TRIZ创新方法课程设计报告（共5篇）

第一篇：TRIZ创新方法课程设计报告

TRIZ创新方法课程设计报告

创新案例——自动吸尘器

1.1TRIZ概述

TRIZ就是“发明问题解决理论”的俄语缩写，是由前苏联发明家阿奇舒勒在1946年创立的，因而阿奇舒勒被尊称为TRIZ理论之父。TRIZ理论被公认为是使人聪明的理论。

TRIZ有9大组成部分，核心是技术进化原理。按这一原理，技术系统一直处于进化之中，解决矛盾是其进化的推动力。TRIZ理论也可大致分为3个组成部分：TRIZ的理论基础、分析工具和知识数据库。其中，TRIZ的理论基础对于产品的创新具有重要的指导作用；分析工具是TRIZ用来解决矛盾的具体方法或模式，它们使TRIZ理论能够得以在实际中应用，其中包括矛盾矩阵、物-场分析、ARIZ发明问题解决算法等；而知识数据库则是TRIZ理论解决矛盾的精髓，其中包括矛盾矩阵(39个工程参数和40条发明原理)、76个标准解决方法等等。

学习、研究、应用、推广TRIZ理论可以大大缩短发明创造的进程，提升产品的创新水平。经过半个多世纪的发展，尤其是进入21世纪，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系。

1.2问题领域以及现状

优雅完美的居室，必须悉心打理，才可保持舒适整洁，有条不紊。吸尘器理想的设计与卓越的科技，令家居清洁工作倍添轻松、快捷，并满足您对每一项清洁要求。它以先进的吸尘鸽、多用途的附件、超强劲的吸力，吸尽每一角落的尘埃，清理难接触的墙角落、天花板、沙发底下到橱柜之间的缝隙，无微不至，令全屋显得干净无暇。在当今科学技术飞速发展的形式下，人们对生活有了更新的追求。随着我国城市化的加剧，人们生活节奏的加快，因此，越来越多的新产品进入到人们的日常生活，取代了越来越多的人力劳动。吸尘器将要成为我国每一个家庭的必需品，它给许多忙碌的人们带来了无穷的便利。吸尘器是一种利用风机和电动机的装置清除室内灰尘的一种家用电器。长期以来，吸尘器都跳不出需要人为管理和充电的使用模式，所以要找准设计定位，自主创新，运用TRIZ(Theory of lnventive Problem solving)理论指导吸尘器的创新设计，设计出符合消费者需求并具有市场竞争力的吸尘器产品。

2.1初始问题情境描述

对于大部分消费者来说，功能多样、自动吸尘、自动获取能量、无需管理、造型简约、美观、具有装饰效果的吸尘器比较容易受到消费者的亲睐。功能多样、造型简约、美观、具有装饰效果比较容易做到，问题是如何做到自动吸尘、自动获取能量、无需管理。因此可以推出概念化如机器人一样获取太阳能或电磁场能周期性自动吸尘器。

2.2设计存在冲突

1)吸尘口与功率的冲突。2)吸尘器的尺寸与滤尘袋尺寸、储能空间的冲突。

本论文主要就以上问题，基于TRIZ理论进行问题思考及解决。

2.3目前已有的解决方案及其优缺点

1)立式吸尘器。又称直立式戴手推式，从下至上依次安放滤尘袋，风机和电机，吸尘量大。

2)卧式吸尘器。从前至后依次安放滤尘袋，风机和电机，吸尘量较大。

3)便携式吸尘器。结构安排方式和卧式相同，但尺寸小得多，灵活易于携带。

4)微型吸尘器，结构简单，使用灵活，多用干电池作电源。

3.1组件分析

吸尘器的主要组成部件有：动力部分、过滤系统、功能性部分、保护措施、附件等等五大部件，具体情况如下：

1）、动力部分：这部分主要包括吸尘器电机和调速器，调速器分手控、机控，电机有铜线电机和铝线电机之分，铜线电机有耐高温、寿命长、单次操作时间长等优点，但价格较铝线比较高；铝线电机有着价格低廉的特点，但是耐温性较差、熔点低、寿命不及铜线长。

2）、过滤系统：主要有尘袋、前过滤片、后过滤片等三种不同的过滤装置。

3）、功能性部分：收放线机构、尘满指示、按钮或滑动开关。

4）、保护措施：吸尘器的保护装置主要有无尘袋保护、真空度过高保护、抗干扰保护（软启动）、过热保护、防静电保护。

5）、附件：吸尘器的主要附件有手柄和软管、接管、地刷、扁吸、圆刷、床单刷、沙发吸、挂钩、背带。

可以把它拆分以下几个组件：

3.2互相作用分析

一个进气口（包含若干清洁附件）；一个排气口；一个气泵（由电动机与风叶轮组成）；一个集尘收纳装置；一个外壳，可容纳所有其他组件。

当气泵转动时，会将空气一直推到排气口。当空气被向前推动时，风扇前方的粒子密度会增加，空气压力也相应增加，而风扇后方的空气密度会减小。气泵后方所产生的压力降就如同您吸饮料时吸管中所产生的压力降一样。气泵后方的压力低于真空吸尘器外部的压力，即环境气压。这会在真空吸尘器内部产生吸力，即部分真空。因此吸尘器外部的空气就自动通过进气口进入吸尘器。

3.3可否裁剪系统

对于吸尘器的结构分析，系统裁剪，会导致相关功能的不完善，故我们使用确立理想解的5个步骤分析该问题并提出理想解:

(1)设计的最终目的是什么?

清除室内灰尘。

(2)理想解是什么?

自主获取能量的机器人节能型吸尘器(无需人的管理)。

(3)达到理想解的障碍是什么?

技术不够成熟。

(4)出现这种障碍的结果是什么?

在现有技术的基础上寻求创新与突破，寻求替代资源，不断地开发研究。

(5)未出现这种障碍的条件是什么?

可以利用可再生资源如太阳能、电磁场能等获取能量供电机工作。创造这些条件存在的可用资源是什么?太阳能或电磁场能。

4.1解决矛盾问题

5.1物—场问题

对于现有吸尘器可以通过物质一场分析模型见图2。

其中: F 为电能和机械能;S1.1为灰尘;51.2为噪声和耗能;52为吸尘器、吸尘器与使用环境的物质一场模型。

6.1解决方案一

预操作，通过搏动低压预先疏松灰尘。动态化，将吸尘器的吸尘口设计成可调整大小。

6.2解决方案二

分割，将滤尘袋分离成过滤袋和收集站两部分。过滤袋小、收集站大。参数变化，在其内部装入一个适当大小的锌片，通过外部数据的设定自动获取能量(如太阳能、吸尘过程中能量的收集等)，自动感知所需的操作，操作自动监控。

7.1最佳解决方案

该吸尘器的最终概念设计方案是吸尘口可大可小的，机器人似自动操作、自动获取能量、自动归位、周期性作业的高级智能型吸尘器。故最佳方案应该是以上两种方案的综合体。

7.2可能带来的问题

1）吸尘器口的可调节大小，需要占据更多的空间，加大了吸尘器的尺寸，提高了制作成本；

2）滤尘袋分离成过滤袋和收集站两部分，可能需要增加对收集站的清洁；

3）自动获取太阳能装置需要考虑到温度湿度等外界因素，增加了维修的费用。

7.3学习总结

自从学习了创新方法这么课程，我才发现生活中看待事情可以从很多角度去发现，去创新。一个复杂的事物，可以通过各种分解或者简化代替，是我们更容易理解其中的知识。

这门课程并非只是枯燥乏味的科学原理，更多的是对日常生活中最简单的事物去解读和研究其原理，真真正正贴合我们的日常生活，再加上周老师生动有趣的讲解，使原来枯燥的内容变得有趣，我们从中思考很多，也学到很多。以后当我们面临各种问题时，相信也会因为学习了这门课程而有不同的思考和理解，同时也会使用相关原理和知识去解决生活中的问题。

最后，感谢周老师的精彩授课，也很高兴能够选上这一课程，希望更多的人能够通过对创新方法的学习，能开阔自己的视野、丰富自己的认知，更好地感受生活的美妙。

第二篇：TRIZ相关方法理论

物理矛盾一般来说有2种表现：

一是系统中有害性能降低的同时导致该子系统中有用性能的降低。

二是系统中有用性能增强的同时导致该子系统中有害性能的增强。

【技术矛盾】所谓的技术矛盾就是由系统中2个因素导致的，这2个参数相互促进、相互制约。TRIZ将导致技术矛盾的因素总结成通用参数。TRIZ的发明者阿奇舒勒通过对大量发明专利的研究，总结出工程领域内常用的表述系统性能的39个通用参数，通用参数一般是物理、几何和技术性能的参数。尽管现在有很多对这些参数的补充研究，并将个数提高到了50多个，但在这里我们仍然只介绍核心的这39个参数。

39个工程参数中常用到运动物体(Moving objects)与静止物体(Stationary objects)2个术语，运动物体是指自身或借助于外力可在一定的空间内运动的物体；静止物体是指自身或借助于外力都不能使其在空间内运动的物体。

以下给出39个通用参数的含义：

（1）运动物体的重量是指在重力场中运动物体多受到的重力。如运动物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。

（2）静止物体的重量是指在重力场中静止物体所受到的重力。如静止物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。

（3）运动物体的长度是指运动物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。

（4）静止物体的长度是指静止物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。

（5）运动物体的面积是指运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。

（6）静止物体的面积是指静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。

（7）运动物体的体积是指运动物体所占有的空间体积。

（8）静止物体的体积是指静止物体所占有的空间体积。

（9）速度是指物体的运动速度、过程或活动与时间之比。

（10）力是指两个系统之间的相互作用。对于牛顿力学，力等于质量与加速度之积。在TRIZ中，力是试图改变物体状态的任何作用。

（11）应力或压力是指单位面积上的力。

（12）形状是指物体外部轮廓或系统的外貌。

（13）结构的稳定性是指系统的完整性及系统组成部分之间的关系。磨损、化学分解及拆卸都降低稳定性。

（14）强度是指物体抵抗外力作用使之变化的能力。

（15）运动物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。

（16）静止物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。

（17）温度是指物体或系统所处的热状态，包括其他热参数，如影响改变温度变化速度的热容量。

（18）光照度是指单位面积上的光通量，系统的光照特性，如亮度、光线质量。

（19）运动物体的能量是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。

（20）静止物体的能量是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。

（21）功率是指单位时间内所做的功，即利用能量的速度。

（22）能量损失是指为了减少能量损失，需要不同的技术来改善能量的利用。

（23）物质损失是指部分或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物质的损失。

（24）信息损失是指部分或全部、永久或临时的数据损失。

（25）时间损失是指一项活动所延续的时间间隔。改进时间的损失指减少一项活动所花费的时间。

（26）物质或事物的数量是指材料、部件及子系统等的数量，它们可以被部分或全部、临时或永久地改变。

（27）可靠性是指系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力。

（28）测试精度是指系统特征的实测值与实际值之间的误差。减少误差将提高测试精度。（29）制造精度是指系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差。

（30）物体外部有害因素作用的敏感性是指物体对受外部或环境中的有害因素作用的敏感程度。

（31）物体产生的有害因素是指有害因素将降低物体或系统的效率，或完成功能的质量。这些有害因素是由物体或系统操作的一部分而产生的。

（32）可制造性是指物体或系统制造过程中简单、方便的程度。

（33）可操作性是指要完成的操作应需要较少的操作者、较少的步骤以及使用尽可能简单的工具。一个操作的产出要尽可能多。

（34）可维修性是指对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短、方便和简单。

（35）适应性及多用性是指物体或系统响应外部变化的能力，或应用于不同条件下的能力。

（36）装置的复杂性是指系统中元件数目及多样性，如果用户也是系统中的元素将增加系统的复杂性。掌握系统的难易程度是其复杂性的一种度量。

（37）监控与测试的困难程度是指如果一个系统复杂、成本高、需要较长的时间建造及使用，或部件与部件之间关系复杂，都使得系统的监控与测试困难。测试精度高，增加了测试的成本也是测试困难的一种标志。

（38）自动化程度是指自动化程度是指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力。自动化程度的最低级别是完全人工操作。最高级别是机器能自动感知所需的操作、自动编程和对操作自动监控。中等级别的需要人工编程、人工观察正在进行的操作、改变正在进行的操作及重新编程。

（39）生产率是指单位时间内所完成的功能或操作数。

为了应用方便，上述39个通用工程参数可分为如下3类：

物理及几何参数：（1）～（12），（17）～（18），（21）条。

技术负向参数：（15）～（16），（19）～（20），（22）～（26），（30）～（31）条。

技术正向参数：（13）～（14），（27）～（29），（32）～（39）条。

负向参数（Negative parameters）指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变差。如子系统为完成特定的功能所消耗的能量（第19，20条）越大，则设计越不合理。

正向参数（Positive parameters）指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变好。如子系统可制造性（第32条）指标越高，子系统制造成本就越低。

【管理矛盾】所谓管理矛盾是指，在一个系统中，各个子系统已经处于良好的运行状态，但是子系统之间产生不利的相互作用、相互影响，使整个系统产生问题。比如：一个部门与另一个部门的矛盾，一个工艺与另一个工艺的矛盾，一个机器与另一个机器的矛盾，虽然各个部门、各个工艺、各个机器等都达到了自身系统的良好状态，但对其他系统产生副作用。

为了解决实际中出现的矛盾，TRIZ建立了一系列用以解决矛盾为目的的工具和原则，它们大致可以分为3类：TRIZ的理论基础、分析工具和知识数据库。

【TRIZ的理论基础】TRIZ的理论是建立在技术进化论的系统之上的，阿奇舒勒通过研究给出了技术系统演变的8个模式，它们对于产品的创新具有重要的指导作用。

（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。

【分析工具】分析工具是TRIZ用来解决矛盾的具体方法或模式，阿奇舒勒通过总结和演绎得出了许多实用的分析工具。这些分析工具使TRIZ理论能够在实际中广泛应用。

矛盾矩阵

前面已经讲过，两个通用工程参数导致了系统的技术矛盾，那么将这两个参数相结合就能够找出解决矛盾的办法，于是TRIZ用了数学上比较常见的矩阵的方式来简单地表述出找到解决办法的途径。在阿奇舒勒的矛盾矩阵中，将39个通用工程参数横向、纵向顺次排列，横向代表恶化的参数，纵向代表改善的参数，在工程参数纵横交叉的方格内的数字代表建议使用的40个发明原理的序号。矩阵共组成了1 521个方格，其中有1 263个方格内有数字。在没有数字的方格中，“＋”方格处于相同参数的交叉点，系统矛盾由一个因素导致，这是物理矛盾，不在技术矛盾应用范围之内。“－”方格表示没有找到合适的发明原理来解决问题，当然只是表示研究的局限，并不代表不能够应用发明原理（矩阵图见附录）。

【应用矛盾矩阵的步骤】应用矛盾矩阵解决工程矛盾时，建议使用以下16个步骤来进行。当然这也只是建议，具体应用时可以增加或者跳跃。

（1）确定技术系统的名称。

（2）确定技术系统的主要功能。

（3）对技术系统进行详细的分解。划分系统的级别，列出超系统、系统、子系统各基本的零部件，各种辅助功能。

（4）对技术系统、关键子系统、零部件之间的相互依赖关系和作用进行描述。

（5）定位问题所在的系统和子系统，对问题进行准确的描述。避免对整个产品或系统笼统的描述，以具体到零部件为佳，建议使用“主语+谓语+宾语”的工程描述方式，定语修饰词尽可能少。

（6）确定技术系统应改善的特性。

（7）确定并筛选待设计系统被恶化的特性。因为，提升欲改善的特性的同时，必然会带来其他一个或者多个特性的恶化，对应筛选并确定这些恶化的特性。因为恶化参数属于尚未发生的，所以确定起来需要“大胆设想，小心求证”。

（8）将以上2步所确定的参数，对应附表所列的39个通用工程参数进行重新描述。工程参数的定义描述是一项难度颇大的工作，不仅需要对39个工程参数的充分理解，更需要丰富的专业技术知识。

（9）对工程参数的矛盾进行描述。欲改善的工程参数与随之被恶化的工程参数之间存在的就是矛盾。

（10）对矛盾进行反向描述。假如降低一个被恶化的参数的程度，欲改善的参数将被削弱，或另一个恶化的参数被改善。

（11）查找阿奇舒勒矛盾矩阵表，得到所推荐的发明原理的序号。

（12）按照序号查找发明原理汇总表，得到发明原理名称。

（13）按照发明原理的名称，查找发明原理的序号。

（14）将所推荐的发明原理逐个应用到具体问题上，探讨每个原理在具体问题上如何应用和实现。

（15）如果所查找到的发明原理都不适用于具体的问题，需要重新定义工程参数和矛盾，再次应用和查找矛盾矩阵。

（16）筛选出最理想的解决方案，进入产品的方案设计阶段。

【物-场分析】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：y＝F（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。

例：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。

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理论提出了

物－场模型的76个一般解法和标准解法。

ARIZ——发明问题解决算法

按照TRIZ对发明问题的五级分类，一般较为简单的一到三级发明问题运用创新原理或者发明问题标准解法就可以解决，而那些复杂的非标准发明问题，如四、五级的问题，往往需要应用发明问题解决算法——ARIZ做系统的分析和求解。

ARIZ——发明问题解决算法，是TRIZ理论中的一个主要分析问题、解决问题的方法，其目标是为了解决问题的物理矛盾。该算法主要针对问题情境复杂、矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析和转化，最终解决问题。该算法尤其强调问题矛盾与理想解的标准化，一方面技术系统向理想解的方向进化，另一方面如果一个技术问题存在矛盾需要克服，该问题就变成一个创新问题。

TRIZ认为，一个创新问题解决的困难程度取决于对该问题的描述和该问题的标准化程度，描述得越清楚，问题的标准化程度越高，问题就越容易解决。ARIZ中，创新问题求解的过程是对问题不断地描述，不断地标准化的过程。在这一过程中，初始问题最根本的矛盾被清晰地显现出来。如果方案库里已有的数据能够用于该问题则有标准解；如果已有的数据不能解决该问题则无标准解，需等待科学技术的进一步发展。该过程是通过ARIZ算法实现的。

简单地说，ARIZ首先就是将系统中存在的问题最小化，原则是在系统能够实现其必要功能的前提下，尽可能不改变或少改变系统；其次是定义系统的技术矛盾，并为矛盾建立“问题模型”；然后分析该问题模型，定义问题所包含的时间和空间，利用物－场分析法分析系统中所包含的资源；接下来，定义系统的最终理想解。

通常，为了获取系统的理想解，需要从宏观和微观级上分别定义系统中所包含的物理矛盾，即系统本身可能产生对立的2个物理特性，例如：冷-热、导电-绝缘、透明-不透明等。因此，下一步需要定义系统内的物理矛盾并消除矛盾。矛盾的消除需要最大限度地利用系统内的资源并借助物理学、化学、几何学等工程学原理。作为一种规则，经过分析原理的应用后如问题仍然没有理想的解，则认为初始问题定义有误，需调整初始问题模型，或者对问题进行重新定义。

应用ARIZ包括以下9个步骤。

步骤1：识别并对问题公式化。

步骤2：构造存在问题部分的物-场模式。

步骤3：定义理想状态。

步骤4：列出技术系统的可用资源。

步骤5：向效果数据库寻求类似的解决方法。

步骤6：根据创新原则或分隔原则解决技术或物理矛盾。

步骤7：从物-场模式出发，应用知识数据库(76个标准和效果库)工具产生多个解决方法。

步骤8：选择只采用系统可用资源的方法。

步骤9：对修正完毕的系统进行分析防止出现新的缺陷。

76个标准解决方法

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类：建立或破坏物质场；开发物质场；从基础系统向高级系统或微观等级转变；度量或检测技术系统内一切事物；描述如何在技术系统引入物质或场。发明者首先要根据物质场模型识别问题的类型，然后选择相应的标准方法解。

第一类标准解：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。

（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 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。

第二类标准解：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，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。

（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。第三类标准解：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）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。

第四类标准解：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。

（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。

（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

（59）代替直接测量，可测量时间或空间的一阶或二阶导数。

第五类标准解：简化改进系统。

（60）间接方法：①使用无成本资源，如：空气、真空、气泡、泡沫、缝隙等；②利用场代替物质；③用外部附加物代替内部附加物；④利用少量但非常活化的附加物；⑤将附加物集中到特定位置上；⑥暂时引入附加物；⑦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；⑧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；⑨通过对环境或物体本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。

（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，通常在接近状态转换点处实现。

（74）通过分解获得物质粒子。

（75）通过结合获得物质。

（76）假如高等结构物质需分解但又不能分解，可用次高一级的物质状态替代；反之，如低等结构物质不能应用，则用高一级的物质代替。

应用标准解法的4个步骤

从第一类解到第四类解的求解过程中，可能使系统变得更复杂，因为往往要引入新的物质或场；第五类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类问题，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。

在应用标准解法的过程中，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。

科学和技术效果数据库

所谓效果是指两个或多个参数间在一定条件下的相互作用并产生输出。在传统的专利库中，效果都是按题目或发明者名字进行组织的，那些需要实现特定功能的发明者不得不根据与类似效果相联系的人名从其他领域寻求解决方法，由于发明者可能除了自身领域外对其他领域一无所知，那么搜索就比较困难。1965～1970年，阿奇舒勒与同事开始以“从技术目标到实现方法”方式组织效果库，这样，发明者可以首先根据物质场模型决定需要实现的基本功能，然后能够很容易地选择所需要的实现方法。

效果库是TRIZ知识库的主要组成部分。知识库和分析工具的区别在于，知识库是在解决问题过程中提供转换系统的方法，而分析工具是帮助分析问题和提出问题的。

第三篇：基于TRIZ创新方法的开放式创新实验室建设方案

基于TRIZ创新方法的开放式创新实验室建设方案

[摘要]基于TRIZ创新方法，论文提出了一种全新的开放式创新实验室的建设方案，即学生通过前期讲座掌握RTIZ创新方法，按照创新方法实验报告模板的指引完成实验方案构思，最终得到具有创新性、新颖性及实用性的创新成果。

[关键词]TRIZ；创新方法；开放式创新实验室；建设方案

1、引言

为进一步推行开放式实验教学改革，形成动态、开放、自主、多元的实验教学模式，激发学生自主创新兴趣，培养学生创造性思维能力、创新性实验能力、科学研究能力，许多高校正在开展开放式创新实验室建设工作，创新实验室的建设目标是能够找到一条既适合大面积教学需求、又适合少数有需求学生的探究性研究的有效教学实践模式。

创新思维与创新方法在创新能力培养中占有重要地位，创新思维与创新方法正在被人们认可和重视。TRIZ理论是前苏联-阿塞拜疆 Azerbaijan发明家根里奇?阿奇舒勒所提出的，他从1946年开始领导数十家研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体，通过对世界高水平发明专利（累计250万件）的几十年分析研究，基于辩证唯物主义和系统论思想，提出了有关发明问题的解决理论。TRIZ理论通过对人类创新活动的高度概括，目前已经形成了一套具体求解创新问题的工具和方法。

在当前“大众创业、万众创新”的历史背景和机遇下，高等教育在培育创新精神和培养创新型人才方面肩负着特殊的使命，而在传统教育模式的基础上如何导入创新教育是一个亟待解决的问题，需要我们在教学实践中进行不断的探索。大学生创新能力与创新思维的培养可从创新认识、创新方法、创新活动流程等多方面切入，其中，创新思维是框架，创新思维到创新能力的转变至关重要。基于TRIZ创新方法，论文提出了一种全新的开放式创新实验室的建设方案，即在指导学生了解、熟悉、应用RTIZ创新思维方法思想的基础上，结合学生专业实际，依托可行性较高的溶创新方法于一体的实验报告模板，让学生在潜移默化中接受创新能力训练，通过后期的专利和论文成果的辅导使得创新成果得以凸显。

2、开放式创新实验室的特点

开放式创新实验室具有适用性、开放性、创新性的特点。适用性要求实验项目的规模至少能满足10人以上同时开展实验的要求，这是由于创新性的实验项目的开课对象一般为具有一定专业基础的相关专业大面积本科生，实验项目本身也包含面广量大的学科基础实验课和专业基础实验课；开放性要求实验项目在现有实验室条件下或通过建设后能够真正开出，满足开放性实验教学要求，在实验时间、实验空间、实验资源和实验室管理等方面实现开放，学生在教师指导下，自主设计实验方案、开展探索研究、进行数据分析处理和撰写实验报告，注重实验过程评价而不是实验结果的评价；创新性要求实验项目的选题应尽可能反映学科前沿课题或社会生活中有待解决的问题，从最新的科研成果或教改成果中凝练出实验项目，体现实验内容自主性、实验结果未知性、实验方法和手段的探索性，注重启发学生创新思维，培养学生自主研究学习能力。

3、开放式创新实验室建设方案

鉴于开放式创新实验室的上述特点，从TRIZ创新方法应用的角度出发，我们提出了一条基于TRIZ创新方法的开放式创新实验室建设方案。开放式创新实验室的开课模式主要分选课、上课、提交报告、评定成绩四个阶段，下面分别进行说明。

选课阶段，针对我校每学期2500名左右选修实验课程的本科生，给出250名左右的创新实验选课名额，遴选出对创新有兴趣的同学。

上课阶段，首先通过两次课堂讲座形式对250名选课同学进行TRIZ创新方法及创新思维的培训以及专利相关知识的辅导，然后分发创新实验报告模板，让学生按每10人一组自行分组，并确定每组进入实验室确切时间；在实验课堂上，实验室提供多个与本校专业密切相关的课题供学生自行选择，每个课题又可以衍生出若干子课题，例如我们实验室的“空气阻力系数测定”项目是在南京千韵公司的QY-KZIA空气阻力系数测定实验仪的基础上建立起来的，当一个物体与空气的气流发生相对运动时，气流会对物体产生一种阻力，这种气流对物体的阻力可简称为流阻（或风阻），对于在迎着气流方向上同样的横截面情况下，不同的形状的物体所受流阻是不相同的，这种不同形状物体所受流阻的系数就是本实验要研究的主要内容，通过本实验来研究不同形状物体的阻力系数，对水文、流体力学、建筑设计、航空和汽车设计、高速列车设计等与气流速度密切相关的行业都有很现实的意义，每位同学可以根据自己的专业与兴趣，选择一个问题，应用TRIZ方法，按照实验报告模板的指引，完成自己的创新研究。

提交报告阶段，按照实验报告模板的要求，提交问题解决过程及最终优化方案，教师分析方案创新性、新颖性及实用性，择优推荐申请专利或发表在实验室内部刊物《创新方案》上。

评定成绩阶段，创新实验最终成绩由参加两次讲座及实验过程及方案综合评定，提交完整问题解决方案并公开发表者，实验成绩为优，并优先推荐参加校级物理创新竞赛。

4、总结

论文从TRIZ方法应用的角度出发，结合高校教学现状与需求，提出了一套具体翔实并具有适用性的开放式创新实验室建设方案，可供教学改革与TRIZ应用研究者借鉴与应用。

参考文献

[1]卢艳军.大学生创新实验室运行管理模式的研究[J].实验技术与管理，2014，（12）.[2]齐二石.创新实验室模式下高校管理创新型人才培养研究[J].天津科技，2014，（9）.[3]田裕康，罗维平.创新实验室自主管理和自主学习模式探析[J].实验技术与管理，2012，（2）.[4]郝卫东，李静，唐亮.开放性机器人创新实验室建设研究[J].高教论坛，2009，（9）.[5]张开骁，张佳妮，应海华，雷撼，张凯.TRIZ创新理论在光电效应实验仪改进中的应用[J].科技创新导报，2015，（1）.[6]覃方.技术创新方法TRIZ的推广应用研究.广东省社会科学院，2014，（5）.[7]周贤永.基于TRIZ和可拓学的技术创新理论与方法研究.西南交通大学，2012

[8]彭慧娟，成思源，李苏洋，向孟群.TRIZ的理论体系研究综述[J].机械设计与制造，2013，（10）.[9]吴魏霞.大学物理实验分组式讨论教学方法的探讨[J].实验室科学，2014，（3）.[10]张新超，郭子铎，赵立珍，李瑞东，杨健.理工类大学物理实验课程考核方法探讨[J].教育教学论坛，2013，（4）.作者简介

张开骁（1978-）男，江苏南京，副教授，研究方向为教学改革与创新方法研究.

第四篇：发明创新理论TRIZ

《发明创新理论TRIZ》课程结业论文

基于TRIZ理论的计算机辅助

创新设计方法探讨

基于TRIZ理论的计算机辅助创新设计方法探讨引言

创新是企业得以生存和持续发展的内在动力，是当今之企业核心竞争力的重要标志。在知识经济时代，世界科技的发展将更加迅速，产品的技术含量不断提高，产品生命周期将更加缩短。一个新产品的设计过程，包括许多复杂推理及作出决定的过程。产品创新意味着需要更多的跨学科的知识结构、更复杂的技术支撑和更完善的创新理论。

目前，软件在产品的分析、计算、绘图以及制造等方面发挥了很大的作用，但在产品创新构思阶段，更多、更重要的是非数据计算的通过想象、推理和判断来解决的创新活动，现有CAD软件不能支持概念设计阶段的创新活动，更不可能支持创新设计，因此，一个能支持产品创新设计的模型、方法和相应的计算机软件系统，将有助于产品创新设计技术的发展。创新设计和计算机辅助创新技术的概念

2.1 创新设计的定义

产品创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果(含理论、方法和技术原理)进行创新构思，设计出具有科学性、创造性、新颖性及实用性的产品的一种实践活动，是创造具有市场竞争优势商品的过程。

2.2 计算机辅助创新的定义

计算机辅助创新(Computer-Aided Innovanovation)简称(CAI)，该技术是近年来在欧美迅速发展起来的新技术。它集发明问题解决理论(TRIZ),现代设计方法学、本体论、语义处理技术以及计算机软件技术为一体，填补了CAX领域的技术空白，成功地把信息化技术应用到了产品生命周期的最前端。在产品研发过程的开始，尤其在概念或方案设计阶段，提供先进的创新理论、方法及多学科知识的支持，使研发人员能够有效地运用创新的科学规律，打破思维定势，全面地分析问题，从不同学科领域中借鉴有效的技术和方法，从而构建出科学的创新设计方案，优化研发进程，减少后期的重复开发和资源浪费。

正像CAD计算机辅助创新技术可以将多个领域的科学知识有机地综合起来，有助于设计者拓宽思考空间，打破思维定势，引导设计者综合应用各学科的知识，获得突破性的创新知识，为产品创新源源不断地提供富有创造性的设计方案，成为企业提高新产品开发能力和经济效益的重要手段。3 计算机辅助创新设计系统的实现

3.1 TRIZ理论

TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)是“发明问题解决理论”俄文的缩写，是研究创新的科学规律的理论。它是由前苏联发明家G.S.Altshuller在1946年创立的。TRIZ理论的基本原理是：①所有具有某种功能的技术系统都是按照相同的规律进行演化和发展的;②在一个技术系统的发展过程中，对系统中任何一部分进行改进，将会导致与系统中其他部分发生冲突。解决这一冲突，可使系统整体性能得到改善，重复这个过程，使系统更接近理想状态。

20世纪90年代开始，TRIZ理论研究与实践在美国、欧洲、日本和韩国迅速发展，应用也遍及许多领域。例如，将TRIZ工具应用到安全气袋设计，开发者通过应用TRIZ工具发现问题之后产生的突破性方案和处理其中的冲突，把TRIZ进化模式加到他们当前技术知识去发现新的可能解。

3.2 计算机辅助创新设计系统的实现

目前已有的CAD软件不能为设计者提供产品创新支持，开发CAI软件具有广泛应用前景。

基于TRIZ理论的CAI软件在发达国家的企业，特别是大企业应用效果较好，已成为

CAI软件开发的一个热点。美国Inventionmachine及Ideation International基于TRIZ理论分别开发了商品化软件Tech0ptimizer及Innovation WorkBench(IWB)；德国的TriSolve：公司2001年推出了基于TRIZ理论的CAI软件TirSolver2.1；荷兰的Insytec B.V 公司开发了TRIZ Explorer(tm)软件；新的软件还不断出现。这些软件使TRIZ中的概念、原理、工具与知识库紧密结合，应用这些软件设计者能充分利用优秀的工程设计实例，为正在开发中的产品提供设计参考，使设计快速、有效、高质量地完成。

计算机辅助产品创新设计有三个基本条件：一是有一个方法论；二是有一个足够大的信息空间以充分获取适用的知识和激发创新灵感；三是有一个符合创新设计思维方法的辅助设计系统。

计算机辅助创新设计系统一般都包含以下几个模块：项目导航、技术系统分析、问题分解、解决方案、创新原理、专利查询、方案评价和报告生成、知识库扩充、专利申请等模块。计算机辅助创新设计系统的流程图如图1所示。

图1 计算机辅助创新设计系统流程图

3.2.1 项目导航

项目导航模块主要是研发人员对项目和问题初始情境进行描述，支持导人多幅图像方便对问题的理解和描述。在项目导航中管理整个的创新问题求解流程。

3.2.2 技术系统分析

技术系统分析模块主要是研发人员通过对技术系统进行分析，建立功能模型来理解一个系统；并通过系统分析找出当前系统的不足，定义系统存在的问题。

技术系统的功能模型主要描述四部分内容：零部件、(系统/产品)对象、超系统、有用或有害功能。各零部件部件在系统中具有不同的角色，包括能量源、能量传递(传导器)、能量转换(转换器)、能量放大(放大器)、工具、控制工具、传感器、信号比较器、编码/解码器、记忆单元、信号指示器、容器等。各模块之间通过某种连结完成特定功能，这种连结通过线条表示，主要分为主能量流(mainline)，控制流(control line)，结构流(case lines)，和有害能量流(undesirable line)。

通过系统建模，便于研发人员全面系统了解技术系统的工作原理以及各组成部分的功能角色，为研发人员交流讨论提供了共同语言，它也是一种结构化的技术系统方案描述方式，有利于创新成果的知识表达和将来的知识重用。

技术系统的系统分析通过所建功能模型的分析和评价，可以有效地揭示并解决技术系统中存在的问题，从而进一步提升和改进技术系统功能。基于所建功能模型，自动生成一系列要解决的问题，帮助研发人员找出当前系统的不足，支持已有系统的改进和新系统的设计。

3.2.3 问题分解

运用三轴问题分析法、系统层次轴和因果关系轴等方法对初始问题进行分析与重定义，将复杂的工程问题分解成为多个子问题。帮助用户发现隐藏在表层问题背后的真正问题。

3.2.4 解决方案

实践证明，研发人员遇到的80%的问题其实在其它领域已经被解决。解决方案模块帮助用户及时发现已有的成功的解决方案，提供给用户在原有方案基础上快速寻求自己问题的合理解决办法。计算机辅助创新软件中的解决方案大部分是基于对欧美高水平发明专利的分析，形成涵盖众多领域的创新方案知识库。运用语义处理技术和本体论技术，构建起描述工程领域知识的本体论词典，提供包括语法扩展、语义扩展、本体论扩展和关键词在内的多种查询方式。基于本体论的直接问题求解，利用本体论对创新方案知识库进行搜索，提供给用户直接的可付诸实施的解决方案。

3.2.5 创新原理

在技术系统的改进和设计过程中，通常会出现改进某一特性导致其他特性恶化的情况，即出现矛盾。创新原理为研发人员解决技术系统中存在的矛盾提供了方向和思路。该模块提供研发人员基于TRIZ理论的启发式问题求解。创新原理是在大量专利分析研究基础上总结出来的、解决不同工程领域矛盾问题的有效工具。每个创新原理中均包含数个来自于专利的实例帮助用户理解和使用。

3.2.6 专利查询

基于专利知识解决实际问题是一种重要的创新方式。计算机辅助创新软件提供专利查询技术，即通过一种语义扩展方式，对一个具体问题，能够提供不同相关程度的专利信息，为创新问题解决提供更加全面的知识支持。专利查询支持在线对美国、欧洲和日本专利局数据库的自动查询。工程师可以根据自己需要，选择合适的专利，加人到自己的解决方案中，还可以在此基础上进行语义提取和整理，添加到系统的解决方案知识库中，使得系统知识库更加强大和专业。

3.2.7 方案评价

计算机辅助创新软件提供了两种解决方案评价模式：客观评价和主观评价。客观评价是基于每个解决方案来自的专利的引用次数来确定。如果一个专利被引用次数越多，就说明这个专利越基础、越适用、越重要。

解决方案的主观评价分为两种：基于参数评价模型的单专家评价和多专家评价。这两种评价方式首先要构建一个评价参数模型，评价参数包括正面参数和负面参数，正面参数就是

值越大越好的参数，例如噪声减小的程度；负面参数就是值越小越好的参数，例如解决方案实施的成本和时间。在参数模型中也可以按照每个参数的重要程度设置每个参数的权重。而多专家评价则需要在此基础上还要构建专家组模型，包括参与评价的专家信息，根据他们的评价意见对最终结果重要性分别设定其权重。

3.2.8 报告生成计算机辅助创新软件根据用户的不同需求提供不同的报告生成模板。在生成的报告中可以包含整个问题的求解流程，如项目的管理信息，问题分解，找到的多个候选方案，方案评价等内容。

3.2.9 知识库扩充

一个企业的持续成功依赖于有效地利用和管理智力资产。计算机辅助创新软件提供创新方案库扩充功能。用户可以将自己经过长期的业务实践而掌握的专业知识、成功的经验甚至失败的教训按照一定的格式组织起来，并构建其中的本体关系，让宝贵的企业经验从个体的知识变成公有的、可以共享的、有组织的知识，让中、青年研发队伍有效地继承学习老专家的经验，为进一步的创新提供巨大的知识源泉，实现智力资产在企业内部的有效管理和传递。

3.2.10 专利申请

知识经济时代，智力资产已经成为企业最重要的资源。智力资产保护也成为企业最关心的问题。计算机辅助创新软件提供有专利生成模板，支持申请的辅助生成。针对用户最终形成的解决方案，提供了快速生成专利申请报告的模板，满足用户申请专利的需要。同时还提供新颖性检(Invention Originality Query)功能。可以根据专利分类号/索引，专利索引等进行查询，以查找与所要申请的专利相关的专利号和已有专利。计算机辅助创新设计方法应用探讨

计算机辅助创新设计平台能够使研发人员者在短时间内了解并掌握最先进的创新理论和方法，以全新的思维方式分析问题。在此平台上，研发人员能打破思维定势，根据行业特点，为企业量身定制符合实际情况的创新能力拓展训练平台。但该平台能否使企业在短期内提高全员创新能力还取决于以下几个方面的因素：

4.1 完善的创新能力培训模式

计算机辅助创新设计平台是一种计算机支持的数字化学习与培训平台。要想使研发人员尽快用起来，必须加强TRIZ理论为代表的发明创造方法学及其他常用设计方法学的理论培训、案例讲解、练习巩固、实战演练和水平测试。采用循序渐进的学习方法，以帮助学员更好的理解创新原理，提高学习效果。

4.2 扩展知识库所须的人力和物力投入

计算机辅助创新软件的一个重要特点就是开放性，即它是一个可以扩展的知识平台。企业如能投人一定的人力和物力把自己行业领域知识中的成功经验和案例，甚至失败教训植人到知识库中，不仅可实现知识的积累、共享和重用，防止智力资产流失，而且将大大提高新产品研发速度，缩短研制周期。

4.3 健全企业技术创新的激励机制

为提高广大科技人员技术创新的积极性，企业要有健全的技术创新激励机制。在对研发人员技术创新绩效正确评价的基础上采取适当的激励措施。激励措施可分为三类：物质激励、精神激励和情感激励。物质激励是最重要的激励手段。物质激励也可根据实际情况采用资金、科技股份、出国培训等手段。但物质激励也有一些缺陷，美国管理学家皮特曾指出，重赏会使大家彼此孤立，影响工作的正常开展。而且大部分研发人员都非常重视企业的发展前景、团队工作气氛及领导的管理风格，因此精神激励和情感激励也是必不可少的。结束语

本文简述了创新设计和计算机辅助创新设计的概念，阐述了计算机辅助创新设计系统的模型和模块功能，对计算机辅助创新系统的应用进行了探讨，为工程技术领域新产品的创新提供了新的设计方法，也为计算机辅助创新软件的推广和应用打下良好的基础，有利于设计人员在产品的概念设计、方案设计阶段高效率、高质量地提出创新设计方案，从而达到提高产品竞争力的目的。

第五篇：格式：基于TRIZ理论的洗衣机创新设计

基于TRIZ理论的洗衣机创新设计

杨明朗 杨忠强

（南昌大学，南昌 330031）

摘要: 以TRIZ冲突解决理论为指导，依据其应用的设计过程和技术冲突解决方法，针对现阶段传统滚筒式洗衣机所存在的缺点，提出切实可行的创新设计方案。从新的角度进行理想化分析，并用相关软件设计出新型滚筒式洗衣机，从而得出洗衣机创新设计的新方法。

关键词: 洗衣机，TRIZ，冲突解决，创新设计

Based on the theory of TRIZ in innovation design of the washing machine

YANG Ming-lang，YANG zhong-qiang

（Nanchang University，Nanchang 330031）

Abstract: As TRIZ conflict resolution theory as the guide, according to its application design process and technology conflict resolution methods, aimed at reverse-force cylinder washer which exists in the traditional shortcomings, and feasible design scheme of innovation.From a new Angle, and related software idealize analysis designed, so as to obtain new roller-type washing machine, a new method of design of innovation

Keywords: washing machine, TRIZ, conflict resolution, innovative design 1 引言 随着生活水平的提高和生活节奏的加快，洗衣机作为一种替代人们手工洗涤衣物的家用电器已成为我们生活中不可缺少物品。现代工业化的加速带动了世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。伴随着科技的进一步发展，更多新型更适合人们使用的洗衣机给我们带来许多新的生活方式。

自洗衣机进入中国市场后，随着十几年的发展，国内的洗衣机市场向高端挺进之势愈演愈烈。源自欧美的滚筒概念随着洗衣清洁理念的逐渐普及，越来越得到中国消费者的欢迎。对于传统家电制造商来说，滚筒产品的推广和普及，预示着中、高端产品开始得到普通家庭用户的青睐。而且近年来，随着人类与环境和资源问题的尖锐化，人们环保意识和节能意识的不断提高，环保和节能的洗衣机越来越受到人们的注目，成为洗衣机的发展趋势。运用TRIZ理论指导洗衣机的创新设计，能够设计出符合消费者需求具有市场竞争力的洗衣机产品。利用冲突解决矩阵实现创新

在解决技术问题时，当改善系统的某个属性时，往往会使系统中其它属性恶化，这时便产生了系统矛盾对立。A1tshuller通过对矛盾的深入研究已发现了39个技术特性，任何一个技术矛盾都可用其中的一对特性来描述：同时还发现，由其中一对技术特性描述的任一技术矛盾都有创新解，求该创新解的过程即是在40条原理中

【1】

确定解决技术问题的原理的过程。

技术特性表所提供的原理往往并不能直接使问题得到解决，而是提示了最有可能解决问题的探索方向。解决问题时必须根据所提供的原理及所要解决问题的特定条件，提出解决问题的具体方法。当针对具体问题确认了一个技术矛盾后，要用该问题所处技术领域中的特定术语描述该矛盾。之后，要将矛盾的描述翻译成一般术语，由这些一般术语选择标准矛盾技术特性。技术特性决定的是一般问题，并可选择可用解决原理。一旦某一原理被选定后，作者简介：杨明朗（1949-），男，江西南昌人，南昌大学教授、博士生导师，主要从事产品设计及理论、人机工程学研究。

杨忠强（1986-），男，山东济宁人，南昌大学硕士研究生，主攻产品设计及理论研究。

必须根据特定的问题应用该原理以产生一个特定的解。对于复杂的问题，一条原理是不够的，原理的作用是使原系统向着改进的方向发展。在改进的过程中，对问题的深入思考、经验都是需要的[2]。设计实例

对于市面上的滚筒洗衣机，对衣服的洗净度和洗衣时间与衣物的磨损度是第一评判标准[3]，随着科技的发展，洗衣机相应科技含量的增加使这些问题都会得到解决。滚筒洗衣机的多元化，智能化的发展也是其趋势之一，只有多方面全方位的软硬件升级，才能更好的迎合消费者的需求。现在滚筒洗衣机造型单一，功能单一，提供的服务也很有限，但是如果增加洗衣机的功能，则相应的洗衣机的复杂性重量成本等都会相应增加，而且增加洗衣机的功能又希望机器更多智能化，操作性方面的增删又与其有矛盾。绿色设计的口号在近几年的提出越来越响亮，绿色环保的设计趋势也是一个重要的设计走向，也是洗衣机多用性和智能化处理的一个方面[4]。

现利用冲突解决矩阵来分析以上问题。首先在39个标准工程参数中选择并确定技术冲突的一对特定参数，如果适应性及多用性，则装置的复杂性变大，根据冲突矩阵表，解决的方法是：NO.15 动态化 NO.29 启动与液压结构 NO.37 热膨胀

NO.28 机械系统的替代。

如果自动化程度提高，那么可操作性降低，根据冲突矩阵表，解决的方法是：NO.1 分割 NO.12等势性 NO.34 抛弃与修复 NO.3 局部改变

由此可见，适应性及多用性和自动化程度提高，那么将导致装置的复杂性变大，可操作性降低，形状及结构稳定型也将受到影响。

经过分析，根据发明原理NO.1分割，NO.3 局部改变，NO.28 机械系统的替代，NO.34 抛弃与修复原理提出如下解决方法[5]：

分割原理：理想的一体化绿色环保洗衣机要达到投入产出环保且被有效利用就要用到分割原理，将洗衣机滤水系统，储

水系统，二次用水蓄水桶分割开来。环保洗衣机要达到投入产出的完全绿色化，就要结合集水器，水过滤器，储水装置，各装置相关相连但又互相分割独立，比如将废水处理后储水桶置于洗衣机外，经过过滤处理过的水还可以在储水桶中再次利用。根据这样的构思，便画了如下的草图并做出渲染图来完成这样的构想。（见图1）

图1 外置型过滤储水桶 Fig.1 External type filtering water barrel

局部改变原理：产品的创新和技术上的突破需要局部的相应改变来配合，洗衣机的局部改变包括由功能所带来的内部构造，储水桶，仪表盘，承重轮等局部改变。根据构思，便在内外部建模后的渲染图上试图达到这样的效果：（如图2）仪表盘要显示各项自动化功能及储水等各相关环保设计按键，内置传送发动机和抽水泵位置的改变，绿色设计引发的排水装置和设计风格一致的洗衣机轮的改变。

图2 局部设计细节

Fig.2 Local design details

机械系统的替代原理：市面上的洗衣机没有完全定位洗衣机的环保功能，机械系统的替代将为环保洗衣机注入新的设计理念，做到极致的洗衣机环保功能不仅仅是资源利用的投入产出的绿色化，而且是合理有效的充分利用资源，目前英国利兹大学的研究人员发明了一种新型无水滚筒洗衣机，这种洗衣机不但洗衣效果出色，能够清除所有类型的污渍，而且节能效果十分惊人，只需不到平时用量的2%的水和电就能够完成清洗任务，它的工作原理是

使衣服在浸湿以后将与大量的塑料小球混合、搅拌在一起。在这个过程中，水溶解污渍并使其脱离衣物，塑料小球则负责对污渍进行吸收，从而完成对衣物的清洁。（如图3）

图3 无水洗衣机工作示意图

Fig.3 No water washing machine work flow diagram

抛弃与修复原理：洗手盆或者洗衣机产生的用水一般直接排出，若想使环保洗衣机将其水利用的各个环节都合理利用起来，经过剖析洗衣机内部构造以及水过滤循环装置的构造，达成水循环的抛弃修复的构想流程为：洗手盆的废水经过机械过滤-活性炭吸附管-阻垢系统-最后到达储水箱储存，将洗手的废水过滤为洗衣服的干净的再利用水，经过抽水泵抽入洗衣桶内使用，洗衣桶内的水使用后再次排出到小的机箱外的储水桶，最后排出的废水可以冲厕所，涮墩布等。根据构想所做的渲染图（如图4），说明了整个水利用的抛弃修复流程的各个环节。

一体化环保洗衣机的设计理念即是多功能，经济，实用，环保。可以当做洗手池，环保滚筒洗衣机，二次水过滤储水机，最后排出的脏水也可涮墩布等。经过以上的机械系统的替代可以达到水的合理利用的净度标准。

该问题的最终解决方案便是设计出下面这款洗衣机，该洗衣机的渲染图(如图

5)：将洗手盆，储水桶，机械过滤装置相结合进行综合设计，进行水循环的再利用，从而最大限度的通过水的处理和特性来达到节水用水的投入产出完全绿色的理念。因此这款洗衣机相比市面上的洗衣机更多的体现了绿色环保，智能操作，节能减排的特点，是一款实用的新型洗衣机，将给洗衣机市场带来一股绿色活力。

图4 绿色环保洗衣机工作流程示意图

Fig.4 Green washing machine work flow diagram

图5 绿色环保洗衣机渲染图

Fig.5 Green washing machine rendering picture 结语

在市场竞争日益激烈的今天，企业生存和发展的关键在于设计创新以不断提高自己的生产理念，生产出满足消费者需求的产品。洗衣机行业要想更稳固立足并开拓前进，应在充分掌握产品特点、把握今后市场动态走势的基础上，借鉴先进的创

新理论，实现创新设计，赢得市场以及未

参考文献

来。

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