1主講人：曾富洪發明問題解決理論2

發明問題

解決方案沖突分析39個工程參數沖突矩陣40條發明原理理論支持：技術系統進化的4個階段、8種規律(模式)、20(300)條路線→成熟度預測簡單清楚復雜模糊技術沖突物理沖突4種分離原理建議方案11種分離方法（知識庫中的方案）物場分析功能分析ARIZ算法：復雜發明問題的程式化流程76個標準解共五級：13+23+6+17+17科學效應庫（100余條）多屏法STC法金魚法小人法標準問題非標問題標準問題一般問題30個Howto模型知識庫（專利庫.萬余條）TRIZ創新思維最終理想解(IFR)資源分析辯證法＋系統論＋本體論＋基礎知識＋專業知識＋交叉學科知識+領域經驗3

阿奇舒勒提出了應用Howto模型結合科學效應知識庫進行發明創造的方法，并給出了30個標準的Howto模型，以及這些模型的實現經常要用到的100個科學效應，來幫助我們解決工程中常見的問題。應用howto模型與知識庫解題時也遵循TRIZ理論解題的基本流程，先將實際問題轉化為howto模型，其基本形式為如何+動詞+名詞，如：“如何升高溫度”，“如何改變尺寸”，”“如何控制力”等，然后利用科學效應知識庫這種中間工具，獲得解決問題模型，即知識庫中的方案。如果可以將知識庫中的方案應用到實際問題中，這個實際問題就迎刃而解了。Howto模型和科學效應知識庫41測量溫度11穩定物體位置21改變表面性質2降低溫度12產生/控制力，形成高的壓力22檢查物體容量的狀態和特征3提高溫度13控制摩擦力23改變物體空間性質4穩定溫度14解體物體24形成要求的結構，穩定物體結構5探測物體的位移和運動15積蓄機械能與熱能25探測電場和磁場6控制物體的位移16傳遞能量26探測輻射7控制液體及氣體的運動17建立移動的物體和固定的物體之間的交互作用27產生輻射8控制浮質的流動18測量物體的尺寸28控制電磁場9攪拌混合物，形成溶液19改變物體的尺寸29控制光10分解混合物20檢查表面狀態和性質30產生及加強化學變化標準的Howto模型5序號實現的功能 代碼序號實現的功能代碼序號實現的功能代碼1測量溫度F111穩定物體位置F1121改變表面性質F212降低溫度F212產生/控制力，形成高的壓力F1222檢查物體容量的狀態和特征F223提高溫度F313控制摩擦力F1323改變物體空間性質F234穩定溫度F414解體物體F1424形成要求的結構，穩定物體結構F245探測物體的位移和運動F515積蓄機械能與熱能F1525探測電場和磁場F256控制物體的位移F616傳遞能量F1626探測輻射F267控制液體及氣體的運動F717建立移動的物體和固定的物體之間的交互作用F1727產生輻射F278控制浮質的流動F818測量物體的尺寸F1828控制電磁場F289攪拌混合物，形成溶液F919改變物體的尺寸F1929控制光F2910分解混合物F1020檢查表面狀態和性質F2030產生及加強化學變化F30科學效應功能代碼表6功能代碼實現的功能TRIZ推薦的科學效應和現象科學效應和現象序號F1測量溫度熱膨脹E75熱雙金屬片E76伯耳帖效應E67湯姆遜效應E80熱電現象E71熱電子發射E72熱輻射E73電阻E33熱敏性物質E74居里效應(居里點)E60巴里豪森效應E3霍普金森效應E55F2降低溫度一級相變E94二級相變E36焦耳—湯姆遜效應E58伯耳帖效應E67湯姆遜效應E80熱電現象E71熱電子發射E72科學效應和現象清單7

燈泡內部氣體有一定的壓力，當這個壓力比正常壓力高或低時，有可能導致燈泡的爆裂。解題思路：應用howto模型將問題定義為：如何準確測量燈泡內部氣體的壓力。查詢得到可以測量壓力的科學效益和現象有機械振動、亞電效應、駐極體、電暈放電、韋森效益等多種，而其中只有電暈的出現依賴于氣體成分和導體周圍的氣壓。最終的解決方案為：用電暈放電效應測量燈泡內部氣體的壓力。例子：燈泡壓力測量8ARIZ算法全稱為AlgorithmforInventive-ProblemSolving,是TRIZ中最強有力的解決發明問題工具，其目標是解決物理矛盾，專門用于解決復雜、困難的發明問題。在經歷了不斷完善和發展的過程后，ARIZ算法以其易操作性、系統性、實用性以及易流程化等特性，成為TRIZ發明問題解決理論的重要支撐。對于那些問題情境復雜，矛盾不明顯的非標準發明問題，它顯得更加有效和可行，因此在全球創新科學研究與應用領域占據著首屈一指的地位。ARIZ算法本身過于復雜，不宜掌握，對使用者要求較高，其應用遠不及TRIZ其他方法工具那樣廣泛。8ARIZ算法背景介紹91.矛盾理論2.克服對問題的思維定勢（1）將初始問題轉化為“縮小問題”(Mini-Problem)和“擴大問題”(Maxi-Problem)兩種形式。（2）系統變化方法（3）強調應用系統內外和超系統的所有可用資源。3.集成應用TRIZ法中大多數工具4.充分利用TRIZ法效應庫和實例庫，并不斷擴充實例庫。9ARIZ算法主導思想和觀點1010ARIZ算法的流程11步驟1：分析與表述問題步驟2：抽象提取技術矛盾步驟3：抽象提取物理矛盾步驟4：建立“物質-場”模型步驟5：ARIZ需求功能分析步驟6：擴大思維領域步驟7：原理解的具體化步驟8：評價判斷原理是否為最優解步驟9：分析解的典型程度11ARIZ算法的流程121．ARIZ致力于克服思維約束。2．ARIZ包含對理想解的思考。3．ARIZ擅于利用資源。ARIZ算法強調矛盾的消除要最大限度地利用系統內外資源并借助物理學、化學、幾何學等工程學原理，需要用到ARIZ算法思想中的系統變化的思想。需要充分考慮系統內部的子系統以及系統所處的超系統。還要利用七種類型資源：物質、能量/場效果、可用空間、可用時間、物體結構、系統功能和系統參數.12ARIZ算法的特色131．ARIZ算法的分析比較困難，需要使用者具有一定的知識和經驗積累。其“最小問題”、“系統矛盾”、“問題模型”、“理想解”和“可用資源”等都不容易建立。并且不同的人有不同的觀點，無法快速分辨不同觀點的優劣。2．復雜問題往往包含多個矛盾，各個矛盾之間甚至也會互相影響，此消彼長，很難一下子掌握、得出主要矛盾。用ARIZ算法解決復雜矛盾具有一定的局限性。3．ARIZ算法比較適用于解決詳細具體的技術問題，對概念性設計和技術發展趨勢的預見性不足。13ARIZ算法的不足141.定義最小問題。不對系統做大的改變。2.發掘系統矛盾。ARIZ算法成功與否的關鍵就在于正確的分析表達矛盾。3.建立問題模型。可以類似對比運用物-場模型的知識。4.領域和資源分析。即綜合考慮各方面資源，分析矛盾的解決中對資源的有效應用。5.參照技術系統進化的八個模式確定理想解。6.分析存在的物理矛盾。7.物理矛盾的解決對策。8.總結評價問題解決情況和系統改善狀況。14ARIZ算法的運用（八個步驟）152008年初的一場大雪和嚴寒令國人永銘心際,電線上堆積的冰棱和大雪壓斷了電線,甚至壓倒了電桿和電線鐵塔。能否設計技術方案,解決這個問題,避免類似悲劇的重現。首先分析技術矛盾，此問題沒有明顯的技術矛盾。再次提取物理矛盾：在氣溫零度以下的下雪天，電線上必然會堆雪，雪會生成冰棱。但人們又希望電線上沒有雪。電線上存在雪和不應該存在雪構成了物理矛盾。解決矛盾的原理：物理矛盾可采用四個分離原理解決。但苦思冥想后沒有得出實際有效的解法。結論：通過技術矛盾和物理矛盾解決辦法難以奏效。15例：電線覆冰的去除161.提取物場模型：S2：雪和冰棱。F:在導線中有電流，交變電流會在導線周圍產生電磁場。結論：缺少元件，無法建立物場模型。2。解決方案：首先應該補充物S1，使得S1、S2和F構成基本的物場模型。如果場F作用于物S1，物S1使得S2融化而離開電線即可解決矛盾。參考附錄C提供的效應指南6.6電磁效應（2）渦流效應：“冰箱中冰霜的解凍”，得知交變電磁場可在磁性物體中產生磁渦流而因磁阻轉化為熱量，機械行業中的高頻淬火就是此原理。又查到磁性材料有居里點一說，即材料溫度在居里溫度以下有磁性，高于居里溫度為順磁。Ｓ１Ｓ２Ｆ16例：電線覆冰的去除173.得到解決問題的方案為：高壓線中都存在高壓交變電流。在電線上加一個磁性材料做成的套，一般情況下溫度高，磁性材料為順磁性，導線有電時套中無電磁渦流。但當溫度低于居里點時，磁性材料表現為磁性，導線通電時套中產生磁渦流進而產生熱，堆積在套表面的雪融化、脫離，矛盾得以解決。進一步查當前磁性材料，發現純鈦酸鋇的居里點在60~80℃，太高。希望能有居里點在0~5℃的磁性材料。4.結論：有待尋找低居里點的磁性材料。本解決方案采用了類似機械行業高頻淬火的辦法，解決了導線上雪的解凍問題，跨行業，屬于三級發明問題。同時考慮能否應用到其他行業。17例：電線覆冰的去除181.問題：在谷粒中常會摻雜一些害蟲和蟲卵，如果加熱谷物到一定溫度如65℃左右，蟲和卵都會死亡，而谷物不致于加熱變熟。但加熱方法會消耗大量的電能，局部的高溫還是會使部分谷物變熟。2.解決方法：在谷物中摻入居里點為65℃的含鈦酸鋇的導電砂，在交變磁場中，導電砂在溫度小于65℃時產生電磁渦流，加熱周圍的谷物。而當溫度達到65℃時，導電砂變為順磁性，不再產生電磁渦流，可以使谷物溫度不超過65℃。隨后在65℃以下時，用恒定磁場吸走導電砂，谷物就得以清潔。S1（低居里點導電砂）S2（蟲和卵）Ｆ(交變磁場)S3（谷物）18例：電線覆冰的去除（引申應用）19（1）九屏幕法根據系統論的觀點，系統由多個子系統組成，并通過子系統間的相互作用實現一定功能。系統之外的高層次系統稱為超系統，系統之內的低層次系統稱為子系統。我們要研究的、問題正在當前發生的系統稱為當前系統。以汽車為例，如果把汽車作為當前系統，則輪胎、發動機、方向盤等都是汽車的子系統，交通系統是汽車的一個超系統。九屏幕法是一種考慮問題的方法，是指在分析和解決問題的時候，不僅要考慮當前系統，還要考慮其超系統和子系統；不僅要考慮當前系統的過去和將來，還要考慮超系統的過去和將來。TRIZ創新思維方法20TRIZ創新思維方法（1）九屏幕法21九屏幕法的作用：幫助我們多角度看待問題，突破原有的思維局限多個方面和層次尋找可利用的資源，更好地解決問題九屏幕法的步驟：第一步，先從技術系統本身出發，尋找可以利用的資源第二步，考慮技術系統中的子系統和系統所在的超系統的資源第三步，考慮系統的過去和未來，分析可以利用的資源第四步，考慮子系統和超系統的過去和未來TRIZ創新思維方法（1）九屏幕法22太空鋼筆據說，早期美國航天員在太空中用鋼筆寫不出字來，這是因為太空中缺乏重力的緣故。于是，美國航空航天局決定劃撥100萬美元專款進行攻關。研究是在極其秘密的狀態下進行的，經過半年多夜以繼日的集中攻關，最后研制出了一款專用的、十分精密的太空鋼筆。在慶祝大會上，美國宇航局的一位官員突生疑問：我們如此費力，那么蘇聯航天員在太空中使用什么筆寫字的？TRIZ創新思維方法（1）九屏幕法23當前系統普通鋼筆系統的未來太空鋼筆當前系統的過去蘸水筆或鉛筆超系統空間站(失重)超系統的未來空間城市(失重)超系統宇宙飛船(失重)子系統無壓墨水筆芯子系統的未來穩壓出水筆芯子系統的過去鵝毛管或鉛芯TRIZ創新思維方法（1）九屏幕法24YoursitehereLOGOTRIZ創新思維方法（2）理想化25YoursitehereLOGOTRIZ創新思維方法（2）理想化26第一步：設計的最終目的是什么？第二步：理想解是什么？第三步：達到理想解的障礙是什么？第四步：出現這種障礙的結果是什么？第五步：不出現這種障礙的條件是什么？創造這些條件存在的可用資源是什么？TRIZ創新思維方法（2）理想化27LOGO

農場主有一大片農場，放養大量的兔子。兔子需要吃到新鮮的青草，農場主不希望兔子走得太遠而照看不到。現在的難題是，農場主不愿意也不可能花費大量的資源割草運回來喂兔子。這難題如何解決？TRIZ創新思維方法（2）理想化281)問題的最終目的是什么?

兔子能夠吃到新鮮的青草。2)理想解是什么?

兔子永遠自己吃到青草。3)達到理想解的障礙是什么?

放兔子的籠子不能移動。4)出現這種障礙的結果是什么?

由于籠子不能移動，可被兔子吃的草地面積不變，短時間內青草就被吃光了。5)不出現這種障礙的條件是什么?

當兔子基本吃光籠子內的鮮草時，籠子移動到另一塊有青草的地方。

創造這些條件存在的可用資源是什么?

籠子本身按上輪子，兔子自己可推動其運動到有青草的地方。即兔子本身就是可用資源。

TRIZ創新思維方法（2）理想化29TRIZ創新思維方法（3）小人法30TRIZ創新思維方法（3）小人法31TRIZ創新思維方法（3）小人法例：水計量計當水量到達計量值時，由于重力作用，左端下沉，排除計量水量問題：水計量計中的水沒有辦法完全排除，導致計量不準確32TRIZ創新思維方法（3）小人法33TRIZ創新思維方法（3）小人法34作用：更形象生動地描述技術系統中出現的問題通過用小人表示系統，打破原有對技術系統的思維定勢，更容易解決問題，獲得理想的解決方案TRIZ創新思維方法（3）小人法35將幻想的、不現實的問題求解構想，變為可行的解決方案金魚法是一個反復迭代的分解過程利用金魚法，有助于將幻想式的構想轉變成切實可行的構想TRIZ創新思維方法（4）金魚法36