創(chuàng)新設計是解決發(fā)明問題的創(chuàng)新方法與傳統設計過程相結合，形成的以實現產品創(chuàng)新為基本要求的系統化設計過程。本書以發(fā)明問題解決理論－TRIZ為基本核心內容，面向產品概念設計階段，系統講授產品創(chuàng)新設計中發(fā)現問題、分析問題和創(chuàng)造性解決問題的系統化方法。本書以經典TRIZ為基礎，結合作者及所在團隊部分研究成果，按照解決問題的流程系統介紹發(fā)明問題的發(fā)現、分析和求解工具和方法。全書內容共19章，分為六篇：創(chuàng)新設計概論；分析問題工具；發(fā)明問題解決工具；目標導向工具；設計流程與軟件工具；創(chuàng)新設計知識拓展。本書結合了作者及所在團隊多年從事TRIZ培訓、教學和項目咨詢的經驗和心得，適合作為TRIZ初學者及國家創(chuàng)新工程師認證（一級和二級）的技術創(chuàng)新方法部分的培訓教材。
本書由河北工業(yè)大學國家技術創(chuàng)新方法與實施工具工程技術研究中心的人員編寫。河北工業(yè)大學國家技術創(chuàng)新方法與實施工具工程技術研究中心2013 年4 月被科技部批準正式納入國家工程技術研究中心建設序列, 主要面向企業(yè)技術創(chuàng)新需求, 從事技術創(chuàng)新方法理論研究、工程化關鍵技術和計算機輔助創(chuàng)新軟件開發(fā)及其推廣應用工作。本中心是創(chuàng)新方法研究會技術創(chuàng)新方法專業(yè)委員會所在地, 在理論研究方面已形成TRIZ、破壞性創(chuàng)新使能技術、功能設計、復雜性理論、產品平臺設計、專利規(guī)避設計等富有特色且具有優(yōu)勢的研究方向,建立了一種面向我國企業(yè)創(chuàng)新需求的技術創(chuàng)新方法體系。中心曾承擔科技部、廣東省、河南省、河北省、天津市、青海省、內蒙古自治區(qū)等省、市、自治區(qū)和中國化工集團、中船重工、原北車集團、三一重工、廣州無線電集團、中鋼集團、河北鋼鐵、長城汽車、天冠集團、新奧集團等大型企業(yè)的技術創(chuàng)新方法培訓工作, 參與制定了創(chuàng)新方法國家標準。2011年以中心牽頭的技術創(chuàng)新方法推廣與應用團隊被科技部評為“十一五” 國家科技計劃執(zhí)行優(yōu)秀團隊, 2013 年獲得河北省科技進步一等獎, 2012 ~ 2013 年中心在技術創(chuàng)新方法理論研究、推廣應用及創(chuàng)新人才培養(yǎng)等方面成果突出, 分別獲得中國產學研合作創(chuàng)新成果獎和中國產學研合作創(chuàng)新獎。
本書結合了中心在本校本科生和研究生創(chuàng)新設計課程教學和對外技術創(chuàng)新方法培訓的經驗, 面向創(chuàng)新設計過程, 以問題形成、分析和求解過程為主線, 以發(fā)明問題解決理論(TRIZ) 為核心內容, 面向在校本科生和研究生, 講授創(chuàng)新設計理論和TRIZ 的基本概念、過程和方法。
本書內容按照40~56 學時編寫, 對于創(chuàng)新設計課程學時數較少的院校, 采用本書可自行選擇課堂講授內容。
本書共6 篇20 章, 分為創(chuàng)新設計概論篇、問題分析工具篇、發(fā)明問題求解工具篇、目標導向工具篇、設計流程與軟件工具篇和創(chuàng)新設計知識拓展篇。編寫分工如下: 第1 章緒論、第2 章產品設計方法學概述、第3 章TRIZ 概述、第5 章因果分析與沖突區(qū)域確定、第7 章資源分析、第15 章產品技術成熟度及其預測、第16 章技術系統進化定律和進化路線以及附錄由張換高編寫; 第14 章裁剪由張換高、張建輝編寫; 第10 章技術沖突解決理論、第11 章物理沖突解決理論由張換高、張鵬編寫; 第4 章功能分析由張鵬、張建輝編寫; 第18章發(fā)明問題解決的流程由劉芳、張換高編寫; 第6 章理想解分析、第8 章TRIZ 中的思維工具由張鵬編寫; 第19 章計算機輔助創(chuàng)新軟件———Invention Tool 系列軟件簡介、第20 章專利申請與規(guī)避由張建輝編寫; 第9 章效應知識庫、第17 章需求進化由劉芳編寫; 第12 章物質-場模型及其變換規(guī)則和第13 章標準解由楊伯軍編寫。
本書第5 章、第7 章、第14 章、第18 章結合了作者團隊最新研究成果, 其余各章也融Ⅲ入了團隊多年來的研究成果和心得。
感謝博士生劉力萌參與本書編寫過程中的大量資料整理和文字編輯工作。感謝碩士生邱旸、邱亮、趙磊、王炎、郝明星、林娜、陶濤、郭洪奎等為本書翻譯了大量資料和案例。
感謝中心曹國忠、孫建廣、陳子順、江屏、趙文燕等老師對本書內容提供了大量資料和建議。
最后感謝我們的導師檀潤華教授對我們成長過程中的悉心指導和對本書的大力支持。
本書獲得國家自然科學基金“ 機遇驅動的機械產品突破性創(chuàng)新設計方法研究”
(51675159), 河北省社會科學項目“ 我省科技型中小企業(yè)創(chuàng)新能力培育對策研究”
(HB17GL035) 的支持。同時獲得河北省高等教育教學改革研究項目“提升工科類本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)模式研究”(2016GJJG030) 和“機械設計制造及其自動化應用創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系研究” (2012GJJG004) 的支持。
編 者Ⅳ
前言
第1 篇 創(chuàng)新設計概論篇
第1 章 緒論 3
1. 1 創(chuàng)新概述 3
1. 2 問題及其解決原理 5
1. 3 設計與創(chuàng)新設計 12
1. 4 本課程的性質、任務和研究內容 14
1. 5 創(chuàng)新設計研究展望 18
思考題 18
第2 章 產品設計方法學概述 19
2. 1 概述 19
2. 2 產品設計過程及理論簡介 21
2. 3 典型創(chuàng)新思維簡介 26
2. 4 常見的創(chuàng)新技法簡介 30
思考題 38
第3 章 TRIZ 概述 40
3. 1 創(chuàng)新的規(guī)律性 40
3. 2 TRIZ 簡史 41
3. 3 TRIZ 解決問題的基本原理 42
3. 4 TRIZ 理論體系 43
3. 5 TRIZ 基本概念 44
思考題 48
第2 篇 問題分析工具篇
第4 章 功能分析 51
4. 1 功能結構 51
4. 2 物質-場模型和功能表達 60
4. 3 功能模型分析 61
4. 4 案例分析: 快速切斷閥的功能模型 64
思考題 67
第5 章 因果分析與沖突區(qū)域確定 68
5. 1 因果分析與沖突區(qū)域概述 68
5. 2 常用因果分析工具 69
5. 3 基于根原因分析的最終沖突區(qū)域確定 72
思考題 78
第6 章 理想解分析 79
6. 1 理想化 79
6. 2 理想化水平 80
6. 3 理想解與最終理想解 80
6. 4 理想解分析的過程 82
思考題 84
第7 章 資源分析 85
7. 1 概述 85
7. 2 資源分類 86
7. 3 資源分析方法 93
7. 4 案例分析 96
思考題 98
第8 章 TRIZ 中的思維工具 99
8. 1 九窗口法 99
8. 2 空間-時間-成本算子 100
8. 3 聰明小人法 101
思考題 103
第3 篇 發(fā)明問題求解工具篇
第9 章 效應知識庫 106
9. 1 效應 106
9. 2 效應應用范例 108
9. 3 效應知識庫及應用過程 110
Ⅴ
9. 4 案例分析: 快速切斷閥的改進設計 111
思考題 113
第10 章 技術沖突解決理論 114
10. 1 沖突及其分類 114
10. 2 技術沖突的通用化 115
10. 3 發(fā)明原理 118
10. 4 沖突矩陣和技術沖突解決過程 162
10. 5 案例分析 164
思考題 166
第11 章 物理沖突解決理論 168
11. 1 物理沖突 168
11. 2 分離原理 169
11. 3 案例分析 173
思考題 175
第12 章 物質-場模型及其變換規(guī)則 176
12. 1 物質與場 176
12. 2 物質-場模型的類型 178
12. 3 物質-場變換規(guī)則 180
思考題 186
第13 章 標準解 187
13. 1 概述 187
13. 2 76 個標準解 187
13. 3 標準解應用過程 196
13. 4 案例分析: 昆蟲危害糧食的問題 198
思考題 200
第14 章 裁剪 201
14. 1 概述 201
14. 2 裁剪規(guī)則和啟發(fā)式裁剪問句 202
14. 3 裁剪對象選擇 205
14. 4 裁剪過程 208
14. 5 案例分析 210
思考題 214
第4 篇 目標導向工具篇
第15 章 產品技術成熟度及其預測 216
15. 1 產品技術成熟度 216
15. 2 產品技術成熟度預測方法 219
15. 3 案例分析 224
思考題 225
第16 章 技術系統進化定律和進化
路線 226
16. 1 概述 226
16. 2 技術系統進化定律與進化路線 227
16. 3 技術系統進化的四個階段 237
16. 4 技術系統進化理論的應用 238
16. 5 案例分析 240
思考題 241
第17 章 需求進化 242
17. 1 需求的定義 242
17. 2 需求工程 242
17. 3 需求演變模型 244
17. 4 需求進化定律 247
思考題 248
第5 篇 設計流程與軟件工具篇
第18 章 發(fā)明問題解決的流程 252
18. 1 概述 252
18. 2 TRIZ 解決發(fā)明問題的流程 252
18. 3 ARIZ 算法 256
18. 4 案例分析: 織物印染系統 263
思考題 267
第19 章 計算機輔助創(chuàng)新軟件———
InventionTool 系列軟件簡介 269
19. 1 概述 269
19. 2 計算機輔助創(chuàng)新原理 269
19. 3 基于CAI 的輔助創(chuàng)新原理 273
19. 4 InventionTool 系統簡介 275
19. 5 工程案例: 基于CAI 技術的蝶閥密封
結構創(chuàng)新設計 279
思考題 284
第6 篇 創(chuàng)新設計知識拓展篇
第20 章 專利申請與規(guī)避 286
Ⅵ
20. 2 專利申請書格式與內容簡介 286
20. 3 專利申請一般策略 287
20. 4 專利侵權的判定 288
20. 5 專利規(guī)避基本知識 291
20. 6 專利規(guī)避案例分析 293
思考題 296
附錄 297
附錄A TRIZ 名詞中英文對照及解釋 297
附錄B 常用物理效應和化學效應 300
附錄C 發(fā)明專利請求書格式 303
附錄D 沖突矩陣(見文后插頁)
參考文獻 305
書單推薦
