创新发明理论简介
1. 什么是创新？创新就是抛弃旧的、创立新的。（新华字典）创新就是在已有的基础上，提出独特的、新颖的且富于成效的见解与思维。随着创新理论的发展，“创新”不仅包括科学研究和技术创新，也包括体制与机制、经营管理、文化艺术、社会哲学等方面的创新。创新已经被国家列入重点项目来鼓吹，公司也成立了创新办，专利申请数量也在慢慢增加，但依然有很多人不知道从何着手搞创新，请大家接着往下看，期望能给你一点启发和方法。
2. 创新的瓶颈
创新瓶颈主要来自思维的定势（包括术语、形象和专业知识）；解决错误的问题或重复解决别人已经解决的问题。
3. 创新思维和方法
创新的方法有几百种，我们选部分介绍一下，
3.1 经典的创新方法
3.1.1 试错法：典型代表，发明家爱迪生，一生做了无数次的试验，从错误中寻找机会。但试错法效率低下，请看下图：
3.1.2 形态分析法 （兹维基与哥尼）
它是一种系统论的观点看待事物的创新思维方法：将研究的对象或问题分成一些基本组成部分。单独处理每一个组成部分，分布提出解决问题的方法和方案。然后通过不同的组合形式形成若干个解决问题的总体方案。
3.1.3 稽核表法 (奥斯本)
由形态分析法演变而来，用一张表对需要解决的问题进行逐项核对，从各个角度诱发创新设想。奥斯本的75条简化归纳9个方面提问：用途、类比、增加、减少、改变、替代、变换、颠倒、组合。
3.1.4 和田十二法：许立言和张福奎在奥斯本的基础提出的。
1. 加一加：加高、加厚、加多、组合等2. 减一减：减轻、减少、省略等3. 扩一扩：放大、扩大、提高功效等4. 变一变：变形态、颜色、气味、音箱、次序等5. 改一改：改缺点、不便、不足之处6. 缩一缩：压缩、缩小、微型化7. 联一联：原因和结果有何联系，把某些东西联系起来8. 学一学：模拟形态、结构、方法，学习先进9. 代一代：用别的材料代替、用别的方法代替10. 搬一搬：移做他用11. 反一反：能否颠倒一下12. 定一定：定个界限、标准，能提高工作效率
3.1.5 发散思维与收敛思维
一个好的探索者要在发散思维与收敛思维之间保持张力。
发散性思维（扩散性思维、辐射性思维、求异思维）: 由点及面的思维，围绕一个问题从不同层次、向不同的方向、角度进行探索，从而提供新结构、新点子、新思路或新发现的思维过程。发散性思维具有流畅性、灵活性和独特性。发散性思维的具体形式包括了用途发散、功能发散、结构发散、因果发散。收敛思维是将各种信息从不同角度和层次聚集在一起，尽可能利用已有的知识和经验，将各种信息进行组织和整合，实现从开发的自由状态向封闭的点进行思考，从不同角度和层面，把众多信息和解题的可能性逐步引导到条理化的逻辑序列中，以产生新的想法，寻求相同目标和结果的思维方法，形成一个合理的方案。他具有封闭性、综合性和合理性的特点。
3.1.6 横向思维和纵向思维
横向思维是一种共时性思维，它研究同一个实物在不同环境中的发展状态，并通过同周围事务的相互联系和比较找出该事务在不同环境中的异同。结合联想和反向思考进行比较挖掘。纵向思维是一种历时性的比较思维，它从事务自身的过去、现在和未来的分析对比中发现事务在不同时期的特点及前后联系而把握事务本质的思维过程。上下挖掘，结合发散思维。横向思维和纵向思维的综合应用能够对事务有更全的了解和判断。是重要的创新思维技巧之一。
3.1.7 正向思维和逆向思维
正向思考是按常规思路，以时间发展的自然过程、事务大的常见特征、一般趋势为标准的思维方式。是一种从已知到未知来揭示事务本质的思维方式。对于常规问题处理效率高。逆向思维在思想路线上与正向思维相反，它在思考问题时，为了实现创造过程中的设定的目标，跳出常规，改变思考对象的空间排序，从反方向寻找解决方法的一种思维方法。具有普遍性、批判性和新颖性。正向思维与逆向思维相互补充，相互转化，在解决问题中共同使用，经常取得事半功倍的效果。3.1.8 求同思维和求异思维
求同思考是只在创造活动中，把两个或两个以上的事物，根据实际的需要，联系在一起进行“求同”思考，寻求它们的结合点，然后从这些结合点产生新创意的思维活动。从已知事实或命题出发，沿着单一方向步步推导来获得满意的答案，以获得客观事物的共同本质和规律，基本方法就是归纳法，把归纳出来的共同本质和规律进行推广的方法就是演绎法。肯定性的推断是正面求同，否定性的推断是反面求同。求异思维 是指对某一现象或问题进行多起点、多方向、多角度、多原则、多层次、多结果的分析和思考，捕捉事务的内部矛盾、揭示表象下的事物本质，从而选择富有创造性的观点、看法或思想的一种思维方法。求异能打破思维定式、打破传统规则、寻找与原来不同的方法和途径。求异思维的客观依据是任何事物都有特殊的本质和规律。特殊矛盾表现出的差异性。常用到寻找新视角、要素变换、问题转换。
3.1.9 整体性思维（它与下面的六顶帽子思考方法很类似）
3.1.10 六顶帽子思考法
蓝色帽子代表组织安排：我们进展如何？现在应该用什么颜色的帽子？接下来应该做什么？
白色帽子表示信息和数据：我们有什么，需要什么，缺少什么，怎样取得？
红帽子表示直觉、感觉、情绪以及基于直觉的想法。
黑帽子表示谨慎、判别、系统的思考。这是真的？可行？能成功？什么缺陷？
黄色帽子表示向好的方向进行思考：有何好处，谁会得到？自何处？为何可行？为何成功？
绿帽子表示异见、新意、创新：有没有其他解决方案？
3.2 Triz创新思维方法
3.2.1 九屏幕法
九屏幕法是指在分析和解决问题的时候，不仅要考虑当前系统，还要考虑其超系统和子系统；不仅要考虑当前系统的过去和将来，还要考虑超系统的过去和将来。
3.2.2 STC算子（尺寸-时间-成本分析）
它是将尺寸、时间和成本进行一些列的变化思维实验。意图克服思维惯性的障碍，迅速发现对研究对象最初认识的不准确和误差、能重新正确地认识研究对象。六个过程每个想象可以分步递增或递减，直到物理新的特性出现。STC算子不是为了直接提供解决问题的答案，而是帮助人们找出解决问题的新思路，为下一步寻找解决方案做准备。用STC算子思考后，可以发现系统中的技术矛盾或物理矛盾。
3.2.3 金鱼法
它是一个反复迭代将幻想的、不现实的问题求解构想，变为可行的解决方案。
3.2.4 小人法
它是一种类比的方法，指的是将我们所遇到的问题所涉及的组件模拟成一些小人，即涉及组件有一些小人组成，这些小人是有智慧的聪明小人，然后思考当这些聪明的小人遇到类似问题时该如何改变才可以解决问题。以此来启发我们产生解决方案。
进行小人法的步骤
将对象中的各个部分想象成一群一群的小人。（当前怎样？）
把小人分成按问题的条件而行动的组（分组）
研究得到的问题模型（有小人的图）并对其进行改造，以便实现解决矛盾。（改怎样…….打乱重组）
过渡到技术解决方案（变成怎样）
** 使用小人法的常见错误：画一个或几个小人
小人法作用：
更形象生动地描述技术系统中出现的问题通过用小人表示系统，打破原有对技术系统的思维定势，更容易解决问题，获得理想的解决方案
3.2.5 最终理想解方法
理想度(Ideality)的定义：
理想度=有用功能(UsefulFunction-UF)/ [有害功能(HarmfulFunction-HF)+ 成本(Cost)]
可以用三种方法来提升系统的理想度
1. 增加有用功能
2. 降低有害功能或成本
3. 将两点结合起来
最理想的状况：
资源的耗费 à0
有害作用 à0
有用功能 à∞
最理想系统：作为物理实体并不存在，却能实现必要的功能.
IFR：系统在保持有用功能自行运行的同时，能够自行消除有害的、不足的、过度的作用。
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以美国Suh为首的设计理论研究小组提出来的设计理论最符合最终理解解法，其核心就是•转换过程中的功能和设计参数应满足独立性和最小信息两条公理。满足它们，则原理解为优化的解。公理1：独立公理(模块化公理)--保持功能要求的独立性。各子系统实现特定的功能，互不干扰，最大限度地减少各功能要求间的耦合。这样使设计思路更加明晰，避免设计参数间复杂的交互作用带来的不确定性，有利于故障的诊断和产品维修，也利于产品功能的扩充和升级换代。公理2：信息公理（简化公理）--信息含量最小化独立性告诉我们创新制作的困难在于找到一个或多个独立的矛盾。最小信息告诉我们：尽管不同的人对同样问题有不要的解决方法，但最好的创新制作是性价比最优的制作。在所有满足独立性公理的设计中，信息含量最少的设计就是最好的设计，用最简单的设计参数实现所有功能。这是对设计方案评价和比较的原则。
4. 什么是Triz？
俄文拼写为Tеориирешения изобрет-ательских задач，俄语缩写“ТРИЗ”.
英语标音可读为Teoriya Resheniyva Izobretatel‘skikh Zadatch，缩写为TRIZ。
英文翻译为：Theoryof Inventive Problem Solving，缩写为TIPS
中文翻译为“发明问题解决理论”，“萃智”、“点金术”、 “超级发明技术”
它是苏联根里奇·阿奇舒勒(G.S.Altshuller)(1926-1998)，从1946年开始，经过对250万高水平发明专利的研究，发现理论，其革命性的成果包含了：发明解决的问题不同，但少数原理在不同原理被重复使用。归纳总结了解决问题的发明原理
工程系统的进化有规律可循，归纳总结了技术进化的趋势
一个领域发现的科学效应在其它领域得以应用，总结了科学效应库。
Triz的用途：解决技术问题，产生创新的解决方案；规避或者增强专利，进行专利布局；用于新产品规划布局；进行环保设计解决产品生产与回收的矛盾问题
Triz的应用步骤：1.识别问题，2. 问题解决，3.概念验证
现代TRIZ的步骤及工具如下：
4.1 创新标杆
遇到问题，设计新系统，而不是改进旧系统，且没有确定采用什么样的技术时，创新标杆可以帮助我们寻找并分析各种可能的技术路径，并通过评估来决定哪种技术路线组合可能达到项目目标。就像华为的手机设计很多就是向苹果和三星学习。
4.2 功能分析
功能分析有两类：基于过程功能分析和基于装置的功能分析：
4.3 流分析
研究对象包括物流、信息流、能量流，分析其这些流中的缺点，如瓶颈，流的过速转换及产生的有害作用等。
4.4 因果链分析
从已有问题或项目目标的反面出发，逐级、详细分析造成问题的的深层次原因，通过建立目标缺点的因果链的逻辑关系寻找更多产生问题的原因，并找到更多的解决问题入口。
末端缺点：
达到物理、化学、生物或者几何等领域极限达到自然现象达到法规、国家或行业标准极限不能继续找到下一层次的原因达到本人的极限或人的本性根据项目的具体情况，继续深挖下去会变得与本项目无关
中间缺点：
需明确上下层级的逻辑关系，不能跳跃。造成本层缺点的下一层缺点可能不止一个，通常用And或者OR运算符连接起来
关键缺点：
哪些经过精心挑选需要进一步解决的缺点就是关键缺点，它可以是末端缺点，也可以是中间缺点（作为解决问题的突破口，使问题更加容易处理）。需要解决的关键缺点所对应的问题就是关键问题。从各个关键问题出发寻找可能解决方案，并挖掘可能存在的矛盾。然后再用后面学习的Triz工具来解决这些矛盾。初始缺点是因果链的起点，对其正确的识别直接影响着整个因果链分析的成败。
初始缺点就是我们项目的目的反面，是阻碍项目目的达成的客观事实。
确定初始缺点的方法：
从一个显而易见的缺点作为起始缺点N出发，一直向上问产生的后果N-M呢？直到找到与项目目的关联不太大的缺点；注意各步之间的跳跃不要过大，要逐步挖掘。选择出正确的初始缺点。这个确定初始缺点注意跟团队一起讨论，达成一致意见，确定共同认可的初始缺点。
然后再开始从初始缺点往下进行因果链分析……
团队成员能调动的资源决定了初始缺点的选择高低。也就是决定了项目的目的和范围。
4.4 剪裁
也可以分为基于过程的剪裁和基于装置的剪裁，去掉过程或装置中成本高效益低或有问题组件，而保留其有用功能，通过剪裁可以减低工程系统的成本和复杂度，提高系统的可靠性。
4.5 特性传递
特性传递是一种通过将其具备类似主要功能的其他系统的性能的某个特性传递到本系统，以解决某个或者提高系统的性能的工具。如水翼船兼具轮船和飞机的优点。通过特性传递可以让我们：保持了原有系统的优点；通过将具有其他优点的系统的优势特性移植到基础系统，从而使基础系统具备了新的优点。
特性传递的步骤：
识别系统的主要功能；分析优缺点，缺点就是希望新系统所具备的特性；确定竞争系统；寻找备选系统；确定基础系统；确定特性来源系统，运用因果链分析，识别特性来源工程系统中造成优点的特性或者组件；将选定的特性来源工程系统的新特性或组件移入到基础系统中；解决特性传递产生的新问题。
4.6 技术系统进化法则 （共9大法则）
4.6.1 S曲线进化法则：任何技术系统进化经过四个阶段，如下所示：
4.6.2 生存法则(一个系统必须满足这些法则，才能“生存”，才算是一个技术工程系统)有三个：
完备性进化法则（包含减少人工介入的进化法则）
能量传递法则
子系统协调性进化法则
4.6.3 发展法则(一个系统在其改善自身性能的发展过程中所遵循的一些基本法则)有五个：
提高理想度IFR法则
子系统的不均衡进化法则
动态性和可控性进化法则
向微观级和场的应用进化法则
向超系统进化法则
4.7 发明原理
阿奇舒勒对几百万份专利的典型解决方案总结成40个发明原理：
在苏联解体后，Triz理论传入欧美日韩，对这些国家的发展创新起到很大的推动作用，同时也丰富了Triz理论，在21世纪，发明原理又做了如下增补37个：
大家看到这些可能没有什么感觉，举一个例，你看下面的图形就是用同样的发明原理：
4.8 技术矛盾与矛盾矩阵
1. 什么是矛盾？
如果改善某个参数的时候，带来另外的问题，也就是说按常规的方法改善这个参数不能用，因为它带来了负面效应，这就是矛盾或冲突。如手提电脑增加屏幕的尺寸就会影响携带。汽车为了安全增加底盘钢板的厚度，又会增加车的重量，油耗提升。
2. 什么是技术矛盾
3. 阿奇舒勒39个通用工程参数
阿奇舒勒在对大量专利分析的同时，还发现工程问题都可以使用一系列有限的通用工程参数来描述。并对其进行了编号，最终确定39个能够表达所有技术矛盾的通用工程参数。在技术矛盾中确定欲改善和被恶化的参数都一般化处理为阿奇舒勒39个通用工程参数。
4. 阿奇舒勒矛盾矩阵为了提高40个发明原理的运用效率，阿奇舒勒提出矛盾矩阵，这是一个39*39的矩阵，每行每列的表头包含39个通用工程参数，竖列是改善(和我们的期望一致)，横行是恶化(和我们的期望相反)。技术矛盾就是包含改善参数的行和恶化参数的列的交叉单元。里面的数字就是发明原理的编号，用来解决这个技术矛盾的。
在21世纪美国科技人员又增补了9个参数。
4.9 物理矛盾及分离原则
1. 物理矛盾
物理矛盾与技术矛盾不同，技术矛盾是两个参数之间的矛盾，而物理矛盾是单一参数的矛盾，就是同一参数具有相反的并且合乎情理的要求。
其表现形式为：
因为 C，参数A需要 B，但是，因为 D, 参数 A需要 –B。
常见物理矛盾如下：
2. 分离矛盾需求的方法及应用的发明原理：
4.10 物场分析与标准解法一个复杂的工程系统都可以分拆成多个简单的工程系统，而一个简单的完整的工程系统要正常工作，必须具备三要素：两个物质和一个场。物-场模型如下：
相互作用的3个基本元素进行有机组合，将形成一个功能：
一个物质表示被生产、被控制、被测量的产品；
一个物质表示进行生产、控制、测量的工具；
场是他们之间的作用。
有效模型：理想状态也是设计者追求的状态应该是功能3要素都存在，且相互之间的作用充分
有缺陷的物场模型就是有问题的物场模型。如上面的杯子漏水，这个系统就不能正常工作。有问题的物场模型有以下三种类型：不完整的物场模型：三个要素不全
有害的物场模型：一个物质对另一个物质有害，与我们的期望相反
作用不足的物场模型：与期望方向一致但没有达到要求
阿奇舒勒发现如果问题的物场模型是一样的，那么解决方案的物场模型也是一样的，与应用的领域无关。他和他的弟子们提出了很多解决方案模型，再用专利来验证。这些模型就称为标准解。76个标准解分为五级：聚焦于建立和拆解物—场模型：适用于不完整的物场模型或有害作用的物场模型，共有两个子类13个标准解完善物—场模型：适用有用但不足的物—场模型，小改动来提高工程系统（不增加系统的复杂性），共四个子类23个标准解转换到宏观系统或微观级别：继续沿着二级方向改善，增加集成度在简化改善法则，和增加动态性和可控性法则在进一步向微观级及增加场应用的进化法则，子系统协调性法则等技术系统进化路径。适用不足的物场模型，包括两子类6个标准解用于检测和测量的标准解：用于解决工程系统中的测量和检测问题，包括五个子类17个标准解。标准解的应用：指出如何有效引入物质、场或者科学效应来克服解决方案不能真正实施的问题，包括五子类17个标准解。
4.11 科学效应知识库科学效应和现象是Triz中的一种基于知识的解决问题工具。研究人员总结了万种效应，其中4000多个得到有效的应用。所谓“效应”(Effect)，是指“由某种动因或原因所产生的一种特定的科学现象”。如光电效应、热效应、化学效应等。通常可以将效应看作是两个技术过程之间的功能关系，就是说将一个技术过程A的变化看作是原因，技术过程A的变化所导致另一个技术过程B的变化是结果。将技术过程A与技术过程B连接在一起的这个功能关系称为效应。举例说明压电陶瓷打火机的工作原理。
什么是知识？认知论角度：知识就是认识（意识）
经济学角度：知识是具有价值与使用价值的人类劳动产品
信息论角度：知识是同类信息的积累，是有助于实现某种特定得目的而抽象化和一般化了的信息。
知识的作用主要表现为促进企业的创新，知识不仅可以帮助企业提供增值的产品和服务，如新的产品、工艺、销售模式，还可以以知识产品、知识商品等形式单独提供有价值的资产。知识工程包括知识的获取、处理、表达、组织、存储、共享、重用等诸多相关活动。知识库是知识工程中结构化、易操作、易利用和全面有组织的知识集群，是针对某一（或某些）领域问题求解的需要，采用某种（若干）知识表示方式在计算机中存储、组织、管理和使用的互相联系的知识片集合，它能使设计人员在设计过程中很便利地对知识进行搜索、存储、编辑和修改。产品创新设计中的知识类型:
由此可以看出科学效应库和知识库对创新设计至关重要。
4.12 发明问题解决算法ARIZ
该算法主要针对问题情境复杂，矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它几乎运用了所有经典的Triz工具，对初始问题进行一系列的变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析和转化，最终解决问题。算法步骤如下：
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