产品创新设计

1、项目背景

近年来，全球各国都面临着人口老龄化的问题。老年人比例的逐渐增大，给老年人用品市场带来很大的潜力。据了解，老年人群体中普遍存在行动不便的问题，大部分老人家常常需要靠拐杖辅助行走，需要椅子可以随时坐下休息。然而，同时携带这两样工具非常麻烦，影响老人家出行，因此，市场亟需一种同时具有拐杖和椅子功能的便携式的产品。

从上述现状出发，本项目着力于研究拐杖与椅子的有效结合，以拐杖为原型，结合雨伞的工作原理，通过简单的变形可实现拐杖和椅子的功能，携带方便，使用简单，人性化程度高，符合当前市场的需求，其产品必将受到普遍欢迎。

本项目采用TRIZ理论创新方法进行研究。

2、 TRIZ理论与方法概述

2.1、ＴＲＩＺ理论简介

TRIZ理论是由前苏联发明家阿利赫舒列尔(G. S. Altshuller)在1946年创立的， Altshuller也被尊称为TRIZ之父。1946年，Altshuller开始了发明问题解决理论的研究工作。当时Altshuller在前苏联里海海军的专利局工作，在处理世界各国著名的发明专利过程中，他总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？答案是肯定的！Altshuller发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来趋势。以后数十年中，Altshuller穷其毕生的精力致力于TRIZ理论的研究和完善。在他的领导下，前苏联的研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体，分析了世界近250万份高水平的发明专利，总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和

法则，建立一个由解决技术，实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系，并综合多学科领域的原理和法则，建立起TRIZ理论体系。

2.2、ＴＲＩＺ的核心思想和基本特征

现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。其次，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。再就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。

2.3、ＴＲＩＺ的体系结构

任何问题的解决过程都包括两部分：问题分析和问题解决。成功的创新经验表明，问题分析和系统转换对于解决问题都是非常重要的。因此，ＴＲＩＺ包含用于问题分析的分析工具、用于系统转换的基本知识的工具和理论基础。

技术系统的进化模式或定律是TRIZ的基础。这些模式包含用于工程系统进化的基本规律，理解这些模式可以增强人们解决问题的能力。

TRIZ分析工具包含ARIZ算法、物质—场分析、冲突分析和功能分析，这些工具用于问题模型的建立、分析和转换。它们并不是要利用存在问题的产品的每一条信息，而是用一种特殊的方式，如冲突、物质—场模型或功能模型来表示一个问题。

（1）物质—场分析：G. S. Altshuller对发明问题解决理论的贡献之一是提出了功能的物质—场（substance-field）描述方法与模型。其原理为所有功能都可以分解为两种物质及一种场，即一种功能由两种物质及一种场三个元件组成。产品的功能是一种实现，因此可用物质—场分析产品的功能。

（2）ARIZ算法 ARIZ（algorithm for inventive-problem solving）称为发明问题解决算法，它是TRZI的一种主要工具，是发明问题解决的完整算法，该算法采用一套逻辑过程逐步将初始化问题程序化。该算法特别强调冲突与理想解的程序化，一方面技术系统向着理想解的方向进化，另一方面如果一个技术问题存在冲突需要克服，该问题就变成一个发明问题。应用ARIZ取得成功的关键

在于没有理解问题的本质前，要不断地对问题进行细化，一直到确定了物理冲突。该过程及物理冲突的求解已有软件支持。

（3）功能分析功能分析的目的是从完成功能的角度而不是从技术的角度分析系统、子系统和部件。该过程包括裁剪，即研究每一个功能是否必需，如果必须。系统中的其他元件是否可完成其功能。设计中的重要突破、成本或复杂程度的显著降低往往是功能分析及裁剪的结果。

TRIZ包含基于知识的工具：40条发明原理、76个标准解和效应数据库。这些工具是在积累人类创新经验和大量专利的基础之上发展起来的额，基于知识的工具与分析工具的不同之处在于：基于知识的工具指出解决问题的过程系统转换的方式，而分析工具用于改变问题的描述。

（1）40条发明原理用于指导TRIZ使用者找出用于创新的解决方案。每一种解决方案都是一个建议，应用该建议可以使系统产生特定的变化以消除技术冲突。在解决大约1250项已知冲突时，冲突矩阵会推荐应当考虑的原理。

（2）76个标准解用于解决基于技术系统进化模式的标准问题。按照目标，这些标准解被分为五累，分类中解的顺序反映出技术系统的进化方向。要使用这些工具必须先确定问题的类别（基于物质—场模型），然后再选定一系列标准解。这些标准解会建议采用哪一种系统变换来消除存在的问题。

（3）效应知识库该知识库是TRIZ中最容易使用的一种工具。在对其进行研究的早期阶段，G. S. Altshuller就已验证：对于一个给定的难题，运用各种物理、化学和几何效应可以使解决方案更理想和简单地实现，而要实现这一点必须开发出一份大型的知识库。要使用效应知识库，必须先选定一项系统要实现的适当功能，然后知识库会提供一些可选择方案来转化功能。

2.4、TRIZ解决问题的过程

发明问题解决理论的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，解决冲突是其进化的推动力。进化速度随技术系统一般冲突的解决而降低，使其产生突变的唯一方法是解决阻碍其进化的深层次冲突。

G.S. Altshuller依据世界上著名的发明，研究了消除冲突的方法，他提出了消除冲突的发明原理，建立了消除冲突的基于知识的逻辑方法，这些方法包括