博士生论坛专题报告张武城-博士生会议专题报告

创造创新方略全国博士生学术论坛专题报告张武城2005.9北京第一部分创造学基础、3一、创造学中的一些基本术语1、创造和创新（1）创造的定义：创造主体综合各方面的信息，形成一定目标，进而控制和调节客体，产生前所未有的新成果的活动过程。（2）创新的定义:运用知识或相关信息创造和引进某种有用的新事物的过程，界于技术和经济两个领域之间。4创造创造创新创新创新创造创造即创新创造创新（3）创造和创新的关系：等同说本质不同说两种包含说交叉说5创新酝酿创新成熟创新成长创新突破创新衰退动态交叉说模型浩瀚的创造大海62、科学发现和技术发明科学发现：探索尚未被人们发现各种事物的现象和规律，揭示事物的客观存在（如牛顿定律）技术发明：利用自然科学的规律，在技术领域创造产生具有新颖性、独创性和实用性的技术成果，并能够获得专利权73、技术创新（1）技术创新在科技活动过程中的作用：技术创新是科技活动过程中的一个特殊阶段，是技术与经济之间的中介环节，是企业对发明成果进行开发并最后通过销售而创造超额利润的过程。科技领域技术领域技术经济领域社会经济领域科学发现技术创新技术发明批量生产技术扩散、科技活动过程示意图8（2）产品创新和工艺创新产品创新：指在技术变化基础上的产品商业化。产品创新过程是一个提出新概念、设计新方案、生产和销售新产品的过程。产品创新侧重于劳动对象。工艺创新：是指商品生产技术上的重大变革。包括新工艺、新设备及新的经营管理和组织方法的创新。工艺创新侧重于劳动手段和相应的组织管理方法。产品创新和工艺创新相辅相成，为创名牌实现超额利润服务。此外，技术创新还包括原材料创新和市场创新等原材料创新：发现现有原材料的替代品，寻找半成品的新来源市场创新：发掘现有产品的新市场，寻找新产品的潜在市场。9创造哲学心理学神经生理学脑科学认知科学行为科学自然科学社会科学研究领域研究对象创造学是一门研究人类创造活动的规律和方法，探索其过程、特点和机理，并开发人类创造力的学科应用领域4、创造学的研究领域、对象及应用10基础知识、专业知识、交叉学科知识创造技能、创造技法品质个性语言能力体能创造性思维创造欲望哲学基础理论三、创造者自我设计创造力111、创造性思维（1）创造性思维的涵义思维是对客观事物的概括和见解反映，是在表象的概括和经验基础上对事物进行认识的过程。创造性思维是指人们在从事具有独创性成果的过程中，对事物的认识活动。\12、、、创造性思维基本特性突破性新颖性突发性多向性形象性深刻性独立性敏捷性风险性综合性（2）创造性思维的基本特性2、创造性人才的个性品质、创造人才个性品质合作精神独立精神结构特性学习精神奉献精神心理结构冒险性灵活性好奇性创造意识能力结构超越能力感情智力创造行为社会化创造动机社会化（1）框架结构（2）创造性人才感情智力（EI）的涵义（EmotionalIntelligence)☆情绪认识；☆情绪控制；☆自我激励；☆人际沟通及人际关系的建立；☆挫折承受能力。（3）智商与创造力关系图高智商是高创造力的必要条件，但不是充分条件，高智商的人也可能是低创造力。人的一生的成就，20%由智商决定，80%由感情智力主宰。职位越高，EI的作用就愈加显著，几乎能达到85%四、创造技能创造技能是指创造者的智力技能、动作技能和情感技能的综合，它可以全面提高创造者的自觉创造能力。1、十三种主要创造技能创造技能信息能力发现问题能力开发选题能力抓住机遇能力操作能力工程能力智能技术运用能力破译黑箱能力2、信息能力是创造者必备的基本技能★创造创新的整个过程都和信息的交流传递紧密相关★充分的信息将为创造活动插上腾飞的翅膀，助你走向成功★科技人员出现的各种问题中95%~99%的问题是可通过科技信息借助于他人的经验或成果解决的★充分的信息可以使创造创新活动减少重复劳动，降低时间和资源的浪费，提高工作效率.18五、创造技法科学中难能可贵的创造才华，由于方法拙劣可能削弱甚至被扼杀；而良好的方法则会增长、促进这种才华。19如何得到合适的创新方案问题问题开发全新的解决方案传统的创新最好的发明就是不需要发明!问题解决方案已有方案问题CAI技术已有方案\20实现创新的捷径有创造欲望的人实现创新有效的创新方法相关的技术知识创新理论和规律（一）十一种主要创造技法创造技法TRIZ理论逆向构思法类比创造法信息交合法联想技法形态分析法演绎发明法22（二）TRIZ理论•TheTheoryofInventiveProblemSolving，1946年由G.S.Altshuller创立•研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则23技术系统/技术过程矛盾理想化资源系统科学思维科学基础知识+专业知识+交叉学科知识创新思维培养技术系统进化法则功能分析物场模型矛盾分析专利分析发明问题解题流程（ARIZ）科学原理知识库辩证法＋系统论＋认识论+本体论发明问题标准解法技术矛盾创新原理基本概念理论基础问题分析工具问题求解工具解题流程理论来源资源分析物理矛盾分离方法1、TRIZ理论体系（图1）哲学思想、24.技术系统进化法则功能分析矛盾分析物场模型资源分析物理矛盾分离方法技术矛盾创新原理科学原理知识库发明问题标准解法产品创新（图2）25（1）TRIZ理论来源——专利分析TRIZ工具•39×39矛盾矩阵•40个创新原理•技术系统/过程分析、问题定义•技术系统进化法则发明专利库迄今为止，TRIZ已分析了9,000,000专利有代表性的实用专利20%26、、•通过大量专利分析，按技术进化的特性和法则得出创新的规律性，以解决技术问题。它山之石，可以攻玉。•专利文献含有世界每年发明创造成果的90~95%，专利信息蕴涵巨大的战略价值；•专利是经过实践检验的创新知识，20%专利对于创新具有普遍的指导意义；•充分利用专利文献进行技术创新，能节省60%时间和40%材料资金的投入；27（2）TRIZ理论基础——技术系统进化法则涵盖了各种产品核心技术的进化规律•技术系统由多个子系统组成•技术系统进化指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程•每个技术系统、子系统的进化一般都要经历如S-曲线所示的四个阶段：婴儿期-成长期-成熟期-衰退期28法则1：完备性法则一个完整的技术系统包含动力装置、传输装置、执行装置、和控制装置四个部件控制装置产品传输装置执行装置动力装置能量源控制装置完整的技术系统29法则1实例——帆船帆船完成“货物运输”功能的技术系统货物桅杆船体帆风能水手完整的技术系统30法则2：能量传递法则•必须确保能量从能量源流向技术系统的所有元件；•必须使能量流动的路径向尽可能短的方向发展，以减少能量损失。31法则2实例——车内收听广播和切菜刀的进化•尽管收音机内各子系统工作都正常，但收音机在汽车中（金属屏蔽的环境）电台传导的能量源受阻，致使不能正常收听广播。在汽车外加一根天线，问题就解决了•绞肉机替代菜刀，用旋转运动代替刀的垂直运动，力的传递路径缩短，能量损失减少，同时提高了工作效率32法则3：动态性进化法则技术系统的进化应沿着增加结构柔性、可移动性、可控性的方向发展，以适应环境状况或执行方式的变化33法则3实例——机械系统的进化34法则3实例——切割技术的进化水切割激光切割线切割机床35法则3实例——测量工具的进化36法则3实例——电脑键盘的进化轨迹37法则4：提高理想度法则技术系统沿着提高理想度，向最理想化系统的方向进化，这是所有技术系统进化的最终方向。理想化意味着：•系统的质量、尺寸、能量消耗≈0•实现的功能数量≈∞38法则4实例——现代与第一代计算机的比较•第一台计算机重量：数吨功能:运算•现代计算机重量：1000克功能：上千种。包括运算、绘图、通信、多媒体等39法则5：子系统不均衡进化法则•任何技术系统所包含的子系统都不是同步、均衡进化的，每个子系统都是沿自己的S曲线向前发展；•不均衡的进化经常会导致子系统之间的矛盾出现；•整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的子系统的进化速度。40法则5实例——自行车的进化起先、脚蹬子直接安装在前轮上，自行车速度与前轮直径成正比，为提高速度人们着眼与增加前轮直径。随着前后轮尺寸差异加大，自行车的稳定性变得很差，于是人们转向对自行车传动系统的研究，在自行车上装上了链条和链轮。41法则6：向超系统进化法则•技术系统沿着从单系统→双系统→多系统的方向发展•进化到极限时，实现某项功能的子系统会从系统中剥离，转移至超系统，作为超系统的一部分。在该子系统的功能得到增强改进的同时，也简化了原有的技术系统42法则6实例——飞机空中加油系统飞机在长距离飞行时，需要在飞行中加油。•最初：燃油箱是飞机的一个子系统；•进化后：燃油箱脱离了飞机，进化至超系统，以空中加油机的形式给飞机加油。飞机由于不必再随身携带庞大的燃油箱，既简化了飞机系统，同时也提高了飞行速度等飞机性能43法则7：向微观进化法则沿着减小其元件尺寸的方向发展，从最初的尺寸向原子、基本粒子的尺寸进化，同时能够更好的实现相同的甚至更好的功能44法则7实例——从宏观进化到微观通信产品的波长10210110010－110－210－310－410－510－610-710－810－9波长约300-3米波长约1-0.1米波长约0.1米-3纳米45法则8：协调性法则技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展。即系统的各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。表现在：•结构上的协调•各性能参数的协调•工作节奏/频率上的协调46法则8实例——积木、网球拍和灌注混凝土•结构上的协调早期积木：只能摞、搭现代积木：可自由组合、随意插合成不同的形状•各性能参数的协调网球拍需要考虑两个性能参数的协调：将球拍整体重量降低，以提高其灵活性，同时增加球拍头部重量，以保证产生更大的挥拍力量•工作节奏/频率上的协调为提高混凝土强度，建筑工人在浇注施工中，一面灌混凝土，一面用震荡器进行振荡，以确保混凝土的密实47（3）TRIZ理论问题分析工具——解决存在的冲突和矛盾•冲突和矛盾是TRIZ理论分析问题的核心工具•改进产品或工艺流程的某一特性时，常常引起其他特性恶化•系统的进化就是不断解决系统技术矛盾的过程。不仅要改善矛盾的一个方面，同时又要不恶化矛盾的另一方面，寻求解决矛盾的理想化。解决方案技术矛盾创新原理矛盾问题AB48（4）TRIZ理论问题求解工具——通用工程矩阵表TRIZ理论归纳出问题的求解工具：•科学原理知识库；•40条技术矛盾创新原理；详见《创造创新方略》表4-3•39个通用工程矛盾参数；•并根据40条创新原理和39条通用工程之间建立的对应关系设计的通用工程矩阵表。详见《创造创新方略》附录F）。在实际工程设计中，如果改进了系统的一个参数，总会引起另一参数的变化，利用矛盾矩阵表，就能找出组成双方内部性能的某两个矛盾，并能得到趋于理想化的标准解49、通用工程矩阵表应用实例——扳手基本特性改进特性12313839物体产生有害因素1229制造精度04、1734、2639、50、通过查通用工程矩阵表得到如下：•4、增加不对称性•17、增大接触面积•34、抛弃或再生•26、复制美国专利扳手5,406,868传统扳手（5）TRIZ理论问题解题流程——示意图1首先将实际问题归结为TRIZ的标准问题，应用TRIZ理论寻求标准解法，然后演绎成初始实际问题的具体解法TRIZ标准解决方案TRIZ标准问题实际问题实际解决方案运算TRIZ理论解决问题的思路归结演绎52——问题解决流程示意图2方案评价报告生成项目总结报告最终方案知识库扩充项目信息与初始问题解决方案问题分解创新原理专利查询项目导航53\问题工具解的模型3×2乘法表6HCl＋NaOH化学反应式NaCl＋H2O工程问题（工程矛盾）TRIZ理论（矛盾矩阵）从标准解到最终解（从创新原理得到启发）示例542、TRIZ理论的发展历程-S曲线、1946195619851989199920042008+中国大规模教育与行业应用欧美日韩大规模工业应用和教育普及中国教育与行业应用探索苏联国内教育普及理论体系建立与完善苏联国内专家级