TRIZ效应库
7-科学效应库方法
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
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理论介绍
TRIZ理论在机械工程创新中的应用TRIZ理论定义TRIZ的含义是发明问题解决理论，其拼写是由“发明问题的解决理论”(Theory of Inventive Problem Solving),在欧美国家也可缩写为TIPS。
TRIZ 理论是由前苏联发明家阿利赫舒列尔(G. S. Altshuller)在1964年创立的，他也被尊称为TRIZ之父。
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。
他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。
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。
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。
.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，这些方法包括发明原理(Inventive Principles)、发明问题解决算法(ARIZ，Algorithm for Inventive Problem Solving)及标准解(1区底 Standard Techniques)。
TRIZ推荐的物理效应和现象
改变物体尺寸
热膨胀；形变记忆合金；形变；压电效应；磁弹性；压磁效应
20
检查表面状态和性质
电晕放电；电弧；火花放电；反射；感光材料；光谱；发光体；放射现象
21
改变表面性质
摩擦力；吸附作用；扩散；包辛格效应；电晕放电；电弧；火花放电；弹性波；共振；驻波；振动；光谱
22
检查物体内的状态和性质
标记物；发光；发光体；磁性材料；永久磁铁；电阻；反射；折射；感光材料；光谱；发光体；放射现象；X射线；电—光和磁—光现象；固体的（场致、电致）发光；热磁效应（居里点）；霍普金斯效应；巴克豪森效应；共振；霍尔效应
4
稳定温度
一级相变；二级相变；居里效应
5
指示物体的位置和位移
标记物；发光；发光体；磁性材料；永久磁铁；反射；发光体；感光材料；光谱；放射现象；弹性变形；塑性变形；电场；磁场；电晕放电；电弧；火花放电
6
控制物体位移
磁力；安培力；洛伦兹力；液体或气体的压力；液体或气体的压强；浮力；液体动力；振动；惯性力；热膨胀；热双金属片
TRIZ
序号
实现功能
TRIZ推荐的物理效应和现象
1
测量温度
热膨胀；热双金属片；珀耳帖效应；汤姆逊效应；热电现象；热电子发射；热辐射；电阻；热敏性物质；居里效应（居里点）；霍普金斯效应；巴克豪森效应
2
降低温度
一级相变；二级相变；焦耳—汤姆逊效应；珀耳帖效应；汤姆逊效应；热电现象；热电子发射
3
提高温度
电磁感应；电介质；焦耳—楞次定律；放电；电弧；吸收；发射聚焦；热辐射；珀耳帖效应；热电子发射；汤姆逊效应；热电现象
7
控制液体及气体的运动
毛细管现象；渗透；电泳现象；汤姆斯效应；伯努利定律；惯性力；韦森堡效应
什么是TRIZ理论？
什么是TRIZ理论？1 TRIZ概述创新是发展的动力，是世界发展的潮流。
创新在国家的发展中起着非常重要的作用。
传统创新方法易于掌握、易于传播、易于普及，能产生一些创新设想，但命中率低，速度慢，难以解决复杂的技术问题。
创新能力都来自于人的潜能，并可以通过学习和训练来激发和提升。
创新是有规律可循的，这些规律潜藏于解决各种工程技术问题的过程中，通过长期实践中的观察、总结，可以发现这些规律。
在这些理论方法中，TRIZ理论体现出其独有的优势，TRIZ的作用在各种实践中发挥得越来越明显。
TRIZ可以帮助我们进行系统创新，深入了解问题并获得解决方案，简化系统以及克服心理惯性。
什么是TRIZ理论？2 TRIZ的发展TRIZ即发明问题解决理论，它是一套技术创新理论和方法，是一套解决各类工程技术问题的工具。
它的核心在于提供一种有规律可循的非常客观的创新方法。
它系统总结了人类以往在发明和创新方面的想法，从中提炼出一系列有效的法则，用以指导人们系统、高效地解决未来的问题。
TRIZ创新方法源于前苏联，由一位伟大的工程师兼发明家阿奇舒勒和他的同事们创立的，他们分析归纳总结全世界250多万份高水平专利成果后，在1946年总结出一套理论。
根据创新程度的不同，将这些专利技术解决方法分为5个“创新等级”。
TRIZ自创立以来，经历了三个发展阶段：第一个阶段为创立阶段。
这个时期主要创新和完善了TRIZ体系，并在苏联少量应用。
但因为苏联封锁这个理论，外界很少有人知道。
这个时期形成的主要理论有40个发明原理、发明问题解决算法（ARIZ）、最终理想解、科学效应库、物-场模型、标准解和进化法则等；第二个阶段为传播阶段。
苏联解体后，大量的科学家移民到了美国、欧洲、亚洲，创办了一系列的公司，开发基于TRIZ理论的软件系统，并为一些公司提供咨询服务。
这时，其他国家的工程师们才开始了解这个理论。
少量公司在这个时候开始引入TRIZ理论，如1995年开始的宝洁公司和1998年开始的三星公司；第三个阶段为应用阶段。
triz科学效应原理
triz科学效应原理
TRIZ 是一种解决问题的方法，是俄国的一位发明家Altshuller 发明的。
其中 TRIZ 科学效应原理是其中的一项重要理论。
这个原理主要是讲当一个系统产生改变时，它对于周围环境的影响。
TRIZ 科学效应原理包含 40 条定律，其中每一条都是从实践中总结而来的。
其中比较著名的几条效应原理，如“分离原则”，它强调组件间的独立性，即通过将系统的不同部分分离来解决问题。
另外还有“统一原理”，即通过将系统中的各个部分进行统一来解决问题，充分利用各部分之间的相互作用。
此外，还有“异质合金原理”，它强调将完全不同材料或组件组合在一起，发挥各自的特点来解决问题。
在实际问题解决中，我们可以运用 TRIZ 科学效应原理来寻找解决方案。
当我们遇到问题时，首先要对问题进行充分的分析，然后选取合适的效应原理，通过创造性的思维找到最佳的解决方案。
通过使用 TRIZ 科学效应原理，可以帮助我们更快速地解决问题，并且提高了解决问题的效率与准确性。
总之，TRIZ 科学效应原理是一种实用性强的解决问题的工具，可以帮助我们更好地解决问题，提高创造力与创新能力。
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。
TRIZ理论
一、TRIZ理论(一)TRIZ理论的基本思想●基本思想;大量发明创造所包含的基本问题与矛盾就是相同的。
优势;避免传统创新过程的试错法带来的盲目性与局限性。
掌握TRIZ理论提高发明的成功率,缩短发明周期。
●TRIZ理论核心;就是系统进化理论,解决技术矛盾与冲突就是系统进化的推动力。
（二）TRIZ理论体系结构1、TRIZ理论的理论基础体系结构中的第一部分:TRIZ理论的理论基础TRIZ理论基础就是技术系统的进化模式。
该模式包含用于工程技术系统进化的基本规律,理解这些模式可以帮助人们形成对问题发展轨迹的总体概念,得到其发展前景的正确判断,从而增强人们解决问题的能力。
●TRIZ理论认为任何领域的技术产品都与生物系统一样,存在着产生、生长、成熟、衰老与灭亡的产品进化规律。
●掌握了这些规律,人们就能能动的进行产品的创新设计、开发并能预测产品的未来趋势。
✧案例:数据化信息储存技术的进化❖穿孔纸带→磁带→磁盘❖光盘→U盘→移动硬盘✧案例:计算技术的进化●伴随着人类历史发展的计算技术一样,先就是算盘的发明、推广与广泛运用,达到珠算技术的成熟。
●伴随着计算机的出现,算盘技术也就走向衰老与灭亡。
2、TRIZ理论分析工具(1)矛盾分析●发明问题的核心就是:解决矛盾冲突。
矛盾分为物理矛盾与技术矛盾。
A.物理矛盾就是指一个系统中同一个参数的矛盾也就就是自相矛盾;✧案例:自行车使用时变大、停放时缩小。
(这就就是同一参数--体积的矛盾)B.技术矛盾:一个技术系统中的不同参数之间的矛盾。
✧案例:汽车速度越高,安全性下降。
●TRIZ理论归纳整理了39个通用工程参数,对工程设计中存在的技术矛盾进行描述。
●通过39个工程参数构造了矛盾冲突矩阵,来引导设计者选用TRIZ理论的40条发明原理。
(2)物质--场分析TRIZ理论认为:任何产品的所有功能都可以分解为两个物质与一个场,可以用物质--场分析法来分析产品的功能。
(3)ARIZ算法●将初始问题程式化;●将矛盾冲突与理想解进行程式化处理;●使技术系统向理想解的方向进化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•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。
概念设计与科学效应库
天津大学精仪学 院朱险峰
OUTLINE
什么是系统的概念设计？ 概念设计解决什么问题？ 概念设计的常用方法与工具：
传统方法：专利与信息检索 头脑风暴 TRIZ科学效应库
2016/7/28
2
天津大学精仪学 院朱险峰
什么是概念设计？
概念设计是为了实现需求分析提出的对系统的 主要功能而提出的工作原理、工作方式、工作流程、 人机交互、操作方法、系统主要部件等的宏观的构 想。 概念设计过程表现为是一个由粗到精、由模糊 到清晰、由抽象到具体的、由原则到实体的设计过 程。
2016/7/28
20
隐藏在专利背后的规律
200,000
40,000
在不同的技术领域，相同的技术发展模式反复出现。 在不同的技术领域，相同的问题和解决方案被反复 使用。 科学效应在其所属领域之外被用来进行创新。
科学效应库的作用
涵盖了不同学科领域的科学原理和方法； 统一的功能性描述和查询方式，快速得出针对 问题的相关解决方案； 克服人的思维惯性，拓宽知识面。
The piezoelectric plates control the flow of gas
15
2016/7/28
天津大学精仪学 院朱险峰
压电效应的应用：压电检测通过车辆
问题
为了实现交通路面放置的接触式传感器，但是这些传感器寿命很短。因此需要耐用的传感器 来检测车辆。
2016/7/28
11
天津大学精仪学 院朱险峰
效应与原理解
功能依靠物理、化学或几何效应而存在。效应可 以实现功能，并通过确定几何的和物料的特征标志而发 生与作用关系之中，这一作用关系促使功能得以实现。
例如，如果物理学没有揭示出杠杆效应，那么， 要设计用于放大或缩小力的杠杆是不可能的。
2016/7/28
求的产品。
使钻石沿内部原有的微裂纹分割的发明， 上千个大气压 1972
8
船用发动机冷却水 过滤器的快速清洁 系统，5-10个大气 压，1979年
9
典型发明时间表
应用瞬间压力差原理产生的典型发明时间表
1945 迅速去除青椒籽和蒂的发明
1950 迅速剥除松子、葵花籽和花生的壳的发明 1972 使钻石沿内部原有的微裂纹分割的发明
12
天津大学精仪学 院朱险峰
压电效应
1880年，由Pierre Curie和Jacque Curie兄弟发现 ► 非中心对称晶体变形（施加机械力）引起正负离子的相对转移。 ► 如果正负离子向相反方向发生转移，电矩就会在转移方向形成。 ► 电矩与粒子的位移（机械变形）成比例并随晶体方向和含晶细胞结 构而定。
科学原理列表
功能代码 实现的功能
测量温度
热膨胀（Thermal expansion） 热双金属片（Thermo-bimetals） 珀耳帖效应（Peltier effect） 汤姆逊效应（Thompson effect） 热电效应（Thermoelectric effect） 热电子发射（Thermoelectric emission） 热辐射（Heat radiation） 电阻（Electrical resistance） 热敏性物质（Heat-sensitive substances） 热磁效应（居里点）（Thermomagnetic effect） 巴克豪森效应（Barkhausen effect） 霍普金森效应（Hopkinson effect）
16
天津大学精仪学 院朱险峰
压电效应的应用：压电元件向纸张供应墨水
问题： 喷墨打印机要连续向纸张供应墨水，打印头设计复杂。
解决方案（U.S. Patent. 5,696,545; U.S. Patent. 5,594,475）： 打印机头压力室的侧壁是由压电元件组成的，电场使压电元件发生弯曲，压力室的 体积减少，在室内的压力增加，增加的压力以液滴形状向压力供应墨水。电场关闭 后压电元件又回复到最初的形状，压力室再次充满墨水。这 样压电元件周期性地向纸张供应墨水。
TRIZ推荐的科学原理
F01
效应库的应用步骤
1. 定义出解决此问题所要实现的功能； 2. 根据功能从“功能代码表”中确定与此功能相对 应的代码，此代码是F1~F30中的其中一个； 3. 从“科学原理列表”中查找此功能代码下TRIZ所 推荐的科学效应和现象，获得TRIZ推荐的科学效 应的名称； 4. 筛选所推荐的每个科学效应，优选出适合于本问 题的科学效应； 5. 查找优选出来的每个科学效应的详细解释，并应 用于问题的解决，形成解决方案。
2016/7/28
The time between the electrical pulses of the piezoelectrics measures the vehicle speed
18
天津大学精仪学 院朱险峰
效应收集过程
• Altshuller及其领导的研究人员从1969年开始系统地收集效应； • 1979年发表了一本关于物理效应的手册； • 1981－1982年科技杂志（Tehnikai nauka）上发表了一系列关于效应 的文章； • 1988年Salamatov出版了一本关于化学效应的著作； • 1989年Vikentjev 和Jefremov发表了一篇将几何效应用于发明的论文。 所有这些效应都是以论文格式发表的，并且是俄语； • 1992年Invention Machine 公司就以计算机的形式并且采用英文发布了 这些效应。 • Goldfire Innovator 的IMC科学效应库已经收集了9000多个科学效应 及应用
1979 船用发动机冷却水过滤器的快速清洁系统
应用该原理产生的 发明已多达200多种
安徽 合肥 东北大学 赵 新军 2009.06.09
10
天津大学精仪学 院朱险峰
什么是科学效应EFFECT?
科学效应是自然界中原因和结果的必然关系。这种必然 联系往往可以用数学语言来描述。 科学效应的发现往往伴随科学上的重大发现。 我们熟知的科学效应有：热胀冷缩、电磁感应、欧姆定 律、压电效应等等。 效应可以通过将有关的量互相联系起来的定律来描述， 即按照定律规定的原理将输入量转化为输出量，实现相应的功 能。
TRIZ的效应库的组织结构，便于发明者对效应的应用。 TRIZ理论基于对世界专利库的大量的专利的分析，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。 TRIZ理论中，按照“从技术目标到实现方法”的方式组 织效果库，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”，即相应的科 学效应。
它山之石，可以攻玉！
效应库组织结构
30个功能
F01 F02 F03 F04 F05 F06 F07 F08 F09 F10 F11 F12 F13 F14 F15 测量温度 降低温度 提高温度 稳定温度 探测物体的位置和运动 控制物体的运动 控制液体及气体的运动 控制浮质(悬浮颗粒)的流动 搅拌混合物，形成溶液 分离混合物 稳定物质位置 产生(或控制)力 控制摩擦力 破坏(解体)物体 积蓄机械能和热能 F16 F17 F18 F19 F20 F21 F22 F23 F24 F25 F26 F27 F28 F29 F30 传递能量 建立移动物体与固定物体间的相互作用 测量物体的尺寸 改变物体的尺寸 检查表面的状态和性质 改变表面的性质 检查物质容量的状态和特征 改变物体空间性质 形成要求的结构，稳定物体结构 探测电场和磁场 探测辐射 产生辐射 控制电磁场 控制光 产生及加强化学变化
应用科学效应解 决问题的流程
26
天津大学精仪学 院朱险峰
2016/7/28
天津大学精仪学 院朱险峰
效应库的威力
How many ways can YOU think of to “MOVE A LIQUID”? •Acoustic Cavitation •Acoustic Vibrations •Archimedes’ Principle •Bernoulli’s Theorem •Boiling •Brush Constructions •Capillary •Condensation •Capillary Evaporation •Capillary Pressure •Coanda Effect •Condensation •Coulomb’s Law •Deformation •Electrocapillary Effect •Electroosmosis •Electrophoresis •Electrostatic Induction •Ellipse •Evaporation •Ferromagnetism •Forced Oscillations •Funnel Effect •Inertia •Ionic Exchange •Jet Flow •Lorentz Force •Magnetostriction •Mechanocaloric Effect •Osmosis