RIZ技术系统进化法则.ppt

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1、TRIZ 工具和方法,技术系统进化法则最终理想解物场模型分析发明问题的标准解法科学效应和现象,技术系统进化法则,三大进化论八大技术系统进化法则技术系统进化法则的应用,三大进化论,1859年，达尔文出版了物种起源这一划时代的巨著。在物种起源一书中，达尔文根据20多年来积累的资料，以自然选择学说为中心，从遗传、变异、人工选择、生存斗争和适应等方面论证了物种的起源。该书强调自然选择在生物进化中所起的重要作用，给神创论以沉重的打击。物种起源是关于生物进化理论的重要著作，是生物学研究历史上的新的里程碑。达尔文进化论包括四个子学说一般进化论 共同祖先说自然选择说渐变论,达尔文和生物进化论,达尔文(1809

2、1882),物竞天择 适者生存,三大进化论,斯宾塞声称，所有的系统不可避免地从不那么有组织的状态向越来越有秩序的状态进步。斯宾塞在社会学原理中，有三个结论：社会是一个体系，一个由相互联系的各个部分构成的紧密整体这个体系只能从其机构运转的意义上去理解体系结构要运转下去，它的需求必须得到满足这些观点开创了结构功能理论的先河斯宾塞将社会进化定义为某种现象的不连贯的、无序的分布状态向连贯的、有序的变化状态的转变。,赫伯特斯宾塞（18201903）,斯宾塞和社会达尔文主义,三大进化论,阿奇舒勒技术系统进化论的观点：技术系统的进化并非随机的，而是遵循着一定的客观进化模式所有系统都是向“最终理想化”进化的系

3、统进化的模式可以在过去的发明专利中发现，并可以应用到新系统的开发阿奇舒勒的技术系统论主要有八大进化法则，来帮助解决难题，预测发展方向，提供创造性解决问题的工具,阿奇舒勒和技术系统进化论,技术系统八大进化法则,技术系统八大进化法则（1）技术系统演变遵循产生、成长、成熟和衰退的生命周期。（2）技术系统演变的趋势是提升理想状态。（3）矛盾的导致是由于系统中子系统开发的不均匀性。（4）首先是部件匹配，然后失配。（5）技术系统首先向复杂化演进，然后通过集成向简单化发展。（6）从宏观系统向微观系统转变，即向小型化和增加使用能量场演进。（7）技术向增加动态性和可控性发展。（8）向增加自动化减少人工介入演变。

4、,技术系统进化论8大进化法则,法则1.技术系统的S曲线进化法则产品的进化过程是依靠设计者来推动新技术的引入将推进产品的进化S曲线描述了技术系统的完整的生命周期，可以看出是技术系统成熟度预测曲线，技术系统进化分4个阶段：婴儿期成长期成熟期衰退期,技术系统进化论8大进化法则,技术系统的诞生和婴儿期技术系统诞生条件：有新需求，满足新需求有意义投入少，性能完善缓慢，专利级别高但数量少，经济收益为负 成长期性能急速提升，专利级别下降但数量上升，经济收益凸显，投资蜂拥而至，系统快速完善 成熟期性能达到最佳，专利量大但质劣，财务收益巨大 衰退期 技术系统性能、专利等级、专利数量以及经济收益也呈快速下降趋势，

5、系统面临市场的淘汰,技术系统进化4大阶段特点,阿奇舒勒和技术系统进化论,技术系统的更新换代当一个技术系统完成4个阶段后，必然会有另外一个技术系统来替代它，如此不断替代，形成一个S曲线族。,技术系统进化论8大进化法则,法则2.提高理想度法则技术系统改进的方向是最大化理想度（有用作用和有害作业的比值）。最理想的技术系统是：不存在物理系统，不消耗任何能量，能实现所有功能，简言之：“功能俱全，结构消失”提高理想度从4个方面考虑增加系统功能传输尽可能多的功能到工作元件上将一些系统的功能转移到超系统或者外部环境中利用内部或者外部已存在的可用资源练习：理想电熨斗的设计,技术系统进化论8大进化法则,法则3.子

6、系统不均衡法则技术系统有多个实现各种功能的子系统组成，各子系统进化不均衡每个子系统都沿着自己的S曲线进化不同的子系统都依据自己的时间进度进化不同的子系统在不同时间达到自己的极限，导致子系统间矛盾的出现系统中最先到达极限的子系统将抑制系统的进化，形成系统进化的短板需要考虑系统的持续改进来消除矛盾,改进短板,改进长板徒劳无益,技术系统进化论8大进化法则,法则4.动态性和可控性法则增加系统的动态性，以最大的柔性和可移动性来获得功能的实现增加系统的动态性要求增加可控性增加动态性和可控性的途径向移动性增强的方向转化路径固定的系统-移动的系统 随意移动的系统增加自由度的路径无动态系统-结构上的系统可变性

7、微观级别的系统可变性如：刚性体-单铰链-多铰链-柔性体-气体/液体-场案例：挂锁-链条锁-密码锁-指纹锁增加可控性的路径无控制系统-直接控制系统-间接控制系统-反馈控制-自我调节案例：控制城市路灯：专人开关-定时开关-感光开关-光度分级调节控制改变稳定度的路径静态固定系统-有多个固定状态的系统-动态固定系统-多变系统,技术系统进化论8大进化法则,法则5.增加集成度再进行简化法则技术系统趋向于首先向集成度增加的方向，紧接着在进行简化，先集成系统功能的数量和质量，在用更简单的体现提供相同或者更好的性能进行替代增加集成度再进行简化途径增加集成度的路径 创建功能中心-附加或者辅助系统加入 通过分割、向

8、超系统转化，或者向复杂系统的转化来加强易于分解的程度简化路径通过选择实现辅助功能的最简单途径来进行初级简化通过组合实现相同或者相近功能的子系统来进行部分简化通过应用自然现象或者“智能”物替代专用设备来进行整体的简化单-双-多路径：单系统-双系统-多系统双系统包括：单功能双系统：同类双系统和轮换双系统,如双叶片风扇，双卡手机多功能双系统：同类双系统和反向双系统：双色圆珠笔，带橡皮擦的铅笔局部简化双系统：具有长短双焦距的相机完整简化双系统：新的单系统多系统包括单功能多系统：同类多系统和轮换多系统多功能多系统：同类多系统和相反多系统：组合音响（收音机，磁带机、VCD机和喇叭）局部简化多系统完整简化的

9、多系统：新的单系统子系统分离路径当技术系统进化到极限时，实习某项功能的子系统会从系统中脱离出来，进入超系统。这样子系统功能增强，也简化了原来的系统。例如;空中加油机就是从飞机中分离出来的子系统。,技术系统进化论8大进化法则,法则6.子系统协调性进化法则为了改善系统功能，消除系统负面效应，系统元件可以匹配，也可以不匹配。匹配和不匹配元件的路径调节的匹配和不匹配的路径工具与工件匹配的路径匹配制造过程中加工动作节拍的路径案例不匹配元件：拖拉机的车轮在前，履带在后面匹配元件：一辆车安装4个相同的车轮匹配不当元件：赛车前边的轮子小，后边轮子大动态的匹配和不匹配：轿车的前面两个轮子可灵活转动，但后面轮子不

10、能,技术系统进化论8大进化法则,法则7.向微观极和场的应用进化法则技术系统趋向于从宏观系统向微观系统转化，在转化中，使用不同的能量场来获得更佳的性能或者控制性。向微观级转化的路径宏观级的系统通常形状的多系统平面圆或薄片、条或杆、球体或球来自高度分离成分的多系统，如粉末、颗粒等，次分子系统（泡沫、凝胶体等）-化学相互作用下的分子系统-原子系统有场的系统转化到高效场的路径应用机械交互作用-应用热交互作用 应用分子交互作用-应用化学交互作用-应用电子交互作用-应用磁交互作用-应用电磁交互作用和辐射增加场效应的路径应用直接的场-应用有反方向的场-应用有相反方向的场的合成-应用交替场/振动/共振/驻波等

11、-应用脉冲场-应用带梯度的场-应用不同场的组合分割的路径固体或连续物体-有局部内势垒的物体-有部分间隔分割的物体-有长而窄连接的物体-用场连接零件的物体-零件间用结构连接的物体-零件间用程序连接的物体-零件间没有连接的物体,法则8.减少人工介入的进化法则系统的发展用来实现那些枯燥的功能，以解放人们去完成更有智力性的工作减少人工介入的一般途径包含人工动作的系统-替代人工但仍保留认可动作的方法 用机器动作完全代替人工在同一水平上减少人工介入的途径包含人工作用的系统-用执行机构代替人工 用能量传输代替人工 用能量源代替人工不同水平间减少人工介入的路径包含人工作用的系统-用执行机构代替人工 在控制水平

12、上代替人工 在决策水平上代替人工,技术系统进化论8大进化法则,技术系统进化法则的应用,技术系统八大进化法则的5个典型应用 产生市场需求 定性技术预测 产生新技术 专利布局 选择企业战略制定时期,技术系统进化法则的应用,1、产生市场需求 技术系统的进化法则可以帮助市场调查人员和设计人员从进化趋势确定产品的进化路径 进行市场调查时引导用户提出基于未来的需求，实现市场需求的创新。以立足于未来，抢占领先位置，成为行业的引领者。,技术系统进化法则的应用,2、定性技术预测 通过收集技术系统的性能、专利级别、专利数以及利润，绘出4条曲线，判断技术系统在S曲线上处于什么阶段以及位置。针对所处的阶段和位置，技术

13、系统的进化法则可为研发部门提出如下的预测：对处于婴儿期和成长期的产品，在结构、参数上进行优化，促使其尽快成熟，为企业带来利润。尽快申请专利保护，以使企业在市场竞争中处于有利位置。对处于成熟期或衰退期的产品，避免进行改进设计的投入或进入该产品领域。同时应关注于开发新的核心技术以替代已有的技术。推出新一代的产品，保持企业的持续发展。明确符合进化趋势的技术发展方向，避免错误的投入。定位系统中最需要改进的子系统，以提高整个产品的水平。跨越现系统，从超系统的角度定位产品可能的进化模式。,技术系统进化法则的应用,3、产生新技术 产品进化过程中，虽然产品的基本功能基本维持不变或有增加，但其他的功能需求和实现

14、形式一直处于持续的进化和变化中，尤其是一些令顾客喜悦的功能变化得非常快。按照进化理论可以对当前产品进行分析，以找出更合理的功能实现结构，帮助设计人员完成对系统或子系统基于进化的设计。,技术系统进化法则的应用,4、专利布局技术系统的进化法则，可以有效确定未来的技术系统走势，对于当前还没有市场需求的技术，可以事先进行有效的专利布局，以保证企业未来的长久发展空间和专利发放所带来的可观收益。最重要的是专利正成为许多企业打击竞争对手的重要手段。拥有专利权也可以与其他公司进行专利许可使用的互换，从而节省资源，节省研发成本。专利布局正成为创新型企业的一项重要工作。案例：Qualcom 公司的高速成长正是基于

15、预先的大量的专利布局，在CDMA技术上的专利几乎形成全世界范围内的垄断（CDMA，WCDMA，TD-SCDMA）。案例：中国DVD厂商，每年向国外公司支付大量的专利许可费，大大缩小产品的利润空间，且还因为专利诉讼而官司缠身。虽然有些官司最后以和解结束，但被告方却在诉讼期间丧失了大量的、重要的市场机会。,技术系统进化法则的应用,5、选择企业战略制定的时机八大进化法则，尤其是S曲线对选择一个企业发展战略制定的时机具有积极的指导意义。一个企业也是一个技术系统，一个成功的企业战略能够将企业带入一个快速发展的时期，完成一次S曲线的完整发展过程。当企业战略进入成熟期以后，将面临后续的衰退期，所以企业面临下

16、一个战略的制定。很多企业无法跨越20年的持续发展，正是由于在一个S曲线的4个阶段的完整进化中，企业没有及时有效地进行下一个企业发展战略的制定，没有完成S曲线的顺利交替，以致被淘汰出局，退出历史舞台。所以企业在一次成功的战略制定后，在获得成功的同时，不要忘记S曲线的规律，需要在成熟开始着手进行下一个战略的制定和实施，从而顺利完成下一个S曲线的启动，将企业带向下一个辉煌。,最终理想解,TRIZ中的理想化理想化水平理想化方法理想化设计最终理想解最终理想解的确定,最终理想解,TRIZ中的理想化理想化的应用包含:理想系统、理想过程、理想资源、理想方法、理想机器、理想物质等。理想化的描述如下:理想系统:没

17、有实体，没有物质，不消耗能量，但能实现所需功能。理想过程:只有过程的结果，没有过程。理想资源:资源无穷无尽，可随意使用而不必付费。理想方法:不消耗能量及时间,但通过自身调节,能够获得所需要的功能。理想机器:没有质量、没有体积、但能完成所需要的工作。理想物质:没有物质,功能得以实现。这种把系统、过程、资源、方法、机器等理想化使我们在产品设计过程中可以不考虑资源、机器等因素,因为资源、机器已处于一种完美的状态,也就是说不考虑现有状态的限制而极大地拓展产品的设计余地,拓宽思路,使我们的思维极大的发散开来。,最终理想解,理想化水平不断地增加产品的理想化水平是产品创新的目标。在产品设计中技术系统是功能的

18、实现,同一功能存在多种技术实现,任何系统在完成人们所需的功能时,都有副面作用。为了正反两方面作用进行评价,采用如下 公式:Ideality=UF/HF(1)式中:Ideality 为理想化水平;UF 为有用功能之和;HF 为有害功能之和。该公式的意义为:产品或技术系统的理想化水平与有用功能之和成正比,与有害功能之和成反比。有用功能包括系统发挥作用的所有有价值的结果;有害功能包括不希望的费用、能量消耗、污染和危险等等。如为使产品的理想化水平提高就要增加产品的有用功能。减少费用、能量消耗、污染和危险等有害功能。产品的理想化水平提高,竞争力就增强,反之则产品的竞争力就减少。,最终理想解,理想化方法增

19、加理想化水平的 4个方向(1)d(UF)/dtd(HF)/dt0,公式1中分子增加的速率高于分母增加速率;(2)d(UF)/dt0,d(HF)/dt0,d(HF)/dt=0,公式1中分母不变,分子增加,即有用功增加。有害功能不变。将公式1中的有害功能分解为成本与危害,将有用功之和用效益来代替,如式(2)所示:Ideality=Benefits/(Costs+Harms)，其中Ideality 为理想化水平;Benefits 为效益;Costs 为成本;Harms 为危害。成本包括原料的成本、系统所占用的空间、所消耗的能量及所产生的噪音等。危害包括废弃物及污染等。产品或系统的理想化水平与其效益之

20、和成正比,与所有成本及所有危害之和成反比,Atshuller表示:发明的艺术就在于如何移走迈向理想化途径上的障碍物,从根本上來改善技术系统。,最终理想解,理想化方法之一-局部理想化局部理想化是指对于选定的原理通过不同的实现方法使其理想化。局部理想化的过程有如下5种模式:1)加强有用功能。通过参数优化、采用更高级的材料、引入附加调节装置等加强有用功能的作用。这模式比较适合改型设计,是改变产品某些方面的参数,如尺寸、形态、材料、操控方式等,从而得到新的产品,它不改变原有产品的结构,即原有系统不变,而只对其中的子系统做相应调整。如电风扇可采用更高级的材料,引入调节风向和定时等装置或遥控加强有用功能,

21、2)降低有害功能。通过对有害功能的补偿,减少或消除损失或浪费,采用更便宜的材料、标准零部件等。如汽车尾气排放污染空气和环境,通过对其有害功能的补偿,一可以提高效率减少排污量,二可以采用新的清洁能源。现在资源能源消耗严重,而绿色设计中提倡“少量化设计原则”“再利用原则”和“再生原则”等就是要尽量减少物质和能源的消耗,也属于局部理想化。3)功能通用化。采用多功能技术增加有用功的个数。如手机也越来越向多功能化发展,拥有电话、MP3播放、记收音机、照相/摄像机、掌上电脑，移动电视等功能,理想化水平提高。4)个别功能专用化。突出功能的主次。如以前的椅子是通用的,而现在专用化突出,有专门的阳台椅、客厅椅等

22、。再如以前工厂生产与销售一体,现在销售从中分离出来,成立了专门的销售公司进行市场运作,提高了其专用化。5）增加柔性。系统柔性的增加，可提高其适应范围，有效降低对资源的消耗和空间的占用。如：以柔性设备为主的生产线越来越多，适应当前市场变化和个性化定制的需要,最终理想解,理想化方法之二-全局理想化全局理想化是指对同一功能通过选择不同的原理使之理想化。全局理想化有如下4种模式:1)功能的剪切。在不影响主要功能的条件下,去掉中性的及辅助的功能，使系统简化。如高压锅具有煮饭、炖汤和烤箱的功能,但是人们很少用高压锅来烤食物,这项功能显得多余,可去掉此项功能。2)系统的剪切。如果采用某种可用资源后可省掉辅助

23、子系统,一般可降低系统的成本。如太阳热水器利用太阳能量资源,可省掉用电或煤气烧水的子系统,降低了系统成本。3)原理的改变。改变已有系统的工作原理,可简化系统或使用过程更方便。如新的工作原理-光技术的应用使得激光打印机比喷墨打印机更加方便快捷。4)系统更新换代。依据系统进化法则，当系统进入衰退期，需要考虑用下一代产品来代替当前产品。设计人员在设计过程开始需要选择目标,即将问题局部理想化还是将其全局理想化。通常首先考虑局部理想化,所有的尝试都失败后才考虑全局理想化。,最终理想解,最终理想解最终理想解(IFR，Ideal Final Result)的定义如果将所有产品作为一个整体，低成本、高功能、高

24、可靠性、无污染等是产品的理想状况，产品处于理想状态的解称为最终理想解。最终理想解的作用明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得IFR避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。最终理想解的特点：保持了原系统的优点；消除了原系统的不足；没有使系统变得更复杂；没有引入新的缺陷等当确定了待设计系统的 IFR之后，可用上面4个特点检查有无不符合，并进行优化，达到或者接近IFR。在对多个创新方案进行比较时，将理想化水平值按高低排序，作为方案选择的第一依据。,最终理想解,最终理想解的确定最终理想解的确定是问题解决的关键所在，很多问题的IFR被正确地描述出来，问

25、题就直接得到解决。但设计者的惯性思维常常让自己陷入问题之中不能自拔。以IFR这一新角度来重新认识定义问题，得到与传统设计完全不同的问题解决方案。最终理想解确定的步骤设计的最终目的是什么理想解是什么达到理想解有什么障碍出现这种障碍的结果是什么不出现这种障碍的条件是什么?创造这些条件存在的资源是什么？,最终理想解,分组讨论农场养兔子的难题农场主有一大片农场，放养着大量的兔子。兔子需要吃到新鲜的青草，农场主不希望兔子走得太远而照看不到。现在的难题是：农场主不愿意也不可能花费大量的资源割草运回来喂兔子。这个难题如何解决？请应用最终理想解确定的5个步骤，分析并提出最终理想解。,物-场模型分析法,物-场分

26、析物-场模型的种类物场分析的一般解法物-场分析模型的应用,物-场模型分析概述,物-场模型分析,解决技术矛盾需要通过矛盾矩阵来找到相符合的发明原理，再根据原理进行发明创造。然而能迅速地确定技术矛盾类型，才能在矩阵中找到相对应的发明原理，这需要工作人员的经验和判断力，但是在许多未知领域却无法确定技术矛盾的类型，所以我们需要另一种工具引领我们找到技术矛盾的类型，于是TRIZ理论又引入了物场模型。物场模型是TRIZ理论中重要的问题描述和分析工具，用以建立与已经存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型。在解决问题的过程中，可以根据物场模型分析，来查找相对应的问题的标准解法和一般解法。,物-场分析,物-

27、场分析,物-场分析是TRIZ对与现有技术系统相关问题建立模型的工具。技术系统中最小的单元由两个元素以及两个元素间传递的能量组成，以执行一个功能。阿奇舒勒把功能定义为两个物质（元素）与作用于它们中的场（能量）之间的交互作用，也即是物质S2 通过能量F作用于物质S1，产生的输出（功能）。所谓功能，是指系统的输出与系统的输入之间的正常的、期望存在的关系。我们可以定义一个函数：yF（x1，x2，x3，xn）其中y表示输出，x1，x2，x3，xn 表示输入，函数F表示功能。我们也可以用比较通俗的语言来描述功能，功能就是指用方法解决问题的过程。TRIZ理论中，功能有3条定律：（1）所有的功能都可以最终分解

28、为3个基本元素（S1，S2，F）；（2）一个存在的功能必定由3个基本元素构成；（3）将3个相互作用的基本元素有机组合将形成一个功能。在功能的3个基本元素中S1，S2是具体的，即是“物”（一般用S1表示原料，用S2表示工具）；F是抽象的，即是“场”。这就构成了物场模型。S1，S2可以是材料、工具、零件、人、环境等；F可以是机械场（Me）、热场（Th）、化学场（Ch）、电场（E）、磁场（M）、重力场（G）等。,物-场分析,举例说明,自从蒸汽机车发明之后，人们越来越追求其速度的提升。机车要有高速度，必须行驶在钢轨上，但是机车的轮子和钢轨之间却有摩擦力，虽然研究者们不断进行材料和技术的革新，但一直存在

29、的摩擦力却阻碍了机车速度的进一步提升。机车和钢轨构成了一个系统，速度和能量的损失是发明中的问题，我们需要一个功能来解决问题，机车和钢轨是2个物，所以我们需要一个场来构成物场模型。于是发明家引入了磁场，令机车和钢轨之间产生排斥的力，使机车和钢轨分离，导致摩擦力减到最小值趋近于零。这样机车浮于钢轨之上，可以最大限度地使用能量提高速度。在上例中，机车是S1，钢轨是S2，磁场是F，这就是一个典型的物场模型。,物-场分析,物-场模型类型,根据对众多发明实例的研究，TRIZ理论将把物场模型分为4类：,物-场模型分类,第一种模型是我们追求的目标，重点需要关注剩下的3种非正常模型，针对这3种模型，TRIZ理论

30、提出了物场模型的一般解法和76个标准解法,物-场分析的一般解法,不完整模型,一般解法1：补全所缺失的元素，增加场F或者工具S2，是模型完整 系统地研究各种能量场，机械能-热场能-化学能-电能-磁场（MeThChEM）,S1,S1,F,S2,S1,S1,+,或,举例 气泡的分离液体（S1）中存在着气泡（S2）。使用离心机（增加机械场）将气泡从液体中分离出来。,物-场分析的一般解法,有害效应的完整模型,有害效应的完整模型，元素齐全，但S1和S2之间的相互作用的结果是有害的或者不希望得到的，因此，场F是有害的。一般解法2：加入第3种物质S3，S3 来阻止有害作用。S3可以是S1 或者 S2改变而来，

31、或者S1/S2 共同改变而来。,举例 办公室的玻璃 将窗户玻璃进行磨砂处理，变得半透明，以保护办公室的隐私,F,S2,S1,F,S2,S1,S3,物-场分析的一般解法,有害效应的完整模型,一般解法3：1.增加另外一个场F2来抵消原来有害场F的影响 2.系统地研究各种能量场，机械能-热场能-化学能-电能-磁场,举例 细长工件的切削加工 为防止零件在加工中产生偏歪，增加一个反向作用力。,F,S2,S1,F,S2,S1,F2,物-场分析的一般解法,效应不足的完整模型,效应不足的模型是构成物-场模型的元素是完整的,但有用的场效应F效应不足，比如太弱、太慢等一般解法4：用另外一个场F2（或者F2和S3一

32、起）替代原来的场F1（或者F1及S2）。,举例 墙纸的去除 利用水蒸气来替代机械力，以去除墙上的墙纸，效率和效果提升许多。,F2,S3,S1,F1,S2,S1,物-场分析的一般解法,效应不足的完整模型,一般解法5：1.增加另外一个场F2来强化效应。2.系统地研究各种能量场，机械能-热场能-化学能-电能-磁场。,举例 物体的粘贴 在粘贴两个物体的过程中，当胶水还没有完全凝固之前，先用夹子让粘贴面紧密结合，这夹子的夹紧力就是外加的场F2,F1,S2,S1,F1,S2,S1,F2,物-场分析的一般解法,效应不足的完整模型,一般解法6：1.插入一个物质S3，并增加另一个场F2来提高有用效应。2.系统地

33、研究各种能量场，机械能-热场能-化学能-电能-磁场。,举例 电过滤网 过滤网加装一个电场，将细小的粒子聚集成大颗粒子，其过滤效果大幅提升。,F1,S3,S1,F1,S2,S1,F2,S2,物-场模型分析的应用,物-场模型分析的应用步骤,物场分析，物-场模型的6个一般解法，如能结合应用，能更好地解决问题。物场分析法步骤如下：（1）确定相关元素。（2）联系问题情形，确定并完成物-场模型的绘制。（3）选择物场模型的一般解法。（4）开发设计概念。前面给出的6个一般解法，只是物-场分析的初步应用。更全面的应用解法，可参见发明问题的标准解法共76个解法。,物-场模型分析案例纯铜板的清洗问题描述：在纯铜板电

34、解生产过程中，少量的电解液会残留在铜板表面形成的微孔中，在铜板存储过程中，这些残留的电解液会挥发出来形成斑点，从而影响铜板表面质量并降低其价值。为避免这种损失，在存储前先清洗铜板，以去除铜板表面微孔中的残留电解液。但是，由于微孔非常小，微孔中的电解液很难得到彻底清洗。该如何改进纯铜的情形呢？,发明问题的标准解法,概述76个标准解法标准解法的应用,概述在物-场模型分析的应用过程中，由于所面临的问题复杂又包含广泛，物-场模型的确立、使用有相当的困难，所以TRIZ理论为物-场模型提供了成模式的解法，称为标准解法，共76个。标准解法通常用来解决概念设计的开发问题。76个标准解决方法可分为5级：第1级

35、建立或拆解物-场模型第2级 强化物-场模型第3级 向高级系统或微观等级转化第4级 检测和测量的标准解法第5级 简化与改善策略发明者首先要根据物-场模型识别问题的类型，然后选择相应的标准方法解,发明问题的标准解法,76个标准解法的分布,发明问题的标准解法,标准解法第1级,注：标准解法的具体说明见附录。,标准解法的分布,标准解法第2级,标准解法第3级,标准解法第4级,标准解法第5级,标准解法的应用,应用标准解的4个步骤 从第一级解到第四级解的求解过程中，可能使系统变得更复杂，因为往往要引入新的物质或场；第五级解是简化系统的方法，以保证系统理想化。当从第一到第三类有了解以后，或解决第四类检测测量问题

36、后，再回到第五类去解，这是正确的方法。一般应用标准解法可以遵循下列4个步骤：（1）确定所面临的问题类型。首先要确定所面临的问题是属于哪级问题，是要求对系统进行改进，还是要求对某件物体有测量或探测的需求。（2）如果面临的问题是要求对系统进行改进,则建立现有系统或情况的物场模型。（3）如果问题是对某件东西有测量或探测的需求，应用标准解法第4级中的17个标准解法。（4）当你获得了对应的标准解法和解决方案，检验模型（即系统）是否可以应用标准解法第5级中的17个标准解法来进行简化。标准解法第5级也可以被考虑为是否有强大的约束限制着新物质的引入和交互应用。,标准解法的应用,应用标准解的流程在应用标准解法的

37、过程中，必须紧紧围绕系统所存在问题的最终理想解，并考虑系统的实际限制条件，灵活进行应用，并追求最优化的解决案。很多情况下，综合应用多个标准解法，对问题的解决彻底程度具有积极意义。,科学效应和现象,概述常用的30个功能代码表各功能对应的科学效应和现象应用科学效应和现象的6个步骤,科学效应和现象概述在TRIZ中，科学效应和现象是一种基于知识的解决问题工具。科学原理，尤其是科学效应和现象的应用，对发明问题的解决具有强有力的帮助。到现在为止，研究人员已经总结了近万个效应，其中4000多个得到了有效的应用。下面介绍在解决发明问题时会经常遇到、需要实现的30种功能，以及这些功能的实现过程中经常要用到的10

38、0个科学原理和现象的内容（举例）。,科学效应和现象,常用的30个功能代码表,常用的30个功能代码表（续）,各功能对应的科学效应和现象清单举例,有了功能代码，可根据功能代码查找TRIZ推荐的科学效应和现象,各功能对应的科学效应和现象清单举例（续）,科学效应和现象详解举例,E1.X射线（X-Rays）波长介于 紫外线 和 射线 间的 电磁辐射。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。波长小于0.1埃的称超硬X射线，在0.11埃范围内的称硬X射线，110埃范围内的称软X射线。射线具有很强的穿透性，医学上常用作透视检查，工业中用来探伤。长期受X射线辐射对人体有害。X射线可激发荧光、

39、使气体电离、使感光乳胶感光，故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶等检测。晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用，X射线法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。E2.安培力它是指磁场对电流的作用力这是为了纪念法国物理学家安培（17751836），他研究磁场对电流的作用力有杰出的贡献一段通电导线放在在磁场中，通电导线力的大小和导线的长度（L），导线中的电流（I）、磁感应强度（B）以及电流方向和磁场方向之间的夹角（夹角记作（I，B）的正弦成正比。安培力（F）=KLIBSin（I，B）。,应用科学效应和现象的6个步骤(1)首先要对问题进行分析（2）定义并确定解决此问题所要实现的功能；(

40、3)根据功能从功能代码表的功能代码查找效应库，得到TRIZ所推荐的科学效应和现象，获得TRIZ推荐的科学效应和现象名称；(4)筛选所推荐的科学效应和现象，优选适合解决本问题的效应；(5)查找优先出来的每个科学效应和现象的详细解释，并应用于问题的解决，形成解决方案（6）验证解决方案的可行性；如果问题没能得到解决或功能无法实现，请重新分析问题或查找合适的效应。,科学效应和现象,总结,技术系统进化法则最终理想解物-场模型分析发明问题的标准解法科学效应和现象,回顾：TRIZ的三个核心概念和九大核心经典理论,推广TRIZ的意义总结,1、创新将像从事日常技术工作一样成为可能；2、创新不再是专家的“灵光一现

41、”，创新可以持续不断地进行下去；3、对问题进行系统分析，高效发现问题本质，使准确定义问题和矛盾成为可能；4、能对创新性问题或者矛盾解决提供更合理的方案和更好的创意；5、能打破思维定势，激发创新思维，从更广的视角看待问题；6、基于技术系统进化规律，准确确定探索方向，预测未来发展趋势，开发新产品；7、打破知识领域界限，实现技术突破等等。,附录：76个标准解的方法说明,第一级标准解：不改变或仅少量改变系统。（1）假如只有S1，应增加S2及场F，以完善系统3要素，并使其有效。（2）假如系统不能改变，但可接受永久的或临时的添加物，可以在S1或S2内部添加来实现。（3）假如系统不能改变，但用永久的或临时的

42、外部添加物来改变S1或S2 是可以接受的，则加之。（4）假定系统不能改变，但可用环境资源作为内部或外部添加物，是可接受的，则加之。（5）假定系统不能改变，但可以改变系统以外的环境，则改变之。（6）微小量的精确控制是困难的，可以通过增加一个附加物，并在之后除去来控制微小量。（7）一个系统的场强度不够，增加场强度又会损坏系统，可将强度足够大的一个场施加到另一元件上，把该元件再连接到原系统上。同理，一种物质不能很好地发挥作用，则可连接到另一物质上发挥作用。,附录：76个标准解的方法说明,第一级标准解：不改变或仅少量改变系统。（8）同时需要大的（强的）和小的（弱的）效应时，需小效应的位置可由物质S3

43、来保护。（9）在一个系统中有用及有害效应同时存在，S1及S2不必互相接触，引入S3 来消除有害效应。（10）与（9）类似，但不允许增加新物质。通过改变S1或S2来消除有害效应。该类解包括增加“虚无物质”，如：空位、真空或空气、气泡等，或加一种场。（11）有害效应是一种场引起的，则引入物质S3吸收有害效应。（12）在一个系统中，有用、有害效应同时存在，但S1及S2必须处于接触状态，则增加场F2使之抵消F1的影响，或者得到一个附加的有用效应。（13）在一个系统中，由于一个要素存在磁性而产生有害效应。将该要素加热到居里点以上，磁性将不存在，或者引入相反的磁场消除原磁场。,附录：76个标准解的方法说明

44、,第二级标准解：改变系统（14）串联的物-场模型：将S2及F1施加到S3；再将S3及F2施加到S1。两串联模型独立可控。（15）并联的物-场模型：一个可控性很差的系统已存在部分不能改变，则可并联第二个场。（16）对可控性差的场，用易控场来代替，或增加易控场。由重力场变为机械场或由机械场变为电磁场。其核心是由物理接触变到场的作用。（17）将S2由宏观变为微观。（18）改变S2成为允许气体或液体通过的多孔的或具有毛细孔的材料。（19）使系统更具柔性或适应性，通常方式是由刚性变为一个铰接，或成为连续柔性系统。（20）驻波被用于液体或粒子定位。（21）将单一物质或不可控物质变成确定空间结构的非单一物质

45、，这种变化可以是永久的或临时的。（22）使F与S1或S2的自然频率匹配或不匹配。（23）与F1或F2的固有频率匹配。（24）两个不相容或独立的动作可相继完成。（25）在一个系统中增加铁磁材料和（或）磁场。,附录：76个标准解的方法说明,第二级标准解：改变系统（26）将（16）与（25）结合，利用铁磁材料与磁。（27）利用磁流体，这是（26）的一个特例。（28）利用含有磁粒子或液体的毛细结构。（29）利用附加场，如涂层，使非磁场体永久或临时具有磁性。（30）假如一个物体不能具有磁性，将铁磁物质引入到环境之中。（31）利用自然现象，如物体按场排列，或在居里点以上使物体失去磁性。（32）利用动态，可

46、变成自调整的磁场。（33）加铁磁粒子改变材料结构，施加磁场移动粒子，使非结构化系统变为结构化系统，或反之。（34）与F场的自然频率相匹配。对于宏观系统，采用机械振动增加铁磁粒子的运动。在分子及原子水平上，材料的复合成分可通过改变磁场频率的方法用电子谐振频谱确定。（35）用电流产生磁场并代替磁粒子。（36）电流变流体具有被电磁场控制的黏度，利用此性质及其他方法一起使用，如电流变流体轴承等。,附录：76个标准解的方法说明,第三级标准解：传递系统（37）系统传递1：产生双系统或多系统（38）改进双系统或多系统中的连接。（39）系统传递2：在系统之间增加新的功能。（40）双系统及多系统的简化。（41）

47、系统传递3：利用整体与部分之间的相反特性。（42）系统传递4：传递到微观水平来控制。,附录：76个标准解的方法说明,第四级标准解：检测系统（43）替代系统中的检测与测量，使之不再需要。（44）若（43）不可能，则测量一复制品或肖像。（45）如（43）及（44）不可能，则利用两个检测量代替一个连续测量。（46）假如一个不完整物-场系统不能被检测，则增加单一或两个物-场系统，且一个场作为输出。假如已存在的场是非有效的，在不影响原系统的条件下，改变或加强该场，使它具有容易检测的参数。（47）测量引入的附加物。（48）假如在系统中不能增加附加物，则在环境中增加而对系统产生一个场，检测此场对系统的影响。

48、（49）假如附加场不能被引入到环境中去，则分解或改变环境中已存在的物质，并测量产生的效应。（50）利用自然现象。例如：利用系统中出现的已知科学效应，通过观察效应的变化，决定系统的状态。（51）假如系统不能直接或通过场测量，则测量系统或要素激发的固有频率来确定系统变化。,附录：76个标准解的方法说明,第四级标准解：检测系统（52）假如实现（51）不可能，则测量与已知特性相联系的物体的固有频率。（53）增加或利用铁磁物质或磁场以便测量。（54）增加磁场粒子或改变一种物质成为铁磁粒子以便测量，测量所导致的磁场变化即可。（55）假如（54）不可能建立一个复合系统，则添加铁磁粒子到系统中去。（56）假如

49、系统中不允许增加铁磁物质，则将其加到环境中。（57）测量与磁性有关现象，如居里点、磁滞等。（58）若单系统精度不够，可用双系统或多系统。（59）代替直接测量，可测量时间或空间的一阶或二阶导数。,附录：76个标准解的方法说明,第五级标准解：简化改进系统（60）间接方法：使用无成本资源，如：空气、真空、气泡、泡沫、缝隙等；利用场代替物质；用外部附加物代替内部附加物；利用少量但非常活化的附加物；将附加物集中到特定位置上；暂时引入附加物；假如原系统中不允许附加物，可在其复制品中增加附加物，这包括仿真器的使用；引入化合物，当它们起反应时产生所需要的化合物，而直接引入这些化合物是有害的；通过对环境或物体本

50、身的分解获得所需的附加物。（61）将要素分为更小的单元。（62）附加物用完后自动消除。（63）假如环境不允许大量使用某种材料，则使用对环境无影响的东西。（64）使用一种场来产生另一种场。（65）利用环境中已存在的场。（66）使用属于场资源的物质。（67）状态传递1：替代状态。,附录：76个标准解的方法说明,第五级标准解：简化改进系统（68）状态传递2：双态。（69）状态传递3：利用转换中的伴随现象。（70）状态传递4：传递到双态。（71）利用元件或物质间的作用使其更有效。（72）自控制传递。假如一物体必须具有不同的状态，应使其自身从一个状态传递到另一状态。（73）当输入场较弱时，加强输出场，通