TRIZ创新方法课程设计报告（共5篇）.docx

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1、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 创新案例一自动吸尘器TRIZ 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

2、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。1.1 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

3、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 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

4、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

5、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

6、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。

7、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 ( xl , x2 , x3 , ，xn )其中y表 示输出,xl , 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

8、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(SI , 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SI , 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。SI, 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

9、 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

10、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 法一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

11、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

12、，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

13、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

14、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

15、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

16、)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

17、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较 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

18、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

19、)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

20、。(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

21、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

22、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：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 或物体本身的分解获得所需的附加物。(61)将要素分为更小的单元。(62 )

23、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。(7

24、6 )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很U建立现有系统

25、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

26、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。19651970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

27、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L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 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

28、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 Inventive 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

29、 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。2.4 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。2.5 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。2.6 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

30、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 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

31、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、

32、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

33、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

34、、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- 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

35、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。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

36、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。参考文献卢艳军.大学生创新实验室运行管理模式的研究几实验技术与 管理，2014 , (12) .2齐二石.创新实验室模式下高校管理创新型人 才培养研究几天津科技，2014 , (9).田裕康，罗维平.创新实验 室自主管

37、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几科技创新导报，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，20128彭慧娟，成思源,李苏洋，向孟群.TRIZ的理论体系研究综述 臼.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

38、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几教育 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

39、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

40、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。2.1 计算机辅助创新的定义计算机辅助仓U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

41、 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GSAI

42、tshuller在1946年创立的。TRIZ理论的基本原理是：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; 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I、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。3.1 计算机辅助创新设计

43、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IdeationInternational基于TRIZ理论分别开发了商品化软件TechOptimizer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

44、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项目导航项目导航模块

45、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。3.1.1 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

46、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)o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

47、的不足，支持已有系统的改进和新系统的设计。3.1.2 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。3.1.3 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

48、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。3.1.4 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。3.1.5 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