技术创新过程与方法

效应理论和方法
• 效应 • 效应与科学原理 • 效应模型
输出 效应
输出
• 效应知识库 • 效应求解
效应模型 专利按功能分类
效
应
• 效应：基于专利分析，效应将科学原理、系统属性 和现象与其工程应用有机地联系在一起，确定了在 科学原理和系统属性支配下输入/输出流之间的因 果关系。在实际应用中，通常需要将多种效应模式 组合成复合效应链来实现预期的输入/输出转换。 • 效应与科学原理 • 科学原理：知识按学科分类 • 效应：知识按问题分，科学原理+应用 功能 • 创新设计：类比设计（本域、近域和远域）
• 应用领域：定性技术预测、进行专利规避、市场创新
主要内容
• • • • • • 一、问题 二、创新 三、资源 四、技术系统进化定律 五、 TRIZ理论 六、计算机辅助创新
TRIZ 理 论
• 基本概念 • TRIZ体系结构 • TRIZ解决流程 • 方法和工具
基 本 概 念
• 发明问题解决理论（TRIZ）诞生于前苏联。 • 理论依据： • 1、问题及解决方案在不同的工业部门及不同的科 学领域重复出现。 • 2、技术进化模式在不同的工业部门及不同的科学 领域重复出现 • 3、发明经常采用不相关领域中存在的效应。 • 基于TRIZ理论的技术创新分级 • TRIZ理论适用于创新分级中的2～4级的问题。
创
新
• 技术创新分为持续性创新(渐进性创新、 突破式创新)和破坏性创新 S型曲 线 • 创新方法：P§B方法理论、公理设计 理论、TRIZ理论 • 技术创新过程模型
技术创新过程模型
模糊前端 新产品开发 商业化
机会确定
概念设计 机会分析 初步概念 设想产生 详细设计 设想选择 工艺设计 设计要求 说明 技术设计 生产 商业化
功 能 分 类
• • • • 1、主要功能、附加功能和潜在功能 2、基本功能和辅助功能 3、实用功能、外观功能和象征功能 4、标识功能和惯例功能
功 能 结 构
• 新产品开发设计：
产品功能
主要功能-1
附加功能-4
基本功能-2
辅助功能-3
功 能 结 构
•
建立功能模型
已有产品改进设计
建立系统模型
主要功能-1
创造过程
主要内容
• • • • • • 一、问题 二、创新 三、 资源 四、技术系统进化定律 五、TRIZ理论 六、计算机辅助创新
资 源 分 类
直接利用资源 内部资源 系统资源 外部资源 导出资源 差动资源
资 源 分 类
• 直接应用资源：物质资源、场资源、 空间资源、时间资源、信息资源、功 能资源 • 差动资源：差动物质资源（结构相异 性、材料相异性）；差动场资源（梯 度的利用、空间不均匀、场值与标准 值的偏差） • 导出资源：通过某种变换，使不能利 用的资源成为可利用的资源。
建立系统的物质—场模型 相互作用 是？ 不充分 第1或第2类标准解
第 3类 标准解 不 第 5类 标准解
充分？ 充分
缺乏
解充分么？ 充分
第3类标准解
主要内容
• • • • • • 一、问题 二、创新 三、资源 四、技术系统进化定律 五、TRIZ理论 六、 计算机辅助创新
计算机辅助创新设计软件系统
技术冲突求解
技术冲突 39个标准工程参数 冲突解决矩阵 1,6,20,27 40条发明原理 解决案例 专利库 中国专利库 外部世界 TRIZ世界
美国专利库
世界专利库
TRIZ 理 论
• • • • • • • • 基本概念 TRIZ体系结构 TRIZ解决流程 方法和工具 冲突解决理论和方法 效应理论和方法 物质—场模型 76个标准解
物 质 — 场
• 物质—场模型建立流程：
• 1、明确问题发生部位，识别组件（场F、物质 S1、S2） 2、描绘物质—场模型，确定物质之间的相互作 用，对系统的完整性、有效性进行评价 3、选择物质—场模型变换规则 4、确定代表性解即通解 5、将通解的模型转化为模型的特解
•
• • •
TRIZ 理 论
主要内容
• • • • • • 一、问题 二、 创新 三、资源 四、技术系统进化定律 五、TRIZ理论 六、计算机辅助创新
创
法预测技术发展
新
• 影响创新的因素： • 有限的知识、思维惯性、无奈的折中和无 • 规律性
按规律性可以将创Hale Waihona Puke Baidu分为技术创新和产品创 新
• 内涵
即创新的问题，可以分为结构良好与结构不 良问题，还可以分为通常问题与发明问题。
物 质 — 场
• 物质—场模型是TRIZ 理论中的一个重要的问题构 造、描述和分析的工具，是TRIZ 理论中最小的具 有机能、可控的技术系统的模型。 • 物质场模型： 场F
工具 S2 作用对象 S1
• 物质场模型四种基本类型 ： • 有效完整系统 • 不完整系统 • 无效完整系统 • 有害系统
物 质 — 场
TRIZ 体 系 结 构
发明问题解决方法 系统化方法层 战略方法 需 求 进 化 定 律 技 术 进 化 定 律 技 术 成 熟 度 预 测 战术方法 冲 突 解 决 理 论
标 准 解
效 应
问题解决方法层
功能分析、冲突分析、物质-场分析、资源分析 知识库 基本概念 世界专利库
分析方法层 概念层
TRIZ 理 论
功 能
19世纪40年代，美国通用公司的工程师首 先提出功能的概念，并把它作为价值工程研 究的核心。他认为，顾客购买的不是产品本 身，而是产品的功能。功能的定义：一个产 品必须要做的工作，通常用“动词+名词” （动词要抽象，名词要精确）表示。功能实 现原理的通用性是TRIZ理论的重要发现。 • 功能分类 • 功能结构模型
计算机辅助创新设计软件系统
创新设计工具
方案管理
企业知识管理
冲 突 原 理 工 具
技 术 进 化 工 具
技 术 成 熟 度 预 测 工 具
标 准 解 工 具
效 应 工 具
新 建 方 案
方 案 编 辑
方 案 浏 览
方 案 保 存
实 例 添 加
实 例 编 辑
删 除 实 例
实 例 浏 览
技术创新过程与方法
樊新召
主要内容
• 一、 问题 • 二、创新 • 三、资源 • 四、技术系统进化定律 • 五、TRIZ理论 • 六、计算机辅助创新
问
题
• 问题，就是“应有状态”和“现状”的 差距。 • 问题产生 • 问题分析
问 题 产 生
• 需求进化（超系统变化）是导致问题 的主要原因。需求进化沿着两个方向 发展：全新需求的出现、已有需求的 发展，主要有五个趋势：理想化、动 态化、协调化、集成化和专门化。
• • • • • • • • 基本概念 TRIZ体系结构 TRIZ解决流程 方法和工具 冲突解决理论和方法 效应理论和方法 物质—场模型 76个标准解
76个标准解
已有产品或技术 “物质——场”模型 第一类 第二类 第三类 第四类 第五类 标准解 标准解 标准解 标准解 标准解 13个 23个 6个 17个 17个
冲突解决理论和方法
• 矛盾是普遍存在的，冲突是矛盾的极端表 现。 • 冲突分类 ： • 管理冲突 • 技术冲突 • 物理冲突 • 技术冲突求解
冲 突
分
类
• 技术冲突出现的情况： • １、在一个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，或加强了以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变坏。 • 3、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。 • 物理冲突出现的情况： • 1、一个系统中有用功能加强的同时导致该子系统有害的 功能加强。 • 2、一个系统中有害功能降低的同时导致该子系统有用功 能的降低。
TRIZ理论的技术创新分级
• • • • • • 等级 方法 知识 五级———新发现————全人类的知识 四级———新原理————科学原理 三级——根本性的改进——行业以外的知识 二级——少量的改进———行业内的知识 一级—外观上的解决方案—个人的知识
TRIZ 理 论
• 基本概念 • TRIZ体系结构 • TRIZ解决流程 • 方法和工具
问 题 分 析
• 1、功能模型分析：确定与问题相关的 元件与作用，初步确定问题区域。 作用 功能模型
功能载体
问 题 分 析
• 2、因果分析：通过分析现象（结果） 与现实之间的关系致力于发现导致问 题的原因。TRIZ理论的根原因分析就 是因果分析法，通过表面问题找出潜 在原因。在分析时常用5 why法（指导 方针：创新性思维、绝对客观、小组 分析）
• 基本概念 • TRIZ体系结构 • TRIZ解决流程 • 方法和工具
TRIZ 解 决 流 程
问题模型 转换 领域问题 TRIZ解 选择与变换 领域解 领域 问题域 TRIZ域
TRIZ 理 论
• • • • • • • • 基本概念 TRIZ体系结构 TRIZ解决流程 方法和工具 冲突解决理论和方法 效应理论和方法 物质—场模型 76个标准解
获得范围
如果还找不到资源，重新定义需求
子系统
本系统
超系统
主要内容
• • • • 一、问题 二、创新 三、资源 四、 技术系统进化定 律 • 五、TRIZ理论 • 六、计算机辅助创新
技术系统进化定律
• 技术系统进化定律和进化路线描述了系统的进化过程和规律，对于同 一技术系统，从系统、子系统以及超系统层次上都可以应用每个进化 规律和路线进行分析，得出在每个方向上的进化趋势和产品可能的概 念结构，形成新的产品概念和开发课题。 • 技术系统进化定律——进化趋势——进化路线 • 产品技术生命周期（S型曲线） ： • 婴儿期、过渡期、成长期、成熟期、退出期 • 技术系统进化定律 • 完整性、增加理想化水平、子系统的非均衡发展、动态化增长、增加 可控性、化微观、缩短路径、复杂化、增加协调性
结构良好与结构不良问题
• 结构良好问题： • 问题的初始状态、目标状态、解决的路径或操作、 约束的逻辑状态和参数等都是已知的。 • 要求应用有限的概念、规则、解决方案和原理。 • 结构不良问题： • 问题的描述是含糊的；信息是不完整的、不 准确的或未明确的。 • 应用的概念、规则、解决方案和原理是不确 定的，或存在不一致性
外部世界
TRIZ世界
知识库 解决案例
专利库
中国专利库
美国专利库
世界专利库
标准解使用流程
不 选择需要改进的系统 预测改变的潜力 改变的规模 超系统 或 子系统 的改变 ？ 提炼问题描述 问题的简洁描述 需要 ？ 检测/测量 最小改变？
第4类标准解
第 5类 标准解 第1.2类标准解 有害
第 2类 标准解 第1.1类 标准解
结构相异性
光学特性 电特性 声学特性 结构相异性 力学特性
化学特性
几何特性
REIZ理论资源分类
• 物质资源、场资源、空间资源、时间 资源、信息资源、功能资源 、财力资 源、人力资源、其他企业可用资源
资 源 分 析 方 法
• 资源分析方法
资源评价 资源选择 资源使用
• 资源扩展
超系统 当前系统 子系统 上一状态 上一状态 上一状态 当前状态 当前状态 当前状态 潜力状态 潜力状态 潜力状态
• • • • • • 物质场模型变换规则： 1、为不完整物质—场引入新元件 2、为提高现有物质场的功效，延伸已有物质—场 3、对检测或测量问题，可延伸产生两个场，一个 作为输入，一个作为输出 4、消除有害的、多余的、不需要的物质—场的最 有效方法是引入第三种物质S3 5、在输入、输出间增加一个作为转换的中介物质
• 资源分析步骤
资源分析步骤
资 源 列 表 物 质 资 源 场 资 源 空 间 资 源 时 间 资 源 功 能 资 源
人 力 资 源
进 化 资 源
类 比 资 源
……… 数量 不足 充足 无限
资源选择 质量 有用 一般 有害 价值 昂贵 便宜 免费
可用情况 直接用 导出
如果找不到资源，到系统中寻找上一级
附加功能-4
系统分析
基本功能-2
辅助功能-3
已有产品
效 应 求 解
问题分析 功能分析 问题原理解 需求功能定义 N 方案验证 利用效应数据库查找适当的效应 Y
利用关联和控制效应改进功能
TRIZ 理 论
• • • • • • • • 基本概念 TRIZ体系结构 TRIZ解决流程 方法和工具 冲突解决理论和方法 效应理论和方法 物质—场模型 76个标准解