7-科学效应库方法
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第七章TRIZ理论与方法
TRIZ理论是由前苏联发明家阿奇舒勒(G. S. Altshuller)在1946年创 立的。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。在他的领导下，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，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。
最终理想解(IFR)有四个特点： 1、保持了原系统的优点； 2、消除了原系统的不足； 3、没有使系统变得更复杂； 4、没有引入新的缺陷等。
40个发明原理
TRIZ中最重要的、具有普遍用途的40个发明原理
1、分割；2、抽取；3、局部质量；4、非对称；5、合并；6、 普遍性；7、嵌套；8、配重；9、预先反作用；10、预先作用； 11、预先应急措施；12、等势原则；13、逆向思维；14、曲面 化；15、动态化；16、不足或超额行动；17、一维变多维；18、 机械振动；19、周期性动作；20、有效作用的连续性；21、紧 急行动；22、变害为利；23、反馈；24、中介物；25、自服务； 26、复制；27、一次性用品；28、机械系统的替代；29、气体 与液压结构；30、柔性外壳和薄膜；31、多孔材料；32、改变 颜色；33、同质性；34、抛弃与再生；35、物理/化学状态变化； 36、相变；37、热膨胀；38、加速氧化；39、惰性环境；40、 复合材料等。
TRIZ的不足和发展
2003矛盾矩阵表增加了37个发明原理，9个工程参数。
TRIZ的不足和发展
1.仍依赖个人能力与经验 TRIZ理论认为，一个成功的设计可由如下公式描述： S=Pc×Pkn×(1+M)×(1+T) 其中：S-成功的设计；Pc-个人解决问题的能力；Pkn-领域知识的水 平与经验；M-TRIZ方法论与哲学思想的运用；T-TRIZ工具的运用。 在公式中，Pc和Pkn 都与领域知识有关。 2. TRIZ法采用一整套独特的科学思想和方法，人们要经过一定的学 习和培训，才能掌握TRIZ法。 3.通用工程参数、标准解和发明原理仍不够完备。
最终理想解(IFR)有四个特点： 1、保持了原系统的优点； 2、消除了原系统的不足； 3、没有使系统变得更复杂； 4、没有引入新的缺陷等。
40个发明原理
TRIZ中最重要的、具有普遍用途的40个发明原理
1、分割；2、抽取；3、局部质量；4、非对称；5、合并；6、 普遍性；7、嵌套；8、配重；9、预先反作用；10、预先作用； 11、预先应急措施；12、等势原则；13、逆向思维；14、曲面 化；15、动态化；16、不足或超额行动；17、一维变多维；18、 机械振动；19、周期性动作；20、有效作用的连续性；21、紧 急行动；22、变害为利；23、反馈；24、中介物；25、自服务； 26、复制；27、一次性用品；28、机械系统的替代；29、气体 与液压结构；30、柔性外壳和薄膜；31、多孔材料；32、改变 颜色；33、同质性；34、抛弃与再生；35、物理/化学状态变化； 36、相变；37、热膨胀；38、加速氧化；39、惰性环境；40、 复合材料等。
TRIZ的不足和发展
2003矛盾矩阵表增加了37个发明原理，9个工程参数。
TRIZ的不足和发展
1.仍依赖个人能力与经验 TRIZ理论认为，一个成功的设计可由如下公式描述： S=Pc×Pkn×(1+M)×(1+T) 其中：S-成功的设计；Pc-个人解决问题的能力；Pkn-领域知识的水 平与经验；M-TRIZ方法论与哲学思想的运用；T-TRIZ工具的运用。 在公式中，Pc和Pkn 都与领域知识有关。 2. TRIZ法采用一整套独特的科学思想和方法，人们要经过一定的学 习和培训，才能掌握TRIZ法。 3.通用工程参数、标准解和发明原理仍不够完备。
TRIZ效应库课件
机械应力使非中心对称介质晶体发生极化
13
TRIZ效应库
压电效应的应用:压电控制气流
问题 机械式调节器控制气流。这些调节器通常包括一个膜片 来调节气流大小。但是调节器的设计不适用于电子界面， 因此需要一个简单的、电子控制的气体调节器装置。
14
2021/4/25
TRIZ效应库
解决方案 U.S. Patent. 5,222,713 该装置包括弹性间隔片（例如硅胶）和两个压电片组成，弹性间隔片位于两个压 电片直径之间。当施加电场时，压电片改变体积。 压电片体积上的改变与施加的电场强度成比例。压电片体积的膨胀压缩间隔片。 间隔片阻止气体通道。电场强度可以改变用来调整气流量或限定流量。
解决方案 （U.S. Patent. 5,710,558） 压电式交通传感器放置在路面上。传感器包括一根压电材料的电缆。当车辆
通过传感器时，汽车的重量使压电电缆变形。压电由于其内部电场的变化产生一个 电压，该电压用来检测通过车辆。
优势： 1. 寿命长；2. 可靠
2021/4/25
The piezoelectric voltage detects vehicle passage over a roadway
•Pascal Law •Resonance •Shock Wave •Spiral •Super Thermal Conductivity •Superfluidity •Surface Tension •Thermal Expansion of Subst. •Thermocapillary Effect •Thermomechanical Effect •Ultrasonic Capillary Effect •Ultrasonic Vibrations •Use of foam •Wetting
TRIZ理论_创新思维
45%
16% 3% <1%
行业内知识
跨行业知识 跨学科知识
10~100
100~1000 1000~10000
最新产生的 10000~1000000 知识
9
发明级别划分的练习 五级发明
晶体管：使制造体积更小、结构更为紧凑的计算机成为可能， 成就了“信息化”的基础 因特网：连接了千万计算机，实现了全球用户信息的交换 冰箱：作为制冷设备进行食物保鲜 书：作为传播媒体，将知识与文化代代相传 收音机：借助电磁波，实现远距离广播节目的传送 锉刀：金属加工的工具 杯子：实现盛水功能
5
4
4
1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1304 582 495 440 414 355 251 146
6
17
尹钟龙：价值创新计划 VIP（Value Innovation Program) 解决三星专家无法解决的技术问题；对三星公司的产 品进行进化预测；进行专利对抗；构建创新的企业文化。 27
功能模型：物－场模型
功能分解为两种物质及一种场。技术系统功能的实现指 物质之间的相互作用促使功能向期望的方向转变。 物质相互作用使用的能量 F S1 受控物质 S2 控制工具或物质
17
TRIZ的核心思想
Altshuller ：技术系统进化过程不是随机的，是有
客观规律可以遵循，这种规律在不同领域反复出现。
1.
2.
3.
在解决发明问题的实践中，人们遇到的各种矛盾以及相应 的解决方案总是反复出现的； 用来彻底而不是折中解决技术矛盾的创新原理与方法，其 数是并不多，一般科技人员都可以学习和掌握； 解决本领域技术问题的最有效的原理与方法，往往来自其 他领域的科学知识。
triz34部分
•
依据效应规定的输入/输出流之间的因果关系可以实
现预期的输入/输出转换。预期的输入/输出转换可以由一
个效应实现。如果没有可以直接实现预期转换的效应，可
以按照邻接效应输入/输出流之间的相容关系，将多个效
应组合合成效应链。基于多流多极效应模型构建效应模型
构建效应链的基本组成方式称为效应模式，效应模式由以
• （４）控制效应模式：预 期的输入/输出转换由多 个效应共同实现，其中一 个或多个效应的输出流由 其他效应的输出流控制， 如图（d）所示。
LOGO
效应 （ｃ）环形效应模式
效应 效应
（ｄ）控制效应模式
LOGO
•
在概念阶段，设计人员根据客户需求确定产品的总功
能，并将总功能分解为分功能及功能元，建立待设计产品
的功能结构；确定每个功能元的原理解，并将所有功能元
的原理解合成得到待设计产的原理解。
•
在TRIZ理论中，效应方法主要用于功能元的求解。在
功能元到目标效应链的映射中找到一个目标效应链的过程
称为效应综合算法。该算法要有效地利用不同领域中的效
应知识，其基本条件是得到效应知识库的支持。效应知识
库中的知识来源于不同领域，并锁着科学技术的发展不断
–步骤5 确定潜力状态：由进化潜力确定潜力状态。 –步骤6 产生设想：分析每一个潜力状态，产生创新设
想。 –步骤7 概念形成及评价：将设想转变成概念，根据市
场需求及企业能力对所形成的概念进行评价，在若干 个概念中选出最具有市场潜力大的概念，作为后续设 计的输入。
图6.20 产品概念形成顺序过程模型 （P251）
下几种。
• （１）串联效应模式：预 期的输入/输出转换由按顺 序相继发生的多个效应共 同实现，如左图（ａ）所 示。
TRIZ理论体系
TRIZ理论体系TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。
经过半个多世纪的发展，TRIZ 理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系。
1.TRIZ的技术系统八大进化法则阿奇舒勒的技术系统进化论可以与自然科学中的达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，被称为“三大进化论”。
TRIZ 的技术系统八大进化法则分别是提高理想度法则、完备性法则、能量传递法则、协调性法则、子系统的不均衡进化法则、向超系统进化法则、向微观级进化法则、动态性和可控性进化法则。
技术系统的这八大进化法则可以应用于产生市场需求，定性技术预测，产生新技术，专利布局和选择企业战略制定的时机等。
它们可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。
2.最终理想解TRIZ理论在解决问题之初.首先抛开各种客观限制条件.通过理想化来定义问题的最终理想解(Ideal Final Result，IFR)，以明确理想解所在的方向和位里，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新设计方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。
如果将创造性解决问题的方法比作通向胜利的桥梁，那么最终理想解就是这座桥梁的桥墩。
最终理想解有4个特点:①保持了原系统的优点;②消除了原系统的不足;③没有使系统变得更复杂;④没有引入新的缺陷。
3.40个发明原理阿奇舒勒对大量的专利进行了研究、分析和总结，提炼出了TRIZ 中最重要的、具有普遍用途的40个发明原理，分别是分割、抽取、局部质量、非对称、组合、多用性、嵌套、质量补偿、预先反作用、预先作用、预先防范、等势、反向作用、曲面化、动态化、部分超越、维数变化、机械振动、周期性作用、有效作用的连续性、快速、变害为利、反馈、中介物、自服务、复制、廉价替代品、机械系统的替代、气压与液压结构、柔性壳体或薄膜、多孔材料、改变颜色、同质性、抛弃与再生、物理/化学参数变化、相变、热膨胀、加速氧化、惰性环境、复合材料。
TRIZ效应库
•Pascal Law •Resonance •Shock Wave •Spiral •Super Thermal Conductivity •Superfluidity •Surface Tension •Thermal Expansion of Subst. •Thermocapillary Effect •Thermomechanical Effect •Ultrasonic Capillary Effect •Ultrasonic Vibrations •Use of foam •Wetting
非中心对称晶体的转移产生电极化
机械应力使非中心对称介质晶体发生极化
2016/7/28
13
天津大学精仪学 院朱险峰
压电效应的应用:压电控制气流
问题 机械式调节器控制气流。这些调节器通常包括一个膜片 来调节气流大小。但是调节器的设计不适用于电子界面， 因此需要一个简单的、电子控制的气体调节器装置。
2016/7/28
解决方案 （U.S. Patent. 5,710,558） 压电式交通传感器放置在路面上。传感器包括一根压电材料的电缆。当车辆 通过传感器时，汽车的重量使压电电缆变形。压电由于其内部电场的变化产生一个 电压，该电压用来检测通过车辆。 优势： 1. 寿命长；2. 可靠
2016/7/28
The piezoelectric voltage detects vehicle passage over a roadway
14
天津大学精仪学 院朱险峰
解决方案 U.S. Patent. 5,222,713 该装置包括弹性间隔片（例如硅胶）和两个压电片组成，弹性间隔片位于两个压 电片直径之间。当施加电场时，压电片改变体积。 压电片体积上的改变与施加的电场强度成比例。压电片体积的膨胀压缩间隔片。 间隔片阻止气体通道。电场强度可以改变用来调整气流量或限定流量。
TRIZ的九大经典理论体系
TRIZ的九大经典理论体系TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。
经过半个多世纪的发展，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系。
TRIZ解决问题过程中，将问题的通解具体化是一个难点，这需要有深厚的领域背景知识。
TRIZ理论认为，一个成功的设计可由如下公式描述：S=Pc×Pkn×(1+M)×(1+T)其中：S——成功的设计；Pc——个人解决问题的能力；Pkn——领域知识的水平与经验；M——TRIZ方法论与哲学思想的运用；T——TRIZ工具的运用。
在公式中，Pc和Pkn 都与领域知识有关。
因此，尽管TRIZ理论的创始人阿奇舒勒否认了经验知识在TRIZ 理论中的重要性，但从上述公式可以看出经验知识依然对TRIZ理论的应用构成了重要的支持。
所以，在TRIZ 理论中融入经验思维模式，应是TRIZ理论在应用中的一个发展方向。
(一)TRIZ的技术系统八大进化法则。
阿奇舒勒的技术系统进化论可与达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，称为三大进化论。
TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：1、技术系统的S曲线进化法则；2、提高理想度法则；3、子系统的不均衡进化法则；4、动态性和可控性进化法则；5、增加集成度再进行简化法则；6、子系统协调性进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则。
技术系统的这八大进化法则可应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等。
它可用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。
(二)最终理想解(IFR)。
TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解(ideal final result，IFR)，以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。
创新思维与TRIZ创新方法教学课件-09 科学效应与应用
❖ 更进一步地，建立显示有效技术应用实例的效应缩略表 （参见本书的附录C物理效应、附录D化学效应和附录E几 何效应），同样可用于物理、化学或几何的相关启发和影 响。
9.3 应用科学效应解决创新问题
❖ 当我们设计一个新技术系统时，为了将两个技术过程连接 在一起，就需要找到一个“纽带”。虽然我们清楚地知道 这个“纽带”应该具备什么样的功能，但是却不知道这个 “纽带”到底应该是什么。此时，我们就可以到科学效应 库中，利用“纽带”所应该具备的功能来查找相应的科学 效应。
▪ 中学的物理学（尤其是大学的物理学）能给人以非常有力的，并 且差不多是到处适用的工具。然而，人们却不会使用这些工具。
▪ 一方面，物理效应仿佛是独立存在的；另一方面，问题确实是独 立存在的。在发明家的思维中，如果没有可靠的桥梁将物理学与 发明问题联系到一起。知识在相当大的程度上是闲置未用的。
9.1 科学效应的作用
赖于气体成分和导体周围的气压，所以电晕放电能够适合测量灯 泡内部气体的压力。
9.3 应用科学效应解决创新问题
▪ 5）方案验证：如果灯泡灯口加上额定高电压，气体达到额定压力 就会产生电晕放电。
▪ 6）最终解决方案：用电晕放电效应测量灯泡内部气体的压力。
9.3 应用科学效应解决创新问题
❖ 例9-2 街上的噪声。街上交通不间断的、单调的噪声使人 疲乏而且会打断工作，普通的百叶窗在一定程度上减少了 噪声，但单调的声音没有变化，这一单调的声音来自交通 流引起的声音振动频率的不间断波谱。
▪ 如果能有一份用物-场形式表示的物场效应的清单，那么要找到所 需的效应，就没有什么困难。……若是需要联合应用若干效应 （或称为效应与方法的结合）来解决问题，那就还要有物理效应 相结合的规则。现在，正在研究这样的规则，有一些已经确认下 来了。例如，我们已经知道，在较好的发明中，在两个“结合起 来的”效应之间，起联系作用的元素总是场，而不是物质。还有 许多东西有待阐明，但一般的原则已经清楚了，即在发明问题和 解决它们所需的物理效应之间，存在着可靠的媒介，这就是物-场 分析。
9.3 应用科学效应解决创新问题
❖ 当我们设计一个新技术系统时，为了将两个技术过程连接 在一起，就需要找到一个“纽带”。虽然我们清楚地知道 这个“纽带”应该具备什么样的功能，但是却不知道这个 “纽带”到底应该是什么。此时，我们就可以到科学效应 库中，利用“纽带”所应该具备的功能来查找相应的科学 效应。
▪ 中学的物理学（尤其是大学的物理学）能给人以非常有力的，并 且差不多是到处适用的工具。然而，人们却不会使用这些工具。
▪ 一方面，物理效应仿佛是独立存在的；另一方面，问题确实是独 立存在的。在发明家的思维中，如果没有可靠的桥梁将物理学与 发明问题联系到一起。知识在相当大的程度上是闲置未用的。
9.1 科学效应的作用
赖于气体成分和导体周围的气压，所以电晕放电能够适合测量灯 泡内部气体的压力。
9.3 应用科学效应解决创新问题
▪ 5）方案验证：如果灯泡灯口加上额定高电压，气体达到额定压力 就会产生电晕放电。
▪ 6）最终解决方案：用电晕放电效应测量灯泡内部气体的压力。
9.3 应用科学效应解决创新问题
❖ 例9-2 街上的噪声。街上交通不间断的、单调的噪声使人 疲乏而且会打断工作，普通的百叶窗在一定程度上减少了 噪声，但单调的声音没有变化，这一单调的声音来自交通 流引起的声音振动频率的不间断波谱。
▪ 如果能有一份用物-场形式表示的物场效应的清单，那么要找到所 需的效应，就没有什么困难。……若是需要联合应用若干效应 （或称为效应与方法的结合）来解决问题，那就还要有物理效应 相结合的规则。现在，正在研究这样的规则，有一些已经确认下 来了。例如，我们已经知道，在较好的发明中，在两个“结合起 来的”效应之间，起联系作用的元素总是场，而不是物质。还有 许多东西有待阐明，但一般的原则已经清楚了，即在发明问题和 解决它们所需的物理效应之间，存在着可靠的媒介，这就是物-场 分析。
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其效应的应用模型大致分为以下5种：
单一效应模型
串联效应模型
并联效应模型
环形效应模型
控制效应模型
GZU
MEE
单一效应模型:由一个效应直接实现
例如：杠杆效应可以改变力（F）的大小或方向。
F1
长度
F2
力F1
1
2
GZU
力F2
效应
MEE
串联效应模型:将多个效应按照顺序相继发生，前一个
效应的输出，作为后一个效应的输入。
科学效应。TRIZ的效应库的组织结构，便于发明者对效应
应用。
GZU
MEE
基于对世界专利库的大量专利的分析，TRIZ理论总结了大
量的物理、化学和几何效应，每一个效应都可能用来解决
某一类问题。为了帮助工程师们利用这些科学原理和效应
来解决工程技术问题，在阿奇舒勒的提议下，TRIZ研究者
共同开发了效应数据库，其目的就是为了将那些在工程技
温度、速度、加速度等）会发生改变，即参数在数值上的
变化就是技术过程得以实施的具体体现。因此，我们可以
用这些参数来描述技术系统的变化。
除了某些最简单的技术系统以外，绝大多数技术系统往往
都包含了多个效应。以实现技术系统的功能为最终目标，
将一系列依次发生的效应组合起来，就构成了效应链，如
图所示。
输入1
MEE
如果将手指压按钮的动作看成是一个技术过程，将气体
燃烧看成是另一个技术过程。那么，将这两个技术过程
连接起来的纽带就是压电效应。在这个技术系统中，压
电陶瓷的功能就是利用压电效应将机械能转换成电能。
GZU
MEE
例3：双金属片温度计
双金属片温度计是利用热膨胀效应制成的。通常，接入电路
上的温度控制开关是由双金属片制成，双金属片是将膨胀系
到额定压力就会产生电晕放电。
（6）最终解决方案：用电晕放电效应测量灯泡内部气体
的压力。
GZU
MEE
例2 在北方的冬季，输电线出现结冰现象。
（1）问题分析：北方冬季寒冷，输电线结冰带来严重后果，
必须及时清除电线上的冰雪。
（2）确定功能：电线除冰，可以提高温度，使冰融化。
GZU
MEE
（3）查找效应：能提高温度的效应：传导；对流；电磁感
果，如光电效应、热效应、化学效应、法拉第效应等。每
一个效应都可以用来解决某一类问题。
光电效应
法拉第效应
GZU
MEE
例1：有一种弹簧，其尺寸和组成材料都是无法改变的。如
何在不添加任何辅助结构（不向它添加任何补充弹簧等）的
条件下提高弹簧的刚性？
解决办法：使每圈弹簧磁化，让同极性挨着，这样在弹簧压
缩时就会产生附加的推力。这就是一个典型的利用物理效应
了技术创新中的30种功能及其对应的100个科学效应和现
象（限于篇幅，以电子稿形式提供），可以利用它来解决
技术创新中遇到的问题。
GZU
MEE
表9-2
功能代码
F1
科学效应和现象
实现的功能
测量温度
TRIZ推荐的科学效应和现象
热膨胀
热双金属片
泊尔帖效应
汤姆孙效应
热电现象
热电子发射
G94
G36
…
电磁感应
“纽带”到底应该是什么。此时，我们就可以到科学效应
库中，利用“纽带”所应该具备的功能来查找相应的科学
效应。
当我们对现有技术系统进行改造时，往往会希望将那些不
能满足要求的组件替换掉。此时，由于该组件的功能是明
确的，所以我们可以将该组件所承担的功能作为目标，到
科学效应库中查找相应的科学效应。
GZU
MEE
MEE
TRIZ理论培训
第七章 科学效应库方法
GZU
MEE
主要内容
7.1 效应的概述
7.2
7.3
7.4
科学效应及其作用
TRIZ理论中的科学效应
应用科学效应解决创新问题
GZU
MEE
7.1 效应的概述
效应（Effect）——是各领域的定律，它使物体或系统实
现某种功能的“能量” 和“作用力”，涵盖了多科学领
水
GZU
波义耳
效应
液流
MEE
环形效应模型:由多个效应共同实现，后一效应的输出
流的一部分或全部通过一定的方式返回到前一效应的输入端。
效应1
效应2
…
例如：热传导效应与热力学第一效应构成环形效应模式，将热
力学第一效应输出的水反馈到热传导效应的输入端实现行为。
水
热能
热传导
效应
蒸汽
水
热力学第一效应
GZU
动能
应和现象用于发明的可能性。
在较好的发明中，在两个“结合起来的”效应之间，起
联系作用的元素总是场，而不是物质。
在发明问题和解决它们所需的物理效应之间，存在着可
靠的媒介，这就是物-场分析。
GZU
MEE
在物场分析中，我们将两个对象之间的作用定义为“
场”，并用“场”这个概念来描述存在于这两个对象之间
的能量流。
应；热电介质；热电子；材料吸收辐射；物体的压缩等
（4）效应取舍：经过逐一分析，采用电磁感应效应，在
每隔一段距离电线安上一个铁磁体环，由电磁感应产生
电流而产生热，从而加热电线，溶解冰雪。
（5）最终解决方案：用电磁感应效应溶解电线上的冰雪。
由于铁磁体环常年为电线加热，需结合铁磁性材料的居
里点，低于0°时通电，高于0°时断电，以减少不必要
（2）确定功能：准确测量灯泡内部气体的压力。
GZU
MEE
（3）TRIZ推荐的可以测量压力的物理效应和现象：机械
振动、压电效应、驻极体、电晕放电、韦森堡效应等。
（4）效应取舍：经过对以上效应逐一分析，只有“电晕”
的出现依赖于气体成分和导体周围的气压，所以电晕放
电能够适合测量灯泡内部气体的压力。
（5）方案验证：如果灯泡灯口加上额定高电压，气体达
MEE
控制效应模型:由多个效应共同实现，其中一个或多个效应
的输出流由其他效应的输出流控制，
效应1
效应2
例如：弹性-塑性形变效应与形状记忆合金效应构成控制效应
模式，将弹性-塑性形变效应的输出流联结到形状记忆合金效
应的控制端实现行为。
力
长度
弹性-塑性形变效应
形变
形状记忆合金效应
温度
GZU
MEE
7.1.3 效应链的原则：
来解决技术问题的例子。
GZU
MEE
阿奇舒勒在其《创造是精确的科学》一书中写道：
不难发现，简单的综合方法（如分割、反转、组合等），
在宏观水平上占优势。在微观水平上占优势的那些方法，差
不多总是用到物理效应和现象。在微观水平上，方法都是物
理学和化学方面的。因此，为发明家们提供关于物理学方法
的系统资料就显得尤为重要，这可以大大提高他们将物理效
问题的关键。研究表明，通常工程技术人员掌握并应用的
效应是相当有限的。例如，爱迪生在他的1 023项专利中
就只用了23个效应。
GZU
MEE
7.3
TRIZ理论中的科学效应
TRIZ理论中，按照“从技术目标到实现方法”的方式来组
织效应库，发明者可根据TRIZ的分析工具决定需要实现的
“技术目标”，然后选择需要的“实现方法”，即相应的
、分散注意力等。
GZU
MEE
例4 剪玫瑰花的最佳时间是在其花苞期吗？为保持玫瑰从
剪下到出售前的时间最大化，玫瑰花在还是花苞的时候就
被剪了下来。这可以为我们提供繁盛的玫瑰花。但如何能
保证花苞变成花朵呢？
GZU
MEE
查找化学效应表：第22条“空间中物质的状态和性能控制”
（特别是使用光反应材料或显示器）与第23条“物质空间
如果从时间轴上对两个对象之间的作用进行分析，我
们也可以将存在于两个对象之间的这种作用看作是两个技
术过程之间的“纽带”。
例2：压电打火机的点火过程
压电打火机是利用压电陶瓷的压电效应制成的。只要用大拇
指压一下打火机上的按钮，将压力施加到压电陶瓷上，压电
陶瓷即产生高电压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。
GZU
数差别比较大的两种金属焊接焊接一起，一端固定，一端自
由。当温度升高，膨胀系数大的金属片的伸长量大，致使整
个双金属片向膨胀系数小的金属片的一面弯曲。温度高，弯
曲程度越大，从而利用双金属片的弯曲程度指示温度。
刻度盘
指针
双金属片
固定的一端
GZU
MEE
随着技术过程的实施，技术系统的某些参数（例如，压力、
性能的改变（高浓度）”。
需要初步调查来搞清楚问题，我们需要一个显示器、一种
材料或一块地为在正确时间剪玫瑰提供可靠的帮助，类似
的能源浪费。
GZU
MEE
例3 街上的噪声,街上交通不间断的、单调的噪声使人疲
乏而且会打断工作，普通的百叶窗在一定程度上减少了噪
声，但单调的声音没有变化，这一单调的声音来自交通流
引起的声音振动频率的不间断波谱。
GZU
MEE
查阅物理效应表的第24条：创造给定的结构，稳定对象的
结构，选择机械与声音振动。
电介质
G24
G26
GZU
…
…
提高温度
一级相变
二级相变
…
F3
降低温度
G75
G76
G67
G80
G71
G72
单一效应模型
串联效应模型
并联效应模型
环形效应模型
控制效应模型
GZU
MEE
单一效应模型:由一个效应直接实现
例如：杠杆效应可以改变力（F）的大小或方向。
F1
长度
F2
力F1
1
2
GZU
力F2
效应
MEE
串联效应模型:将多个效应按照顺序相继发生，前一个
效应的输出，作为后一个效应的输入。
科学效应。TRIZ的效应库的组织结构，便于发明者对效应
应用。
GZU
MEE
基于对世界专利库的大量专利的分析，TRIZ理论总结了大
量的物理、化学和几何效应，每一个效应都可能用来解决
某一类问题。为了帮助工程师们利用这些科学原理和效应
来解决工程技术问题，在阿奇舒勒的提议下，TRIZ研究者
共同开发了效应数据库，其目的就是为了将那些在工程技
温度、速度、加速度等）会发生改变，即参数在数值上的
变化就是技术过程得以实施的具体体现。因此，我们可以
用这些参数来描述技术系统的变化。
除了某些最简单的技术系统以外，绝大多数技术系统往往
都包含了多个效应。以实现技术系统的功能为最终目标，
将一系列依次发生的效应组合起来，就构成了效应链，如
图所示。
输入1
MEE
如果将手指压按钮的动作看成是一个技术过程，将气体
燃烧看成是另一个技术过程。那么，将这两个技术过程
连接起来的纽带就是压电效应。在这个技术系统中，压
电陶瓷的功能就是利用压电效应将机械能转换成电能。
GZU
MEE
例3：双金属片温度计
双金属片温度计是利用热膨胀效应制成的。通常，接入电路
上的温度控制开关是由双金属片制成，双金属片是将膨胀系
到额定压力就会产生电晕放电。
（6）最终解决方案：用电晕放电效应测量灯泡内部气体
的压力。
GZU
MEE
例2 在北方的冬季，输电线出现结冰现象。
（1）问题分析：北方冬季寒冷，输电线结冰带来严重后果，
必须及时清除电线上的冰雪。
（2）确定功能：电线除冰，可以提高温度，使冰融化。
GZU
MEE
（3）查找效应：能提高温度的效应：传导；对流；电磁感
果，如光电效应、热效应、化学效应、法拉第效应等。每
一个效应都可以用来解决某一类问题。
光电效应
法拉第效应
GZU
MEE
例1：有一种弹簧，其尺寸和组成材料都是无法改变的。如
何在不添加任何辅助结构（不向它添加任何补充弹簧等）的
条件下提高弹簧的刚性？
解决办法：使每圈弹簧磁化，让同极性挨着，这样在弹簧压
缩时就会产生附加的推力。这就是一个典型的利用物理效应
了技术创新中的30种功能及其对应的100个科学效应和现
象（限于篇幅，以电子稿形式提供），可以利用它来解决
技术创新中遇到的问题。
GZU
MEE
表9-2
功能代码
F1
科学效应和现象
实现的功能
测量温度
TRIZ推荐的科学效应和现象
热膨胀
热双金属片
泊尔帖效应
汤姆孙效应
热电现象
热电子发射
G94
G36
…
电磁感应
“纽带”到底应该是什么。此时，我们就可以到科学效应
库中，利用“纽带”所应该具备的功能来查找相应的科学
效应。
当我们对现有技术系统进行改造时，往往会希望将那些不
能满足要求的组件替换掉。此时，由于该组件的功能是明
确的，所以我们可以将该组件所承担的功能作为目标，到
科学效应库中查找相应的科学效应。
GZU
MEE
MEE
TRIZ理论培训
第七章 科学效应库方法
GZU
MEE
主要内容
7.1 效应的概述
7.2
7.3
7.4
科学效应及其作用
TRIZ理论中的科学效应
应用科学效应解决创新问题
GZU
MEE
7.1 效应的概述
效应（Effect）——是各领域的定律，它使物体或系统实
现某种功能的“能量” 和“作用力”，涵盖了多科学领
水
GZU
波义耳
效应
液流
MEE
环形效应模型:由多个效应共同实现，后一效应的输出
流的一部分或全部通过一定的方式返回到前一效应的输入端。
效应1
效应2
…
例如：热传导效应与热力学第一效应构成环形效应模式，将热
力学第一效应输出的水反馈到热传导效应的输入端实现行为。
水
热能
热传导
效应
蒸汽
水
热力学第一效应
GZU
动能
应和现象用于发明的可能性。
在较好的发明中，在两个“结合起来的”效应之间，起
联系作用的元素总是场，而不是物质。
在发明问题和解决它们所需的物理效应之间，存在着可
靠的媒介，这就是物-场分析。
GZU
MEE
在物场分析中，我们将两个对象之间的作用定义为“
场”，并用“场”这个概念来描述存在于这两个对象之间
的能量流。
应；热电介质；热电子；材料吸收辐射；物体的压缩等
（4）效应取舍：经过逐一分析，采用电磁感应效应，在
每隔一段距离电线安上一个铁磁体环，由电磁感应产生
电流而产生热，从而加热电线，溶解冰雪。
（5）最终解决方案：用电磁感应效应溶解电线上的冰雪。
由于铁磁体环常年为电线加热，需结合铁磁性材料的居
里点，低于0°时通电，高于0°时断电，以减少不必要
（2）确定功能：准确测量灯泡内部气体的压力。
GZU
MEE
（3）TRIZ推荐的可以测量压力的物理效应和现象：机械
振动、压电效应、驻极体、电晕放电、韦森堡效应等。
（4）效应取舍：经过对以上效应逐一分析，只有“电晕”
的出现依赖于气体成分和导体周围的气压，所以电晕放
电能够适合测量灯泡内部气体的压力。
（5）方案验证：如果灯泡灯口加上额定高电压，气体达
MEE
控制效应模型:由多个效应共同实现，其中一个或多个效应
的输出流由其他效应的输出流控制，
效应1
效应2
例如：弹性-塑性形变效应与形状记忆合金效应构成控制效应
模式，将弹性-塑性形变效应的输出流联结到形状记忆合金效
应的控制端实现行为。
力
长度
弹性-塑性形变效应
形变
形状记忆合金效应
温度
GZU
MEE
7.1.3 效应链的原则：
来解决技术问题的例子。
GZU
MEE
阿奇舒勒在其《创造是精确的科学》一书中写道：
不难发现，简单的综合方法（如分割、反转、组合等），
在宏观水平上占优势。在微观水平上占优势的那些方法，差
不多总是用到物理效应和现象。在微观水平上，方法都是物
理学和化学方面的。因此，为发明家们提供关于物理学方法
的系统资料就显得尤为重要，这可以大大提高他们将物理效
问题的关键。研究表明，通常工程技术人员掌握并应用的
效应是相当有限的。例如，爱迪生在他的1 023项专利中
就只用了23个效应。
GZU
MEE
7.3
TRIZ理论中的科学效应
TRIZ理论中，按照“从技术目标到实现方法”的方式来组
织效应库，发明者可根据TRIZ的分析工具决定需要实现的
“技术目标”，然后选择需要的“实现方法”，即相应的
、分散注意力等。
GZU
MEE
例4 剪玫瑰花的最佳时间是在其花苞期吗？为保持玫瑰从
剪下到出售前的时间最大化，玫瑰花在还是花苞的时候就
被剪了下来。这可以为我们提供繁盛的玫瑰花。但如何能
保证花苞变成花朵呢？
GZU
MEE
查找化学效应表：第22条“空间中物质的状态和性能控制”
（特别是使用光反应材料或显示器）与第23条“物质空间
如果从时间轴上对两个对象之间的作用进行分析，我
们也可以将存在于两个对象之间的这种作用看作是两个技
术过程之间的“纽带”。
例2：压电打火机的点火过程
压电打火机是利用压电陶瓷的压电效应制成的。只要用大拇
指压一下打火机上的按钮，将压力施加到压电陶瓷上，压电
陶瓷即产生高电压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。
GZU
数差别比较大的两种金属焊接焊接一起，一端固定，一端自
由。当温度升高，膨胀系数大的金属片的伸长量大，致使整
个双金属片向膨胀系数小的金属片的一面弯曲。温度高，弯
曲程度越大，从而利用双金属片的弯曲程度指示温度。
刻度盘
指针
双金属片
固定的一端
GZU
MEE
随着技术过程的实施，技术系统的某些参数（例如，压力、
性能的改变（高浓度）”。
需要初步调查来搞清楚问题，我们需要一个显示器、一种
材料或一块地为在正确时间剪玫瑰提供可靠的帮助，类似
的能源浪费。
GZU
MEE
例3 街上的噪声,街上交通不间断的、单调的噪声使人疲
乏而且会打断工作，普通的百叶窗在一定程度上减少了噪
声，但单调的声音没有变化，这一单调的声音来自交通流
引起的声音振动频率的不间断波谱。
GZU
MEE
查阅物理效应表的第24条：创造给定的结构，稳定对象的
结构，选择机械与声音振动。
电介质
G24
G26
GZU
…
…
提高温度
一级相变
二级相变
…
F3
降低温度
G75
G76
G67
G80
G71
G72