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发明问题解决理论(TRIZ)是诞生于前苏联的创新理论。该理论依据如下三条重要原理:
(1) 问题及其解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所存在的效应。
这些原理表明:多数创新或发明不是全新的,而是一些已有原理或结构在本领域的新应用,或在另一领域的应用。TRIZ是以分析大量专利为基础所总结出的概念、原理与方法,这些原理与方法的应用解决了很多产品与过程创新中的难题,对创新设计确有指导意义。
发明问题
TRIZ
技术创新
解决阻碍其进化的深层次冲突
发明问题解决理论:TRIZ
国际空间站
自加热容器
三叉戟式火箭
海狼号潜艇
卡西尼号卫星
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发明问题解决流程
技术创新过程
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Nutzen
Aufwand
信息 ñ
政治 经济 工业 技术
今日世界
发明原理
Prinzip der Zerlegung
Prinzip der Abtrennung
Prinzip der örtlichen Qualität
Prinzip der Asymmetrie
Prinzip der Kopplung
Prinzip der Universalität
Prinzip der Verschachtelung (Matrjoschka)
Prinzip der Gegenmasse
Prinzip der Vorspannung
Prinzip der vorherigen Wirkung
Prinzip des „vorher untergelegten Kissens“
Prinzip des Äquipotentials
Prinzip der Umkehrung
Prinzip des Übergangs zu sphärischen Formen
Prinzip der Dynamisierung
Prinzip der partiellen oder überschüssigen Wirkung
Prinzip des Übergangs zu höheren Dimensionen
Prinzip der Ausnutzung mechanischer Schwingungen
Prinzip der periodischen Wirkung
Prinzip der Kontinuität (Permanenz) der Wirkprozesse
Prinzip des Durcheilens
Prinzip der Umwandlung von Schädlichem in Nützliches
Prinzip der Rückkopplung
Prinzip des Vermittlers
Prinzip der Selbstbedienung
Prinzip des Kopierens
Prinzip der billigen Kurzlebigkeit anstelle teurer Langlebigkeit
Prinzip des Ersatzes mechanischer Wirksysteme
Prinzip der Anwendung von Pneumo- und Hydrokonstruktion
Prinzip der Anwendung biegsamer Hüllen und dünner Folien
Prinzip der Verwendung poröser Werkstoffe
Prinzip der Farbänderung
Prinzip der Gleichartigkeit bzw. Homogenität
Prinzip der Beseitigung und Regenerierung von Teilen
Prinzip der Veränderung des Aggregatzustandes eines Objekts
Prinzip der Anwendung von Phasenübergängen
Prinzip der Anwendung von Wärmedehnung
Prinzip der Anwendung starker Oxidationsmittel
Prinzip der Anwendung eines trägen Mediums
Prinzip der Anwendung zusammengesetzter Stoffe
Prinzip der Veränderung der Umgebung
Prinzip des Zulassen des Unzulässigen
Prinzip der Funktionsfähigkeit erst bei Gebrauch
Prinzip der Aktivierung bisher passiver Elemente
Prinzip der Anwendung standardisierter Bauteile für nichtstandardisierte Funktionen
Prinzip des Columbuseffekts
创新方向
决策
新技术及新产品产生
效应
标准解
新概念产生及技术开发
未来世界
(
)
创新设想产生及评价
(
)
新概念产生及技术开发
未来世界
(
)
创新设想产生及评价
(
)
进化路线
Informationsaufwand
Informationsbereitstellung Informationsdichte
Raumausnutzung
Raumbedarf
Zeitintervallausnutzung
Zeitdauer
Zeitparallelnutzung
Zeitwirkung
Bewegungselastizität Bewegungskomplexität
Neophiliebewusstsein
Qualifizierungsbewusstsein Qualitätsbewusstsein
Risikobewusstsein Selbstbewusstsein
Sicherheitsbewusstsein
Solidaritätsbewusstsein
Sozialbewusstsein
Umweltbewusstsein Werterhaltungsbewusstsein
Zeitliches Bindungsbedürfnis
模式
Social Technological
MMT
Grundgesetze
Negation der Negation
Polarität und Einheit
Umschlag von Quantität in Qualität
Bedingungen
Nichtlinearität der Wechselwirkungen
Gleichgewichtsferne
Entropieexport durch Informationsimport
Schritte
Selbstüberwachung und Schutzfunktion
Programmierfähigkeit
Lernfähigkeit
Systemkompatible Infospeicherung
Ausbildung systemkompatibler Sprachen
Zeitlich begrenzte Funktionsautonomie
Stabilisierung der Speicherbildung
Nutzung bedingter Reflexe
Synchrone Rhythmik der Teilsysteme
Ausbildung redundanter Strukturen
Hierarchische Aufteilung des Gesamtsystems
Parallelverarbeitung / Parallelanordnung
Strukturelle Differenzierung
Teilung von Wirk-, Informations- und Steuersystem
Aggregation gleichartiger Funktionselemente
Entstehung von Basis-Teilsystemen
Teilsysteme
Stütz-
system
Antriebs-
system
Übertragungs-
system
Wirk-
system
Hüll-
system
Informations-
system
Steuerungs-
system
Versorgungs-
system
Entsorgung-
ssystem
Gesetze
Energetische und Informationelle Leitfähigkeit eines Systems
Ungleichmäßigkeiten in der Entwicklung eines Systems
Vollständigkeit der Teilsysteme eines Systems
Unerschöpflichkeit der technischen Weiterentwicklung
Erhöhung des Anteils an Stoff-Feld-Systemen
Übergang von den Makroebenen auf Mikroebenen
Übergang von der Instrumentierung zur Automatisierung
Übergang von komplizierten zu einfachen Systemen
Erhöhung des Grades der Selbstorganisation eines Systems
Abstimmung der Rhythmik eines Systems
Funktionsfähigkeit von Systemen
Phasen
Integrationsetappe
Dynamisierungsetappe
Optimierungsetappe
Entstehungsetappe
Adaption
Selbstorganisation
Autonomie
Kooperation
Mutabilität
Selbstproduktion
Mobilität
Multistabilität
Selektion
Strategien
Obersystemetappe
Faktoren
Huckepackstrategie
Claimstrategie
Kombinationsstrategie
Anwendungseffekte
Veredelungsstrategie
Innovationsstrategie
Frontbegradigung
Nischenstrategie
Reifephase
Fortbestandsphase
Wachstumsphase
Entstehungsphase
Degratierungsphase
Etappen
系统化产品创新过程
创新设计
创造是创新的基础。创新的过程是将创造的新设想转变为产品及效益的过程,没有创造的设计,就不存在创新的潜力。
创新设计是将新的产品设想转变为新设计的过程,该过程要解决困难问题(发明问题),是创新的核心过程。全面理解创新设计而不是常规设计的过程不论对设计者还是企业都是十分重要的。
通用的创造过程模型分为:分析、产生、评价三个阶段。
创新设计
定义:
创造性输出:一个设想即属于原始的,又是可用的。
创新设计输出:一个设计至少在系统级有一个创新性输出。
通常设计输出:一个设计在子系统层面上均不含有创新性输出。
三类创新设计输出
原始设计输出:在行为层存在创新性输出的设计输出。
适应性设计输出:在功能层存在创新性输出的设计输出。
变参数设计输出:在结构层存在创新性输出的设计输出。
二、需求进化定律
人类需求的最基本描述
人类需求的最基本描述是由Abraham Maslow提出的如下七组:
生理需求:如食物、衣服、房子、消除疼痛感等
安全需求:对生命的可靠保证(不要过早的死亡)、物理伤害等
友谊及爱的需求:朋友、爱、被爱、亲人等
享受尊敬的需求:被他人及自己
对自己天姿表达的需求
学习及理解环境的需求,以能更好地满足上述需求
审美的需求
用户需求实现系统
产 品
用户需求
新需求
已有需求
已有功能
新功能
已有结构
已有结构的组合
新结构
工艺域
需求进化存在很多趋势。可以将这些趋势归为如下5类:
• 需求进化理想化趋势(Idealization of needs).
• 需求进化动态化趋势(Dynamization of needs).
• 需求进化协调化趋势(Coordination of needs).
• 需求进化集成化趋势(Integration of needs).
• 需求进化专门化趋势(Specialization of needs).
理想化由动态化、集成化、专门化实现,协调化是另一类的需求
需求进化定律
定律1:需求进化理想化
定律1:需求进化理想化
该定律指增加需求的数量、提高需求的质量,减少实现这些需求的时间消耗及副作用是需求进化的趋势。
用如下公式定性描述:
I—需求进化理想化水平
Qi—需求的数量
Qj—需求的质量
Ck—满足需求所需的成本,包括时间
Hl—实现需求的副作用
定律2、需求进化动态化
定律2、需求进化动态化
需求进化动态化定律预示如下4种进化趋势:
(1)需求在时间、空间、结构及其基于条件的变化趋势
(2)需求要适应特定的位置、场所、地区及特定的人群。
(3)需求将体现民族特性、职业、年龄、性别、受教育水平、宗教信仰、季节或一天中的时刻等。
(4)需求将体现减少人的介入,如机械化、自动化、可控制等。
定律3、需求进化协调化
定律3、需求进化协调化
需求协调化是构成系统的各子系统之间在参数、结构、条件、空间、时间等方面的协调。协调可以是动态的。失调导致失望、矛盾、破产、灾难、战争、生态破坏等。需求协调还可以理解为系统存在不协调因素,从而需要改进。
定律4、需求进化集成化
定律4、需求进化集成化
需求进化集成化定律包括有用功能或特征集成应用,有害功能或特征得到补偿、或保持在一定的水平之下。
有如下5种集成的方法:
集成相同或相似的需求
产生具有不同特征的相似需求
产生竞争或多花样的需求
集成不同种类的需求
集成相反的需求
定律5、需求进化专门化
定律5、需求进化专门化
需求进化专门化定律是指将需求细分与深化,即深刻理解需求,不仅要满足需求,而且要提高其质量。
需求专门化是按如下顺序进行的:
1. 选择需求中最重要的部分;
2. 发展需求中的该部分;
3. 提供好的条件满足该部分的需求。
已有产品潜在需求及新需求预测
基于上述的5类需求进化定律,可以预测已有产品未来需求及满足这些需求的功能和系统。同时,也可以预测产品或技术进化的最主要方向。需求预测分为潜在需求、新需求、及未来需求三个方面。
首先确认已存在产品或系统的未确认缺点及未来可能发生的潜在问题,然后确认用户目前及未来还没有满足的希望,用户也许不知道后者。
采用的方法为3步
1、确认己存在系统或产品潜在的缺点或问题。
2、确认已存在系统未来的缺点或问题。可以采用需求进化定律分析。
3、将己存在的及未来的缺点及问题分类及系统化。如可以用潜在需求及未来需求树表达。
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