4、TRIZ理论之40个发明原理

TRIZ理论40个发明原理中国发明协会会员全国创新型优秀教师中国创造学会会员章丘四中李昌旺40个发明原理－用有限的40条原理来解决无限的发明问题。•阿奇舒勒通过对250万份发明专利的研究发现，大约只有20％左右的专利才称得上是真正的创新，其它80％的专利往往早已在其它的产业中出现并被应用过。•阿奇舒勒坚信发明问题的原理是客观存在的，设计者掌握这些原理，就可以大大提高发明的效率、缩短发明的周期，而且能使发明过程更具有可预见性。为此，阿奇舒勒对大量的专利进行研究、分析、总结、提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的40个发明原理。•当前，40个发明原理已经从传统的工程领域扩展到微电子、生物医学、管理、文化、教育等社会的各个领域问题。40个发明原理的广泛应用，导致不计其数新的专利发明的产生。40个创新原理1分割11事先防范21减少有害作用时间31多孔材料2抽取12等势22变害为利32改变颜色、拟态3局部质量13反向作用23反馈33同质性4增加不对称性14曲率增加24借助中介物34抛弃或再生5组合、合并15动态特性25自服务35物理或化学参数变化6多用性16未达到或过度的作用26复制36相变7嵌套17一维变多维27廉价替代品37热膨胀8重量补偿18机械振动28机械系统替代38加速氧化9预先反作用19周期性动作29气压或液压结构39惰性环境10预先作用20有效作用的连续性30柔性壳体或薄膜40复合材料01、分割原理将卡车分成牵引车头和拖车组合家具百叶窗拉圾桶活动房屋将物体分割成相互独立的部分使物体成为可组合的（易于拆卸和组装）的部分提高物体的分割程度或分散程度•1)火车车厢之间是单独的个体，可调整车厢的数量2)圆珠笔的笔心与笔套是两个可分的部分，笔心可以换3)电风扇的三片叶片是三个独立的个体，可拆卸4)田地里的浇水水管系统，每一段用一个接头连接5)自行车、摩托车等的链条是一环一环相接的，每环都是可以取下来的美国陆军M270多管火箭炮发射中的M270M270反装甲子母弹攻击正在爆裂的M270子母弹A.将物体分割成相互独立的部分；C.提高物体的分割程度或分散程度；TRIZ故事1——通红的玻璃板在玻璃批量生产线上，对玻璃先进行加热然后再进行加工，加工完成后的玻璃仍处于通红状态，需要将其输送到指定位置直至冷却下来。现在的问题是，因为玻璃还处于高温，呈现柔软的状态，在滚轴传输线的输送过程中会因为重力下垂而造成变形，导致玻璃表面凹凸不平，后续需要大量的打磨工作来进行修正。年轻的工程师提出将传输线上的滚轴直径做到尽量小，以减少玻璃悬空的面积，提高玻璃的平度。“我们可以将滚轴直径像火柴棍一样细，”年轻的工程师说，“组成一个传输线”。“那么，每米长度内将有大约500个滚轴，安装时需要像做珠宝首饰一样细致。”老工程师说，“想一想这个传输线的造价。”“我认为我们不能再考虑滚轴传输线，”一位工程师说，“最好用新的方法来替代它。”“有什么号办法呢？”年轻的工程师说道。……突然，TRIZ先生出现了。“让我们来研究一下这个问题，”他说，“从方法上来选择。”随后，一个基于分割原理的解决方案展示了出来：突破常规思维的限制，将滚轴直径无限缩小，小到头发丝、1/100毫米、1/1000毫米、1/10000毫米……一直分割下去，会是什么呢？物质呈现分子、原子状态。解决方案是：用熔化的锡来代替滚轴。传输线是一个长长的、盛满熔化锡的槽子。由于锡的熔点低而沸点高，正适合通红的玻璃板的冷却温度区间，熔化锡在重力作用下，会呈现出一个绝对平面，可以很好地满足此工序的要求。而基于这个解决方案，又出现了很多的专利，比如给锡通电可以与磁铁一起作用，来完成对玻璃的成型加工。1)石油加工中，将一些油渣或其他有害物质提炼分离，已获得精度较高的汽油或柴油。2)子弹发出后，弹芯与弹壳分离3)电脑键盘与鼠标分开，为的是方便人们跟好的操作4)火箭在冲出大气层的过程中将已经燃完燃料的部分解体分离5)现在用在建筑中的隔音材料将噪音吸收或隔离，从而使噪音被分离出我们所处的环境TRIZ故事2——三个火枪手大仲马在小说《三个火枪手》中，描述了普托斯是如何在裁缝店定制新装的。普托斯不允许裁缝接触他的身体，裁缝无法量体，僵持之中，剧作家莫里哀来到了裁缝店。莫里哀将普托斯带到镜子前，然后让裁缝对着镜子里的普托斯进行测量，一个两难的问题得到了解决。这里，莫里哀使用的就是抽取原理，有效地化解了普托斯和裁缝之间的矛盾。1)锤子的一边做成平的一边做成扁的，增加了锤子的切削功能（采石场专用锤）。2)自动笔。将笔心上作一对耳朵，再加一根弹簧。3)电钻的钻头作成螺旋状，增加了打孔时的稳定性，防止打滑4)三键模式的电脑鼠标，改变了原先单键的麻烦与不便。5)改变杯子的开口，在上面做一个切口，可以最大程度的防止在倒水时泄漏（暖瓶外皮的口也是这样的）TRIZ故事3——巨大的过滤器一家工厂获得了一个大订单，产品是一个圆柱形过滤器，圆柱的直径1米，长度2米，轴向均匀分布直径为0.5毫米的密密麻麻的很多过滤通孔。工程师们看到图纸后都惊呆了，每个过滤器要加工出成千上万个轴向小孔。“我们该如何来加工这么多的小孔呢？”总工程师问大家，“用钻床来钻吗？”“显然，钻这么长的小孔是不可能实现的，也许可以用高温铁针来扎出这些孔，”一位年轻的工程师毫无把握地说道。所有的工程师都陷入了沉默。这似乎是一个无法解决的难题。……突然，TRIZ先生出现了。“我们既不需要钻床，也不需要铁针，这件事应该这样来考虑……”随后，一个基于局部质量原理的解决方案展示了出来：将过滤器的功能进行分解，其主要构成元素是过滤孔和基体，有用功能的元素是过滤孔，即过滤孔是有用的局部质量。每个过滤孔不就是一条管子吗！哦，答案找到了。拿一些细管，并捆扎起来，就形成了过滤器。这种过滤器的组装制造和拆离都可以非常方便的完成。用细圆棒做原料，然后捆扎起来，而圆棒之间的空隙就形成了过滤孔，也可以实现过滤器的功能。1)衣服上的拉链，一边又拉头另一边没有。2)电风扇的叶片3)有天线的手机不对称4)大刀从侧面来看是不对称的5)眼镜的两个镜片因人眼近视程度不同，镜片度数不同TRIZ故事4——聪明的气罐很多家庭在使用灌装液化石油气，但让他们烦恼的是，不知道气罐里的气体何时将耗完，所以不能及时更换燃气。一家燃气公司的工程师们试图解决这个问题。前提是方法简单易行，并能准确预报何时罐中燃气将耗完。“测量压力？”一位工程师说。“不行，这不管用，只要罐中还有少量燃气，其压力的变化不明显，而且，压力表的成本较高。”另一位工程师即刻反对。“如果称重量呢？”又一位工程师说。“这也不行。每次都要拆出气罐来称重量，对于用户来说太麻烦了，况且容易引发安全问题。”再一位工程师反对道。看来，在不增加成本和复杂性的基础上要获得气罐的信息是一个似乎不能解决的难题。……突然，TRIZ先生出现了。“我知道答案。”他说，“这个气罐应该会很有礼貌地报告自己的情况。”随后，一个基于非对称原理的解决方案展示了出来：煤气罐的传统结构设计中，气罐的底面一般是完整的圆形。现在，要改变这种习惯性的对称结构，采用非对称的结构。新的设计是：煤气罐的底面做成部分斜面。这样，当有液体燃气充当气罐底部重物时，气罐保持直立，一旦液态燃气消耗完毕时，底部失去压重物，煤气罐会在重力作用下歪向一边。相当于提醒用户：“煤气将尽，请速更换。”1）将火车每个车厢合并在一起，增加载客。2）电话的话筒与听筒合并在一个盒子里，可以方便人们打电话时可以腾出一只手来干别的事情。3）农场里喂养牲畜的食槽连在一起，可以节省喂食的时间，提高效率。4）将室内的多个等串联在一起，共用一个开关。5）凳子上加一个靠背，两者合并成为椅子TRIZ故事5——玻璃磨角一个工厂接到一个大订单，需要生产大量椭圆形的玻璃板。首先，工人们将玻璃板切成长方形，然后将4角磨成弧形从而形成椭圆形。然而，在磨削工序中，出现了大量的破碎现象，因为薄玻璃受力时很容易断裂。“我们应该将玻璃板做得厚一点。”一位工人对主管说。“不行，”主管说，“客户的订单上要求的就是这种厚度的产品。”这似乎是一个难以解决的难题。……突然，TRIZ先生出现了。“我们的玻璃应该既厚又薄，”他说，“玻璃在磨削的工序中应该是厚的，而加工完成后应该是薄的。”随后，一个基于合并原理的解决方案展示了出来：将多层玻璃叠放在一起从而形成一叠玻璃，而且事先在每层玻璃面上洒一层水，以保证堆叠后的玻璃可以形成相当强的粘贴力。一叠玻璃的强度会远大于单层玻璃的强度，在磨削加工中就可以承受较大的磨削力，从而改善了玻璃的可加工性。当磨削加工完成后，再分开每层玻璃，水分自行会挥发掉，从而获得了所需要的产品。1）键盘可以用来打字，也可以用来打游戏。2）多功能手机3）瑞士军刀（最多的功能可到五十多种)4)mp3既可以听歌,也可以存储资料.5)现在的打印机集打印、复印于一体TRIZ故事6——一物二用渥伦哥尔船长（阿奇舒勒笔下的一位主人公，阿奇舒勒经常使用科幻小说的形式，进行TRIZ相关知识的讲解和传播。）经常应用一物二用来产生发明。比如船上的压舱物，常规的是用水或沙子。但渥伦哥尔船长却使用土作为压舱物。在土中种上可以生长的棕榈树，棕榈树又用来作为船的桅杆。这就是普遍性原理的应用。TRIZ故事7——火星车一个科幻故事里描述了一次火星探险。宇宙飞船降落在一个石头山谷，宇航员乘坐一两火星车开始火星之旅。这个特型火星车有巨大的轮胎，当行驶到陡坡时，很容易在石头的颠簸下翻车。怎么办？这个问题刊登在一本杂志上，收到了大量的读者来信，提供解决办法：在火星车的下面悬挂重物，降低整车的重心，增加稳定性；将轮胎的气放出一半，轮胎下陷，增加稳定性；在火星车的两边分别多安装一只轮胎；让宇航员探出身体来保持车子的平衡；……上面的各种建议，确实能改善火星车的稳定性，但明显都带来另一些问题，比如：降低了火星车的运动性能，降低了车速，让火星车变得更复杂，增加宇航员的危险性等。由于以上正反两方面问题的存在，有一位读者干脆建议：“什么办法都没有了，让宇航员走路吧！”这个问题似乎是一个难以解决的问题。……突然，TRIZ先生出现了。“将重物放得非常低以接近火星的地面，以降低车子的重心而且在火星车里面。”他说。随后，一个基于嵌套原理的解决方案展示了出来：在火星车的轮胎里放置球形重物，这些重物可以滚动，总处在轮胎的最下面，以最低的重心来保持火星车的稳定。TRIZ故事8——飞机紧急降落之后一架巨型运输机在起飞后出现了故障，紧急迫降在距离飞机场200公里外的空地上。经过检查，发现飞机机体上出现了许多裂缝和损坏，必须将飞机运送往工厂进行维修。这架运输机非常重，如何运送成为问题。专家们聚在一起，商讨如何将这个庞然大物运走。“地上没有跑道，只有将飞机用吊车吊起来运走。”一位年轻的工程师说。“年轻人，”一位专家沮丧地说，“哪里有这么大的吊车？而且我们也没那么大的车子将飞机运走！”问题处于僵持之中而不能解决。突然，TRIZ先生出现了。“我们确实需要将飞机吊起，”他说，“而且用车子运走。”于是，一个基于配重原理的解决方案产生了。将气袋固定在飞机翅膀下，然后充气，气袋所产生的浮力可以抬起飞机，然后将平板拖车开到飞机下面，拖走飞机。TRIZ故事9—让暴风雨来得更猛烈些吧在靠近岸边约5公里的海上，一只挖泥船正在为航道进行清理工作，挖出的混着海水的泥巴通过一条管道被抽送到岸上，为保证管道浮在水面，管道上捆绑着一长溜的浮桶。“天气预报说一场暴风雨即将来临！”船长说，“我们要立即停止工作，将管道拆开并带回岸上。暴风雨过后再带回来安装。大家行动要快，必须在暴风雨来临之前完成。”“没有别的办法，”船员们说，“如果暴风雨将管道破坏，情况会更糟，赶快拆卸。”……突然，TRIZ先生出现了。“不用拆卸管道，”他说，“不管什么样的暴风雨，我们都可以继续工作。”于是，一个基于预先反