TRIZ理论详细介绍

TRIZ理论TRIZ,中文音译为：萃智；TRIZ,就是发明问题解决理论的俄文首字母对应转换为拉丁字母的缩写;Altshuller被尊称为TRIZ之父。1946年，前苏联发明家G. S. Altshuller完成了他的第一项成熟的发明一一在没有潜水服的情况下，从被困的潜水艇中逃 生的方法，也正是在这一年，TRIZ （发明问题解决理论）开始萌芽。1946年之后，Altshuller逐渐展开发明问题解决理论的研究工作。当时Altshuller在前苏联里海海军的专利局工作，在处 理世界各国着名的发明专利过程中，他总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可遵循的 科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？ Altshuller坚信这样的发明创造方法一定存在。在 发现从心理学角度不能很好地揭示发明创造的客观规律之后，他逐渐认识到发明的实质就是技术系统发生根本性变化，他 因此将注意力转移到专利文献的分析研究上。他从来自于世界各地的20多万项专利中挑选了 4万巳产生发明成就的专利 开始进行严格分析。这一工作成果铸就了 TRIZ的理论基础，也为日后将要开发的问题解决工具奠定了基础。Altshuller在研究过程中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，都存在产生、生长、成熟、衰老、 灭亡的过程，都是有规律可循的。人们一旦掌握这些规律，能动地进行产品设计并预测产品的未来发展趋势便成为可能。 以后数十年中，Altshuller穷其毕生的精力致力于TRIZ理论的研究和完善。在他的组织参与下，前苏联的数十家研究机构、 大学、企业组成了 TRIZ的研究团体，分析研究了世界200万份发明专利。经过多年努力，Altshuller及其团队总结出各 种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和法则，建立一个由解决技术问题，实现 创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系，并综合多学科领域的原理和法则，建立起TRIZ理论体系。相对于传统的创新方法，比如试错法，头脑风暴法等，TRIZ理论具有鲜明的特点和优势。它成功地揭示了创造发明的内 在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，而不是逃避矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解，而 不是采取折衷或者妥协的做法，而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程，而不再是随机的行为。实践 证明，运用TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。它能够帮助我们系统的分析问题 情境，快速发现问题本质或者矛盾，它能够准确确定问题探索方向，不会错过各种可能，而且它能够帮助我们突破思维障 碍，打破思维定势，以新的视觉分析问题，进行逻辑性和非逻辑性的系统思维，还能根据技术进化规律预测未来发展趋势， 帮助我们开发富有竞争力的新产品。在前苏联，大多数有工程专业的高等学府，都长期为学生提供TRIZ理论课程TRIZ同时也广泛应用于前苏联的工程领域 中。苏联解体后，随着大批TRIZ理论研究者移居美国等西方国家，TRIZ也在西方迅速流传开，并受到极大重视，而TRIZ 的研究与实践随之得以普及和发展。之后不久，西北欧、美国、日本、台湾等地出现了以TRIZ为基础的研究、咨询机构 和公司，一些大学将TRIZ列为工程设计方法学课程。经过半个多世纪的发展，如今TRIZ理论和方法巳经发展成为一套 解决新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系。经过无数实践检验的TRIZ理论，具有工程实用性强等显着特征，如 今正在被全世界广泛应用，创造出成千上万项重大发明，为众多知名企业取得了重大的经济效益和社会效益。TRIZ理论进入中国应该在上世纪70-80年代，但对其深入研究和应用则是近10年的事情。近年来，TRIZ理论巳经逐渐 得到国内诸多科研机构、公司和专家的重视。作为长期从事计算机辅助创新技术及相关工具开发和技术咨询的高新技术企业，亿维讯一直走在以TRIZ理论为核心的创 新方法及其计算机实现技术的研究开发与行业应用的前列，是当今世界创新技术研发的领跑者。亿维讯在中国北京设有CAI研发管理中心和行业创新技术研发中心，在白俄罗斯的明斯克设有CAI研发中心，共同负责公司核心技术和产品研发、 以及行业创新解决方案的定制研发，致力于创新方法和技术在中国和世界各地的应用和推广。亿维讯提供的一套完整的计算机辅助创新解决方案，正在国内诸多科研院所和大型企业研究机构发挥作用，为快速提升我 们国家的创新技术水平提供技术上的支持。TRIZ术语TRIZ （萃智）的理论基础和基本思想是：产品或技术系统的进化有规律可循生产实践中遇到的工程矛盾往复出现彻底解决工程矛盾的创新原理容易掌握其他领域的科学原理可解决本领域技术问题TRIZ的核心是消除矛盾及技术系统进化的原理并建立了基于知识消除矛盾的逻辑化方法，用系统化的解题流程来解决特系统科学技术系统堆化法朗技忒卡统/技戒过4L |矛盾，|资源|嗖想化.功能好折忍维辑葬科学照理.和遮序,_技末矛卮 物保矛盾停钢祈原理,虱云：法,发明问飕辟康暮法（ARIZ 1 理论基理基本觐意间通分析工其解建潴程理论朱源专和分析自然科学，TRIZ （萃智）的基本概念STC算子：尺寸（S）-时间（T）-成本（C）算子，一种克服思维惯性的方法，它将物体的尺寸、完成功能的时间和成本因 素进行一系列变化的思维试验。S曲线：一个S形状的曲线，表达时间与主要功能参数的关系。标准解：按照物场模型描述的问题的典型解决方案模型。裁剪法：一种分析方法，通过裁剪系统的某个组件，然后把该功能重新分配到其他剩余的组件及超系统组件上，来改善技 术系统。参数：表明任何现象、设备或其工作过程中某一种重要性质的量。如，汽轮机中蒸气的压力、温度等，是该汽轮机蒸汽的 参数；电阻、电感和电容，就是电路的参数。操作空间：矛盾需求必须得到满足的物理空间。操作时间：矛盾需求必须得到满足的时间段。产品：执行功能的目标组件。场：两个物质之间的相互作用。如：磁场、电场、热场等。超系统：包含技术系统和与它有关的其它系统的更大的系统。创新：即在巳有的基础上，提出独特的、新颖的且富于成效的见解与思维创新原理：解决工程问题的一些常用的方法。多屏幕法：一种克服思维惯性的方法，由技术系统、子系统、超系统以及这三个系统的过去和未来组成九个屏幕，也称为 “九屏幕法”。发明级别：不同的发明可能会对系统、社会、人类等产生不同的影响，按照影响的程度可以把发明分为不同的等级，即发 明的级别。发明问题解决理论：是发明问题解决理论的俄语首字母转换为拉丁字母的缩写。发明问题解决算法：问题解决工具，把复杂的问题模型转换成标准问题模型，用TRIZ工具能够高效解决。ARIZ是“发明 问题解决算法”的俄语首字母的缩写。辅助功能：为了更好执行一个基本功能所服务的功能，是支撑基本功能的功能。根本原因：在因果链中导致结果出现的最初原因。工程问题：在工程领域出现的技术问题。工具：执行功能的组件。功能：研究对象能够满足人们某种需求的一种属性。功能对象及体：功能承受者，由于执行功能导致其参数被改变。功能分类：描述功能的特征。如有用、有害、中性。功能分析：是从技术系统抽象的“功能”角度来分析系统，分析系统执行或完成其功能的状况。功能级别：有用功能的重要程度。实际作用与所需要的功能参数值之间的比值。如果实际值需要值时，就是过度；如果 实际值需要值时，定义为不足；如果两个值相等，就定义为正常。功能载体：实施功能的物体功能再分配：将被裁剪组件的有用功能分配给系统其它组件。化学效应：化学领域的科学原理、定律、法则等。基本功能：与对象的主要目的直接有关的功能，是对象存在的主要理由。几何效应：在几何学中使用的科学原理、定律、法则等。技术矛盾：是两个参数之间的矛盾，改善系统的某一个参数，导致另一个参数的恶化。技术系统：由系统组件组成，为满足人们（社会）的需求而实现某种功能的系统，该系统必须有一个功能是其子系统共同 完成的。技术系统进化法则：技术系统与生物系统一样也有一个进化发展的过程，并且这个进化发展过程是具有一定的规律性的， 这些技术系统进化发展的规律就是技术系统进化法则。技术系统进化趋势：技术系统从一个阶段发展到另一个阶段的发展方向，这些方向是对各种技术系统进行科学统计的结果。 技术预测：是对有关技术发展趋势、技术发明、应用成果及经济前景、社会影响等方面的预测。技术预测还可以根据技术 发展阶段分为基础研究预测、应用研究预测、开发研究预测、生产需求预测等。价值：对象所具有的功能与获得该功能的全部成本之比。价值分析：分析技术系统的价值的方法。金鱼法：金鱼法是一种克服思维惯性的方法，它从幻想式解决构想中区分现实和幻想的部分，再从幻想的部分继续分出现 实与幻想两部分，反复进行这样的划分，直到问题的解决构想能够实现时为止。科学效应：科学原理、定律、法则等。效应是在特定条件下，在技术系统中自然规律体现的结果，是场（能量）与物质之 间相互作用的体现。效应也可以看作是一种功能，它使用物质、场或二者的组合，将输入作用转换成所需的输出作用。 控制系统：是技术系统的一部分，用来控制技术系统其他部分的功能,如空调系统的恒温调节器。理想度：有用功能/ （有害功能+成本消耗）理想方法：就是不消耗能量及时间，但通过自身调节，能够获得所需的功能。理想过程：就是只有过程的结果，而无过程本身，突然就获得了结果。理想机器：就是没有质量、体积、但能完成所需的工作。理想物质：就是没有物质，功能得以实现。理想系统：就是没有实体，没有物质，也不消耗能量，但能实现所有需要的功能。理想资源：就是存在无穷无尽的资源，供随意使用，而且不必付费。流程：为达到一定的目的，由一系列顺序动作组成的活动序列矛盾：在事物中存在的既对立又统一的现象。矛盾矩阵：是一种问题解决工具，由39个通用工程参数构成的39x39矩阵表格，用来查找创新原理编号以解决技术矛盾。能量源：是技术系统的超系统的组成部分，产生系统运行的能量，比如汽车发动机。生物效应：生物领域使用的科学原理、定律、法则等。思维惯性：在过去获得的经验和知识的基础上形成的感性认识，逐渐沉淀成为一种特定的认知模式。问题情境分析：识别系统以外的环境、情况等限制因素对结果的影响。物场分析：利用物质和场来描述系统问题的方法叫做物场分析方法，有时也称为物场理论。物场模型：由两种物质和一种场组成的系统模型。物场破坏：现有的物场模型存在有害作用，为了消除这种有害作用，而必须采取的动作。物理矛盾：是针对物体的同一个参数产生两种完全相反的要求而产生的矛盾。物理效应：物理学领域的科学原理、定律、法则等。物质：一切物体，如水、空气、人等。相互作用分析：功能分析的一部分，明确组件模型中各个组件之间的相互作用。相互作用矩阵：分析系统与超系统中组件之间相互作用的表格。小人法：一种克服思维惯性的方法，当系统内的某些组件不能完成其必要的功能，并表现出相互矛盾的作用时，用一组小 人来代表这些不能完成特定功能的部件。通过能动的小人实现预期的功能，然后根据小人模型对结构进行重新设计。因果链：根本原因与结果之间存在的一系列因果关系，构成一条或多条的因果关系链。因果链分析：通过构建因果链指出事件发生的原因和导致的结果的分析方法。有害功能：伴随有用功能的产生而出现的，对系统其它组件或超系统组件产生有害作用的功能。预测：是人们根据事物之间的相互联系和事物发展的历史资料，利用巳经掌握的科学知识和手段，对客观事物的未来发展 状况或趋势进行事前分析和推断的方法元件：是构成技术系统的不能够被继续分割的组成部分知识库：以科学效应库为基础，包括了多个领域专利产生的解决方案的知识集合。中性功能：伴随有用功能的产生而出现的，没有对系统其它组件或超系统组件产生有害或者有用作用的功能。主要功能：与对象的主要目的直接有关的功能，是对象存在的主要理由。主要功能价值参数：是决定MSPV的客观的技术参数（如物理、化学、几何、生物参数等）。主要价值参数：对产品价值起主要作用的参数。主要战略价值参数：反映市场上消费者需求的产品属性。属性：是指事物（对象）的特质、特征、性质等。专利：一项发明创造的首创者所拥有的受保护的独享权益专利规避：以他人专利发明思想的基础，设法经过一定的技术或法律手段的转化应用，从而避开别人的专利束缚。资源：就是一切可被人类开发和利用的物质、能量和信息的总称。组件：技术系统的组成部分，也称为子系统。组件功能：在系统执行功能过程中组件的贡献。组件价值：组件的功能与其成本的比值。组件价值分析：分析技术系统及其组件的绝对价值与相对价值的方法。组件模型：用规范化的功能描述，建立的技术系统所有组件之间的相互作用关系以及如何实现系统功能的图形。最终理想结果：在最小程度地改变系统的条件下实现技术系统最大程度的自服务。TRIZ（莘智）的解题模式使用TRIZ解决问题多多流程大致分为三步:首先将待解决的实际问题转化为TRIZ中的某种通用问题模型，然后利用TRIZ 中相应的中间工具，得到TRIZ的经济方案模型。整个过程的流程如图所示。TRIZ（萃智）的工具体系TRIZ （萃智）理论的主要内容创新从最通俗的意义上讲就是创造性地发现问题和创造性地解决问题的过程，TRIZ （萃智）理论的强大作用正在于它为 人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。TRIZ （萃智）理论体系目前主要包括以下几个方面的内容：1. 创新思维方法与问题分析方法TRIZ （萃智）理论中提供了如何系统分析问题的科学方法，如多屏幕法。而对于复杂问题的分析，它包含了科学的问题 分析建模方法-物场分析法，它可以帮助快速确认核心问题，发现根本矛盾所在。2. 技术系统进化法则针对技术系统进化演变规律，在大量专利分析的基础上TRIZ （萃智）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。3. 工程矛盾解决原理不同的发明创造往往遵循共同的规律。TRIZ （萃智）理论将这些共同的规律归纳成40个发明原理与11个分离原理，针 对具体的矛盾，可以基于这些创新原理寻求具体解决方案。4. 发明问题标准解法针对具体问题物场模型的不同特征，分别对应有标准的模型处理方法，包括模型的修整、转换、物质与场的添加，等等。5. 发明问题解决算法ARIZ主要针对问题情境复杂，矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性 的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析，问题转化，直到问题解决。TRIZ （萃智）理论的研究与应用TRIZ （萃智）理论以其良好的可操作性、系统性和实用性在全球的创新和创造学研究领域占据着独特的地位。在经历了 理论创建与理论体系的内部集成后，TRIZ （萃智）理论正处于其自身的进一步完善与发展，以及与其它先进创新理论方 法的集成阶段，尤其是巳成为最有效的计算机辅助创新技术和创新问题求解的理论与方法基础。经过半个多世纪的发展，TRIZ （萃智）理论巳经发展成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系，它实 用性强，并经过实践检验，应用领域也从工程技术领域扩展到管理、社会等方面。现在TRIZ （萃智）理论在西方工业国 家受到极大重视，TRIZ的研究与实践得以迅速普及和发展。如今它巳为众多知名企业取得了重大的效益。TRIZ40原理1分割11事先防范21减少有害作用的时间31多孔材料2抽取12等势22变害为利32颜色改变3局部质量13反向作用23反馈33均质性4增加不对称性14曲面化24借助中介物34抛弃或再生5组合15动态特性25自服务35物理或化学参数改变6多用性16未达到或过度的作用26复制36相变7嵌套17空间维数变化27廉价替代品37热膨胀8重量补偿18机械振动28机械系统替代38强氧化剂9预先反作用19周期性作用29气压和液压结构39惰性环境10预先作用2。有效作用的连续性3。柔性壳体或薄膜40复合材料下面是对这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。本节将对每个创新原理做简单的介绍， 并给出相应的应用实例。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度?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CPUB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，即可用来粘贴）?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，将内层物体冷冻（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如果巳处于振动状态，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如果巳引入反馈，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如果巳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、蒸发等手段抛弃巳完成功能的零部件，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?用乙炔一氧代替乙炔一空气切割金属?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？进化树进化树是对经典TRIZ的继承和发展，可是在经典TRIZ的进化法则基础上进一步发展形成的产物。运用进化树能帮 助我们很好地分析技术系统的过去和现在、预测技术系统的未来、事先规划某项技术或产品的专利布局图，制定符合企业 发展的专利战略，帮助企业在技术上抢占市场先机、成为行业领跑者。任何一个公司都努力改善它的产品。需要在实验室里和测试台前进行大量的工作，才能够产生新想法，得到新知识， 它们是建立更加完善的新产品的基础。做这些工作时，也需要收集和处理大量的专利和技术信息，来对市场上该产品现有 的方案形式进行研究，研制出具有竞争力的产品。为了达到这个目的，也需要一种经过分类的信息结构，也就是说，需要 一张图，这张图能够清晰快捷地反映出产品现有的所有方案形式，进化树就具有这个功能。将专利信息和技术信息经过结构性的整合变为进化树以后，可以对公司所要研发的产品的发展做出详尽的预测，这使 得企业能够采取有依据的措施来发展事业。使用进化树能够较好地规避竞争对手的专利，保护自己的技术解决方案，包括 建立起所谓的专利保护伞。使用专利树可以有效地看到技术系统发展的全貌、其所有主要的方案形式，包括最独特的和最有前景的方案形式。这在进行生产、创新和商务的战略性规划时显得尤为重要。CAI技术一、CAI的缘起：概念设计的空白回顾过去，我们从甩图板开始，然后是CAD二维转三维，CAD/CAE/CAM集成，实施PDM和ERP,后来实施OA和EB 等等纵观制造业信息化的发展，如果说传统CAX体系是由CAD/CAM/CAPP/CAT/CACD等组成的话，那么我们可以 说，CAI的出现发展和补充了传统的CAX技术，并有力支持了创新设计和技术改进。其实，产品设计大致分为两类：一类是详细设计，一类是概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分，其 作用主要体现在产品设计的初期阶段，把根据产品功能的需求而萌发的原始构思形成产品的主体框架及其主要模块和组件， 以完成整体布局和外型初步设计；然后进行评估和优化，确定整体设计方案；最后，将设计思想落实到具体设计中去，实 现详细设计。可见，概念设计是个不断创新的过程，并且在概念设计期间，所涉及的设计需求和条件等，往往是不精确的、 近似的或位置的，这造成了概念设计过程的复杂和困难。作为详细设计的辅助工具，传统的CAX技术所解决的只是将思想表达为实际图形或成果的问题，如：将设计者头脑中的 成形飞机总体或零部件的设计方案很好地表达为图纸、造型、仿真结果等，但传统的CAX工具不可能为设计者提供任何 参考设计方案。那么什么才是概念设计的工具？概念设计对产品的性能、研制成本和周期等方面的影响更甚于详细设计。在20多年前，美国的国家科学基金会就提出了， 产品的性能与成本的70%是由概念设计阶段决定的。我们对于概念设计的缺失和概念生成的方法的缺失，是导致了我们 目前从“中国制造”无法走到“中国创造”的主要原因。二、何为计算机辅助创新 CAI(Computer Aided Innovation)CAI，计算机辅助创新技术于20世纪90年代初，首现于前苏联。苏联解体后，该技术伴随着前苏联大批科技人员流入欧 美，进入中国则始于2002年亿维讯公司成立之时。早期的CAI仅仅是将发明问题解决理论TRIZ的应用进行了电子化。由于TRIZ理论自身使用门槛高，致使其传播推广速 度受到阻滞。现代的CAI技术是“创新理论+创新技术+ IT技术”的结晶，使TRIZ理论不再只是专家们才能使用的创新工具， 降低TRIZ理论门槛的同时，也加速了 TRIZ理论的传播应用。经过多年的发展，计算机辅助创新CAI巳经成为新产品开发中的一项关键基础技术。CAI经过在欧美国家的迅速发展，进 入中国后，通过广泛的研究，亿维讯公司专家创造性地将发明问题解决理论TRIZ研究、本体论(Ontology)、多工程领 域的创新技法、现代设计方法学、自然语言处理技术和计算机软件技术相结合，开发出新一代的CAI技术工具计算机 辅助创新设计平台Pro/Innovator。三、现代CAX体系的创新优势集合了 CAI技术的现代CAX体系则具备创新的优势。一般来说，一件产品的完整的生命周期，如图一，从客户需求到产 品报废，CAI可以支持从“创新概念构造”到仿真分析”阶段；仿真分析”之后直到库存”阶段可由CAD等支持；库存”之后 属运作管理阶段，可由ERP、CRM等加以支持。CAI为整个流程提供“非物化知识”，包括隐性知识、规则、方法等；CAD 等所提供的是“物化知识”，包括外观设计、总体布置、零件造型、装配、说明书等；运作管理流程一般又包括：原材料管 理、计划进度、物流等。非物化知识和物化知识均属于企业的智力资产，而非物化知识的应用更需要强大且易用的计算机 辅助工具加以支持。由此可以看出，CAI技术是企业信息化整体解决方案中的重要组成部分，在产品的生命周期中具有举 足轻重的作用。由创新知识和产品知识所共同组成的企业智力资产是企业交付最终产品的不竭源泉，也是企业核心竞争力 之所在。图一，CAI在产品生命周期中的作用阶段四、CAI在中国作为制造业信息化建设不可或缺的部分，CAI在上世纪90年代末受到关注。国家科技部863计划软件重大专项特设计算 机辅助创新课题。同时作为CAI技术与应用领跑者的亿维讯公司结合各项世界领先技术开发出新一代CAI技术工具一一 计算机辅助创新设计平台Pro/Innovator。作为简单易用的创新工具，Pro/Innovator既继承了 TRIZ理论中独特有效的创 新技法，又将本体论所描述的对象关系应用于行业创新方案库的组织中，使得创新方案的获得更准确更快捷。在正确地描 述问题、创造性地解决问题、客观地评价方案，直至全面地保护创新成果等不同阶段，为普通的研发人员提供全面的计算 机辅助创新解决方案。2005年3月25日，亿维讯创新能力拓展平台CBT/NOVA正式通过国际TRIZ协会鉴定，并获得其颁发的证书，成为目 前世界上唯一通过国际TRIZ协会认证的TRIZ培训软件。该软件能够让使用者在短时间内了解并掌握最先进的创新理论 和方法，以全新的思维方式分析问题。它可以按照使用者需求量身定制，即按照实际情况来做培训拓展，从而提高企业全 员创新能力，或者针对高校特点来提高学生的创新素质和就业能力。2005年上半年，机械工程协会也在所推出的机械工 程师认证体系中将CBT/NOVA作为资格认证考试科目之一，预示着创新技能未来必将成为国内工程师必备的职业素质， 从中也不难看出国家对于加速推进行业科技创新步伐、加速创新型人才培养的决心。五、CAI功能模块剖析CAI软件Pro/Innovator是目前CAI技术应用研究的最高成果，对Pro/Innovator的各功能模块的剖析，可以最直观地帮助 我们了解CAI技术的创新价值。Pro/Innovator软件的主要包括：项目导航、技术系统分析、问题分解、解决方案、创新 原理、专利查询、专利生成、方案评价、报告生成和知识库编辑器等十大功能组建和平台。其中，图二Pro/Innovator解题流程图项目导航：简言之，即提供解题过程中各模块的切换、方案评价、专利生成和项目报告生成等整个创新设计过程的导航。系统分析：基于能量流分析原理、价值工程原理、TRIZ理论的物质场分析方法均等，通过在模块中建立功能模型，并对 其进行分析和评价，从而有效地揭示技术系统中存在的问题，找到进一步提升和改进技术系统功能的方向。问题分解：运用三轴问题分析法，沿流程时序轴、系统层次轴和因果关系轴对初始问题进行分析与重定义，将复杂的工程 问题分解成为多个子问题，从而逐步暴露出初始问题的根本原因，揭示现有系统中可用来解决问题的资源（图三）。图三柴油机油耗过高的问题分解树解决方案：实践证明，工程师遇到的80%的问题都巳经在其它领域被解决。因此Pro/Innovator提供有效的、可实施的解 决方案库，这些方案来自于对欧美900万高水平发明专利的分析，最后形成涵盖不同领域的创新方案知识库（图四）。图四解决方案中图文并茂的知识表达创新原理：为用户提供基于TRIZ理论的启发式问题求解。在创新原理模块中涉及的TRIZ理论以40个创新原理（在大量 专利分析研究基础上总结出来的、解决不同工程领域矛盾问题的有效工具）为主，每条创新原理均配以相应动画和文字， 帮助使用者领悟创新原理内涵，同时提供该原理下从发明专利萃取的、来自不同工程领域的典型应用。专利查询：Pro/Innovator提供基于本体论的专利检索引擎，帮助企业研发人员及时了解美、欧、日最新的专利成果，评 估专利级别，计算所关注的专利数量，分析技术发展动态，预测产品中技术系统的的发展趋势。方案评价：系统内嵌的方案评价模型，可以帮助工程技术人员对创新原理模块中系统提出的备选方案进行评价，分析其可 能存在的正面和负面效果。同时工程技术人员也可以修改和添加新的方案评价模型，并调用不同方案评价模型对项目方案 进行评价。专利生成：系统可以依据之前的系统分析、问题分解、解决方案、方案评价等结果，辅助用户撰写技术交底书，整理发明 方案并构建组件模型，帮助发明人理解发明内容的实质，从而自动形成权利要求书等主要专利文档。知识库编辑器：作为Pro/Innovator创新知识管理平台的重要组成部分，知识库编辑器是用户实现创新知识管理的工具。 它可以为用户提供针对企业知识类型定制的模板，为用户自定义知识结构提供支持，促进企业创新知识的积累和重用、以 及企业创新知识与各领域解决方案的融合。六、结论综上，CAI的两块基石，其一为以TRIZ为核心的创新理论，体现了人类解决问题、实现创新的共性知识和智慧，通过一 系列理论原理和工具，揭示了“创新是有规律的”这样一个客观事实；其二，是体现在企业创新知识的组织上，实现创新知 识的有效获取、组织、表达、检索、利用等知识管理的基础之上，基于本体论把知识串联起来。今天，当中国企业不得不面对中国制造业亟待转型的迫切要求时，“自主创新”成为“中国制造”突出重围走向“中国创造”不可 回避的独木桥。无论是国家适时提出的信息化与工业化融合，还是工业和信息化部的成立，都昭示着我国制造业企业必须 通过信息化创新实现企业根本技术创新的本质。CAI作为企业研发信息化的生力军，在这场突围战役中必将发挥至关重要 的作用。DAOV方法论胡锦涛总书记在党的十七大报告中明确指出：“提高自主创新能力，建设创新型国家”是“国家发展战略的核心，是提高综合 国力的关键”，要“加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系”。贯彻落实自主创新，就是要营造 创新的环境、培养创新型人才、建立创新体系，形成创新型企业文化DAOV正是这样一种能够帮助企业真正贯彻落实自 主创新，以技术创新提升企业绩效的实施流程与方法论。1997年，摩托罗拉引入这种方法论，取得了有目共睹的骄人成绩。2004年，亿维讯为中兴通讯开始了创新方法论的实施 工程，仅在前期导入培训阶段就凸显了良好效果，21个技术难题取得了突破性进展，6个项目申请了相关专利。DAOV是一种以矛盾为核心的创新方法论，是一种分析和解决问题的流程。DAOV认为矛盾是一切问题的根源。它以TRIZ 理论为核心，通过彻底消除矛盾来提高产品的理想度，从而提升客户满意度，提高市场占有率，改进企业绩效。因此，它 是一种面向客户、面向企业战略目标的自上而下的企业管理策略。DAOV是定义（Define）、分析（Analyze）、优化（Optimize）、验证（Verify）的缩写。DAOV分为4个阶段、12个 步骤。Define：定义阶段确定需要解决的问题，确定项目的边界、资源和计划，得到公司相关高层的支持。包括3个步骤：项目来源、验收标准和 审批立项。Analyze :分析阶段 通过对技术系统的功能和结构分析，找到导致问题的矛盾，设定解决方案的IFR，列出可资利用的资源，从而得到解决问 题的方案。包括4个步骤：功能成本分析、三轴分析、问题求解、知识库分析。Optimize :优化阶段对分析阶段得出的诸多方案进行筛选，选出在质量、成本和可实现性等方面最优的方案。包括2个步骤：概念列表和方案 选择。Verify：验证阶段确定方案的详细参数，通过实验进行批量生产，完成知识产权相关文档的撰写，对项目预期目标进行核算，项目收尾。包 括3个步骤：实验验证、结果评估、项目验收。DAOV作为一个方法论，它的实施将为企业培养一批具有创新意识并拥有创新方法的优秀人才、打造企业创新业务流程、 形成创新企业文化，从而使企业植入创新基因，是企业成为名副其实的创新企业无法省略的修炼过程，无论这个公司是以 质量、产品还是以市场为战略核心的公司，都将拥有在未来全球化市场竞争中立于不败之地的潜力。