《TRIZ理論與》PPT課件.pptVIP

第十章 TRIZ理論與創(chuàng)新設(shè)計(jì),TRIZ為俄文字母對(duì)應(yīng)的拉丁字母縮寫，含義為發(fā)明問(wèn)題的解決理論，也有人將其譯為技術(shù)沖突的解決原理。其英語(yǔ)名詞為：Theory of Inventive Problem Solving。TRIZ理論認(rèn)為發(fā)明問(wèn)題的核心是解決沖突，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不斷發(fā)現(xiàn)沖突，利用發(fā)明原理解決沖突，才能獲得理想的產(chǎn)品。,第一節(jié) TRIZ理論的概念,發(fā)明創(chuàng)造、創(chuàng)新過(guò)程是有規(guī)律的，運(yùn)用這些規(guī)律可幫助我們進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 1946年前蘇聯(lián)的里海海軍專利局的發(fā)明家阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)任何領(lǐng)域的產(chǎn)品改進(jìn)、技術(shù)的變革、創(chuàng)新和生物系統(tǒng)一樣，都存在產(chǎn)生、生長(zhǎng)、成熟、衰老、消亡的過(guò)程，是有規(guī)律的。 阿奇舒勒提出了全新的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論體系發(fā)明問(wèn)題解決理論（TRIZ），很有效。,一、解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)面臨的方法 人們進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)通常面臨兩類需要解決的問(wèn)題：一類是知道一般的解決方法，一類是不知道解決方法。 對(duì)于知道一般的解決方法的問(wèn)題，人們通?？梢酝ㄟ^(guò)查找書籍、技術(shù)文獻(xiàn)或相關(guān)專家提供信息來(lái)解決。,另一類問(wèn)題是沒(méi)有解決方法的，這被稱為發(fā)明 問(wèn)題。,二、發(fā)明的級(jí)別與應(yīng)用前提概述 1發(fā)明的級(jí)別 G.S.Altshuller將發(fā)明問(wèn)題的解決方法分為五級(jí),發(fā)明的級(jí)別表,2、TRIZ的理論前提 TRIZ的理論前提和基本認(rèn)識(shí)是： 1產(chǎn)品或技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化有規(guī)律可循； 2生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的工程沖突重復(fù)出現(xiàn)； 3徹底解決工程沖突的發(fā)明原理容易掌握； 4其它領(lǐng)域的科學(xué)原理可解決本領(lǐng)域技術(shù)問(wèn)題。,三、TRIZ解決發(fā)明問(wèn)題的方法,第二節(jié) 技術(shù)系統(tǒng)及進(jìn)化法則,一、產(chǎn)品的進(jìn)化分析,1嬰兒期：嬰兒期代表產(chǎn)品處于原理實(shí)現(xiàn)階段,2成長(zhǎng)期：成長(zhǎng)期代表產(chǎn)品處于性能優(yōu)化和商 品化開發(fā)階段。,3成熟期：成熟期說(shuō)明該產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比 較成熟。,4衰退期：衰退期表明應(yīng)用于系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng) 發(fā)展到極限，很難再進(jìn)一步的突破,產(chǎn)品進(jìn)化曲線,二、技術(shù)系統(tǒng)及其進(jìn)化法則,1技術(shù)系統(tǒng),技術(shù)系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng)組成，并通過(guò)子系統(tǒng)間的相互作用實(shí)現(xiàn)一定的功能。 子系統(tǒng)本身也是系統(tǒng)，是由元件和操作構(gòu)成的。 系統(tǒng)的更高級(jí)系統(tǒng)稱為超系統(tǒng)。,如電冰箱這個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，其壓縮機(jī)、散熱板、溫控管、照明燈、門、殼體等都是電冰箱的子系統(tǒng)。 電冰箱所處的環(huán)境，如房間就可以稱為電冰箱這個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的超系統(tǒng)。,2技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則 技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則主要包含提高理想度法則，完備性法則，能量傳遞法則，提高柔性、移動(dòng)性和可控性法則，子系統(tǒng)非一致性進(jìn)化法則，向超系統(tǒng)升遷法則，向微觀系統(tǒng)升遷法則，協(xié)調(diào)法則等。這些技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則基本涵蓋了各種產(chǎn)品核心技術(shù)的進(jìn)化規(guī)律，每條法則又包含多種具體進(jìn)化路線和模式。,1）完備性法則 要實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)功能，一個(gè)完整的技術(shù)系統(tǒng)必須包含以下四個(gè)部件：動(dòng)力裝置、傳輸裝置、執(zhí)行裝置和控制裝置。 例如汽車這個(gè)完整的技術(shù)系統(tǒng)，就包括動(dòng)力總成、傳動(dòng)總成、底盤總成和操作總成等裝置。,2）能量傳遞法則 技術(shù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，必須保證能量能夠從能量源流向技術(shù)系統(tǒng)的所有元件。 例如收音機(jī)在金屬屏蔽的環(huán)境（如汽車）中就不能正常收聽高質(zhì)量廣播。盡管收音機(jī)內(nèi)各子系統(tǒng)工作都正常，但電臺(tái)傳導(dǎo)的能量源（作為系統(tǒng)的組成部分）受阻，使整個(gè)系統(tǒng)不能正常工作，需要在汽車上增加車外天線來(lái)解決問(wèn)題。,3）動(dòng)態(tài)性進(jìn)化法則 技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)該沿著結(jié)構(gòu)柔性、可移動(dòng)性、可控性增加的方向發(fā)展，以適應(yīng)環(huán)境狀況和執(zhí)行方式的變化。 動(dòng)態(tài)性法則包括三個(gè)子法則：,（1）提高柔性法則：提高系統(tǒng)柔性的進(jìn)化過(guò)程為剛體單鉸鏈多鉸鏈柔性體液體/氣體場(chǎng)。例如門鎖進(jìn)化過(guò)程為從掛鎖鏈條鎖電子鎖指紋鎖。,（2）提高可移動(dòng)性法則：技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化應(yīng)該沿著提高系統(tǒng)整體可移動(dòng)性增強(qiáng)的方向發(fā)展。如座椅進(jìn)化過(guò)程為從四腿椅轉(zhuǎn)椅滾輪椅。 （3）提高可控性法則：技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化將沿著系統(tǒng)內(nèi)各部件的可控性增加的方向發(fā)展?？煽匦缘倪M(jìn)化過(guò)程從直接控制間接控制反饋控制智能控制。 例如照相機(jī)進(jìn)化過(guò)程為從手動(dòng)調(diào)焦電動(dòng)調(diào)焦自動(dòng)調(diào)焦；,4）提高理想度法則 最理想的技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)該是作為物理實(shí)體時(shí)并不存在也不消耗任何的資源，卻能夠?qū)崿F(xiàn)所有必要的功能。 例如最理想的汽車制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)該不占用任何空間、不需要能量、沒(méi)有消耗磨損、不傳遞有害功能，但是卻能夠在任何需要的時(shí)間和場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)其制動(dòng)功能。,5）子系統(tǒng)不均衡進(jìn)化法則 每個(gè)技術(shù)系統(tǒng)都由多個(gè)實(shí)現(xiàn)不同功能的子系統(tǒng)組成。任何技術(shù)系統(tǒng)所包含的各個(gè)子系統(tǒng)都不會(huì)同步、均衡地進(jìn)化，每個(gè)子系統(tǒng)都是沿著自己的技術(shù)進(jìn)化路徑向前發(fā)展。這種不均衡的進(jìn)化經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致子系統(tǒng)之間的沖突出現(xiàn)。整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化速度取決于系統(tǒng)中發(fā)展最慢的子系統(tǒng)的進(jìn)化速度。找到關(guān)鍵的子系統(tǒng)，可以幫助人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)最不理想的子系統(tǒng)。,6）向超系統(tǒng)進(jìn)化法則 技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化是沿著從單系統(tǒng)雙系統(tǒng)多系統(tǒng)的方向發(fā)展。 例如多功能的瑞士軍刀、單頭牙刷雙頭牙刷多頭牙刷電動(dòng)牙刷等。,7）向微觀級(jí)進(jìn)化法則 技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化沿著減小其元件尺寸的方向發(fā)展，即元件從最初的尺寸向原子、基本粒子的尺寸進(jìn)化，同時(shí)能夠更好的實(shí)現(xiàn)相同的功能。 例如微機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）、電子元器件的進(jìn)化過(guò)程從真空管晶體管集成電路。,8）協(xié)調(diào)性法則 技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化是沿著各個(gè)子系統(tǒng)相互之間更協(xié)調(diào)的方向發(fā)展，即系統(tǒng)的各個(gè)部件在保持協(xié)調(diào)的前提下，充分發(fā)揮各自的功能。這也是整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)能發(fā)揮其功能的必要條件，子系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性可以表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上的協(xié)調(diào)、各性能參數(shù)的協(xié)調(diào)和工作節(jié)奏的協(xié)調(diào)。,例如網(wǎng)球拍重量與力量的協(xié)調(diào)，較輕的球拍更靈活，較重的球拍能產(chǎn)生更大揮拍力量。因此需要考慮兩個(gè)性能參數(shù)的協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)師將球拍整體重量降低，提高了靈活性，同時(shí)增加球拍頭部的重量，保證了揮拍的力量。,第三節(jié) TRIZ理論及其應(yīng)用,發(fā)明問(wèn)題的核心就是解決沖突，而解決沖突所應(yīng)遵循的規(guī)則是：改進(jìn)系統(tǒng)中的一個(gè)零部件或性能的同時(shí)，不能對(duì)系統(tǒng)或相鄰系統(tǒng)中的其他零部件或性能造成負(fù)面影響。 沖突可分為物理沖突和技術(shù)沖突。對(duì)于物理沖突可以采用分離原理尋找解決方案。對(duì)于技術(shù)沖突，則依據(jù)沖突矩陣找到相應(yīng)的發(fā)明原理，找出解決沖突的方法。,解 沖 突 決 流 程,一、 發(fā)明原理,共40條,二、分離原理 在總結(jié)解決物理沖突的各種方法的基礎(chǔ)上，TRIZ提出了分離原理解決方法。 空間分離：從空間上分離相反的特性 物體的一部分表現(xiàn)為一種特性，而另一部則分表現(xiàn)為另一種特性。將沖突雙方在不同的空間分離，以降低解決問(wèn)題的難度。當(dāng)關(guān)鍵子系統(tǒng)沖突雙方在某一空間只出現(xiàn)一方時(shí)，空間分離是可能的。,2時(shí)間分離：從時(shí)間上分離相反的特性。 物體在一時(shí)間段內(nèi)表現(xiàn)為一種特性，而在另一時(shí)間段內(nèi)則表現(xiàn)為另一種特性。將沖突雙方在不同的時(shí)間段分離，以降低解決問(wèn)題的難度。當(dāng)關(guān)鍵子系統(tǒng)沖突雙方在某一時(shí)間段只出現(xiàn)一方時(shí)，時(shí)間分離是可能的。,3基于條件的分離：從整體與部分上分離相反的特性。整體具有一種特性，而部分具有相反的特性。 是將沖突雙方在不同條件下分離，以降低解決問(wèn)題的難度。當(dāng)關(guān)鍵子系統(tǒng)沖突雙方在某一條件下只出現(xiàn)一方時(shí)，基于條件分離是可能的,4整體與部分的分離：在同一種物質(zhì)中相反的特性共存。 物質(zhì)在特定的條件下表現(xiàn)為唯一的特性，在另一種條件下表現(xiàn)為另一種特性。整體與部分的分離原理是將沖突雙方在不同的層次分離，以降低解決問(wèn)題的難度。當(dāng)沖突雙方在關(guān)鍵子系統(tǒng)層次只出現(xiàn)一方，而該方在子系統(tǒng)、系統(tǒng)或超系統(tǒng)層次內(nèi)不出現(xiàn)時(shí)，整體與部分的分離是可能的。,分離原理與發(fā)明原理的對(duì)應(yīng)關(guān)系,三、 解決物理沖突,物理沖突的一般描述方法為： 為了實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵功能，子系統(tǒng)要具有有用功能，但為了避免出現(xiàn)有害功能，子系統(tǒng)又不能具有該有用功能。 2關(guān)鍵子系統(tǒng)的特性必須是以大值以能取得有用功能，但又必須是以小值避免出現(xiàn)有害功能 3關(guān)鍵子系統(tǒng)必須出現(xiàn)以取得有用功能，但又不能出現(xiàn)以避免出現(xiàn)有害功能。,物理沖突,四、解決技術(shù)沖突 技術(shù)沖突是指系統(tǒng)中一個(gè)部分性能的增強(qiáng)導(dǎo)致了有用及有害兩種結(jié)果，也可指有用作用的引入或有害效應(yīng)的消除導(dǎo)致其他的一個(gè)或幾個(gè)子系統(tǒng)性能的劣化。 技術(shù)沖突常表現(xiàn)為一個(gè)系統(tǒng)中兩個(gè)子系統(tǒng)之間的沖突。技術(shù)沖突出現(xiàn)的幾種情況：,1在一個(gè)子系統(tǒng)中引入一個(gè)有用功能，導(dǎo)致另 一子系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)有害功能； 2消除一個(gè)有害功能導(dǎo)致另一個(gè)子系統(tǒng)有用功 能劣化； 3有用功能的加強(qiáng)或有害功能的減少使另一個(gè) 子系統(tǒng)或系統(tǒng)變得太復(fù)雜；,在TRIZ理論中，不同領(lǐng)域中相互沖突的特性經(jīng)過(guò)高度概括，被抽象為39個(gè)技術(shù)特性參數(shù)，它們可對(duì)不同問(wèn)題中所包含的各種沖突進(jìn)行統(tǒng)一、明確的描述，如下表所列。,解決沖突矩陣,39項(xiàng)通用技術(shù)特性參數(shù)描述了問(wèn)題的技術(shù)特性，40條發(fā)明原理表明了問(wèn)題的解決方法。TRIZ理論研究人員通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的分析與研究，提出了沖突解決矩陣的概念。,例如，將衛(wèi)星送入太空時(shí)希望衛(wèi)星的重量越小越好。但若要減小衛(wèi)星的重量，勢(shì)必要縮小尺寸，衛(wèi)星的性能就會(huì)受到影響。這樣在使衛(wèi)星更易于運(yùn)載時(shí)，衛(wèi)星的重量和尺寸之間就產(chǎn)生了沖突，衛(wèi)星的重量參數(shù)和尺寸參數(shù)分別對(duì)應(yīng)沖突解決矩陣中行參數(shù)2“運(yùn)動(dòng)物體的重量”（要改善的技術(shù)特性參數(shù)）和列參數(shù)3“運(yùn)動(dòng)物體的尺寸”（惡化的技術(shù)特性參數(shù)）。沖突解決矩陣在上述兩特性的交叉處向我們提供了4個(gè)發(fā)明原理供參考，分別為第15、8、29和34號(hào)發(fā)明原理,第四節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介,億維訊公司（IWINT）根據(jù)TRIZ理論開發(fā)的CAI技術(shù)包括兩大軟件平臺(tái)： 1計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)（Pro/Innovator，The Computer Aided Innovation Solution） 2創(chuàng)新能力拓展平臺(tái)（CBT/NOVA，Computer Based Trning for innovation）。,計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)（Pro/Innovator，The Computer Aided Innovation Solution）將TRIZ創(chuàng)新理論、本體論、多領(lǐng)域解決技術(shù)難題的技法、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、自然語(yǔ)言處理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)融為一體，成為設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新工具。它含有問(wèn)題分析、方案生成、方案評(píng)價(jià)、成果保護(hù)和成果共享五個(gè)內(nèi)容。是快速、高效解決問(wèn)題的良好軟件平臺(tái)。,創(chuàng)新能力拓展平臺(tái)（CBT/NOVA）含有基于創(chuàng)新理論、創(chuàng)新方法的創(chuàng)新能力拓展平臺(tái)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的教學(xué)平臺(tái)、創(chuàng)新能力測(cè)試平臺(tái)和咨詢機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新培訓(xùn)平臺(tái)?？蓭椭褂谜咴诙唐诖蚱贫▌?shì)思維，學(xué)會(huì)主動(dòng)創(chuàng)新的培訓(xùn)平臺(tái)。,應(yīng)用實(shí)例,應(yīng)用背景： 在溫度較低時(shí)，或伴有雨、霧、雪等天氣，飛機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼等部位容易界冰，從而影響飛機(jī)的升力或飛行安全。因此起飛之前必須對(duì)飛機(jī)表面除冰。,問(wèn)題描述： 在飛機(jī)表面噴灑稀釋的乙二醇溶液，可除去飛機(jī)表面的霜、雪和冰。但噴灑乙二醇溶成本高，而且該溶液有毒性，會(huì)污染環(huán)境，反復(fù)的噴灑加劇了環(huán)境的污染。采用更加合理的方法為飛機(jī)除冰就成為一個(gè)待解決的問(wèn)題。,3問(wèn)題分析： 很多領(lǐng)域都有除冰的問(wèn)題，且都有各自的解決方案。因此首先要了解各領(lǐng)域中的除冰方案。應(yīng)用Pro/Innovator軟件，輸入問(wèn)題“remove ice covering”，得到一系列解決方案。從備選方案中選擇幾個(gè)對(duì)比。,精確方案：施加電荷去除表面的冰。在表面涂電解質(zhì)涂層、安置傳感器和直流電源。當(dāng)傳感器檢測(cè)到冰層及其冰層電荷極性后，自動(dòng)啟動(dòng)直流電源，使表面電解質(zhì)涂層產(chǎn)生與冰層相同的電荷。 同性電荷的排斥力使冰層 松動(dòng)脫落。圖示為施加 電荷除冰示意圖，該方案 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。,類比方案：激光束去除金屬表面的氟碳樹脂基涂層。金屬表面的涂層在特定波長(zhǎng)的激光束加熱作用下會(huì)從金屬表面脫落。激光具有輻射加熱作用，冰可被加熱蒸