技术创新方法TRIZ理论40个发明原理

主要包含技术创新方法TRIZ理论、40个发明原理、39个工程参数及矛盾矩阵，旨在指导和激发创新的思维。

技术创新方法 TRIZ理论 40个发明原理

• TRIZ的由来
  • TRIZ理论是由根奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller1926~1998)(前苏联的一位伟大发明家和创造学家）通过对4万份（后来扩展到250万份）高水平发明专利的研究、分析、归纳总结，揭示出隐藏在专利之中的奥秘，萃取发数以百万计发明家的智慧而创建的卓越成果。被喻为“神奇点金术”。
  • TRIZ理论是一种创新方法，它使创新思维从发散走向收敛；它利用创新的规律，使创新走出了盲目的、高成本的试错和灵光一现式的偶然。
  • 拉丁文：Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch =TRIZ 英文：Theory of Inventive Problem Solving =TIPS=TRIZ 中文含义：发明问题解决理论 中文简称：萃智
• 创新等级
  • 当阿奇舒勒对250万个专利进行研究时，发现可以根据创新程度的不同，将这些专利技术解决方法分为5个“创新等级”。
  • 第1级：技术系统的简单改进，所要求技术在系统相关的某行业范围内（32%）；
  • 第2级：包括技术矛盾解决方法的发明，要求系统相关的不同行业知识（45%）；
  • 第3级：包含物理矛盾解决方法的发明，要求系统相关行业以外的知识（18%）；
  • 第4级：包含突破性解决方法的新技术，要求不同科学领域知识（4 %）；
  • 第5级：新现象的发现（1%）。（括号中的为占总专利比重）
• TRIZ的理论体系
• TRIZ理论中发明问题解决路径
• TRIZ的技术系统的八大进化法则＋S曲线
  • 针对技术系统进化演变规律，在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结提炼出八个基本进化法则。
  • 利用这些进化法则，可以分析确认当前产品的技术状态，并预测未来发展趋势，开发富有竞争力的新产品。
  • 可以应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等。它可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。
  • 技术系统法则1：完备性法则
  • 技术系统法则2：能量传递法则
  • 技术系统法则3：协调性法则
  • 技术系统法则4：提高理想度法则
  • 技术系统法则5：动态性和可控性进化法则
  • 技术系统法则6：子系统不均衡进化法则
  • 技术系统法则7：向微观级进化法则
  • 技术系统法则8：向超系统进化法则
  • S曲线
• 最终理想解(IFR)
  • 最理想的技术系统：作为物理实体它并不存在，但却能够实现所有必要的功能；
  • IFR：产品处于理想状态的解成为最终理想系统在保持有用功能正常运作的同时，能够自行消除有害的、不足的、过度的作用。
  • IFR的特点
    • 保持了原系统的特点
    • 消除了原系统的不足
    • 没有使系统变得复杂
    • 没有引入新的缺陷
  • 最终理想解确定的步骤
    • 第一步：设计的最终目的是什么？
    • 第二步：理想解是什么？
    • 第三步：达到理想解的障碍是什么？
    • 第四步：它为什么成为障碍？
    • 第五步：如何使障碍消失？
    • 第六步：什么资源可以帮助你？
    • 第七步：在其它领域或其它工具可以解决这个问题吗？
  • 实现IFR的几个建议
    • 能利用现有的能量和资源实现有用的功能；
    • 自我服务，实现有用功能，利用“聪明”的材料或物质；
    • 有害作用的自我消除。
• 技术矛盾
• TRIZ解决矛盾的流程
• 40个发明原理
  • 原理一、分割原理 a．将物体分成几个独立的部分。 b．使物体成为可拆卸的或易于组装的几部分。 c．增加物体的分割程度。 实例一：组合家具 实例二：将塑胶模具的公模拆分成若干镶块，以便于加工及维修
  • 原理二、抽取原理 a．物体中抽出产生负面影响的部分或属性 b．只从物体抽取必要的部分或属性 实例一：避雷针 实例二：将磨擦垫片的毛边去除
  • 原理三、局部质量 a．将均匀的物体结构或外部环境变成不均匀的 b．让物体的各部分执行不同的功能 c．让物体的各部分执行不同的功能 实例：瑞士军刀
  • 原理四、增加不对称性 a．将对称物体变为不对称 b．如果物体不是对称的，则加强它的不对称程度 实例一：电插头 实例二：为了防止将零件装反，将相对的两定位柱 （孔）设计成大小不一
  • 原理五、组合 a．空间上同类的或相邻的或辅助的操作物体组合在一起 b．将时间上相同的或相近的或辅助的操作物体组合在一起 实例：饮料点心杯
  • 原理六、多用性 使一个物体具有能替代其它物体的多项功能 实例一：菜刀 实例二：在LCD显示器底座正面做 几个小凹槽，以存放便筏、名片等
  • 原理七、嵌套 a．把一个物体嵌入第二个物体，然后将第二个物体嵌入第三个物 体之，依此类推 b．一个物体穿过另一个物体的形腔 实例一：拉杆天线 实例二：POM滑动式（升降）显示器支架
  • 原理八、重量补偿 a.将物体与另一具有升力的物体组合，来补偿物体的重量 b.利用外部环境（空气动力或流体动力或其它力）来补偿物体的重量 实例一：用氢气球悬挂广告幅 实例二：升降式显示器支架，增加摩擦 力调节机构，产生磨擦力，以对显示器 产生托附力或支撑力
  • 原理九、预先反作用 a．事先施加反作用，来消除事后可能出现的不利因素 b．在部件上建立预应力，以抵消事后出现的不希望的工作应力 实例：轴心的除氢处理
  • 原理十、预先作用 a.预先完成部分或全部的动作或机能 b.在方便的位置预先安置物体，使其在最适当的时机发挥作用而不浪 费时间 实例一：创可贴 实例二：在磨擦垫片上增加储油槽
  • 原理十一、事先防范 对可靠性较低的物体预设紧急防范措施 实例一：备用轮胎 实例二：为防止铁件生锈，先件做 防锈处理（涂防锈油）
  • 原理十二、等势 在势能场中限制位置改变(即在重力场中改善运作状态），以减少物体 提升或下降 实例：三峡大坝五级船闸
  • 原理十三、逆向思维 a.用相反的动作替代要求指定的动作 b.让物体可动部分不动，不动部分可动 c.将物体上下或内外颠倒（或过程） 实例：跑步机
  • 原理十四、曲面化 a.将直线、变成曲线或曲面，将立方体变成球状结构 b.使用柱状、球状、螺旋状等物体 c.利用离心力改直线运动为回转运动 实例一：在家具底部安装轮子，便于移动 实例二：将塑胶产品转角处由直角改为圆角，以避 免应力集中
  • 原理十五、动态特性 a.使物体或其环境自动调节，以使其在每个动作阶段的性能都达 到最佳状态 b.把物体分成几个部分，各部分之间可相对改变位置 c.将不动的物体改变可动的，或使其具有柔性 实例：吸管
  • 原理十六、不足或过度的作用 当所期望的效果难以百分之百实现时，则可以用同样的办法完成“稍少 于”或“稍多于“期望的效果，以使问题简化 实例：用针管抽取液体时不能吸入准确的计量，而 是先多吸再把多余的液体排出，这样可以简化操作 难度。
  • 原理十七、多维化 a.将物体由一维变为二维或是由二维变为三维空间的运动 b.利用多层结构替代单层结构 c.将物体倾斜或侧向放置 d.利用物体给定面的背面 实例：双面都焊接电子元件的电路板
  • 原理十八、机械振动 a.使物体处于振动状态 b.对有振动的物体增加其振动频率直至超声频率 c.利用物体的共振频率 d.用压电振动替代机械振动 实例：手机的来电振动功能
  • 原理十九、周期性动作 a.用周期性动作（或脉动）替代持续动作 b.如果动作已经是周期性的，则改变其周期频率 c.利用脉动的间歇来完成另一个动作 实例：寿命测试机（摇摆机）
  • 原理二十、有效作用的持续性 a.保持连续运转，使机器各部件同时满负荷工作 b.消除工作中所有的间隙和中断 c.用旋转运动代替往复运动 实例：用绞肉机代替人工切肉
  • 原理二十一、减少有害作用的时间 快速的完成危险或有害的作业（将危险或有害的流程在高速下进行) 实例：照相机用闪光灯
  • 原理二十二、变害为利 a.利用有害的因素获得有益的效果 b.将物体的有害因素与另一个有害因素结合，用以消除物体所存在的 有害作用 c.加大有害因素程度，使之不在有害 实例：森林灭火有时会在火将通过的通道上先放火 后扑火，这样等火到时没有可燃物，火将无法向外 蔓延，达到灭火的目的。
  • 原理二十三、反馈 a.引入反馈 b.如果反馈已存在则改变其大小或作用 实例：声控喷泉（音乐喷泉）
  • 原理二十四、借助中介物 a.利用中介物体来转移和传递作用 b.将物体和另一个容易去除的物体临时组合在一起 实例：托盘
  • 原理二十五、自服务 a.让物体服务于自我，具有自补充、自修复功能 b.利用废弃的物质资源或能源获得有效作用 实例：冬天用发动机的余热来取暖
  • 原理二十六、复制 a.用简易或廉价的复制品替代复杂的、不便于操作的、不容易获得的 或易损、易碎、昂贵的物体 b.用可以按比例放大或缩小的影像（图像或光学复制品）来替代实物 c.如果可见光复制品已被采用，可转向用红外或紫外线光的复制品 实例：虚拟驾驶游戏机
  • 原理二十七、廉价替代品 用廉价的物体替代昂贵的物体，在某些性能上稍作此让步 实例：转轴上的套筒（间隔作用）用ABS材料代替 AISI 1215材料
  • 原理二十八、机械系统替代 a.用刺激感官系统（光学、声学、味觉、嗅觉）替代机械系统 b.采用电场、磁场的电磁场与物体进行相互作用 c.场的替代：用可变场代替恒定场，用随时间 变化的场代替定时场， 用有组织结构的场代替随机场 d.将场和铁磁粒子组合使用 实例：手机来电感应器
  • 原理二十九、气体和液压结构 使用气体或液体的膨胀或静压缓冲功能代替物体的固体零部件 实例：产线用气缸治具固定产品
  • 原理三十、柔性外壳 a.用柔性壳体或薄膜结构替代传统结构 b.使用柔性壳体或薄膜将物体与外部环境隔离 实例一：农业使用塑料大棚种菜 实例二：在产品的外面套一个PE袋或气泡袋，以防 止产品被刮伤
  • 原理三十一、多孔材料 a.使物体多孔或添加多孔元素（嵌入其中或涂层） b.如果已经是多孔的物体，则利用这些孔，引入有用的物质或功能 实例：利用气辅成型使塑胶产品内部产生气孔
  • 原理三十二、改变颜色 a.改变物体或周围环境的颜色 b.改变难以观察的物体或过程的透明度，以提高可视性 c.引入有色添加剂来提高观察物体或作用过程的可视性 d.如果已经使用了颜色添加剂，则可借助于发光迹线来追踪物质 实例：为防止混料将相似零件改为不同颜色
  • 原理三十三、同质性 将一物体及与其它相互作用的其它物体采用同一材料或闪有相同性质 的材料制成 实例：用金刚石切钻石
  • 原理三十四、抛弃与再生 a.通过溶解、蒸发等手段抛弃或改变物体中已经完成其功能和无用的部分 b.在运作过程中消耗或减少的部分迅速获得修复或补充 实例一：美工刀 实例二：使用酒精擦拭产品表面的油污
  • 原理三十五、物理或化学参数的改变 a.改变物体 的物理状态，即使物体在气态、液态和固态之间变化 b.改变物体的浓度或黏度 c.改变物体的柔性 d.改变温度 实例：液态润滑油 固态润滑油
  • 原理三十六、相变 利用物体相变时产生的物理效应或自然现象（如物质体积改变、吸热 或放热产生有用力） 实例：水在冰冻后会膨胀，可以用于爆破
  • 原理三十七、热膨胀 a.利用材料的热膨胀冷收缩来实现有效或功能或完成某一操作过程 b.组合使用具有不同热膨胀系数的物质 实例：滚珠轴承的组装
  • 原理三十八、强氧化 a.用富氧空气代替普通空气 b.用纯氧替代富氧空气 c.用电离射线处理空气或氧气，使用离子化氧气 d.用臭氧替代离子化空气 实例：为了持久在水下呼吸，水下呼吸中储存浓缩 空气
  • 原理三十九、惰性环境 a.用惰性气体环境替代通常环境 b.向物体添加中性或惰性元素 c.利用真空环境 实例：真空包装食品，延长保存期
  • 原理四十、复合材料 将物质由单一材料转换用复合材料 实例：玻璃纤维加入塑胶原材料（如ABS/PC等）
• 39个工程参数及矛盾矩阵
  • Altshuller将39个通用工程参数和40个发明原理有机地联系起来，建立起对 应关系，整理成39*39的矛盾矩阵表。 在矛盾矩阵中： 列——所代表的工程参数是系统改善的特性 行——所代表的工程参数是系统恶化的特性 横纵轴各参数交叉处的数字表示用来解决系统矛盾时所使用创新原理的编号
  • Altshuller历经16年，分析归纳经常遇到技术矛盾的技术特征，共三十 六个：物理或几何参数、品质或功能参数、负面性质参数。 将其对应解决的法则，整理成矩阵的方式，提供一个快速简单的方 式，找到解决技术矛盾的法则，这个矩阵为39*39的矩阵，共有1263个 元素，空矩阵共234个，表示此类问题较少见。
  • 使用矛盾矩阵表的解题过程
  • 39个通用工程参数的分类
  • 39个通用工程参数及定义
    • （1）运动物体的重量：是指在重力场中运动物体多受到的重力。如运动物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。 （2）静止物体的重量：是指在重力场中静止物体所受到的重力。如静止物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。 （3）运动物体的长度：是指运动物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。 （4）静止物体的长度：是指静止物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。 （5）运动物体的面积：是指运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。 （6）静止物体的面积：是指静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。 （7）运动物体的体积：是指运动物体所占有的空间体积。 （8）静止物体的体积：是指静止物体所占有的空间体积。 （9）速度：是指物体的运动速度、过程或活动与时间之比。 （10）力：是指两个系统之间的相互作用。对于牛顿力学，力等于质量与加速度之积。在TRIZ中，力是试图改变物体状态的任何作用。 （11）应力或压力：是指单位面积上的力。 （12）形状：是指物体外部轮廓或系统的外貌。 （13）稳定性：是指系统的完整性及系统组成部分之间的关系。磨损、化学分解及拆卸都降低稳定性。 （14）强度：是指物体抵抗外力作用使之变化的能力。 （15）运动物体作用时间：是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。 （16）静止物体作用时间：是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。 （17）温度：是指物体或系统所处的热状态，包括其他热参数，如影响改变温度变化速度的热容量。 （18）光照度：是指单位面积上的光通量，系统的光照特性，如亮度、光线质量。 （19）运动物体的能量消耗：是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。 （20）静止物体的能量消耗：是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。 （21）功率：是指单位时间内所做的功，即利用能量的速度。 （22）能量损失：是指为了减少能量损失，需要不同的技术来改善能量的利用。 （23）物质损失：是指部分或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物质的损失。 （24）信息损失：是指部分或全部、永久或临时的数据损失。 （25）时间损失：是指一项活动所延续的时间间隔。改进时间的损失指减少一项活动所花费的时间。 （26）物质或事物的数量：是指材料、部件及子系统等的数量，它们可以被部分或全部、临时或永久地改变。 （27）可靠性：是指系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力。 （28）测试精度：是指系统特征的实测值与实际值之间的误差。减少误差将提高测试精度。 （29）制造精度：是指系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差。 （30）作用于物体有害因素：是指物体对受外部或环境中的有害因素作用的敏感程度。 （31）物体产生的有害因素：是指有害因素将降低物体或系统的效率，或完成功能的质量。这些有害因素是由物体或系统操作的一部分而产生的。 （32）可制造性：是指物体或系统制造过程中简单、方便的程度。 （33）操作流程的方便性：是指要完成的操作应需要较少的操作者、较少的步骤以及使用尽可能简单的工具。一个操作的产出要尽可能多。 （34）可维修性：是指对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短、方便和简单。 （35）适应性及通用性：是指物体或系统响应外部变化的能力，或应用于不同条件下的能力。 （36）系统的复杂性：是指系统中元件数目及多样性，如果用户也是系统中的元素将增加系统的复杂性。掌握系统的难易程度是其复杂性的一种度量。 （37）控制与测量的复杂度：是指如果一个系统复杂、成本高、需要较长的时间建造及使用，或部件与部件之间关系复杂，都使得系统的监控与测试困难。测试精度高，增加了测试的成本也是测试困难的一种标志。 （38）自动化程度：是指自动化程度是指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力。自动化程度的最低级别是完全人工操作。最高级别是机器能自动感知所需的操作、自动编程和对操作自动监控。中等级别的需要人工编程、人工观察正在进行的操作、改变正在进行的操作及重新编程。 （39）生产率：是指单位时间内所完成的功能或操作数。
• 物理矛盾和四大分离原理
  • 一个技术系统中，由表述系统性能的同一个参数具有相互排斥 （相反的或不同的）需求所构成的矛盾称之为物理矛盾。 例：现在手机制造要求整体体积设计得越小越好，便于携带，同时又要 求显示屏和键盘设计得越大越好，便于观看和操作，所以对手机的体积 设计要求具有大、小两个方面的趋势，这就是手机设计的物理矛盾。 物理矛盾一般来说有2种表现： 一是系统中有害性能降低的同时导致该子系统中有用性能的降低。 二是系统中有用性能增强的同时导致该子系统
  • 物理矛盾与技术矛盾的比较
  • 解决物理矛盾的核心思想是——实现矛盾双方的分离
  • 四个分离原理与40个发明原理的关系