TRIZ效應(yīng)庫課件

1、概念設(shè)計與科學(xué)效應(yīng)庫,1,Outline,2021/4/10,2,TRIZ效應(yīng)庫,什么是系統(tǒng)的概念設(shè)計？ 概念設(shè)計解決什么問題？ 概念設(shè)計的常用方法與工具： 傳統(tǒng)方法：專利與信息檢索 頭腦風(fēng)暴 TRIZ科學(xué)效應(yīng)庫,什么是概念設(shè)計？,2021/4/10,3,TRIZ效應(yīng)庫,概念設(shè)計是為了實現(xiàn)需求分析提出的對系統(tǒng)的主要功能而提出的工作原理、工作方式、工作流程、人機交互、操作方法、系統(tǒng)主要部件等的宏觀的構(gòu)想。 概念設(shè)計過程表現(xiàn)為是一個由粗到精、由模糊到清晰、由抽象到具體的、由原則到實體的設(shè)計過程。,概念設(shè)計強力工具之一：TRIZ科學(xué)效應(yīng)庫,效應(yīng)庫的由來,2,效應(yīng)庫的應(yīng)用步驟,1,效應(yīng)庫組織結(jié)構(gòu),4,

2、5,甜糊椒爆裂法（8個大氣壓），1945年,6,松子去殼法，1950年,7,向日葵去殼法 1950年,8,鉆石生產(chǎn)公司遇到的問題：需要把有裂紋的大鉆石，在裂紋處使其破碎或分開，以生產(chǎn)出滿足用戶尺寸大小要求的產(chǎn)品。,使鉆石沿內(nèi)部原有的微裂紋分割的發(fā)明， 上千個大氣壓 1972,9,船用發(fā)動機冷卻水過濾器的快速清潔系統(tǒng)，5-10個大氣壓，1979年,TRIZ效應(yīng)庫2009.06.09,10,典型發(fā)明時間表,應(yīng)用瞬間壓力差原理產(chǎn)生的典型發(fā)明時間表 1945 迅速去除青椒籽和蒂的發(fā)明 1950 迅速剝除松子、葵花籽和花生的殼的發(fā)明 1972 使鉆石沿內(nèi)部原有的微裂紋分割的發(fā)明 1979 船用發(fā)動機冷卻

3、水過濾器的快速清潔系統(tǒng),應(yīng)用該原理產(chǎn)生的發(fā)明已多達(dá)200多種,什么是科學(xué)效應(yīng)Effect?,2021/4/10,11,TRIZ效應(yīng)庫,科學(xué)效應(yīng)是自然界中原因和結(jié)果的必然關(guān)系。這種必然聯(lián)系往往可以用數(shù)學(xué)語言來描述。 科學(xué)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)往往伴隨科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)。 我們熟知的科學(xué)效應(yīng)有：熱脹冷縮、電磁感應(yīng)、歐姆定律、壓電效應(yīng)等等。 效應(yīng)可以通過將有關(guān)的量互相聯(lián)系起來的定律來描述，即按照定律規(guī)定的原理將輸入量轉(zhuǎn)化為輸出量，實現(xiàn)相應(yīng)的功能。,2021/4/10,11,效應(yīng)與原理解,2021/4/10,12,TRIZ效應(yīng)庫,功能依靠物理、化學(xué)或幾何效應(yīng)而存在。效應(yīng)可以實現(xiàn)功能，并通過確定幾何的和物料的特征標(biāo)志

4、而發(fā)生與作用關(guān)系之中，這一作用關(guān)系促使功能得以實現(xiàn)。 例如，如果物理學(xué)沒有揭示出杠桿效應(yīng)，那么，要設(shè)計用于放大或縮小力的杠桿是不可能的。,壓電效應(yīng),2021/4/10,13,TRIZ效應(yīng)庫,1880年，由Pierre Curie和Jacque Curie兄弟發(fā)現(xiàn) 非中心對稱晶體變形（施加機械力）引起正負(fù)離子的相對轉(zhuǎn)移。 如果正負(fù)離子向相反方向發(fā)生轉(zhuǎn)移，電矩就會在轉(zhuǎn)移方向形成。 電矩與粒子的位移（機械變形）成比例并隨晶體方向和含晶細(xì)胞結(jié)構(gòu)而定。,機械應(yīng)力使非中心對稱介質(zhì)晶體發(fā)生極化,非中心對稱晶體的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生電極化,壓電效應(yīng)的應(yīng)用:壓電控制氣流,2021/4/10,14,TRIZ效應(yīng)庫,問題 機械

5、式調(diào)節(jié)器控制氣流。這些調(diào)節(jié)器通常包括一個膜片來調(diào)節(jié)氣流大小。但是調(diào)節(jié)器的設(shè)計不適用于電子界面，因此需要一個簡單的、電子控制的氣體調(diào)節(jié)器裝置。,2021/4/10,15,TRIZ效應(yīng)庫,解決方案 U.S. Patent. 5,222,713 該裝置包括彈性間隔片（例如硅膠）和兩個壓電片組成，彈性間隔片位于兩個壓電片直徑之間。當(dāng)施加電場時，壓電片改變體積。 壓電片體積上的改變與施加的電場強度成比例。壓電片體積的膨脹壓縮間隔片。間隔片阻止氣體通道。電場強度可以改變用來調(diào)整氣流量或限定流量。,The piezoelectric plates control the flow of gas,壓電效應(yīng)的應(yīng)

6、用：壓電檢測通過車輛,2021/4/10,16,TRIZ效應(yīng)庫,問題 為了實現(xiàn)交通管制，有必要檢測在道路某個區(qū)域上車輛的通過量。一般使用沿著路面放置的接觸式傳感器，但是這些傳感器壽命很短。因此需要耐用的傳感器來檢測車輛。 解決方案 （U.S. Patent. 5,710,558） 壓電式交通傳感器放置在路面上。傳感器包括一根壓電材料的電纜。當(dāng)車輛通過傳感器時，汽車的重量使壓電電纜變形。壓電由于其內(nèi)部電場的變化產(chǎn)生一個電壓，該電壓用來檢測通過車輛。 優(yōu)勢： 1. 壽命長；2. 可靠,The piezoelectric voltage detects vehicle passage over a

7、roadway,壓電效應(yīng)的應(yīng)用：壓電元件向紙張供應(yīng)墨水,2021/4/10,17,TRIZ效應(yīng)庫,問題： 噴墨打印機要連續(xù)向紙張供應(yīng)墨水，打印頭設(shè)計復(fù)雜。 解決方案（U.S. Patent. 5,696,545; U.S. Patent. 5,594,475）： 打印機頭壓力室的側(cè)壁是由壓電元件組成的，電場使壓電元件發(fā)生彎曲，壓力室的體積減少，在室內(nèi)的壓力增加，增加的壓力以液滴形狀向壓力供應(yīng)墨水。電場關(guān)閉后壓電元件又回復(fù)到最初的形狀，壓力室再次充滿墨水。這 樣壓電元件周期性地向紙張供應(yīng)墨水。,A piezoelectric element supplies ink to the paper,壓

8、電效應(yīng)的應(yīng)用：壓電測量車速問題,2021/4/10,18,TRIZ效應(yīng)庫,問題： 雷達(dá)檢測車速。從車輛反射出的電磁波的相位移決定了車的速度。電磁波的其他成分產(chǎn)生了干擾并降低了測量準(zhǔn)確性。 解決方案（U.S. Patent. 5,554,907）： 兩個長的壓電條監(jiān)測車速。壓電條以較小的深度嵌在路面并穿過路面，兩個壓電條之間有一定的距離。移動的車輪在壓電元件上產(chǎn)生機械壓力，這樣使壓電元件極化，極化產(chǎn)生電脈沖。來自兩個壓電條上的壓電脈沖被檢測到。在電脈沖之間的時間決定了車輛速度。,The time between the electrical pulses of the piezoelectric

9、s measures the vehicle speed,效應(yīng)收集過程,2021/4/10,19,TRIZ效應(yīng)庫, Altshuller及其領(lǐng)導(dǎo)的研究人員從1969年開始系統(tǒng)地收集效應(yīng)； 1979年發(fā)表了一本關(guān)于物理效應(yīng)的手冊； 19811982年科技雜志（Tehnikai nauka）上發(fā)表了一系列關(guān)于效應(yīng) 的文章； 1988年Salamatov出版了一本關(guān)于化學(xué)效應(yīng)的著作； 1989年Vikentjev 和Jefremov發(fā)表了一篇將幾何效應(yīng)用于發(fā)明的論文。所有這些效應(yīng)都是以論文格式發(fā)表的，并且是俄語； 1992年Invention Machine 公司就以計算機的形式并且采用英文發(fā)布了這

10、些效應(yīng)。 Goldfire Innovator 的IMC科學(xué)效應(yīng)庫已經(jīng)收集了9000多個科學(xué)效應(yīng) 及應(yīng)用,科學(xué)效應(yīng),2021/4/10,20,TRIZ效應(yīng)庫,科學(xué)效應(yīng)對于發(fā)明問題的解決有著強大的幫助。迄今為止，研究人員已經(jīng)總結(jié)了大概10000個效應(yīng)，涵蓋了多學(xué)科領(lǐng)域的原理，包括物理、化學(xué)、幾何等學(xué)科和領(lǐng)域，但常用的只有1400多個。研究表明，工程人員自掌握并應(yīng)用的效應(yīng)是相當(dāng)有限的。例如，愛迪生在他的1023項專利里只用了23個效應(yīng)。,TRIZ的效應(yīng)庫的組織結(jié)構(gòu)，便于發(fā)明者對效應(yīng)的應(yīng)用。TRIZ理論基于對世界專利庫的大量的專利的分析，總結(jié)了大量的物理、化學(xué)和幾何效應(yīng)，每一個效應(yīng)都可能用來解決某一

11、類問題。 TRIZ理論中，按照“從技術(shù)目標(biāo)到實現(xiàn)方法”的方式組織效果庫，發(fā)明者可根據(jù)TRIZ的分析工具決定需要實現(xiàn)的“技術(shù)目標(biāo)”，然后選擇需要的“實現(xiàn)方法”，即相應(yīng)的科學(xué)效應(yīng)。,隱藏在專利背后的規(guī)律,200,000,40,000,在不同的技術(shù)領(lǐng)域，相同的技術(shù)發(fā)展模式反復(fù)出現(xiàn)。 在不同的技術(shù)領(lǐng)域，相同的問題和解決方案被反復(fù)使用。 科學(xué)效應(yīng)在其所屬領(lǐng)域之外被用來進(jìn)行創(chuàng)新。,21,科學(xué)效應(yīng)庫的作用,它山之石，可以攻玉！,涵蓋了不同學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)原理和方法； 統(tǒng)一的功能性描述和查詢方式，快速得出針對問題的相關(guān)解決方案； 克服人的思維慣性，拓寬知識面。,22,效應(yīng)庫組織結(jié)構(gòu),F16 傳遞能量 F17 建

12、立移動物體與固定物體間的相互作用 F18 測量物體的尺寸 F19 改變物體的尺寸 F20 檢查表面的狀態(tài)和性質(zhì) F21 改變表面的性質(zhì) F22 檢查物質(zhì)容量的狀態(tài)和特征 F23 改變物體空間性質(zhì) F24 形成要求的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定物體結(jié)構(gòu) F25 探測電場和磁場 F26 探測輻射 F27 產(chǎn)生輻射 F28 控制電磁場 F29 控制光 F30 產(chǎn)生及加強化學(xué)變化,30個功能,F01 測量溫度 F02 降低溫度 F03 提高溫度 F04 穩(wěn)定溫度 F05 探測物體的位置和運動 F06 控制物體的運動 F07 控制液體及氣體的運動 F08 控制浮質(zhì)(懸浮顆粒)的流動 F09 攪拌混合物，形成溶液 F10

13、分離混合物 F11 穩(wěn)定物質(zhì)位置 F12 產(chǎn)生(或控制)力 F13 控制摩擦力 F14 破壞(解體)物體 F15 積蓄機械能和熱能,23,科學(xué)原理列表,24,效應(yīng)庫的應(yīng)用步驟,定義出解決此問題所要實現(xiàn)的功能； 根據(jù)功能從“功能代碼表”中確定與此功能相對應(yīng)的代碼，此代碼是F1F30中的其中一個； 從“科學(xué)原理列表”中查找此功能代碼下TRIZ所推薦的科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象，獲得TRIZ推薦的科學(xué)效應(yīng)的名稱； 篩選所推薦的每個科學(xué)效應(yīng)，優(yōu)選出適合于本問題的科學(xué)效應(yīng)； 查找優(yōu)選出來的每個科學(xué)效應(yīng)的詳細(xì)解釋，并應(yīng)用于問題的解決，形成解決方案。,25,應(yīng)用科學(xué)效應(yīng)解決問題的流程,2021/4/10,26,TRIZ

14、效應(yīng)庫,效應(yīng)庫的威力,2021/4/10,27,TRIZ效應(yīng)庫,How many ways can YOU think of to “MOVE A LIQUID”?,Acoustic Cavitation Acoustic Vibrations Archimedes Principle Bernoullis Theorem Boiling Brush Constructions Capillary Condensation Capillary Evaporation Capillary Pressure Coanda Effect Condensation Coulombs Law Defor

15、mation Electrocapillary Effect,Electroosmosis Electrophoresis Electrostatic Induction Ellipse Evaporation Ferromagnetism Forced Oscillations Funnel Effect Inertia Ionic Exchange Jet Flow Lorentz Force Magnetostriction Mechanocaloric Effect Osmosis,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,2021/4/10,TRIZ效應(yīng)庫,28,效應(yīng)級聯(lián),效應(yīng)級聯(lián)實例：腎結(jié)石提取器,2021/4/10,29,TRIZ效應(yīng)庫,胡克定律：在彈性限度內(nèi)，物體的形變跟引起形變的外力成正比,2021/4/10,30,TRI