创新的40个原理

第 1 页 创新的40个原理

创新原理是在大量分析总结基础上，归纳出的不同领域问题解决的规律性方法。大部分创新原理包括几种具体的应用方法。下面对这40个创新原理做具体介绍，并给出相应的应用实例。

原理1. 分割

A把一个物体分成相互独立的部分

实例：为不同材料（如玻璃、纸、铁罐等）的再回收设置不同的回收箱

B将物体分成容易组装与拆卸的部分

实例： 组合家具

C提高物体的可分性

实例：活动百叶窗替代整体窗帘

原理2. 抽取

A从物体中抽出产生负面影响的部分或属性，或者仅抽出物体中必要的部分或属性

实例：避雷针

实例：用光纤或光波导分离主光源，以增加照明点

原理3. 局部质量

A将物体、环境或外部作用的均匀结构变为不均匀的 第 2 页 实例：将系统的温度、密度、压力由恒定值改为按一定的斜率增长

B让物体的不同部分各具不同功能

实例：瑞士军刀（带多种常用工具，如螺丝刀、起瓶器、小刀、剪刀等）

C让物体的各部分处于完成各自功能的最佳状态

实例：在餐盒中设置间隔，在不同的间隔内放置不同的食物，避免串味

原理4. 增加不对称性

A将物体的对称外形变为不对称的

实例：引入一个几何特性来防止元件不正确的使用（如电插头的接地棒）

实例：为改善密封性，将O型密封圈的截面由圆形改为椭圆形

B增加不对称物体的不对称程度

实例：为增强防水保温性，建筑上采用多重坡屋顶

原理5. 组合

A在空间上将相同物体或相关操作加以组合

实例：集成电路板上的多个电子芯片

实例：并行计算机的多个CPU

B在时间上将相同或相关操作进行合并

实例：冷热水混水器 第 3 页

原理6. 多用性

A使一个物体具备多项功能，消除了该功能在其它物体内存在的必要性（进而裁减其他物体）

实例：牙刷的把柄内装牙膏

实例：可移动的儿童安全椅，既可放在汽车内，拿出汽车外也可单独作为儿童车

实例：企业中的有多种才能的人才

原理7. 嵌套

A把一个物体嵌入另一个物体，然后将这两个物体再嵌入第三个物体，依此类推

实例： 俄罗斯套娃

实例： 可伸缩电视天线

实例：汽车安全带

B让某物体穿过另一物体的空腔

实例：伸缩式天线

原理8. 重量补偿

A将某一物体与另一能提供升力的物体组合，以补偿其重量

实例：用氢气球悬挂广告牌

B通过与环境（利用空气动力、流体动力或其他力等）的相互作用实第 4 页 现物体的重量补偿

实例：直升机的螺旋桨（利用空气动力学）

实例：轮船应用阿基米德定律产生可承重千吨的浮力

实例：赛车安装上阻流板用来增加车身与地面的摩擦力则使用了空气动力学的特征

原理9. 预先反作用

A事先施加机械应力，以抵消工作状态下不期望的过大应力

实例：酸碱缓冲溶液

B如果问题定义中需要某种相互作用，那么事先施加反作用

实例：在灌注混凝土之前，对钢筋预加应力

原理10. 预先作用

A预先对物体（全部或至少部分）施加必要的改变

实例：不干胶粘贴（只需揭出透明纸，即可用来粘贴）

实例：手术前将手术器具按所用顺序排列整齐

B预先安置物体，使其在最方便的位置开始发挥作用而不浪费运送时间

实例：在停车场安置的预付费系统

实例：建筑内通道里安置的灭火器

原理11. 事先防范 第 5 页 A采用事先准备好的应急措施，补偿物体相对较低的可靠性

实例：显影剂可依据胶卷底片上的磁性条来弥补曝光不足

实例：降落伞的备用伞包

实例：航天飞机的备用输氧装置

原理12. 等势

A改变操作条件，以减少物体提升或下降的需要

实例：工厂中与操作台同高的传送带

实例：巴拿马运河的水闸

原理13. 反向作用

A用相反的动作代替问题定义中所规定的动作

实例：将两个套紧的物体分离，将内层物体冷冻（传统的方法是将外层物体升温）

B让物体或环境可动部分不动，不动部分可动

实例：加工中心中变工具旋转为工件旋转

实例：健身器材中的跑步机

C将物体上下或内外颠倒

实例：通过把杯子倒置从下边喷入水来进行清洗

原理14. 曲面化

A将物体的直线、平面部分用曲线或球面代替，变平行六面体或立方第 6 页 体结构为球形结构

实例：两表面间引入圆倒角，减少应力集中

B使用滚筒、球、螺旋结构

实例：千斤顶中螺旋机构可产生很大的升举力

实例：圆珠笔与钢笔的球形笔尖，使书写流畅

C改直线运动为旋转运动，应用离心力

实例：洗衣机中的离心甩干机

原理15. 动态特性

A调整物体或环境的性能，使其在工作的各阶段达到最优状态

实例：飞机中的自动导航系统

B分割物体，使其各部分可以改变相对位置

装卸货物的铲车，通过铰链连接两个半圆形铲斗，可以自由开闭，装卸货物时张开，铲车移动时铲斗闭合

实例：折叠椅/笔记本电脑

C如果一个物体整体是静止的，使之移动或可动

实例：可弯曲的饮用麦管

实例：在医疗检查中，使用挠性肠镜

原理16. 未达到或过度的作用

A如果所期望的效果难以百分之百实现，稍微超过或稍微小于期望效果，会使问题大大简化 第 7 页 实例：印刷时，喷过多的油墨，然后再去掉多余的，使字迹更清晰

实例：在孔中填充过多的石膏，然后打磨平滑

原理17. 空间维数变化

A将物体变为二维（如，平面）运动，以克服一维直线运动或定位的困难；或过渡到三维空间运动以消除物体在二维平实例：面运动或定位的问题

实例：螺旋梯可以减少占地面积

B单层排列的物体变为多层排列

实例：立交桥

实例：印刷电路板的双层芯片

C将物体倾斜或侧向放置

实例：自动垃圾卸载车

D 利用给定表面的反面

实例：双面的地毯

实例：两面穿的衣服

E 利用照射到邻近表面或物体背面的光线

实例：苹果树下的反射镜

原理18. 机械振动

A使物体处于振动状态

实例：电动振动剃须刀 第 8 页 B如果已处于振动状态，提高振动频率（直至超声振动）

实例：超声波清洗

C利用共振频率

实例：超声波碎石机击碎胆结石

D用压电振动代替机械振动

实例：高精度时钟使用石英振动机芯

E超声波振动与电磁场耦合

实例：超声波振动与电磁场共用，在电熔炉中混合金属，使混合均匀

原理19. 周期性作用

A用周期性动作或脉冲动作代替连续动作

实例：警车所用警笛改为周期性鸣叫，避免产生刺耳的声音

B如果周期性动作正在进行，改变其运动频率

实例：用频率调音代替摩尔电码

实例：使用AM(调幅), FM(调频), PWM(脉宽调制)来传输信息

C在脉冲周期中利用暂停来执行另一有用动作

实例：医用的呼吸机系统为：每五次胸廓运动，进行一次心肺呼吸

原理20. 有效作用的连续性

A物体的各个部分同时满载持续工作，以提供持续可靠的性能

实例：汽车在路口停车时，飞轮储存能量，以便汽车随时启动 第 9 页 B消除空闲与间歇性动作

实例：后台打印，不耽误前台工作

原理21. 减少有害作用的时间

A将危险或有害的流程或步骤在高速下进行

实例： 照相用闪光灯

原理22. 变害为利

A利用有害的因素（特别是环境中的有害效应），得到有益的结果

实例：废热发电

实例：回收废物二次利用，如再生纸

B将两个有害的因素相结合进而消除它们

实例：潜水中用氮氧混合气体，以避免单用造成昏迷或中毒

C增大有害因素的幅度直至有害性消失

实例：森林灭火时用逆火灭火（在森林灭火时，为熄灭或控制即将到来的野火蔓延，燃起另一堆火将即将到来的野火的通道区域烧光。）

实例：“以毒攻毒”

原理23. 反馈

A在系统中引入反馈

实例：声控喷泉

实例：自动导航系统 第 10 页 B如果已引入反馈，改变其大小或作用

实例：在5公里航程范围内，改变导航系数的敏感区域

实例：自动调温器的负反馈装置

原理24. 借助中介物

A使用中介物实现所需动作

实例：用拨子弹月琴

B把一物体与另一容易去除的物体暂时结合

实例：饭店上菜的托盘

原理25. 自服务

A物体通过执行辅助或维护功能为自身服务

实例：自清洗烤箱/自补充饮水机

B利用废弃的能量与物质

原理26. 复制

A用简单、廉价的复制品代替复杂、昂贵、不方便、易损、不易获得的物体

实例：虚拟现实系统，如虚拟训练飞行员系统

实例：看电视直播，而不到现场

B用光学复制品（图像）代替实物或实物系统，可以按一定比例放大或缩小图像 第 11 页 实例：用卫星相片代替实地考察

实例：由图片测量实物尺寸

C如果已使用了可见光复制品，用红外光或紫外光复制品代替

实例：利用紫外光诱杀蚊蝇

原理27. 廉价替代品

A用若干便宜的物体代替昂贵的物体，同时降低某些质量要求（例如，工作寿命）

实例：用一次性的物品，如一次性的餐具，清洁卫生

原理28. 机械系统替代

A用视觉系统、听觉系统、味觉系统或嗅觉系统代替机械系统

实例：用声音栅栏代替实物栅栏（如光电传感器控制小动物进出房间）

实例：在煤气中掺入难闻气体，警告使用者气体泄漏（替代机械或电子传感器）

B使用与物体相互作用的电场、磁场、电磁场

实例：为混合两种粉末，用电磁场代替机械震动使粉末混合均匀

C用运动场代替静止场，时变场代替恒定场，结构化场代替非结构化场

实例：早期的通讯系统用全方位检测，现在用特定发射方式的天线

D利用带铁磁粒子的场作用

实例：用不同的磁场加热含磁粒子的物质，当温度达到一定程度时，物质变成顺磁，不再吸收热量，来达到恒温的目的