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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,创新方法与高端人才的培训,张武城,1,、,第一部分 形势与任务,第二部分创造性人才,第三部分创新的理论和工具,2,第一部分,、,形势与任务,3,“,掌握基本的科学方法,，,树立正确的科学思想，,崇尚崇高的科学精神，,提高创新能力。”,胡锦涛,在纪念中国科协50周年大会上指出：,、,4,一、创新能力建设已成我国发展的当务之急,2007年三月，三位老科学家向温总理写信，温总理批示“自主创新, 方法先行。”,5,孙子兵法,总结集成了打仗的,谋略、技巧和套路,，是集军事方法之大成的杰出成果。,科学重大发现与科技进步也蕴涵着丰富的,谋略、技巧与套路，,即,“创新方法”,科学思维、科学方法、科学工具。,科技部,刘燕华部长,指出,6,我国创新方法存在的问题,刘燕华部长,指出：,科学思维,培育不够,科学方法,研究与应用不够,具有自主知识产权的,科学仪器设备,匮乏,创新政策,环境还不完善,7,科学诺贝尔奖获奖人次排行榜,排名,国籍,物理学奖,化学奖,生理学或医学奖,合计,合计,184,154,192,530,1,美国,84,63,90,273,2,英国,20,23,27,70,3,德国,23,30,16,69,4,法国,12,8,10,30,5,瑞典,4,3,8,15,6,瑞士,3,6,6,15,7,荷兰,8,3,2,13,8,俄罗斯,9,1,2,12,9,日本,7,4,1,12,10,奥地利,3,1,4,8,11,丹麦,3,5,8,12,意大利,3,1,2,6,8,13,澳大利亚,6,6,14,加拿大,2,3,1,6,15,比利时,1,4,5,16,阿根廷,1,2,3,17,匈牙利,1,1,2,18,以色列,2,2,19,巴基斯坦,1,1,20,芬兰,1,1,21,捷克,1,1,22,南非,1,1,23,挪威,1,1,24,葡萄牙,1,1,25,爱尔兰,1,1,26,苏格兰,1,1,27,西班牙,1,1,28,印度,1,1,9,犹太人成功之谜,自1901到2000年，华人获诺贝尔奖的只有8人，其中获诺贝尔科学奖的,6人,；但犹太人获诺贝尔奖的人数超过,250人,，是世界各民族平均数的,28倍,，是华人获奖人数的,40倍,。”,2004年十名诺贝尔奖获得者中有三名犹太人。各种数据表明，全世界最有钱的企业家中犹太人占近一半，福布斯美国富豪榜前,40名中有18名是犹太人,，美国名牌大学中1/5的教授是犹太人，犹太人几乎在所有的领域都取得了令人瞩目并改变世界的成就。,10,2005年8月8日美国商业周刊：,知识经济时代,创新经济时代,创造性思维,创新方法,创新工具（,CAI,),创意的想象力,创新力（创造力）,主宰,世界经济潮流,时代特征,应对办法,11,一场全新的竞赛已经展开,降低,成本,缩短交货期,改进,产品,质量,创新,交货期、成本和质量方程已经不再有效！,提高创意的,想象力,是企业迎接市场挑战的唯一选择！,让用户,完全满意,强化制造前端,概念设计服务和制造后端的综合服务,创新理论,创新方法,创新思维,创新工具,创新文化,创新精神,12,制造前端,研发、咨询,生产制造,制造后端,售后服务,效益,微笑曲线,21世纪,创新经济,20世纪90年代,知识经济,20世纪6070,年代工业经济,资源消耗,环境污染,资源消耗,环境污染,13,芭比娃娃的全球价值分布,0.65,0.35,8.05,9.99,美国玩具厂商和零售商所得价值是我们的23倍，按利润计算差距更大。,14,制造前端,研发、咨询,生产制造,制造后端,售后服务,效益,微笑曲线,21世纪,创新经济,资源消耗,环境污染,资源消耗,环境污染,向价值链的高端和低污染、少投入的方向发展,15,第二部分,创造性人才,16,我们能创新吗？,创新是人人都有的一种能力,人的创新能力,在1214岁,达到顶峰，因受应试教育的摧残，后天被逐渐埋没,创新是可以激发和提升的一种能力,应试教育,将早慧的高智商儿童培养成低创造力的,考试机器，,并让众多的具有创造潜力的儿童成为,低考分的失败者，,严重影响,中华民族的创造力,。,17,人脑的创造创新能力,大脑是人的智慧之府，是人的创造创新之源。,人脑类似由,100140亿台微型计算机,所组成的庞大的电子计算机信息网络处理系统。一个正常人的,大脑可储存1000万亿信息单位，,相当于一般电子计算机储量的100万倍，如果全部用来储备知识，人脑的,记忆容量相当于5亿本书籍的知识总量。,人脑的功能非常强大，俄罗斯学者伊.尹尔菲莫夫研究指出：人的大脑可以,同时学习40种语言，默记一套大英百科全书,所容纳的全部内容，还可以有余力去,完成十门大学课程的教研活动。,18,日本学者,春山茂雄,认为 ：,左脑,是自身脑，,只储存个人毕生经验；,而右脑是祖先脑，储存了人类500万年在进化中所积累的智慧，赋予人以直觉、创意等，,右脑,的信息量为左脑的十万、百万乃至千万倍以上，,是人思维的“基础软件”,。总体上讲，右脑的这些特点符合人们在创造性活动中的思维机制。,因此，,注重开发儿童右脑潜力,是促进中华民族创造力,走向世界前列,的关键！,19,创造性人才和创造力,创造性人才,：,具有高度创造力的人才,创造力(创意、创造性）,：,产生新创意/想法（Idea)或构想创造新产品（作品）的能力,具有发现问题、分析问题、和创造性解决问题的能力,20,培训与提升创造力关系示意图,经培训，创造力可提高,70300%；,顶峰向右上方转移,21,创造性人才自我设计,、,创新技法和,方法,创新技能,基础知识、专业知识、交叉学科知识,创新,思维,表达,能力,个性,品质,体能,外语,能力,哲学,理论基础,创造力,、,22,知识水平和创造力,科学发现对已有知识具有依赖性，,适当的,知识,可以促进科学发现。世界科学大师,牛顿,：“如果说我看得远，那是由于我站在巨人们的肩上”。,知识水平越高，创新思维越加活跃，创造力就越强，知识和创造力之间呈正比关系。,高水平发明问题的解决需要知识，而这些知识又超过了发明者所拥有的专业领域的界限,23,、,解决高水平课题要求人们具有技术、物理、化学和几何效应知识，但是一个人的知识却不到人类知识总量的几百万分之一，在解决课题时，人们需要善于正确,“重构”知识和信息,，以有效地为创造发明服务。,24,创造性人才自我设计,、,创新技法和,方法,创新技能,基础知识、专业知识、交叉学科知识,创新,思维,表达,能力,个性,品质,体能,外语,能力,哲学,理论基础,创造力,、,25,十三种主要创新技能,创新技能,是创造者的,智力技能、动作技能和情感能力,的综合，它可以全面提高创新者的自觉创新能力。,创 造,技 能,信息,能力,注意力,理解力,发现,问题能力,开发,选题能力,抓住机,遇能力,操作,能力,工程,能力,智能技术,运用能力,破译黑,箱能力,系统分析,和系统决,策能力,观察力,记忆力,26,创新技能与创造力,创新技能,包括观察能力、注意力、记忆力、理解力、发现问题能力、开发选题能力、抓住机遇能力、操作能力、工程能力、智能技术运用能力、破译黑箱能力、系统分析和系统决策能力及信息的获取和利用能力等。其中信息能力和操作能力尤其应予以关注。对于我国的大学生和科技人员，实际操作能力偏弱，应加强锻炼。,创新技能与创新的关系，,犹如摩天大楼与坚固地基的关系一样，创新者应努力学习和开发自己的创新技能，为创新奠定坚实的基础。,27,创造性人才自我设计,、,创新技法和,方法,创新技能,基础知识、专业知识、交叉学科知识,创新,思维,表达,能力,个性,品质,体能,外语,能力,哲学,理论基础,创造力,、,28,创造性人才的个性品质,、,创造行为社会化,创造动机社会化,创造性人才个性品质,合作精神,独立精神,心理特性,学习精神,奉献精神,冒险性,灵活性,好奇性,创造意识,超越能力,感情智力,29,良好个性品质,（1）-,追求卓越的奉献精神,立志奉献予事业、社会,意志坚强,勇往直前，百折不绕,永不半途而废,管好自己的情感，不断自我激励。,胡锦涛总书记提出的“八荣八耻”是奉献精神的高度概括,30,良好个性品质,（2）,科学理性的独立精神,、,不盲从,敢怀疑,不迷信,思维上的独立性将导致行为上的独立,31,良好个性品质,（3）,热情洋溢的合作精神,树立正确、积极、主动的沟通意识：,宽容他人,注意赞美,保持微笑,尊重他人,以“诚”待人,32,良好个性品质,（4）,坚持不懈的学习精神,用勤奋的精神致力于学习，持续地提高创造者能力,33,良好个性品质,（5）,创造性人才的心理特性,希望打破“常规”的,创造意识,深究事物机理的强烈,好奇心,多视角认识问题和解决问题的,灵活性,不怕批评，不怕失败，敢于坚持，,敢于冒险,坚持到底的精神,心理特性主要在14岁以前形成。,34,创造性人才的能力结构,感情智力（Emotional Intelligence EI,),人的一生20%由智商决定，80%由感情智力主宰，职位越高，EI的作用越显著，高达85%。始终保持善待他人，严于律己。,超越对手,着眼于已知领域，更着眼于未知领域加大思维的“前进跨度”、“联想跨度”，超越对手。,35,智商与创造力关系图,高智商,是高创造力的必要条件，但不是充分条件，高智商的人也可能是低创造力。,人的一生的成就,，,20%,由智商决定,，,80%,由感情智力主宰。,职位越高，EI的作用就愈加显著,，,几乎能达到85%,36,创造力模型,、,创新技法和,方法,创新技能,基础知识、专业知识、交叉学科知识,创新,思维,表达,能力,个性,品质,体能,外语,能力,哲学,理论基础,创造力,、,37,创新思维,的涵义,思维,是运用已有的知识对信息进行分析综合、比较概括和决策的动态过程，是获取知识、分析问题和解决问题的根本途径。,创新思维,是技术创新取得突破性、革命性进展的先决条件，是一切科学研究的起点，且始终贯穿于技术创新的全过程，是创新的灵魂。,38,、,、,、,创新思维基本特性,突破性,新颖性,突发性,多向性,深刻性,独立性,敏捷性,风险性,非逻辑性,创新思维的基本特性,39,创新思维方法的分类,非逻辑思维,逻辑思维,想象思维,联想思维,直觉思维,灵感思维,发散思维,归纳思维,演绎思维,类比思维,有序思维,收敛思维,分析与综合思维,幻想思维,40,逻辑思维,逻辑思维,亦称抽象思维，是人们在,认识过程中运用已掌握的各种知识、原理、规律基础上形成的概念，,并以此判断、推理、反映现实的一种思维形式，它能使我们更深刻、准确和完整地反映客观面貌。,阿奇舒勒,认为：,思维应遵循系统，受控于系统，只有如此，思维才是天才的。,41,、,从统计数字看：,20世纪以前,的重大发明构思，多数是由天才发明家在逻辑思维的基础上发挥非逻辑思维的作用而获得；,进入20世纪50年代后,，利用逻辑思维和专业知识的发明逐步占了上风；,到了20世纪90年代，,TRIZ理论方法中的知识库和独特的思维方法的运用主导了发明创造的大趋势，出现了一批专业咨询发明公司。,42,直觉思维,直觉源于人们的“第一感觉和第六感觉”，它属于非逻辑思维。直觉是人脑基于有限资料和事实，对新事物、新问题、新现象进行的一种直接的、迅速的、跃进的、敏锐的判断。其功能只是从宏观上把握事物，不需要进行系统的逐步分析，而能对问题的答案做出科学的猜测、设想，是一种跳跃式思维形式。,爱因斯坦对科学认识,曾说过：,“真正可贵的因素是直觉”,他认为,科学创造的过程应是经验-直觉-概念-逻辑思维-理论的过程。,43,“逻辑思维压缩论”,“逻辑思维压缩论”认为,直觉虽然表现为瞬间的顿悟，实际上它也是运用逻辑思维的结果。,因为：,在直觉的背后“隐藏”着一系列逻辑推理链，而直觉思维只是,在一瞬间,就进行和完成了复杂的推理过程，因而让人感到头脑中似乎并没有经过逻辑思维，思维过程已在头脑中,完全“自动化”,；,在得出了直觉判断之后，还需实施逻辑推理过程，以检验其所得出的直觉判断的合理性。所以，,直觉思维只不过是逻辑思维的“压缩”,（或称为“简化”、“浓缩”、“内化”等）。,44,灵感思维,心理学家对灵感思维的描述是：,灵感思维的闪现来自于突然的顿悟，是人们在艰苦创造过程中,发散思维和收敛思维多次迭加，逻辑思维和非逻辑思维反复作用，,突然间把隐藏在人们潜意识中有关信息进入激发状态；,灵感常常为发明带来思路、线索、设想和启示，但灵感的出现，具有随机性、瞬时性和模糊性，创造者要觉察灵感、把握灵感和利用灵感有一定的难度。,灵感产生的条件：一是对解决问题有浓厚的兴趣和强烈欲望，二是对问题和相关资料进行了长时间的思考，甚至达到了思维的“饱和”状态。,45,幻想思维,根据主体主观愿望进行的超前设想，,幻想往往是科学发明的先导。,18世纪著名科幻作家,凡尔纳：“人类的幻想在不久的将来一定会成为现实”。,阿里多夫先生用好几年时间把分散在成千上万本书中的幻想进行搜集和分类结果表明：,离奇幻想的发展过程也有着可循的客观规律，可用它来催生新的发明创造。,应在正确理念指导下，使幻想成为创造发明的理想，而不致成为脱离客观规律的空想。,以奇异幻想开路，吸引人们去探索未知，并促使人们产生创造的欲望。一些科学中大的发现往往是如此,在有些,发达国家，,为了发挥幻想在科技发明中的积极作用，为学生,开设“幻想课”,，旨在从小培养人的创造才干,由于幻想超前性，暂时脱离现实，在我国常常会被人贬低，幻想成为一种贬义词,。,46,幻想打造出发明,作者,作品,中幻想创意的,总数,创意的命运,实现了或很快将实现的,原则上被证实可行性的,证明是错误的或者不可行的,数量,数量,数量,凡尔纳,威尔斯,别利亚耶夫,108,86,50,64,59,57,66,21,42,34,32,20,23,26,52,10,9,9,11,3,6,47,想象思维,想象,是人们在原有感性认识的基础上，在头脑中对各种表象（组成形象的基本单元）进行改造、设想，重组出新形象的思维过程,爱因斯坦：,“想象力比知识更重要、可贵。知识是有限的，而想象是无限的。正是有了想象，人们才能不断地创造世界上前所未有的新事物“。,法国心理学家Ribot认为：发明家最主要的源头是,想象,。,48,联想思维,将已掌握的知识与某种思维对象联系起来，从其相关性得到创造性启示进而获得创造性设想的思维形式。,联想有多种形式：,（1）相似联想,例如看到鸟想到飞机；看到下雨想到潮湿；,（2）对比联想,例如在黑暗中想到光明；,（3）接近联想,例如看到蝌蚪会联想到青蛙，因为它们在空间上接近，看到猫就会想到老虎，因为两者形态相似；,（4）关系联想,部分与整体的关系例如文具和铅笔；,因果关系例如冰和凉、雷电和暴雨等。,49,类比思维,类比法,是根据两个（或两类）对象之间在某些方面的相似或相同而推出它们在其他方面也能相似或相同的一种逻辑方法。,在创新过程中,，借助于类比法，启迪思路，提供线索，触类旁通，,实现变未知为已知。,正如,康德在宇宙发展史概论,所说：,“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比法往往能指引我们前进”。,50,类比思维与小矮人法,类比法主要有,：,直接类比、拟人类比、象征类比、综摄类比、仿生类比、幻想类比、对称类比和综合类比等。,TRIZ的思维方法中的,小矮人法是拟人类比法的发展，,因为人不能接受切割、粉碎和在酸碱溶液中溶解。,假定解决课题的是一群无所不能的智能小矮人，他们按照功能分组，进入所要改进的对象角色，力图实现功能要求的作用，不能完成角色任务的小矮人，就是课题攻关的关键难题。,51,、,创新技法和,方法,创新技能,基础知识、专业知识、交叉学科知识,创新,思维,表达,能力,个性,品质,体能,外语,能力,哲学,理论基础,创造力,、,创造力模型,52,哲学理论基础与创造力,哲学是高度抽象的知识结晶和最概括的方法论；,是一切科学之上的科学；,哲学在科学认识与实践活动中起支撑作用;,哲学知识对创造方向和姿态起主要调控作用。,53,哲学理论基础与创造力,恩格斯,在自然辩证法一书中对相互作用作了精湛的说明：“当我们以当代自然科学的观点，从总体上观察运动着的物质时，相互作用是在我们面前最先发现的东西。我们观察到了一系列的运动形式：机械运动、热、光、电、磁、化学的化合与分解、聚合态的过渡、有机生命。,所有它们（如果将有机生命暂时除外），都在相互转变、互为条件，在一处是原因，在另一处是作用。”,54,功能结构模型,反向作用,成对作用,成对作用,互斥作用,成对作用,不完整作用,A有效作用于B；B有害作用于A,A有效和有害作用于B,（在工作的不同阶段，A对B一会儿有用，一会儿有害或对B中的一部分有用，一部分有害）,A在有用作用于B的同时自身产生有害作用,A和C均有效作用于B,但A和C是,彼此干扰的,A有效作用于B,但有害作用于C,1、A对B缺,乏有效作用,2、A缺失，,不知如何获,得对B的作用。,3、要求A对,B有2个不同,的有效作用。,消除有害作用保留有用作用通过：,1、转换或改变两元素中的任一元素；,2、引入附加物；,3、改变效应特性,改变物体组合，例如：引入中介物质，改变排列方式、形状或物体的作用时间等，参见表13,B,A,B,A,B,A,C,B,A,C,B,A,B,B,A,B,A,55,第三部分,创新技法和TRIZ理论,56,创造力模型,、,创新技法和,方法,创新技能,基础知识、专业知识、交叉学科知识,创新,思维,表达,能力,个性,品质,体能,外语,能力,哲学,理论基础,创造力,、,57,人类历史上,最有价值的,知识是方法,的知识。,笛卡尔,科学发明需要创造方法,庞加来,、,58,传统创新技法的分类,逻辑思维,非逻辑思维,科学推理型,演绎法,归纳法,类比法,自然现象和,科学原理探索法,等价变换法,KJ法,类推法,组合法,分解法,形态分析法,信息交合法,横向思考法,奥斯本检核表法,5W1H法,和田法,智力激励法,（头脑风暴法）,联想法,逆向构思法,形象思维法,灵感启示法,大胆设想法,特性列举法,缺点列举法,希望点列举法,技法原理,具体技法名称,主要思维形式,组合型,形象思维型,列举型,有序思维型,联想型,60,59,智力激励法,与传统会议截然不同的方式解决问题,准备阶段,自由畅谈,加工整理,明确问题,热身阶段,运用程序,四项原则：,自由畅想,推迟评判,以量求质,综合集成,60,“当前智力激励法面临着挑战”,（,美国伊莱恩丹敦）,主要原因是：,缺乏程序化；,缺少熟练的引导者；,缺少熟练的参与者；,罗列的规则成为形式,；,有关问题不能达成一致；,缺乏创意激发源；,不是与会者都有创意的压力；,急于求成,；,缺少跟进措施,，,“头脑风暴”小组实际上,在不停地重复“发明”已经有过的东西，,却在这一过程中错过了潜在的诸多伟大的创意。因此，当遇到复杂的发明问题时，最好找发明公司（指,TRIZ咨询公司,）咨询。,61,传统创新与TRIZ创新结果的比较,、,解决办法,思维定势,发明问题,1,2,3,4,5,6,7,8,传统创新应用发散思维“试错法” 搜索发明问题解决办法 ，造成人力、物力的巨大浪费,查尔斯.固特异,用毕生的精力只解决了一个难题。,62,爱迪生,实验发明灯泡用了1600多种金属材料和6000多种非金属材料。碱性电池的发明经历了,50000,多次失败。这一方面反映了爱迪生的勤奋和努力、另一方面也说明传统思维方式试错法的效率低下。,TRIZ理论方法,就是一种将发明从,“困难的”任务,转变为,“简单的”任务,的方法，例如：通过,大幅度减少探索范围,来达到又好、又快、又省的发明目的。,63,实例：吸尘器分离固体粉尘的改进,查“TRIZ案例通用科学原理库”可获得16个解：,声波,吸附作用,边界表层动量,离心分离,Coanda,效应,日冕放电,带电,过滤器,摩擦,惯性,磁场,磁效应,熔化,Reuleaux,三角,超声波,振动,64,何谓,TRIZ,？,T,eoriya,R,esheniya,I,zobreatatelskikh,Z,adatch,T,heory of,I,nventive,P,roblem,S,olving,解决发明问题的理论,TRIZ:,总结前人经验，增添士人智慧,控制思维过程，实现理想境界,65,1950,1960,1970,1980,1990,2000,解决发明问题,TRIZ软件(CAI),1940,ARIZ,ARIZ,ARIZ,ARIZ,ARIZ,ARIZ,ARIZ,ARIZ,ARIZ,ARIZ,ARIZ,ARIZ,AR I Z,TRIZ发展历程,66,1950,1960,1970,1980,1990,2000,解决发明问题,TRIZ软件(CAI),1940,1961,首次出版书籍,如何学会发明,1959,正式提出,ARIZ,1946,识别专利,定义发明等级,1956,首次发表文章,“发明创造心理学”,和技术进化理论,1969,提出,专利评价体系,1993,TRIZ传到美国,并走向世界,1977,物-场分析,效应知识库,90年代初,第二代程序软件,1985,76个标准解,ARIZ-85,1980,第一个TRIZ,软件问世,21世纪初出现,效应知识库等,第三代软件,1989,成立俄罗斯,TR I Z协会,1995,完成增强型,AR I Z,TRIZ发展历程,1979,4个分离原理,67,TRIZ理论体系,工具,对象,矛盾,功能,最终理想解,40个创新原理,CAI,效应知识库,标准解,ARIZ,八大,进化,法则,矛盾是进化的动力,进化法则,确定系统进化路径，指导企业战略实时选择时机，制定产品开发战略计划预测未来,资源,要的是功能而不是系统本身,资源分析促使定向生成最终理想解的转换,68,TRIZ理论来源:,浓缩数百万发明专利,正是基于这一思想，在Altshuller的带领下，动用前苏联的1500多名专家，经过50多年对数以百万计的专利文献加以搜集、研究、整理、归纳、提炼和重组,建立起一整套体系化的、实用的解决发明问题的理论方法体系TRIZ（解决发明问题理论）,2, 500,000,500,000,TRIZ,工具,3939,矛盾矩阵,40,个创新原理,发明等级及其特征,技术系统进化法则,发明专利库,迄今为止，,TRIZ,已分析了15,000,000专利,有代表性的,实用专利,20%,20万250万,4万50万,69,关于发明问题的“,多与不多,”,发明问题是无限多的，而,发明等级是不多的；,发明问题是无限多的，而,矛盾的类型比较而言是不多的；,发明就是克服矛盾，而,克服矛盾的原理也是不多的。,70,发明,等级,各个发明等级的特征,原始状况,问题来源及解题所需知识范围,困难,程度,转换,规律,解题后引起的变化,课题,比例,第一级,合理化建议,带有一个通用工程参数的课题,问题明显且解题容易；基本专业培养,课题,没有,冲突,在相应工程参数上发生显著变化,在相应特性上产生明显的变化,80,第二级,适度新型革新,带有数个通用工程参数、有结构模型的课题,存在于系统中的问题不明确；,传统的专业培训,标准,问题,选择常用的标准模型,在作用原理不变的情况下解决了原系统的功能和结构问题,第三级,专利,成堆工作量，只有功能模型的课题,通常由其他等级系统和其他行业的知识中衍生而来；发展和集成的创新思想,非,标准,问题,利用集成方法解决发明问题,在转变作用原理的情况下使系统成为有价值的、较高效能的发明,16,第四级,综合性重要专利,有许多不确定的因素，结构和功能模型都无先例的课题,来源于不同的知识领域（全社会的知识）；渊博的知识和脱离传统概念的能力,复杂,问题,运用效应知识库解决发明问题,使系统产生极高的效能、并将会明显地导致相近技术系统改变的“高级发明”,3,第五级,新发现和基础性专利,没有最初目标，也没有任何现存模型的课题,来源或用途均不确定，（运用全人类的知识）,独特异常问题,科学和技术上的重大突破,使系统产生突变、并将会导致社会文化变革的“卓越发明”,1,发明等级及其特征,71,TRIZ理论对矛盾的分类树,自然定律矛盾,矛盾,工程矛盾,社会矛盾,自然矛盾,个性矛盾,组织矛盾,文化矛盾,技术矛盾,物理矛盾,管理矛盾,宇宙定律矛盾,72,什么是技术矛盾？,由表述系统性能的,两个参数所构成的矛盾,称之谓技术矛盾,当用已知的方法去改善系统的一部分或一个参数时，该系统的其它部分或参数就要不可容忍地变坏的现象,常,表现为,一个系统中两个子系统之间的矛盾：,1）,在一个子系统中引入一种有用功能，导致另一个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；,2）,消除一种有害功能导致另一个子系统有用功能降低；,3）,有用功能的加强或有害功能的减少导致另一个子系统或系统变得复杂化。,73,矛盾的解决办法,传统设计,是在矛盾双方取得,折中方案，,矛盾并没有彻底克服和解决,TRIZ理论的核心,是建立了,基于消除矛盾,的逻辑方法。运用,通用工程参数,来表述矛盾 类型，使设计人员在设计过程中不断地发现并解决矛盾，推动产品的不断进化，从一个状态进化到一个新的状态，向着,理想化,创新产品设计的方向推进。,74,39个通用工程参数的分类,几何参数：,长度、面积、体积、形状,一般物理参数：,重量、速度、力、应力/ 压强、温度、光照度,系统参数：,作用于物体的有害因素、物体产生的有害因素,功率参数；,物体的能量消耗、功率,技术参数：,操作时间、可靠性、强度、适用性和通用性、可制 造性 / 可操作性/ 可维护性、制造精度、设计复杂性、自动化程度、生产率、对象的稳定性,与测量有关的参数：,测量的必要性、测量精度,损失参数：,能量损失、物质损失、信息损失、时间损失,75,40个发明原理,用有限的40条原理来解决无限的发明问题。,阿奇舒勒通过对250万份发明专利的研究发现，大约只有,20左右的专利,才称得上是真正的创新，其它,80的专利,往往早已在其它的产业中出现并被应用过 。,阿奇舒勒坚信发明问题的原理是客观存在的，,设计者掌握这些原理，就可以大大提高发明的效率、缩短发明的周期，而且能使发明过程更具有可预见性。,为此，阿奇舒勒对大量的专利进行研究、分析、总结、提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的40个发明原理。,当前，40个发明原理已经从传统的工程领域扩展到微电子、生物医学、管理、文化、教育等社会的各个领域问题。40个发明原理的广泛应用，导致不计其数新的专利发明的产生。,76,利用瞬间压力差可以打破坚果的外壳,、,-,如何使人造宝石沿内部原有的微裂纹分割？,-如何迅速清洁船用发动机的冷却水过滤器？,-如何打破核桃的外壳？,通过本体论关系，由“爆米花”找到了解决方案：,77,40个创新原理及,使用率,排序,编号及原理,使用率,编号及原理,使用率,编号及原理,使用率,01、分割原理,02、抽出原理,03、局部特性原理,04、不对称原理,05、组合原理,06、多用性原理,07、嵌套原理,08、反重力原理,09、预先反作用原理,10、预先作用原理,11、预先防范原理,12、等势原理,13、反向作用原理,14、曲面化原理,15、动态化原理、,3,5,12,24,33,20,34,32,39,2,29,37,10,21,6,16、不足或过量作用原理,17、多维化原理,18、振动原理,19、周期性动作原理,20、有效持续作用原理,21、急速作用原理,22、变害为益原理,23、反馈原理,24、中介原理,25、自服务原理,26、复制原理,27、一次性用品替代原理,28、替换机械系统原理,16,19,8,7,40,35,22,36,18,28,11,13,4,29、气压或液压结构原理,30、柔性壳体或薄膜结构原理,31、多孔材料原理,32、变换颜色原理,33、同质原理,34、自弃与修复原理,35、状态和参数变化原理,36、相变原理,37、热膨胀原理,38、强氧化作用原理,39、惰性介质原理,40、复合材料原理,14,25,30,9,38,15,1,27,26,31,23,17,78,A,将,一个物体分割成几个独立的部分,现代应用实例：,为垃圾的回收分门别类地设置多个不同的回收箱。,大货车分割成独立的,车头与车厢,发射中的,M270和正在爆裂的M270子母弹,79,B,将物体分成可拆卸的几部分,现代应用实例：,组合家具,活动房屋,80,C,提高物体的分割程度,现代应用实例：,大型平板玻璃批量生产线上的辊轴传输线由单个滚轴向多个滚轴，直至用盛满熔化锡的槽子来替代,熔化锡,玻璃,81,钢筋混凝土樑的运输,（,美国专利：6,581,343,）,工程背景：,钢筋混凝土,樑,广泛用于民用和工业建筑。往往是在工厂造好以后，才运送到工地。过,宽,的单段工字型钢筋混凝土梁在公路上运输时需要专用的运输车辆。在许多情况下，,（尤其是狭窄路面或山区）,预制混凝土,樑,的运输都是个大问题。,单组钢樑,路面的,最大宽度,82,钢筋混凝土樑的运输,应用分割原理,将预制钢筋混凝土,樑,分成容易组装和拆卸的两部分。,钢樑分,成两半,一半钢,樑,另一半钢,樑,平底板,加强柱,螺母,螺栓,83,矛盾矩阵表的组成,阿奇舒勒将39个通用工程参数和40条发明原理有机地联系起来，建立起对应关系，整理成,3939的矛盾矩阵表（详见（创造创新方略附录）。,矛盾矩阵的第1行、列为39个通用工程参数的编码，第2行、列分别为39个通用工程参数的名称。但是，,纵行表示要改善的参数，横行表示会恶化的参数。,3939个通用工程参数从行、列两个纬度构成矩阵的方格共1521个，（共有,4269,个解，平均每个方格有2.8个解）在其中,1263,个方格中，均列有几个数字，这几个数字就是由TRIZ推出的解决对应工程矛盾的发明原理的编码。按照编码查“40条发明创造原理”表，即可得到该编码的实际含义。,使用者根据系统中产生矛盾的,2个通用工程参数,，从矛盾矩阵表中直接,查找出化解矛盾的发明原理,，并使用这些原理来,解决问题。,84,矛盾矩阵表,恶化的工程参数,改善的工程参数,运动物体质量,静止物体质量,运动物体尺寸,速度,运动物体质量,静止物体质量,运动物体尺寸,速度,运动物体使用能量,制造精度,133,85,TRIZ的解题思路,特定解答,以知识与经验,建立可行的构想,特定问题,确定研发方向，,分析、定义问题,TRIZ标准,问题,应用相关工具：,矛盾矩阵、信息知,识库、标准解法等,TRIZ标准,解答,寻找通解：,发明原理、科学效,应、,76,标准解答等,评估,成本、效率、市,场、,绿色程度等,TRIZ强调,发明,可,依照,一定的,步骤与程序,，,参考,前人发明中的,原理,，,找出,问题的,解答,，而,非天马行空,的猜测答案。,86,标准解答与特定解答的转换,特定解,以学识与经验,建立可行的构想,技能,、知识,经验、直觉,TRIZ,统合通解,寻找通解：,合并删除、发明原则、,分离原则、,76,标准解等,各领域的 专家系统,寻找通解：,发明原理、科学效,应、,76,标准解答等,TRIZ标准,解答,特定解答,以知识与经验,建立可行的构想,87,美国Kalevi Rantanen与英国Darrell Mann等人增补了,9个,通用工程参数,信息的数量,运行效率,噪音,有害的副作用,兼容性/可连通性,安全性,易受伤性,美观,测量难度,88,扩展后的48个,通用工程参数,编码及名称,编码及名称,编码及名称,1（1）运动物体的质量,2（2）静止物体的质量,3（3）运动物体的尺寸,4（4）静止物体的尺寸,5（5）运动物体的面积,6（6）静止物体的面积,7（7）运动物体的体积,8（8）静止物体的体积,9（12）形状,10（26）物质的数量,11.信息的数量,12（15）运动物体的耐久性（耐久时间）,13（16）静止物体的耐久性（耐久时间）,14（9）速度,15（10）力,16（19）运动物体消耗的能量.,17（20）静止物体的消耗能量,18（21）功率,19（11）应力/压强,20（14）强度,21（13）结构的稳定性,22（17）温度,23（18）物体明亮度（照度）,24.运行效率.,25（23）物质的损失,26（25）时间的损失,27（22）能量的损失,28（24）信息的遗漏（损失）,29.噪音,30.有害的扩散（散发）,31（31） （物体产生的）有害副作用,32（35）适应性（通用性）,33.兼容性（可连通性）,34（33）可操作性（易使用性）,35（27）可靠性,36（34）易维修性,37.安全性,38.易受伤性,39.美观,40（30）（物体对外部）有害作用的敏感性,41（32）可制造性（易加工性）,42（29） 制造加工的精度,43（38）自动化程度,44（39）生产率,45（36）装置（构造）的复杂性,46.（37）控制（检测与测量）的复杂性,47.测量难度,48（28）测量精度,89,扩展前后两个矛盾矩阵表的比较,增加了,9个,通用工程参数，由39个变为48个；有解的方格从1263个扩展到,2304,个，效能提高数倍（共有,16378,个解，是经典矩阵表的3.8倍，平均每个方格有7.8个解）；,扩展后的矛盾矩阵表不再出现空格，物理矛盾与技术矛盾的求解,同时在矛盾矩阵表中显现,（出现了,381,个物理矛盾解，平均每个物理矛盾有,7.9375,个）；,注意：两个矛盾矩阵表上的显示技术特性的通用工程参数编码所持含义并没有完全统一，使用时应注意分别对照使用。,90,实例：洗衣机的创新设计,问题的描述：,设计项目：,“绿色”洗衣机,用户需求：,省水、省电、省洗涤剂,理想化最终结果,：利用一些高新技术（比如纳米）使衣服不沾污渍而实现“免洗”,91,定义矛盾,减少物质的浪费是否能达到原来的效果，即：“物质的浪费”与“功率”之间的矛盾,“物质的浪费”,“功率”,92,93,94,推荐的创新原理,推荐原理,有用的具体提示,应用改进方案,28.替换机械系统,A,用感官刺激的方法（光学、声学、热学及味觉系统）替代机械系统,用其它系统替代现有的机械系统,18.振动,B,已振动的物体，提高其振动的频率至超声波,超声波振动水流把脏污从缝隙中弹出来,38.强氧化作用,C,使用离子氧替代纯氧,将自来水电解产生活性氧与次氧酸，以溶解衣服上的有机汗污,25.自助,B,利用废弃的材料及能源,能重复利用的洗衣水,13.反向作用,C,把通常可移动部分变为固定的，把通常固定的部分变为可移动的,让原来转动的水流变为不动的,3.局部特性,无效,无效,95,合成的改进方案及其分析,合成改进方案：,利用水电解与超声波振荡相结合的方式，取代原有电机拖动波轮或滚筒的系统,合成改进方案的分析：,该方案可以避免衣物缠绕，也可降低甚至免用洗涤剂，且洗衣水可以重复利用，达到环保与节能的功效。从大电流的电机驱动到电解与振荡装置的发展，符合技术系统的进化趋势。虽然离理想化最终方案还很远，但实现了省水、省电和省洗涤剂的要求。,96,1950,1960,1970,1980,1990,2000,解决发明问题,TRIZ软件(CAI),1940,1961,首次出版书籍,如何学会发明,1959,正式提出,ARIZ,1946,识别专利,定义发明等级,1956,首次发表文章,“发明创造心理学”,和技术进化理论,1969,提出,专利评价体系,1993,TRIZ传到美国,并走向世界,1977,物-场分析,效应知识库,90年代初,第二代程序软件,1985,76个标准解,ARIZ-85,1980,第一个TRIZ,软件问世,21世纪初出现,效应知识库等,第三代软件,1989,成立俄罗斯,TR I Z协会,1995,完成增强型,AR I Z,TRIZ发展历程,1979,4个分离原理,97,经典的,技术系统演化阶段及进化定律,技术系统的四个演化阶段,1、综合阶段；,2、改进阶段,3、动态阶段,4、自我发展阶段；,技术系统进化定律；,1、组成系统的完备性定律,2、能量传导定律；,3、交变运动和谐定律；,4、增加理想化水平定律；,5、子系统不均衡发展定律；,6、向超系统进化定律；,7、由宏观向微观进化定律；,8、增强物质场的完整定律。,98,技术系统进化的八大法则,20世纪90年代,美国,Ideation公司,将阿奇舒勒系统4个演化阶段和8条进化法则加以融合、完善定义为技术系统进化的8种法则,1、技术系统的S曲线进化法则；,2、提高理想化水平法则；,3、子系统不均衡进化导致冲突法则；,4、增加动态性与可控性法则；,5、通过集成以增加系统功能法则；,6、部件的匹配与不匹配交替出现法则；,7、由宏观系统向微观系统进化法则；,8、增加自动化程度减少人的介入法则。,99,技术系统进化法则之一,S曲线进化法则,、,一个技术系统的进化一般经历,4,个阶段，典型的,S,曲线是描述一个技术系统的完整生命周期。,当一个技术系统的进化完成,4,个阶段后，必然会出现一个新的技术系统来替代它，如此不断的替代。,婴儿期,衰退期,成长期,成熟期,100,技术系统进化不同阶段的特征,、,t,t,t,t,专利数量,利润,性能参数,发明级别,1,2,3,4,时间（阶段）,通过性能参数随时间变化的规律，可以准确地予测产品和技术所处的生命周期阶段。,101,1.理想化/IFR作为一个问题定义工具,理想化定义,当系统演化至可以达到所有要求的好处,(,功能,)，而没有任何坏的东西,=最终理想结果(IFR),102,理想化：,有用的功能与有害的功能比值，称为,理想化,理想化,=,有用的功能,(,自我认知的,),/(,成本,+,有害的功能,),有用的功能如：系统功能、效能、效益等等,成本如：材料成本、加工成本、营销成本等等,有害的功能如：物质、系统矛盾等等,所有系统,的演化都是透过系统矛盾的解决而朝向理想化,的方向前进。,提高理想化方法之一是：,使用既存的资源来加以执行。,发明与创新是为了创造,高度理想化系统,。,最终理想结果,(,IFR,Ideal Final Result,),：系统,只具有有用功能，而无成本或有害功能。,例：望梅止渴,103,IFR 问题定义问卷,依序回答下列问题,系统的最终目标是什么,?,理想化最终结果的结果是什么,?,什么原因阻止实现,IFR?,如何能够使得你停下来的情况消失,?,利用哪些资源可以提供所需的条件,?,有谁能解决这个问题,?,104,理想化的系统：,一个可以执行其预期的功能但目前却不存的系统。当系统越理想化时，所有有用的效果越多，而所有有害的效果越少；换言之，它花的成本也越少，也越简单，最终是希望可执行所需的功能，同时且具备下列的特性：,不需材料,不消耗能源,不占空间,不花钱或花一点钱,简单，不需维修,不会恶化,有效率的执行所需的功能,105,测量金属腐蚀度的理想方案,、,最终理想解,利用已有资源,去掉容器,但能实现有用功能,盛酸溶液？,腐蚀的有害作用自动消失,传统设计者,铂金容器,耗费资源,耗费时间,106,技术系统进化法则之三,子系统不均衡进化导致冲突法则,技术系统由多个实现各自不同功能的子系统组成,。,子系统不均衡进化法则包含着：,任何技术系统中的每一个子系统都是沿着各自的S曲线进化的；,组成技术系统所包含的各个子系统都是不同步、不均衡进化的；,整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的即最不理想的子系统,（木桶原理）,利用这一法则的知识，可以帮助创造者及时,发现并改进最不理想的子系统,107,自行车的不均衡进化,108,技术系统进化法则之四,增加动态性与可靠性法则,沿着增加系统,可移动性,的方向发展,沿着增加系统的,柔性方向,发展,沿着增加系统,可控性方向,发展,109,切割技术的动态性进化,水切割,激光切割,线切割机床,110,技术系统进化法则之五,通过集成以增加系统功能法则,技术系统首先向,系统的集成,方向发展,技术,系统的简化,子系统,双系统,多系统,单系统,超系统,此时，子系统功能得到加强的同时，也简化了原有的系统。,单系统,111,“逐步增加逐步减少”（“单-双/多-单”）技术系统总模式,单系统,双或多系统,相似的功能,不同的功能,逐步部分地减少系统,减少成新的单系统,具有相似的特性,具有混合的特性,具有不同的特性,具有相反的特性,112,飞机燃油系统,向超系统跃迁,空中加油机实例,、,超系统,空中加油机,系统,受油机,输油管,子系统,超系统,113,技术系统进化法则之六,部件的匹配与不匹配交替出现法则,组成技术系统的各个子系统、各个部件在,保持匹配的前提下，充分发挥各自的功能。表现在：,结构上匹配。,比如：早期,积木,只能摞、,搭；,现代积木,可自由组合、随意插合成不同的形状,。,性能参数的匹配。,比如：,网球拍,需要考虑两个性能参数的协调：一方面要将球拍整体重量降低，以提高其灵活性；同时要增加球拍头部重量，以保证产生更大的挥拍力量。,工作节奏和频率上的匹配。,比如吸尘器吸力太大，吸嘴会粘住地毯,114,(a)积木,(c),浇灌,混凝土,(b)网球拍,结构、性能、节奏和频率的匹配性,115,技术系统进化法则之七,由宏观系统向微观系统进化法则,技术系统：,元件：,场的应用：,微观,宏观,微观,最初的尺寸,原子、基本粒子尺寸,高效场和增加场效率的方向,116,录音机,随身听,便携CD机,mp3,耳环,播放机,播放机向微观的进化,117,新颖的发明,118,技术系统进化法则之八,增加自动化程度减少人的介入法则,技术系统总是,摒弃那些机械的、重复的、枯燥无味的手工操作，实现并提高技术系统功能的效益，解放人们去完成更具有创造性的工作。,119,各类物体的进化路径,原子、粒子,分子、离子,复合分子,粉末,针状和纤维状物体,实心物体,场,气体,液体,多铰接,单铰接,刚体,沸石和胶质材料,带填充物的毛细管材料,毛细管-多孔材料,多孔的材料,中空的均质体,实心物体,结构的进化路径,材料的进化路径,中空结构的,进化路径,120,1,-马车的进化S曲线,2,-滑轨装置车进化S曲线,3,-发动机驱动车进化S曲线,4,-螺旋桨飞机进化S曲线,5,-喷气式飞机进化S曲线,6,-化学燃料火箭进化S曲线,7,-核燃料火箭和利用太阳能驱动的固体燃料火箭进化S曲线,8,-总体的S曲线,提高运输速度的各类技术系统的S曲线,121,系统进化法则的作用,引导市场需求（市场创新）,定性技术预测,产生新技术,实施专利布局（专利池）和标准战略,适时选择企业战略。,122,1950,1960,1970,1980,1990,2000,解决发明问题,TRIZ软件(CAI),1940,1961,首次出版书籍,如何学会发明,1959,正式提出,ARIZ,1946,识别专利,定义发明等级,1956,首次发表文章,“发明创造心理学”,和技术进化理论,1969,提出,专利评价体系,1993,TRIZ传到美国,并走向世界,1977,物-场分析,效应知识库,90年代初,第二代程序软件,1985,76个标准解,ARIZ-85,1980,第一个TRIZ,软件问世,21世纪初出现,效应知识库等,第三代软件,1989,成立俄罗斯,TR I Z协会,1995,完成增强型,AR I Z,TRIZ发展历程,1979,4个分离原理,123,最基本的物场模型,(Su-F model),最基本物场模型,是将一个技术系统分成两个物质与一个场或一个物质与两个场，用一个三角形来表示每个系统所实现的功能。,基本完整的测量物场模型,必须是在它的输出端载有被测对象信息参数的输出场,S,2,F,S,1,F,new1,S,2,S,1,F,new2,最基本的,物场模型,最基本的,测量物场模型,124,、,S、S1、S2,表示物质。,通常物质,S1,是一种需要改变、加工、位 移、发现、控制、实现等的“目标”、“对象”,；,物质,S2,是实现必要作用的“工具”。,F、F1、F2,表示场,代表“能量”、“力”，是实现两个物质间的相互作用、联系和影响的能量。在测量物场模型中，通常F1表示输入场，F2表示输入场,有关联的作用,有效不充分作用,定向有效作用,有害作用,125,物质场分析标准解的问题类型,除了测量问题之外，物质场分析标准解可分成四类,1),通过完善一个不完整的物质,-,场模型解决问题。,2),通过修改一个或多个现有的物质或场解决问题。,3),通过增加新的物质、场或者它的组合解决问题,4),通过把它转换到更高或更低的水平解决问题。,126,场存在的类型,机械,重力、摩擦、惯性、离心、科里奥利、拉伸、压缩、弹性、反应、振动,液压,/气压,静水力，动水力，空气静力，空气动力，表面张力,热,传导、对流、辐射、静态温度梯度、总温度梯度、膨胀、绝缘,压强,静压，总压，静压力梯度，总压力梯度、浮力、升力、马格纳斯、真空、超声冲击波,电,静电、电动、电泳、交变、感应、电磁、电容、压电、整流、转化,化学,氧化、还原、扩散、燃烧、溶解、组合、转化、电解、吸热、放热,生物,酶、光合作用、分解、同化、渗透、繁殖、腐烂、发酵,磁,静电、交变、铁磁、电磁,弱的核引力,强的核引力,视觉,反射、折射、衍射、干涉、偏振、红外、可见光、
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