定理是二阶的认知：直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方。a^2+b^2=c^2这时，我们感到心安理得了——“哦，原来如此！”，并且，无理数也被拉进来了,比如，a=1，b=2，则c=5^0.5。 再如，算术题（“今有鸡兔同笼，上有三十五头，下有九十四足，问鸡兔各几何？”《孙子算经》）考验了中国人的聪明（试错法、假设与置换法等）。1）试错法鸡兔足对否134138×233136×…………231294∨ 2）假设与置换法A．假设假设所有的头都是鸡的则共有35×2＝70（足）94-70＝24（足）（与实际相比，差24足）B．置换增加一只兔子，就增加两条腿24÷2＝12（只兔子）所以，兔子共12只，鸡23只。 但为什么我们就想不到代数（设定未知数）和解方程呢？算术相对来说是一阶的思维，代数就是二阶的思维。解方程，问题一下子就变得简单起来了。设鸡有X只，则兔子有35-X只列方程：2X+4（35－X）＝94解得：X＝23（只），兔子为35-23=12（只）。 从一阶到二阶，我们实现的是什么转换？——从特殊到一般——从偶然到必然——从低效到高效 二阶的创新思维创新，在一般人看来是一个没有一定规则、没有一定程序、没有一定套路、没有一定把握的事情，在很大程度上依靠所谓的“灵感”，因此很多重大发明都给人们留下“很偶然”的印象。这是一阶的创新思维。二阶的创新思维是什么呢？是TRIZ！（当然还有其他一些创新思维，但TRIZ最好。） TRIZ，是“发明问题解决理论”俄文首写字母对应的拉丁字母。TRIZ创新方法，是前苏联专利审查员G.S.Altshuller和他的同事们，在对全世界250多万份高水平专利成果分析归纳总结的基础上，于1946年搞出了一套理论。它原来是保密的，1992年苏联解体，一批TRIZ专家移居美国等西方国家，TRIZ创新方法才得以广为流传。TRIZ让我们搞发明创造的人从“聪明的小学生”升级为“傻瓜的初中生”了——解方程——这是一个全新的平台！在这个平台上，再难的题目——技术创新也好，管理创新也好，都比以前好做多了，只要你细心点，就一定能解决，百试不爽！而且很快！ TRIZ真的这么了不起吗？前苏联和美国相比，GDP相差甚远，但他们搞出了第一颗人造卫星，第一名宇航员，第一座核电站等等。TRIZ就是他们的秘密武器。据悉在美国，导入TRIZ的企业有波音、福特、通用、克莱斯勒、惠普、宝洁；在日本，导入TRIZ的企业有索尼、松下、富士、施乐；在德国，导入TRIZ的企业有西门子、奔驰、宝马、大众、博世；还有韩国三星导入TRIZ后从一个技术跟随者摇身一变为行业领跑者，等等等等。 效果如何？2001年,波音公司邀请25名前苏联TRIZ专家,对波音450名工程师进行了两星期培训加讨论,取得了767空中加油机研发的关键技术突破,最终波音战胜空客公司,赢得了15亿美元空中加油机订单。2003年,三星电子在67个研究开发项目中使用了TRIZ,为公司节约经费1.5亿美元,并产生了52项专利技术。福特公司应用TRIZ理论后,公司每年创造的效益大约在1亿美元以上。 莱钢自从2009年导入TRIZ到2012年，莱钢已经取得如下成绩：——解决技术问题200余项；——取得104项技术秘密；——专利申请量呈爆发式增长，3年间的专利是莱钢成立以来的3倍还多，其中发明专利占40%。2008年，专利100余项；2009年，159项；2010年，223项；2011年，283项；2012年9月止，307项。——开发新产品105个（莱钢30%新产品都是近两年开发的）；——产生经济效益1.2亿元。 TRIZ理论体系对于TRIZ，还是要从它的体系本身出发对它建立毫不动摇的信任感。TRIZ的体系包括：——技术系统进化模式（8大进化法则）——问题模式——冲突分析——物-场模型分析——发明问题解决算法（ARIZ）——需求功能分析——40个发明原理——76个标准解——效应数据库 TRIZ的好处是——它不让你列表试错了（像发明杀虫剂“666粉”那样，失败665次！）——也不指望你突发奇想了（像牛顿看苹果落地整出了个万有引力定律）——更不指望你走大运瞎猫撞到死老鼠了（像不锈钢的发明那样）。它有解决方案，有创新公式，有标准解！ TRIZ解决问题的一般模式（TRIZ桥）标准问题创新问题解决方案标准解上桥过桥下桥试错法 TRIZ共有五座桥——思维桥——参数桥——结构桥——功能桥——进化桥 （TRIZ创新思维）——多屏幕法（九屏幕法）：寻找资源——STC法——最终理想解（IFR）——金鱼法——小人法1、思维桥 超系统的过去当前系统的过去子系统的过去超系统当前系统超系统的未来当前系统的未来子系统子系统的未来多屏幕法（九屏幕法） 子系统资源——汽车发动机产生的热量，用于车内取暖——用4根火柴组成一个“田”字超系统资源——用一把直尺测量一个长方体对角线的长度环境资源：风能（发电）、太阳能、温度、空间（立体车库）等 ——物理冲突：4种分离原理——技术冲突：39个工程参数、冲突矩阵、40个发明原理2、参数桥 工程类的问题大部分都可以用参数桥来解决。因此，有人说，所谓的创新，就是解决物理冲突和技术冲突的问题。物理冲突，指的是同一个参数，但要求不同，是单边冲突。用A+和A-来表示。【例】雨伞，既要求大（用的时候），又要求小（不用的时候）——时间分离：折叠伞其他，折叠自行车、错时上下班、单双号限行 【例】车窗的玻璃，既要求透明（从里向外看），又要求不透明（从外向里看）——空间分离：单向透明玻璃（铝膜、银膜）其他，立交桥、鞋子的分离生产、洒水除尘【例】电磁装卸机，通电时装，断电时卸——条件分离【例】自行车链条，既要求刚性（传递力），又要求柔性（能转动）——系统分离 技术冲突，是指两个参数之间的冲突，是双边冲突。用A+B-或B+A-表示。【例】慢工出细活：效率和质量之间的矛盾【例】手机电磁辐射：通讯和健康之间的矛盾【例】农药：杀虫和健康之间的矛盾【例】生产线：多品种和生产效率之间的矛盾 TRIZ总结了39个通用工程参数序号　　名称序号　　名称序号　　名称1.运动物体的质量2.静止物体的质量3.运动物体的长度4.静止物体的长度5.运动物体的面积6.静止物体的面积7.运动物体的体积8.静止物体的体积9.速度10.力11.应力或压力12.形状13.结构的稳定性14.强度15.运动物体作用时间16.静止物体作用时间17.温度18.明亮度19.运动物体的能量消耗20.静止物体的能量消耗21.功率22.能量损失23.物质损失24.信息损失25.时间损失26.物质的数量27.可靠性28.测量准确度29.制造准确度30.来自外部作用于物体的有害因素（外来有害因素）31.物体产生的有害因素（有害的副作用）32.可制造性33.可操作性（使用方便性）34.可维修性（易维护性）35.适应性36.装置的复杂性37.控制的复杂性38.自动化程度39.生产率 运动物体的质量静止物体的质量运动物体的长度静止物体的长度运动物体的面积…自动化程度生产率12345…38391运动物体的质量+-15，8，29，34-29，17，38，34…26，35，18，1935，3，24，372静止物体的质量-+-10，1，29，35-…2，26，351，28，15，353运动物体的长度8，15，29，34-+-15，17，4…17，24，26，1614，4，28，294静止物体的长度-35，28，40，29-+-…-30，14，7，265运动物体的面积2，17，29，4-14，15，18，4-+…14，30，28，2310，26，34，2…………………………38自动化程度28，26，18，3528，26，35，1014，13，17，282317，14，13…+5，12，35，2639生产率35，26，24，3728，27，15，318，4，28，3830，7，14，1610，26，34，31…5，12，35，26+以及在39个技术参数基础上的冲突矩阵纵向：改善参数横向：恶化参数 TRIZ又总结了40个发明原理（上表中的数字，就是发明原理的序号）序号原理名称序号原理名称序号原理名称序号原理名称No.1分割No.11预先应急措施No.21紧急行动No.31多孔材料No.2抽取No.12等势性No.22变害为利No.32改变颜色No.3局部质量No.13逆向思维No.23反馈No.33同质性No.4非对称No.14曲面化No.24中介物No.34抛弃与修复No.5合并No.15动态化No.25自服务No.35参数变化No.6多用性No.16不足或超额行动No.26复制No.36相变No.7套装No.17维数变化No.27廉价替代品No.37热膨胀No.8重量补偿No.18振动No.28机械系统的替代No.38加速强氧化No.9增加反作用No.19周期性动作No.29气动与液压结构No.39惰性环境No.10预操作No.20有效运动的连续性No.30柔性壳体或薄膜No.40复合材料 解决问题步骤首先，判断你的问题是不是技术冲突；第二，如是技术冲突（两个参数之间的矛盾），即可应用发明原理解决问题；第三，对应39个工程参数，将我的冲突参数转化为标准冲突（上桥）；——在因果链中逐项查找直接原因；——有什么方法解决，改进了什么参数；——导致什么参数恶化。第四，在冲突矩阵中，将恶化的参数放在横向，改善的放在纵向，查找交叉点的标准解——即若干发明原理（过桥）；第五，用对应发明原理解决问题（下桥）。 TRIZ解决技术冲突问题的一般模式（TRIZ桥）标准问题创新问题解决方案标准解上桥过桥下桥试错法标准冲突（39个工程参数）我的冲突冲突矩阵40个发明原理 当然，我们也可以在确定技术冲突以后，使用试错法来应用40个发明原理。 发明原理举例No.2抽取（2）只从物体中抽取必要的部分和特性大仲马在小说《三个火枪手》中，描述了普托斯是如何在裁缝店定制新装的。普托斯不允许裁缝接触他的身体，裁缝无法量体，僵持之中，剧作家莫里哀来到了裁缝店。莫里哀将普托斯带到镜子前，然后让裁缝对着镜子里的普托斯进行测量，一个两难的问题得到了解决。这里，莫里哀使用的就是抽取原理，有效地化解了普托斯和裁缝之间的矛盾。【例】灵壁石，底座 No.8重量补偿（2）通过与环境（利用气体、液体的动力或浮等）相互作用实现物体重量的补偿 【例】宋代-怀丙和尚-捞铁牛 No.3局部质量（3）使组成物体的每一部分都最大限度地发挥作用No.13逆向思维（1）颠倒过去解决问题的办法 TRIZ故事——巨大的过滤器一家工厂获得了一个大订单，产品是一个圆柱形过滤器，圆柱的直径1米，长度2米，轴向均匀分布直径为0.5毫米的密密麻麻的很多过滤孔。工程师们看到图纸后都惊呆了，每个过滤器要加工出成千上万个轴向小孔。“我们该如何来加工这么多的小孔呢？”总工程师问大家，“用钻床来钻吗？”“显然，钻这么长的小孔是不可能实现的，也许可以用高温铁针来扎出这些孔，”一位年轻的工程师毫无把握地说道。所有的工程师都陷入了沉默。这似乎是一个无法解决的难题。…… 突然，TRIZ先生出现了。“我们既不需要钻床，也不需要铁针，这件事应该这样来考虑……”随后，一个基于局部质量原理的解决方案展示了出来：将过滤器的功能进行分解，其主要构成元素是过滤孔和基体，有用功能的元素是过滤孔，即过滤孔是有用的局部质量。每个过滤孔不就是一条管子吗！哦，答案找到了。1）拿一些细管，并捆扎起来，就形成了过滤器。这种过滤器的组装制造和拆离都可以非常方便的完成。还有更简单的办法吗？TRIZ先生说：有！根据逆向思维原理就行了。2）用细圆棒做原料，然后捆扎起来，而圆棒之间的空隙就形成了过滤孔，也可以实现过滤器的功能。 TRIZ故事——巧克力的窍门这一天是一个漂亮女孩的生日，有一个客人带来了一大盒巧克力糖，这是一种酒瓶形的果汁巧克力糖，巧克力的中心是液态的果汁，大家都非常喜欢。一边吃着巧克力，有位客人好奇地问道：“我很纳闷这种果汁巧克力的果汁是怎么装进去的？”“先做好巧克力，然后往里面灌上果汁，再封口。”另一位客人猜测道。“果汁必须非常的稠，要不然会影响巧克力成型，”第三位客人说，“但是果汁不容易灌进巧克力中。通过加热是可以让果汁稀些以便灌入，却会熔化巧克力。”…… 突然，TRIZ先生出现了。于是一个基于逆向思维的解决方案产生了。先将果汁降温，降到冰冻状态，将一颗颗冰冻的果汁颗粒放入巧克力中，然后进行成型，随后冰冻的果汁会在常温下恢复液体。果汁巧克力就完成了。 No.10预操作（1）事先完成部分或全部的动作或功能TRIZ故事——请你做侦探一家粮油公司购买的食用油，用油罐车来运装，每罐可装3000升。但老板发现每次卸出的油都短缺30升，经过核准流量仪、检查封条和所有可能漏油部位后，没有找到短缺的原因。没办法，请来了老侦探调查这个问题，老侦探进行了暗地跟踪，发现油罐车在运送途中没有停过车，但依然短缺了30升，连老侦探也百思不得其解。…… 突然，TRIZ先生出现了。“我们只要思考一下，”他说，“就知道是司机偷了油。”接着，他解释了这个基于预先作用原理的问题答案。原来司机事先在油罐内挂了一个桶，当油罐中注满食用油时，桶中就盛满了食用油。但是卸油后，桶中的油却保存了下来。司机随后伺机取出这一桶油。司机真是聪明啊！ No.17维数变化（2）将物体用多层结构代替单层结构【例】上海南浦大桥西侧螺旋车道 （物场分析）——标准问题：76个标准解——非标准问题：ARIZ算法（解决复杂问题的程序化流程）3、结构桥 “物-场模型”和“物-场变换法则”。TRIZ认为，每一个系统都是一个“物-场模型”——一个物（S2）通过一个场（F，它可以是机械场、重力场、热场、化学场、电场、磁场等）作用于另一个物（S1）。FS1S2 地毯吸尘器机械场FS1S2 TRIZ物场分析的一般模式（TRIZ桥）标准问题创新问题解决方案标准解上桥过桥下桥试错法物场模型76个标准解物场分析 有关联的关系定向、有效、作用定向、有害的作用定向、有效、不充分的作用缺乏信息的作用定向、过度的作用??模型间的转换相互作用物-场分析法使用一种用图形描述系统内零部件之间相互关系的符号语言，以更加清楚直观地描述零部件之间的相互关系。 物场模型分析时，需要关注模型的如下几个方面：——系统是否完整（三个元素齐全）——效应是否不足（有效实现功能）——效应是否有害（产生副作用） S2S1FS2S1A、不完整模型一般解法：对不完整模型，应针对所缺少的元素给予引入物质或引入场，使形成有效完整的物场模型，从而得以实现功能。【例】只有人和钉子，但是没有用力（缺少场F）【例】用手机给别人打电话，但他没开机（缺少物质S2） B、效应有害的完整模型一般解法：1）增加另一物质S3来阻止有害效应的产生，S3可以是现成物质，或是S1、S2的变异、或是通过分解环境而获得的物质。2）增加另一个场F2来平衡产生有害效应的场FS2S1FS2S1S3（F2）【例】手，拿着茶杯，烫手。增加托盘（S3）。【例】 C、效应不足的完整模型FS2S1 一般解法：1）用另一个场F2代替原来的场F1；F2S2S1 2）增加另外一个场F2来强化有用的效应；F1S2S1F2 比如，机车和钢轨构成一个系统，摩擦力（场）阻碍了机车速度的提升，于是引入磁场使机车和钢轨分离，最大限度的减少了摩擦力，于是机车速度得以提升。 F1S2S1F23）增加物质S3并加上另一个场F2来强化有用效应。S3 如何升高温度？如何测量尺寸？如何分离混合物？如何做……？HOWTO……？如何+动词+名词（一般多为某一物体的性质或参数）4、功能桥 30个HOWTO模型 100个科学效应和现象（科学效应有1400多个，但TRIZ中常用的有100个） 30个HOWTO模型与100个科学效应对照表 待解决的问题“如何做”HOWTO模型（F）科学效应和现象(E)问题求解解决方案查找转化查找筛选应用应用HOWTO模型解决问题的步骤 ——技术系统进化的4个阶段婴儿期、成长期、成熟期、衰退期——技术系统8大进化法则1）完备性法则2）能量传递法则3）动态性进化法则4）提高理想度法则5）子系统不均衡进化法则6）向超系统进化法则7）向微观级进化法则8）协调性法则——20条进化路线5、进化桥 3）动态性进化法则——提高柔性——提高可移动性——提高可控性 【例】汉文字载体石头、金属、骨头（甲骨文、钟鼎文、石鼓文）→竹木片（汉代简书）→纸张（书本）→计算机（电子书） 【例】测量工具的进化 【例】门锁的进化 1、TRIZ总结出创新的规律，而不是随机的试错式行为，使得创新过程效率提高。2、TRIZ从不选择逃避产品设计与开发过程中的技术矛盾，对矛盾的解决从不采取折中或者妥协的做法。3、TRIZ是基于技术的发展演化规律来研究整个设计与开发过程的，TRIZ能够帮助预测产品的技术发展角度。4、TRIZ具有良好的可推广性和普适性。TRIZ的优势 ——在公司内部大力宣传TRIZ；——通过参加培训和自学，初步掌握TRIZ理论；——给公司各单位进行基础培训；——期望成立TRIZ兴趣小组；——通过微信等平台，为兴趣小组成员分享TRIZ知识；——在市科协支持下，邀请专家讲学；——力求与专家院校合作，取得实质性的项目突破。打算 请大家记住TRIZ!希望大家玩转TRIZ!TRIZ一定会成为我们“创新升级行动”的好帮手！谢谢！