同学们好！

1. 同学们好！

2. 创新理论在工程中的应用 戴庆辉 工业工程研究室 2010-07-05

3. 基本国策，时代精神 • 创新一个民族进步的灵魂 • 新华社2007年2月27日电 《增强自主创新能力，建设创新型国家》一书已出版，收录了胡锦涛同志： • 在全国科学技术大会上的讲话《坚持走中国特色自主创新道路为建设创新型国家而努力奋斗》 • 《在庆祝神舟六号载人航天飞行圆满成功大会上的讲话》 • 《中共中央国务院关于实施科技规划纲要增强自主创新能力的决定》 • 《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》 • 2007年3月两会报告

4. 本讲提纲 • 1 教育面临的问题 • 2 国外的创新教育 • 3 我国应用创新方法的情况

5. 教育面临的问题 • 在中国的教育体系中，从幼儿园、小学到大学，几乎没有固定的教育环节和课程设置来对学生进行创新意识和创新能力的培养 • 应试教育埋没了学生的创新意识和创新能力 • 学生从小到大，所有的学习几乎就是为了应付考试 • 学生整天忙于机械的、被动的学习，缺乏独立思考能力、更缺乏创新精神和创新能力 • 创新能力教育的不足造成了毕业生难以适应社会需求 • 现在的大学毕业生好高骛远，眼高手低，就业后难以较快地进入企业研发和生产流程 • 课程内容更新缓慢阻碍了创新能力的培养 • 有的课本上还在讲20年前的内容

6. 教育面临的问题（续） • 为什么在我们生活的这个星球上，所有的学校都以大致相同的模式运作？ • 17-18世纪所形成的、惯用的、成熟的教育模式一直延续至今 • 通常学校允许某些教育内容的改变，但却无法忍受教育方式的变化 • 学校在教什么？ • 知识？！——绝大部分知识在写入书本之前就已经过时！ • 能力？！——大部分培养出来的学生眼高手低，能力差！ • 传播知识本是学校的首要功能，关键在于传播什么样的知识

7. 教育面临的问题（续） • 学生能解决学过的问题，学校教会了他们解决封闭式问题 • 封闭式问题包括：“一个清楚的问题陈述 + 一种正确的解决方法 + 唯一的正确答案” • 与老师规定的正确的解决方法有任何偏差（即不同的思维方法！）都会被降低分数 • 学生不能解决开放的、未知的问题，因为学校从来没有教会他们解决未知问题 • “给一袋干粮”，还是“给一枝猎枪”？ • “授人以鱼”，还是“授人以渔”？

8. 知识膨胀与更新 • 英国科学家詹姆斯·马丁（James Martin）曾预测人类的科学知识： • 19世纪每50年翻一番 • 20世纪每30年翻一番 • 20世纪中叶每10年翻一番 • 20世纪70年代每5年翻一番 • 20世纪80年代每3年翻一番 • 21世纪，几乎每1年翻一番！

9. 未知领域 更大的未知领域 知识膨胀引起的问题 • 著名的物理学家李奥·兹拉德（Leo Szillard）给出了一个设想： • 将人类的知识描绘成一个球体，球体以外的空间就是我们未知的领域，球的表面代表未知事物的边界 • 伴随人类知识量的增加，球的表面积将不断增大，其中每一点都将成为一个新的问题，即未知问题也在增多

10. 我们需要培养什么样的人才 • 未知问题增多，给传统模式的、以传授解决封闭式问题的教育领域带来了严峻的挑战 • 设法应对从未遇见过的新问题是教育的第二个功能，它是科技革命的产物，是时代的需要，并将成为教育的主要功能 • 中国建设创新型国家，需要大量的解决问题的人才，尤其需要解决从未遇见过的新问题的人才

11. 我们需要培养什么样的人才 • 我们被越来越多的跨专业、跨领域的复杂问题所困扰。人们必须了解不同专业领域人员的技术“语言”和兴趣所在 • 我们需要的不是单纯的工程师、物理学家、化学家、生物学家、心理学家或社会学家，而是专业的解决问题专家

12. 在动态变化的全球化社会中 • 知识比自然资源更重要 • 技巧比知识更重要 • 学习能力比技巧更重要 • 创心能力比学习能力更重要

13. 如何培养解决问题专家？ • 如何解决复杂问题？ • 需要创造性地解决问题的能力——创造力 • 创造力=系统的思考过程+多维的概念+解决矛盾的能力 • 研究表明，“创造”是人与生俱来的、后天逐渐被埋没的一种能力。创造是可以学习的，并有其客观的规律和法则 • 如何建立以培养解决问题专家为目的教育课程？

14. 如何培养解决问题专家？（续） 研究创新理论（TRIZ） 培养解决问题的专家 拓展创造性的思维意识 传授创造性问题解决方法 传授创造性 的工作组织

15. 为什么是TRIZ？ • TRIZ是解决发明创新（开放的，创造的）问题最有力的工具 • TRIZ已经解决了无数的工程问题，在泛制造业得到了广泛的应用，从航太、国防到一般民用技术 • 成功地应用于非技术领域 • 在教育领域已经有了20多年的应用经验，面向不同的年龄段的青少年的教育

16. 国外的创新教育 • 在美国，大多数院校都已经开展了创新能力的培养，许多院校都有TRIZ课程 • 在北欧和西欧，大多数院校都已经开设了创新的课程 • 在亚洲的日本和韩国，创新教育也已经变得非常普及，不少高校都开设了TRIZ课程

17. 前苏联的TRIZ实践 • 在前苏联，创新教育非常普及，TRIZ是理工科大学生、研究生的必修课 • 某些学校还专门设置有“发明问题解决理论（TRIZ）”的研究生专业研究方向，学制至少为两年，学时长达200-250 • 这种在研究生课程设置上“创新”的举动，不仅直接导致了研究生教育的创新，也使得前苏联在装备制造业、军工业、航太工业等很多关键设计技术位居世界前列

18. 部分原文教材

19. 实施创新教育的西方高校 • University of Connecticut (US)MIT • University of Florence (Italy) • University of Parma (Italy) University of Bergamo (Italy) • University of Milan (Italy) University of Udine (Italy) • University of Naples (Italy)-         • Technical University of Milan (Italy) • University of Erlangen – Nurmberg (Germany) • University of Cottbus (Germany)

20. 实施创新教育的西方高校 • Cranfield University (UK)   University of Bath (UK) • Gogenchool Limburg University (Holland) • University of Leoben (Austria) Ensais (France) • Royal Institute of Technology (Sweden) • Technical University of Brno (Czech Republic) • Technical University of Liverec (Czech Republic) • Monterey Institute of Technology (Mexico), • PennState University (USA)  Wayne State University (USA) • …… 

21. 实施创新教育的前苏联高校 • Чувашский Государственный Университет им. И.Н.Ульянова（切博克萨雷国立大学） • Пензенский Государственный Технический Университет（奔萨国立技术大学） • Барнаульский Педагогический Университет（巴尔瑙尔师范大学） • Алтайский Раевый институт (阿尔泰斯克地方学院) • Воронежский Государственный Технический Университет（沃罗涅日国立技术大学） • Тольяттинский Политехнический Институт（惰利阳津斯科综合技术学院） • Московском Государственном Индустриальном Университете (МГИУ)（莫斯科国立工业大学）

22. 实施创新教育的前苏联高校 • Архангельский Государственный Технический Университет（阿列克谢耶夫卡国立技术大学） • Комсомольский-На-Амуре Государственный Технический Университет (КНАГТУ)（共青团阿木尔国立技术大学） • Московский Государственный Авиационный Институт（莫斯科国立航天大学） • Московский Педагогический Государственный Университет.（莫斯科国立师范大学） • Санкт-Петербургский Институт Кино и Телевидения（圣彼得堡电影，电视学院） • Рубцовский Индустриальный Институт（鲁布佐夫斯科工业学院）

23. 实施创新教育的前苏联高校 • Московский Государственный Агроинженерный Университет（莫斯科农业工程大学） • Магнитогорский Государственный Металлургический Академия (МГМА)（马格尼多郭勒国立冶金学院） • Красноярский Государственный Архитектурно- Строительный Академия（克拉斯诺亚尔斯科国立建筑建设学院） • Сибирский Государственный Аэрокосмитеский Университет（西伯利亚国立航空航天大学） • Московском Государственном Университете (МГУ)（莫斯科大学）

24. Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert Expert MATRIZ全球知识网络 超过7,000 位专家来应对各行各业的技术需求 MATRIZ为国际萃智协会之俄文的缩写。英译为International TRIZ Association。该协会为Genrich Altshuller 所创办，是目前国际公认最权威的萃智组织。 MATRIZ (its members) “Spider” “Spider” “Spider” “Spider” “Spider” “Spider” “Spider” • Benefits: • Instant access to any scientific/engineering area • Does not rely on bureaucratic institutions • Network managers are TRIZ-educated

25. 我国应用创新方法的情况 • 2004年，CBT/NOVA软件获得中国机械工程学会认证，作为机械设计工程师的专业培训软件. • 2005年，CBT/NOBA作为全球唯一的专业TRIZ培训软件，获得国际TRIZ协会（MATRIZ）的培训资格认证，在CBT/NOBA软件上学习并通过考试的人，具有TRIZ一级、二级专业能力

26. 我国应用创新方法的情况 • 2007年5月29日，刘燕华副部长在科技日报上发表题为“大力开展创新方法工作，全面提升自主创新能力”长篇文章 • 2007年6月4日，四川省科技厅邀请亿维讯专家在成都讨论如何在全省贯彻落实科技部技术创新方法研究的方案。 • 2007年6月13日，黑龙江科技厅邀请亿维讯专家做千人大会的创新方法专题报告会，拉开了各地政府大规模贯彻落实科技部技术创新方法研究的序幕。

27. 学习TRIZ的参考书 • 参考书 • 怎样成为发明家：50小时学创造 • 花猫波特良的发明任务 （科普读物） • 创新原理40法 • 创造是精确的科学 • 思维训练：物场分析 • TRIZ入门 • 搜索发明创意：从顿悟到技术 • 技术系统进化分析 • 经典TRIZ：发明思维实用指南 • TRIZ：工程创造性读本

28. 推动创新教育的意义 • 在解决任何问题存在一个现象：“复杂的效果不好的东西，制作起来不难，而简单并且有效的东西，制作起来很难” • “天才的解决办法，总是简单的” • TRIZ不能让每一个人成为天才，但是能让他成为解决复杂问题的能手，成为建设创新型国家的人才 • 这，就是基于TRIZ的创新教育

29. TRIZ的内容 • 前沿TRIZ ＊系统简化 ＊特征传递 ＊专利战略 ＊本体论 ——问题求解过程的信息支持 • 高级TRIZ ＊ 物场分析及标准解 ＊ 科学原理效应 ＊ 资源分析 ＊ TRIZ解决问题模型 ＊ 发明问题解决算法 ＊ TRIZ与其它创新方法的集成 • 初级TRIZ ＊ TRIZ简介 ＊ 矛盾分析 ＊ 技术矛盾的解决 ＊ 物理矛盾的解决 ＊ 技术系统进化 ＊ 创新思维的技巧

30. 4. 应用TRIZ 产品创新 工艺创新 质量创新 管理创新 系统创新 3. 前沿TRIZ 2. 高级TRIZ 1. 初级TRIZ 学习TRIZ的建议

31. 初级TRIZ • TRIZ的基本方法 • 矛盾分析 39个特性 • 技术矛盾的解决 40个创新原理 • 物理矛盾的解决 11个分离原理 • 技术系统进化 11条进化模式 • 创新思维的技巧 5项技巧

32. 1 矛盾分析 • 技术矛盾和物理矛盾 • 技术矛盾是技术系统的两个参数或子系统之间的互相作用的结果 • G. S. Altshuller等发现有39个通用工程参数可以表达大多数技术系统的特性，其配对组合可以表达技术系统典型的1200多种技术矛盾 • 物理矛盾是指技术系统或其元素存在一个参数A；但同时又存在另一个参数非A

33. 2 解决技术矛盾

34. 系统恶化的特性 （39个参数） 运动物体质量 静止物体质量 运动物体体积 速度 运动物体消耗能量 制造精度 系统改善的特性 （39个参数） 运动物体质量 静止物体质量 运动物体体积 速度 矛盾矩阵 41-51 41-51 41-51 41-51

35. 3 解决物理矛盾

36. 4 技术系统进化 • 技术系统进化的模式 • 4个进化阶段 • 出生和婴儿阶段 • 快速成长阶段 • 成熟阶段 • 衰退阶段

37. 技术系统进化的S曲线 衰退期 Decline 主要特性 成熟期 Maturity 分析了系统/产品当前所处阶段，便可根据S曲线预测它发展的下一个阶段。 新系统 New System 成长期 Growth 婴儿期Infancy 时间

38. 技术系统进化 • 技术系统进化法则 • 提高理想度法则 • 系统完备性法则 • 能量传导法则 • 子系统不均衡进化法则 • 提高柔性、移动性和可控性法则 • 向超系统进化法则 • 向微观级进化法则 • 协调性进化法则

39. 5 创新思维的技巧 • 克服思维定势 • 智能小人法 • 尺寸－时间－成本算子 • 金鱼法 • 系统思维的多屏幕方法

40. 高级TRIZ • 物场分析及标准解 • 科学原理效应 • 资源分析 • TRIZ解决问题模型 • 发明问题解决算法 • TRIZ与其它创新方法及的集成

41. 1 物场分析及标准解 • 物场分析是揭示技术系统不同元件之间发生的不足、过度和不需要的相互作用 • 76条发明问题标准解

42. TRIZ标准解结构

43. 2 科学原理效应 • 在特定条件下，在技术系统中实施自然规律的技术结果，即物质与场（能量）之间的互动结果 • 根据各种效应中采用的自然规律种类，分为物理、化学、生物和几何效应

44. 3 资源分析 • 分析资源可用性 • 何处去寻找可用资源？ • 资源的类型 • 物质、能量、时间、空间、结构、功能、信息 • 分析资源与理想度之间的关系

45. 4 TRIZ解决问题模型 • TRIZ解决问题的各种典型流程和模型

46. TRIZ解决问题模型及工具-1

47. TRIZ解决问题模型及工具-2

48. TRIZ解决问题模型及工具-3

49. 一、情境分析，创建问题模型 否 模型构建 是否正确？ 陈述子问题︵如果有必要︶ 五、变更问题的初始模型 求解子问题︵如果有必要︶ 是 是 能否用标准解法求解？ 否 二、分析问题模型（物场模型分析） 三、明确定义IFR和物理矛盾 是 能否用标准解法求解？ 否 四、解决物理矛盾 否 问题是否解决？ 是 六、分析物理矛盾的求解方法 七、应用解决方案和定义伴随问题 八、逐步分析所获得的解决方案 5 发明问题解决算法ARIZ流程

50. 6 TRIZ与其它创新方法的集成 • Six Sigma（六西格玛） • TQM（全面质量管理） • QFD（质量功能展开） • Lean Manufacturing（精益制造） • Technology Roadmapping（技术路线图） • VA/VE（价值分析／价值工程） • RCA（根本原因分析） • TOC（约束理论） • Brainstorming（头脑风暴法） • Lateral Thinking（横向思维） • Taguchi Methods（田口方法） • Design of Experiments（实验设计法） • Risk Assessment（风险评估） • Resources Allocation（资源配置） • Strategic Planning（战略规划）