第十章TRIZ理论与创新设计

第十章第十章 TRIZTRIZ理论与创新设计理论与创新设计 TRIZ TRIZ为俄文字母对应的拉丁字母缩写，含为俄文字母对应的拉丁字母缩写，含义为发明问题的解决理论，也有人将其译为技义为发明问题的解决理论，也有人将其译为技术冲突的解决原理。其英语名词为：术冲突的解决原理。其英语名词为：Theory of Theory of Inventive Problem SolvingInventive Problem Solving。TRIZTRIZ理论认为发理论认为发明问题的核心是解决冲突，在设计过程中，不明问题的核心是解决冲突，在设计过程中，不断发现冲突，利用发明原理解决冲突，才能获断发现冲突，利用发明原理解决冲突，才能获得理想的产品。得理想的产品。第一节第一节 TRIZTRIZ理论的概念理论的概念 发明创造、创新过程是有规律的，运发明创造、创新过程是有规律的，运用这些规律可帮助我们进行创新设计。用这些规律可帮助我们进行创新设计。1946年前苏联的里海海军专利局的发年前苏联的里海海军专利局的发明家阿奇舒勒发现任何领域的产品改进、明家阿奇舒勒发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、消亡的过程，在产生、生长、成熟、衰老、消亡的过程，是有规律的。是有规律的。阿奇舒勒提出了全新的创新设计理论阿奇舒勒提出了全新的创新设计理论体系体系发明问题解决理论（发明问题解决理论（TRIZ），很），很有效。有效。一、解决产品设计面临的方法一、解决产品设计面临的方法 人们进行机械产品设计通常面临两类需要人们进行机械产品设计通常面临两类需要解决的问题：一类是知道一般的解决方法，一解决的问题：一类是知道一般的解决方法，一类是不知道解决方法。类是不知道解决方法。对于知道一般的解决方法的问题，人们通对于知道一般的解决方法的问题，人们通常可以通过查找书籍、技术文献或相关专家提常可以通过查找书籍、技术文献或相关专家提供信息来解决。供信息来解决。另一类问题是没有解决方法的，这被称为发明另一类问题是没有解决方法的，这被称为发明问题。问题。二、发明的级别与应用前提概述二、发明的级别与应用前提概述1 1发明的级别发明的级别G.S.AltshullerG.S.Altshuller将发明问题的解决方法分为五级将发明问题的解决方法分为五级 100000100000所有的知识所有的知识 1%1%新发现新发现 5 51000010000行业以外知识行业以外知识 4%4%新概念新概念 4 410001000行业知识行业知识 18%18%大的改进大的改进 3 3100100公司知识公司知识 45%45%小的改进小的改进 2 21010个人知识个人知识 32%32%方法明显方法明显 1 1考虑的问题考虑的问题知识来源知识来源解决方法解决方法%发明程度发明程度级别级别发明的级别发明的级别表表2 2、TRIZTRIZ的理论前提的理论前提TRIZTRIZ的理论前提和基本认识是：的理论前提和基本认识是：1 1产品或技术系统的进化有规律可循；产品或技术系统的进化有规律可循；2 2生产实践中遇到的工程冲突重复出现；生产实践中遇到的工程冲突重复出现；3 3彻底解决工程冲突的发明原理容易掌握；彻底解决工程冲突的发明原理容易掌握；4 4其它领域的科学原理可解决本领域技术问题。其它领域的科学原理可解决本领域技术问题。三、三、TRIZTRIZ解决发明问题的方法解决发明问题的方法特定问题特定问题建 立 问 题建 立 问 题的 通 用 模的 通 用 模型型通用问题通用问题通用解决方法通用解决方法特定解决方法特定解决方法找到通用问题找到通用问题的通用解决方的通用解决方法法找 到 特 定 问找 到 特 定 问题 的 特 定 解题 的 特 定 解决方法决方法第二节第二节 技术系统及进化法则技术系统及进化法则一、产品的进化分析一、产品的进化分析1 1婴儿期：婴儿期代表产品处于原理实现阶段婴儿期：婴儿期代表产品处于原理实现阶段 2 2成长期：成长期代表产品处于性能优化和商成长期：成长期代表产品处于性能优化和商 品化开发阶段。品化开发阶段。3 3成熟期：成熟期说明该产品技术发展已经比成熟期：成熟期说明该产品技术发展已经比 较成熟。较成熟。4 4衰退期：衰退期表明应用于系统的技术已经衰退期：衰退期表明应用于系统的技术已经 发展到极限，很难再进一步的突破发展到极限，很难再进一步的突破婴儿期婴儿期成长期成长期 成熟期成熟期衰退期衰退期性能性能时期时期新产品替代新产品替代产品优化产品优化产品进化曲线产品进化曲线二、技术系统及其进化法则二、技术系统及其进化法则1 1技术系统技术系统 技术系统由多个子系统组成，并通过子技术系统由多个子系统组成，并通过子系统间的相互作用实现一定的功能。系统间的相互作用实现一定的功能。子系统本身也是系统，是由元件和操作子系统本身也是系统，是由元件和操作构成的。构成的。系统的更高级系统称为超系统。系统的更高级系统称为超系统。如电冰箱这个技术系统，其压缩机、散热如电冰箱这个技术系统，其压缩机、散热板、温控管、照明灯、门、壳体等都是电冰箱板、温控管、照明灯、门、壳体等都是电冰箱的子系统。的子系统。电冰箱所处的环境，如房间就可以称为电电冰箱所处的环境，如房间就可以称为电冰箱这个技术系统的超系统。冰箱这个技术系统的超系统。2 2技术系统进化法则技术系统进化法则 技术系统进化法则主要包含提高理想度法则，技术系统进化法则主要包含提高理想度法则，完备性法则，能量传递法则，提高柔性、移动性完备性法则，能量传递法则，提高柔性、移动性和可控性法则，子系统非一致性进化法则，向超和可控性法则，子系统非一致性进化法则，向超系统升迁法则，向微观系统升迁法则，协调法则系统升迁法则，向微观系统升迁法则，协调法则等。这些技术系统进化法则基本涵盖了各种产品等。这些技术系统进化法则基本涵盖了各种产品核心技术的进化规律，每条法则又包含多种具体核心技术的进化规律，每条法则又包含多种具体进化路线和模式。进化路线和模式。1 1）完备性法则）完备性法则 要实现某项功能，一个完整的技术系统要实现某项功能，一个完整的技术系统必须包含以下四个部件：动力装置、传输装置、必须包含以下四个部件：动力装置、传输装置、执行装置和控制装置。执行装置和控制装置。例如汽车这个完整的技术系统，就包括例如汽车这个完整的技术系统，就包括动力总成、传动总成、底盘总成和操作总成等动力总成、传动总成、底盘总成和操作总成等装置。装置。2 2）能量传递法则）能量传递法则 技术系统要实现其功能，必须保证能量技术系统要实现其功能，必须保证能量能够从能量源流向技术系统的所有元件。能够从能量源流向技术系统的所有元件。例如收音机在金属屏蔽的环境（如汽车）例如收音机在金属屏蔽的环境（如汽车）中就不能正常收听高质量广播。尽管收音机内中就不能正常收听高质量广播。尽管收音机内各子系统工作都正常，但电台传导的能量源各子系统工作都正常，但电台传导的能量源（作为系统的组成部分）受阻，使整个系统不（作为系统的组成部分）受阻，使整个系统不能正常工作，需要在汽车上增加车外天线来解能正常工作，需要在汽车上增加车外天线来解决问题。决问题。3 3）动态性进化法则）动态性进化法则技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、可技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、可控性增加的方向发展，以适应环境状况和执行控性增加的方向发展，以适应环境状况和执行方式的变化。方式的变化。动态性法则包括三个子法则：动态性法则包括三个子法则：（1 1）提高柔性法则：提高系统柔性的进化过程）提高柔性法则：提高系统柔性的进化过程为刚体为刚体单铰链单铰链多铰链多铰链柔性体柔性体液体液体/气体气体场。例如门锁进化过程为从挂锁场。例如门锁进化过程为从挂锁链条锁链条锁电电子锁子锁指纹锁。指纹锁。（2 2）提高可移动性法则：技术系统的进化应该）提高可移动性法则：技术系统的进化应该沿着提高系统整体可移动性增强的方向发展。沿着提高系统整体可移动性增强的方向发展。如座椅进化过程为从四腿椅如座椅进化过程为从四腿椅转椅转椅滚轮椅。滚轮椅。（3 3）提高可控性法则：技术系统的进化将沿着）提高可控性法则：技术系统的进化将沿着系统内各部件的可控性增加的方向发展。可控系统内各部件的可控性增加的方向发展。可控性的进化过程从直接控制性的进化过程从直接控制间接控制间接控制反馈控反馈控制制智能控制。智能控制。例如照相机进化过程为从手动调焦例如照相机进化过程为从手动调焦电动电动调焦调焦自动调焦；自动调焦；4）提高理想度法则）提高理想度法则 最理想的技术系统应该是作为物理实体时最理想的技术系统应该是作为物理实体时并不存在也不消耗任何的资源，却能够实现所有并不存在也不消耗任何的资源，却能够实现所有必要的功能。必要的功能。例如最理想的汽车制动系统应该不占用任例如最理想的汽车制动系统应该不占用任何空间、不需要能量、没有消耗磨损、不传递有何空间、不需要能量、没有消耗磨损、不传递有害功能，但是却能够在任何需要的时间和场合实害功能，但是却能够在任何需要的时间和场合实现其制动功能。现其制动功能。5 5）子系统不均衡进化法则）子系统不均衡进化法则每个技术系统都由多个实现不同功能的子系每个技术系统都由多个实现不同功能的子系统组成。任何技术系统所包含的各个子系统都统组成。任何技术系统所包含的各个子系统都不会同步、均衡地进化，每个子系统都是沿着不会同步、均衡地进化，每个子系统都是沿着自己的技术进化路径向前发展。这种不均衡的自己的技术进化路径向前发展。这种不均衡的进化经常会导致子系统之间的冲突出现。整个进化经常会导致子系统之间的冲突出现。整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的子系统的进化速度。找到关键的子系统，可以子系统的进化速度。找到关键的子系统，可以帮助人们及时发现并改进最不理想的子系统。帮助人们及时发现并改进最不理想的子系统。6）向超系统进化法则）向超系统进化法则 技术系统的进化是沿着从单系统技术系统的进化是沿着从单系统双系统双系统多系统的方向发展。多系统的方向发展。例如多功能的瑞士军刀、单头牙刷例如多功能的瑞士军刀、单头牙刷双头牙双头牙刷刷多头牙刷多头牙刷电动牙刷等。电动牙刷等。7 7）向微观级进化法则）向微观级进化法则 技术系统的进化沿着减小其元件尺寸的方技术系统的进化沿着减小其元件尺寸的方向发展，即元件从最初的尺寸向原子、基本粒向发展，即元件从最初的尺寸向原子、基本粒子的尺寸进化，同时能够更好的实现相同的功子的尺寸进化，同时能够更好的实现相同的功能。能。例如微机械系统（例如微机械系统（MEMSMEMS）、电子元器件的）、电子元器件的进化过程从真空管进化过程从真空管晶体管晶体管集成电路。集成电路。8）协调性法则）协调性法则 技术系统的进化是沿着各个子系统相互之技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展，即系统的各个部件在保间更协调的方向发展，即系统的各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。这也持协调的前提下，充分发挥各自的功能。这也是整个技术系统能发挥其功能的必要条件，子是整个技术系统能发挥其功能的必要条件，子系统间协调性可以表现在结构上的协调、各性系统间协调性可以表现在结构上的协调、各性能参数的协调和工作节奏的协调。能参数的协调和工作节奏的协调。例如网球拍重量与力量的协调，较轻的球例如网球拍重量与力量的协调，较轻的球拍更灵活，较重的球拍能产生更大挥拍力量。拍更灵活，较重的球拍能产生更大挥拍力量。因此需要考虑两个性能参数的协调，设计师将因此需要考虑两个性能参数的协调，设计师将球拍整体重量降低，提高了灵活性，同时增加球拍整体重量降低，提高了灵活性，同时增加球拍头部的重量，保证了挥拍的力量。球拍头部的重量，保证了挥拍的力量。第三节第三节 TRIZTRIZ理论及其应用理论及其应用 发明问题的核心就是解决冲突，而解决冲突发明问题的核心就是解决冲突，而解决冲突所应遵循的规则是：改进系统中的一个零部件或所应遵循的规则是：改进系统中的一个零部件或性能的同时，不能对系统或相邻系统中的其他零性能的同时，不能对系统或相邻系统中的其他零部件或性能造成负面影响。部件或性能造成负面影响。冲突可分为物理冲突和技术冲突。对于物理冲突可分为物理冲突和技术冲突。对于物理冲突可以采用分离原理寻找解决方案。对于技术冲突可以采用分离原理寻找解决方案。对于技术冲突，则依据冲突矩阵找到相应的发明原理，找冲突，则依据冲突矩阵找到相应的发明原理，找出解决冲突的方法。出解决冲突的方法。评价解评价解问题分析问题分析冲突物理冲突物理冲突技术冲突技术冲突分离原理分离原理改善技术特性改善技术特性恶化技术特性恶化技术特性冲突解决矩阵冲突解决矩阵发明原理发明原理科学原理库科学原理库其他方法其他方法最终解最终解解解冲冲突突决决流流程程一、一、发明原理发明原理共共4040条条序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1 1分割分割a.a.把一个物体分成相互独立的部分把一个物体分成相互独立的部分b.b.物体分成容易组装和拆卸的部分物体分成容易组装和拆卸的部分c.c.提高物体的可分性提高物体的可分性组合音响，组合式家俱组合音响，组合式家俱，模块化模块化计算机组件计算机组件，可折叠木尺，活动可折叠木尺，活动百叶窗帘百叶窗帘;花园里浇水的软管可以接起来以花园里浇水的软管可以接起来以增加长度增加长度;为不同材料的再回收设置不同的为不同材料的再回收设置不同的回收箱；回收箱；序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2 2提提炼炼a.a.从物体中提炼产生负面影响（即干从物体中提炼产生负面影响（即干扰）的部分或属性。扰）的部分或属性。b.b.从从物体中提炼必要的部分或属性。物体中提炼必要的部分或属性。为了在机场驱鸟，使用录音机为了在机场驱鸟，使用录音机来放鸟的叫声来放鸟的叫声;避雷针避雷针;用光纤分离主光源；增加照明用光纤分离主光源；增加照明点。点。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3 3改变改变局部局部a.a.从均匀的物体结构、外部环境从均匀的物体结构、外部环境或作用改变为不均匀的。或作用改变为不均匀的。b.b.让让物体不同的部分承担不同的物体不同的部分承担不同的功能。功能。c.c.把物体的每个部分处于各自动把物体的每个部分处于各自动作的最佳位置。作的最佳位置。将恒定的系统温度、湿度等改变将恒定的系统温度、湿度等改变为变化的为变化的;带橡皮的铅笔、瑞士军刀带橡皮的铅笔、瑞士军刀;多格餐盒，带起钉器的榔头；多格餐盒，带起钉器的榔头；序序号号名名 称称说说 明明示示 例例4 4不对不对称称a.a.将对称物体变成不对称的物体。将对称物体变成不对称的物体。b.b.已经是已经是不对称的物体，增强不不对称的物体，增强不对称的程度。对称的程度。电源插头的接地线与其它线的几电源插头的接地线与其它线的几何形状不同何形状不同;为改善密封性，将为改善密封性，将O型密封圈的型密封圈的截面由圆形改为椭圆形截面由圆形改为椭圆形;为抵抗外来冲击，使轮胎一侧强为抵抗外来冲击，使轮胎一侧强度大于另一侧；度大于另一侧；序序号号名名 称称说说 明明示示 例例5 5组合组合a.a.在空间上将相同或相近的物体在空间上将相同或相近的物体或操作加以组合。或操作加以组合。b.b.在时间上将相关的物体或操作在时间上将相关的物体或操作合并。合并。并行计算机的多个并行计算机的多个CPU;冷热水混水器冷热水混水器;序序号号名名 称称说说 明明示示 例例6 6多用多用性性 使物体具有复合的功能以替代使物体具有复合的功能以替代其它物体的功能。其它物体的功能。工具车上的后排座可以坐、靠背工具车上的后排座可以坐、靠背放倒后可以躺、折叠起来可以装放倒后可以躺、折叠起来可以装货货;序序号号名名 称称说说 明明示示 例例7 7嵌套嵌套a.a.把一个物体嵌入第二个物体，把一个物体嵌入第二个物体，然后将这两个物体再嵌入第三个物然后将这两个物体再嵌入第三个物体体b.b.让一个让一个物体穿过另一个物体的物体穿过另一个物体的空腔。空腔。椅子可以一个个折叠起来以利存椅子可以一个个折叠起来以利存放放;活动铅笔里存放笔芯活动铅笔里存放笔芯;伸缩式天线；伸缩式天线；序序号号名名 称称说说 明明示示 例例8 8重量重量补偿补偿a.a.把某一个物体与另一个能提供把某一个物体与另一个能提供上升力的物体组合，以补偿其重量。上升力的物体组合，以补偿其重量。b.b.通过与环境的相互作用（利用通过与环境的相互作用（利用空气动力、流体动力、浮力等）实空气动力、流体动力、浮力等）实现重量补偿。现重量补偿。用空气球悬挂广告条幅用空气球悬挂广告条幅;赛车上增加后翼以增大车辆的贴赛车上增加后翼以增大车辆的贴地力地力;船舶在水中的浮力；船舶在水中的浮力；序序号号名名 称称说说 明明示示 例例9 9预先预先反作反作用用a.a.预先施加反作用，用来消除不预先施加反作用，用来消除不利影响。利影响。b.b.如果一个如果一个物体处于或将处于受物体处于或将处于受拉伸状态，预先施加压力。拉伸状态，预先施加压力。给树木刷渗透漆以阻止腐烂给树木刷渗透漆以阻止腐烂;预应力混凝土预应力混凝土;预应力轴；预应力轴；序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1010预先预先作用作用a.a.预置必要的动作、功能。预置必要的动作、功能。b.b.把物体预先放置在一个合适的把物体预先放置在一个合适的位置以让其能及时地发挥作用而不位置以让其能及时地发挥作用而不浪费时间。浪费时间。不干胶粘贴不干胶粘贴;建筑内通道里安置的灭火器建筑内通道里安置的灭火器;机床上使用的莫氏锥柄，方便安机床上使用的莫氏锥柄，方便安装拆卸；装拆卸；序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1111预先预先防范防范 采用预先准备好的应急措施，采用预先准备好的应急措施，补偿系统以提高其可靠性。补偿系统以提高其可靠性。商品上加上磁性条来放到商品上加上磁性条来放到;备用降落伞、汽车安全气囊备用降落伞、汽车安全气囊;序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1212等势等势 在势场内避免位置的改变，如在势场内避免位置的改变，如在重力场内，改变物体的工况，减在重力场内，改变物体的工况，减少物体上升或下降的需要。少物体上升或下降的需要。汽车维修工人利用维护槽更汽车维修工人利用维护槽更换机油，可免用起重设备。换机油，可免用起重设备。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1313逆向逆向作用作用a.a.用与原来相反的动作达到相同用与原来相反的动作达到相同的目的。的目的。b.b.让物体可动部分不动，而让不让物体可动部分不动，而让不动部分可动。动部分可动。c.c.让物体（或过程）倒过来。让物体（或过程）倒过来。采用冷却内层而不是加热外层的采用冷却内层而不是加热外层的方法使嵌套的两个物体分开方法使嵌套的两个物体分开;跑步机跑步机;研磨物体时振动物体；研磨物体时振动物体；序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1414曲面曲面化化a.a.用曲线或曲面替换直线或平面，用曲线或曲面替换直线或平面，用球体替代立方体。用球体替代立方体。b.b.使用圆柱体、球体或螺旋体。使用圆柱体、球体或螺旋体。c.c.利用离心力，用旋转运动来代利用离心力，用旋转运动来代替直线运动。替直线运动。两个表面之间的圆角两个表面之间的圆角;计算机鼠标用一个球体来传输计算机鼠标用一个球体来传输X和和Y两个轴方向的运动两个轴方向的运动;洗衣机甩干；洗衣机甩干；序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1515动态动态化化a.a.在物体变化的每个阶段让物体在物体变化的每个阶段让物体或其环境自动调整到最优状态。或其环境自动调整到最优状态。b.b.把把物体的结构分成即可变化又物体的结构分成即可变化又可相互配合的若干组成部分。可相互配合的若干组成部分。c.c.使不动的物体可动或自适应。使不动的物体可动或自适应。记忆合金记忆合金;可以灵活转动灯头的手电筒、折可以灵活转动灯头的手电筒、折叠椅叠椅;可弯曲的饮用麦管；可弯曲的饮用麦管；序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1616近似近似化化 如果效果不能如果效果不能100%的达到，稍的达到，稍微超过或小于预期效果，会使问题微超过或小于预期效果，会使问题简单化。简单化。要让金属粉末均匀的充满一要让金属粉末均匀的充满一个容器，就让一系列漏斗排列在个容器，就让一系列漏斗排列在一起以达到近似均匀的效果。一起以达到近似均匀的效果。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1717多维多维化化a.a.把一维变为多维。把一维变为多维。b.b.将单层变为多层。将单层变为多层。c.c.将物体倾斜或侧向放置。将物体倾斜或侧向放置。d.利用给定表面的反应。利用给定表面的反应。螺旋楼梯螺旋楼梯;多碟多碟CD机机;自动卸载车斗；自动卸载车斗；电路板双面安装电子器件。电路板双面安装电子器件。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1818机械机械振动振动a.a.使物体振动。使物体振动。b.b.提高振动频率，甚至超声区。提高振动频率，甚至超声区。c.c.利用共振现象。利用共振现象。d.用压电振动代替机械振动。用压电振动代替机械振动。e.超声振动和电磁场耦合。超声振动和电磁场耦合。通过振动铸模来提高填充效果和通过振动铸模来提高填充效果和零件质量零件质量;超声波清洗，超声刀来代替手术超声波清洗，超声刀来代替手术刀刀;石英钟；石英钟；振动传输带振动传输带序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1919周期周期性作性作用用a.a.变持续性作用为周期性（脉冲）变持续性作用为周期性（脉冲）作用。作用。b.b.若果作用已经是周期性的了，若果作用已经是周期性的了，就改变其频率。就改变其频率。c.c.在脉冲中嵌套其它作用以达到在脉冲中嵌套其它作用以达到其它效果。其它效果。冲击钻冲击钻;用冲击搬手拧松一个锈蚀的螺母用冲击搬手拧松一个锈蚀的螺母时，就要用脉冲力而不用持续力时，就要用脉冲力而不用持续力;脉冲闪烁报警灯比其它方式更有脉冲闪烁报警灯比其它方式更有效果；效果；序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2020利用利用有效有效作用作用a.a.对一个物体所有部分施加持续对一个物体所有部分施加持续有用的作用。有用的作用。b.b.消除空闲和间歇性作用。消除空闲和间歇性作用。带有切削刃的钻头可以进行正反带有切削刃的钻头可以进行正反向的切割向的切割;打印机打印头在来回运动时都打打印机打印头在来回运动时都打印。印。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2121缩短缩短有害有害作用作用在高速中施加有害或危险的动作。在高速中施加有害或危险的动作。在切断管壁很薄的塑料管时，在切断管壁很薄的塑料管时，为防止塑料管变形就要使用及高为防止塑料管变形就要使用及高速的运动的切割刀具，在塑料管速的运动的切割刀具，在塑料管未变形之前完成切割。未变形之前完成切割。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2222变害变害为利为利a.利用有害因素，得到有利的结果。利用有害因素，得到有利的结果。b.将有害因素相结合，消除有害结将有害因素相结合，消除有害结果。果。c.增大有害因素的幅度直至有害因增大有害因素的幅度直至有害因素消失。素消失。废物回收利用；废物回收利用；用高频电流加热金属时，只有用高频电流加热金属时，只有外层金属被加热，可被用作表面外层金属被加热，可被用作表面热处理；热处理；风力灭火机。风力灭火机。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2323反馈反馈a.引入反馈。引入反馈。b.若已有反馈，改变其大小或作用。若已有反馈，改变其大小或作用。闭环自动控制系统；闭环自动控制系统；改变系统的灵敏度。改变系统的灵敏度。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2424中介中介物物a.使用中介物实现所需动作。使用中介物实现所需动作。b.临时将一个物体和一个易去除物临时将一个物体和一个易去除物体结合。体结合。机加工钻孔时用于为钻头定位的机加工钻孔时用于为钻头定位的导套；导套；在化学反应中加入催化剂。在化学反应中加入催化剂。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2525自服自服务务a.使物体具有自补充和自恢复功能。使物体具有自补充和自恢复功能。b.利用废弃物和剩余能量。利用废弃物和剩余能量。电焊枪使用时的焊条自动进给；电焊枪使用时的焊条自动进给；发电厂废弃蒸汽取暖。发电厂废弃蒸汽取暖。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2626复制复制a.使用简单、廉价的复制品来代替使用简单、廉价的复制品来代替复杂、昂贵、易损、不易获得的物复杂、昂贵、易损、不易获得的物体。体。b.用图像替换物体，并可进行放大用图像替换物体，并可进行放大和缩小。和缩小。c.用红外或紫外光去替换可见光。用红外或紫外光去替换可见光。模拟汽车、飞机驾驶训练装置；模拟汽车、飞机驾驶训练装置；测量高的物体时，可以用测量其测量高的物体时，可以用测量其影子的方法；影子的方法；红外夜视仪。红外夜视仪。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2727廉价廉价替代替代品品 用廉价、可丢弃的物体替换昂用廉价、可丢弃的物体替换昂贵的物体。贵的物体。一次性餐具、打火机。一次性餐具、打火机。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2828替代替代机械机械系统系统a.用声学、光学、嗅觉系统替换机用声学、光学、嗅觉系统替换机械系统。械系统。b.使用与物体作用的电场、磁场或使用与物体作用的电场、磁场或电磁场。电磁场。c.用动态场替代静态场，用确定场用动态场替代静态场，用确定场替代随机场。替代随机场。d.利用铁磁粒子和作用场。利用铁磁粒子和作用场。机、光、电一体化系统；机、光、电一体化系统；电磁门禁电磁门禁磁流体磁流体序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2929用气用气体或体或液体液体用气体或液体替换物体的固体部分。用气体或液体替换物体的固体部分。在运输易碎产品时，就要使用充在运输易碎产品时，就要使用充气泡材料；气泡材料；车辆液压悬挂。车辆液压悬挂。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3030柔性柔性壳体壳体或薄或薄膜膜a.用用柔性壳体或薄片来替代传统系柔性壳体或薄片来替代传统系统。统。b.b.用用柔性壳体或薄片把物体从其柔性壳体或薄片把物体从其环境中隔离开。环境中隔离开。为防止水从植物的叶片上蒸为防止水从植物的叶片上蒸发，喷涂聚乙烯材料在叶片上，发，喷涂聚乙烯材料在叶片上，凝固后在叶片上形成一层保护膜。凝固后在叶片上形成一层保护膜。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3131多孔多孔材料材料a.使物体多孔或加入多孔物体。使物体多孔或加入多孔物体。b.利用物体的多孔结构引入有用的利用物体的多孔结构引入有用的物质和功能。物质和功能。在物体上钻孔减轻重量；在物体上钻孔减轻重量；海绵吸水。海绵吸水。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3232改变改变颜色颜色a.改变物体或其环境的颜色。改变物体或其环境的颜色。b.改变物体或其环境的透明度和可改变物体或其环境的透明度和可视性。视性。c.在难以看清的物体中使用有色添在难以看清的物体中使用有色添加剂或发光物质。加剂或发光物质。d.通过辐射加热改变物体的热辐射通过辐射加热改变物体的热辐射性。性。透明绷带可以不打开绷带而检查透明绷带可以不打开绷带而检查伤口；伤口；变色眼镜；变色眼镜；医学造影检查；医学造影检查；太阳能收集装置。太阳能收集装置。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3333同质同质性性主要物体及与其相互作用的物体使主要物体及与其相互作用的物体使用相同或相近的材料。用相同或相近的材料。使用化学特性相近的材料防止腐使用化学特性相近的材料防止腐蚀。蚀。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3434抛弃抛弃与修与修复复a.采用溶解、蒸发、抛弃等手段废采用溶解、蒸发、抛弃等手段废弃已完成功能的物体，或在过程中弃已完成功能的物体，或在过程中使之变化。使之变化。b.在工作过程中迅速补充消耗掉的在工作过程中迅速补充消耗掉的部分。部分。子弹弹壳、火箭助推器；子弹弹壳、火箭助推器；可溶药物胶囊；可溶药物胶囊；自动铅笔。自动铅笔。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3535改变改变参数参数a.改变物体的物理状态。改变物体的物理状态。b.改变物体的浓度、粘度。改变物体的浓度、粘度。c.改变物体的柔性。改变物体的柔性。d.改变物体的温度或体积等参数。改变物体的温度或体积等参数。制作酒心巧克力；制作酒心巧克力；液体肥皂和固体肥皂；液体肥皂和固体肥皂；连接脆性材料的螺钉需要弹性垫连接脆性材料的螺钉需要弹性垫圈。圈。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3636相变相变利用物体相变时产生的效应。利用物体相变时产生的效应。使用把水凝固成冰的方法爆破。使用把水凝固成冰的方法爆破。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3737热膨热膨胀胀a.使用热膨胀和热收缩材料。使用热膨胀和热收缩材料。b.组合使用不同热膨胀系数的材料。组合使用不同热膨胀系数的材料。装配过盈配合的孔轴；装配过盈配合的孔轴；热敏开关。热敏开关。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3838加速加速氧化氧化a.用压缩空气来替换普通空气。用压缩空气来替换普通空气。b.用纯氧替换压缩空气。用纯氧替换压缩空气。c.将空气或氧气用电离辐射进行处将空气或氧气用电离辐射进行处理。理。d.使用臭氧。使用臭氧。潜水用压缩空气；潜水用压缩空气；利用氧气取代空气送入喷火器内，利用氧气取代空气送入喷火器内，以获取更多热量。以获取更多热量。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3939惰性惰性环境环境a.用惰性环境来替换普通环境。用惰性环境来替换普通环境。b.在物体中添加惰性或中性添加剂。在物体中添加惰性或中性添加剂。c.使用真空。使用真空。为防止棉花在仓库中着火，就向为防止棉花在仓库中着火，就向仓库中冲惰性气体；仓库中冲惰性气体；食品真空包装。食品真空包装。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例4040复合复合材料材料用复合材料来替换单一材料。用复合材料来替换单一材料。军用飞机机翼使用塑料和碳纤维军用飞机机翼使用塑料和碳纤维组成的复合材料。组成的复合材料。二、分离原理二、分离原理在总结解决物理冲突的各种方法的基础在总结解决物理冲突的各种方法的基础上，上，TRIZTRIZ提出了分离原理解决方法。提出了分离原理解决方法。空间分离：从空间上分离相反的特性空间分离：从空间上分离相反的特性物体的一部分表现为一种特性，而另一部则物体的一部分表现为一种特性，而另一部则分表现为另一种特性。将冲突双方在不同的空分表现为另一种特性。将冲突双方在不同的空间分离，以降低解决问题的难度。当关键子系间分离，以降低解决问题的难度。当关键子系统冲突双方在某一空间只出现一方时，空间分统冲突双方在某一空间只出现一方时，空间分离是可能的。离是可能的。2 2时间分离：从时间上分离相反的特性。时间分离：从时间上分离相反的特性。物体在一时间段内表现为一种特性，而在物体在一时间段内表现为一种特性，而在另一时间段内则表现为另一种特性。将冲突双方另一时间段内则表现为另一种特性。将冲突双方在不同的时间段分离，以降低解决问题的难度。在不同的时间段分离，以降低解决问题的难度。当关键子系统冲突双方在某一时间段只出现一方当关键子系统冲突双方在某一时间段只出现一方时，时间分离是可能的。时，时间分离是可能的。3 3基于条件的分离：从整体与部分上分离相反基于条件的分离：从整体与部分上分离相反的特性。整体具有一种特性，而部分具有相反的特性。整体具有一种特性，而部分具有相反的特性。的特性。是将冲突双方在不同条件下分离，以是将冲突双方在不同条件下分离，以降低解决问题的难度。当关键子系统冲突双方降低解决问题的难度。当关键子系统冲突双方在某一条件下只出现一方时，基于条件分离是在某一条件下只出现一方时，基于条件分离是可能的可能的 4 4整体与部分的分离：在同一种物质中相整体与部分的分离：在同一种物质中相反的特性共存。反的特性共存。物质在特定的条件下表现为唯一的特性，物质在特定的条件下表现为唯一的特性，在另一种条件下表现为另一种特性。整体与部在另一种条件下表现为另一种特性。整体与部分的分离原理是将冲突双方在不同的层次分离，分的分离原理是将冲突双方在不同的层次分离，以降低解决问题的难度。当冲突双方在关键子以降低解决问题的难度。当冲突双方在关键子系统层次只出现一方，而该方在子系统、系统系统层次只出现一方，而该方在子系统、系统或超系统层次内不出现时，整体与部分的分离或超系统层次内不出现时，整体与部分的分离是可能的。是可能的。分离原理与发明原理的对应关系分离原理与发明原理的对应关系分分 离离 原原 理理发发 明明 原原 理理空间分离空间分离1 1、2 2、3 3、4 4、7 7、1313、1717、2424、2626、3030时间分离时间分离9 9、1010、1111、1515、1616、1818、1919、2020、2121、2929、3434、3737整体与部分整体与部分分离分离1212、2828、3131、3232、3535、3636、3838、3939、4040条件分离条件分离1 1、7 7、2525、2727、5 5、2222、2323、3333、6 6、8 8、1414、2525、3535、1313三、三、解决物理冲突解决物理冲突物理冲突的一般描述方法为：物理冲突的一般描述方法为：为了实现关键功能，子系统要具有有用功为了实现关键功能，子系统要具有有用功能，但为了避免出现有害功能，子系统又不能能，但为了避免出现有害功能，子系统又不能具有该有用功能。具有该有用功能。2 2关键子系统的特性必须是以大值以能取得有关键子系统的特性必须是以大值以能取得有用功能，但又必须是以小值避免出现有害功能用功能，但又必须是以小值避免出现有害功能3 3关键子系统必须出现以取得有用功能，但又关键子系统必须出现以取得有用功能，但又不能出现以避免出现有害功能。不能出现以避免出现有害功能。物理冲突物理冲突几何类几何类材料及能量类材料及能量类功能类功能类长与短长与短多与少多与少喷射与卡住喷射与卡住对称与不对称对称与不对称密度大与小密度大与小推与拉推与拉平行与交叉平行与交叉导热率高与低导热率高与低冷与热冷与热厚与薄厚与薄温度高与低温度高与低快与慢快与慢圆与非圆圆与非圆时间长与短时间长与短运动与静止运动与静止锋利与钝锋利与钝粘度高与低粘度高与低强与弱强与弱窄与宽窄与宽功率大与小功率大与小软与硬软与硬水平与垂直水平与垂直摩擦系数大与小摩擦系数大与小成本高与低成本高与低四、解决技术冲突四、解决技术冲突 技术冲突是指系统中一个部分性能的增强技术冲突是指系统中一个部分性能的增强导致了有用及有害两种结果，也可指有用作用导致了有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致其他的一个或几的引入或有害效应的消除导致其他的一个或几个子系统性能的劣化。个子系统性能的劣化。技术冲突常表现为一个系统中两个子系统技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。技术冲突出现的几种情况：之间的冲突。技术冲突出现的几种情况：1 1在一个子系统中引入一个有用功能，导致另在一个子系统中引入一个有用功能，导致另 一子系统产生一个有害功能；一子系统产生一个有害功能；2 2消除一个有害功能导致另一个子系统有用功消除一个有害功能导致另一个子系统有用功 能劣化；能劣化；3 3有用功能的加强或有害功能的减少使另一个有用功能的加强或有害功能的减少使另一个 子系统或系统变得太复杂；子系统或系统变得太复杂；在在TRIZTRIZ理论中，不同领域中相互冲突的特性理论中，不同领域中相互冲突的特性经过高度概括，被抽象为经过高度概括，被抽象为3939个技术特性参数，它个技术特性参数，它们可对不同问题中所包含的各种冲突进行统一、们可对不同问题中所包含的各种冲突进行统一、明确的描述，如下表所列。明确的描述，如下表所列。序号序号参数参数序号序号参数参数序号序号参数参数1 1运动物体的质量运动物体的质量1414强度强度2727可靠性可靠性2 2静止物体的质量静止物体的质量1515运动物体作用的时间运动物体作用的时间2828测试精度测试精度3 3运动物体的长度运动物体的长度1616静止物体作用的时间静止物体作用的时间2929制造精度制造精度4 4静止物体的长度静止物体的长度1717温度温度3030外部有害因素作用的敏感性外部有害因素作用的敏感性解决冲突矩阵解决冲突矩阵3939项通用技术特性参数描述了问题的技术项通用技术特性参数描述了问题的技术特性，特性，4040条发明原理表明了问题的解决方法。条发明原理表明了问题的解决方法。TRIZTRIZ理论研究人员通过长时间的分析与研究，理论研究人员通过长时间的分析与研究，提出了冲突解决矩阵的概念。提出了冲突解决矩阵的概念。发明发明原理原理改改 善善 的的 技技 术术 特特 性性 参参 数数1 12 23 34 45 56 67 7 3939恶恶 化化 的的 技技 术术 特特 性性 参参 数数1 1/15,8 15,8 29,3429,34 29,17 29,17 38,3438,3429,2 29,2 40,2840,2835,3 35,3 24,3724,372 2/10,110,129,3529,3535,30 35,30 13,713,71,281,2815,3515,353 38,15 8,15 29,3429,34/15,17 15,17 4 47,17 7,17 4,354,3514,414,428,2928,294 435,2835,2840,2940,29/17,7 17,7 10,4010,4030,1430,147,267,265 52,17 2,17 29,429,414,15 14,15 18,418,4/7,14 7,14 17,417,410,2610,2634,234,26 630,2 30,2 14,1814,1826,7 26,7 9,399,39/10,1510,1517,717,7.14141,8 1,8 40,1540,1540,26 40,26 27,127,11,15 1,15 8,358,3515,14 15,14 28,3628,363,34 3,34 40,2940,299,40 9,40 282810,15 10,15 14,714,729,3529,3510,1410,1415155,195,1934,3134,312,192,199 93,173,17191910,210,219,3019,3035,1735,1714,1914,19例如，将卫星送入太空时希望卫星的重量越小例如，将卫星送入太空时希望卫星的重量越小越好。但若要减小卫星的重量，势必要缩小尺越好。但若要减小卫星的重量，势必要缩小尺寸，卫星的性能就会受到影响。这样在使卫星寸，卫星的性能就会受到影响。这样在使卫星更易于运载时，卫星的重量和尺寸之间就产生更易于运载时，卫星的重量和尺寸之间就产生了冲突，卫星的重量参数和尺寸参数分别对应了冲突，卫星的重量参数和尺寸参数分别对应冲突解决矩阵中行参数冲突解决矩阵中行参数2“2“运动物体的重量运动物体的重量”（要改善的技术特性参数）和列参数（要改善的技术特性参数）和列参数3“3“运动物运动物体的尺寸体的尺寸”（恶化的技术特性参数）。冲突解（恶化的技术特性参数）。冲突解决矩阵在上述两特性的交叉处向我们提供了决矩阵在上述两特性的交叉处向我们提供了4 4个个发明原理供参考，分别为第发明原理供参考，分别为第1515、8 8、2929和和3434号发号发明原理明原理第四节第四节 计算机辅助创新设计简介计算机辅助创新设计简介亿维讯公司（亿维讯公司（IWINTIWINT）根据）根据TRIZTRIZ理论开发的理论开发的CAICAI技术包括两大软件平台：技术包括两大软件平台：1 1计算机辅助创新设计平台（计算机辅助创新设计平台（Pro/InnovatorPro/Innovator，The Computer Aided Innovation SolutionThe Computer Aided Innovation Solution）2 2创新能力拓展平台（创新能力拓展平台（CBT/NOVACBT/NOVA，Computer Computer Based Trning for innovationBased Trning for innovation）。）。计算机辅助创新设计平台（计算机辅助创新设计平台（Pro/InnovatorPro/Innovator，The Computer Aided Innovation SolutionThe Computer Aided Innovation Solution）将将TRIZTRIZ创新理论、本体论、多领域解决技术难创新理论、本体论、多领域解决技术难题的技法、现代设计方法、自然语言处理系统题的技法、现代设计方法、自然语言处理系统和计算机软件技术融为一体，成为设计人员的和计算机软件技术融为一体，成为设计人员的创新工具。它含有问题分析、方案生成、方案创新工具。它含有问题分析、方案生成、方案评价、成果保护和成果共享五个内容。是快速、评价、成果保护和成果共享五个内容。是快速、高效解决问题的良好软件平台。高效解决问题的良好软件平台。创新能力拓展平台（创新能力拓展平台（CBT/NOVACBT/NOVA）含有基）含有基于创新理论、创新方法的创新能力拓展平台、于创新理论、创新方法的创新能力拓展平台、培养创新能力的教学平台、创新能力测试平培养创新能力的教学平台、创新能力测试平台和咨询机构的创新培训平台。可帮助使用台和咨询机构的创新培训平台。可帮助使用者在短期打破定势思维，学会主动创新的培者在短期打破定势思维，学会主动创新的培训平台。训平台。应用实例应用实例应用背景：应用背景：在温度较低时，或伴有雨、雾、雪等天气，在温度较低时，或伴有雨、雾、雪等天气，飞机的机身、机翼等部位容易界冰，从而影响飞机的机身、机翼等部位容易界冰，从而影响飞机的升力或飞行安全。因此起飞之前必须对飞机的升力或飞行安全。因此起飞之前必须对飞机表面除冰。飞机表面除冰。问题描述：问题描述：在飞机表面喷洒稀释的乙二醇溶液，可除在飞机表面喷洒稀释的乙二醇溶液，可除去飞机表面的霜、雪和冰。但喷洒乙二醇溶成去飞机表面的霜、雪和冰。但喷洒乙二醇溶成本高，而且该溶液有毒性，会污染环境，反复本高，而且该溶液有毒性，会污染环境，反复的喷洒加剧了环境的污染。采用更加合理的方的喷洒加剧了环境的污染。采用更加合理的方法为飞机除冰就成为一个待解决的问题。法为飞机除冰就成为一个待解决的问题。3 3问题分析：问题分析：很多领域都有除冰的问题，且都有各自的很多领域都有除冰的问题，且都有各自的解决方案。因此首先要了解各领域中的除冰方解决方案。因此首先要了解各领域中的除冰方案。应用案。应用Pro/InnovatorPro/Innovator软件，输入问题软件，输入问题“remove ice covering”remove ice covering”，得到一系列解决方，得到一系列解决方案。从备选方案中选择几个对比。案。从备选方案中选择几个对比。精确方案：施加电荷去除表面的冰。在表精确方案：施加电荷去除表面的冰。在表面涂电解质涂层、安置传感器和直流电源。当面涂电解质涂层、安置传感器和直流电源。当传感器检测到冰层及其冰层电荷极性后，自动传感器检测到冰层及其冰层电荷极性后，自动启动直流电源，使表面电解质涂层产生与冰层启动直流电源，使表面电解质涂层产生与冰层相同的电荷。相同的电荷。同性电荷的排斥力使冰层同性电荷的排斥力使冰层松动脱落。图示为施加松动脱落。图示为施加电荷除冰示意图，该方案电荷除冰示意图，该方案结构复杂。结构复杂。类比方案：激光束去除金属表面的氟碳树脂类比方案：激光束去除金属表面的氟碳树脂基涂层。金属表面的涂层在特定波长的激光束加基涂层。金属表面的涂层在特定波长的激光束加热作用下会从金属表面脱落。激光具有辐射加热热作用下会从金属表面脱落。激光具有辐射加热作用，冰可被加热蒸发。该方案提示我们，可采作用，冰可被加热蒸发。该方案提示我们，可采用二氧化碳和一氧化碳激光束发生器作为激光辐用二氧化碳和一氧化碳激光束发生器作为激光辐射源。图左为金属表面涂层示意图，图右为激光射源。图左为金属表面涂层示意图，图右为激光束去涂层示意图。束去涂层示意图。3 3最终方案：最终方案：将激光源设置在距飞机较远的位置，将其产将激光源设置在距飞机较远的位置，将其产生的激光束对准一面反射镜，发射后的激光束在生的激光束对准一面反射镜，发射后的激光束在飞机表面形成一个光影，移动反射镜，光影处热飞机表面形成一个光影，移动反射镜，光影处热量可除去飞机表面的冰层。图为激光束去飞机表量可除去飞机表面的冰层。图为激光束去飞机表面冰层示意图。面冰层示意图。利用利用Pro/InnovatorPro/Innovator创新平台进行产品的创创新平台进行产品的创新设计，可节省人力、财力和时间，在国防军新设计，可节省人力、财力和时间，在国防军工、航空航天、交通运输、机械制造、石油化工、航空航天、交通运输、机械制造、石油化工等许多工程领域都有广泛的应用前景。工等许多工程领域都有广泛的应用前景。本章完