產品創(chuàng)新思維與方法 課件 第8章 矛盾分析與發(fā)明原理方法

第八章矛盾分析與發(fā)明原理方法產品創(chuàng)新問題求解《產品創(chuàng)新思維與方法》目錄8.1TRIZ理論8.2技術矛盾8.3物理矛盾TRIZ：發(fā)明問題的解決理論根里奇·阿奇舒勒G.S.Altshuller（1926-1998），1946年創(chuàng)立的TRIZ：分析大量好的專利，提煉出問題的解決模式，就能夠學習這些模式，創(chuàng)造性地解決問題。通用工程參數(shù)阿奇舒勒的研究團隊：通過大量的專利文本分析和研究后發(fā)現(xiàn)，很多工程問題（engineeringproblems）或發(fā)明問題（inventiveproblems）可以使用一系列有限的通用工程（技術）參數(shù)來描述。分類物理屬性參數(shù)的面積、體積、重量等性能屬性參數(shù)能量、力、速度等能力屬性參數(shù)可靠性、可制造性、可保持性等環(huán)境方面的參數(shù)成本相關的參數(shù)等通用工程參數(shù)編號參數(shù)名稱編號參數(shù)名稱1運動物體的重量11應力或壓力2靜止物體的重量12形狀3運動物體的長度13結構的穩(wěn)定性4靜止物體的長度14強度5運動物體的面積15運動物體作用時間6靜止物體的面積16靜止物體作用時間7運動物體的體積17溫度8靜止物體的體積18光照度9速度19運動物體的能量10力20靜止物體的能量阿奇舒勒39個通用工程參數(shù)通用工程參數(shù)編號參數(shù)名稱編號參數(shù)名稱21功率31物體產生的有害因素22能量損失32可制造性23物質損失33可操作性24信息損失34可維修性25時間損失35適應性及多用性26物質或事物的數(shù)量36裝置的復雜性27可靠性37監(jiān)控與測試的困難程度28測試精度38自動化程度29制造精度39生產率30物體對外部有害因素作用的敏感性

阿奇舒勒39個通用工程參數(shù)定義：矛盾普遍存在于各種產品或技術系統(tǒng)中。技術系統(tǒng)進化過程就是不斷解決系統(tǒng)所存在矛盾的過程關于產品創(chuàng)新設計中的矛盾分析TRIZ的兩種矛盾技術矛盾物理矛盾技術矛盾是針對兩個技術或性能參數(shù)之間的矛盾而物理矛盾是針對一個物理變量（參數(shù)）的矛盾把針對某個具體物理參數(shù)的相互矛盾的產品改進或創(chuàng)新設計需求，稱之為產品創(chuàng)新設計的物理矛盾技術矛盾及描述方法技術矛盾技術矛盾兩個參數(shù)的關系技術矛盾描述（1）技術矛盾描述（2）如果工程的解決方案（A）工程的解決方案（-A）那么優(yōu)化的參數(shù)（B）改善的參數(shù)（C）但是惡化的參數(shù)（C）惡化的參數(shù)（B）描述：現(xiàn)代TRIZ理論推薦采用“如果（If）……那么（Then）……但是（But）……”的語句來描述思考：根據(jù)技術矛盾定義，考慮如何在機翼設計中，述“飛機升力”與“飛機重量”這一對技術矛盾技術矛盾及描述方法技術矛盾技術矛盾描述（1）技術矛盾描述（2）如果增加機翼的尺寸減少機翼的尺寸那么提高飛機的升力減小飛機的重量但是飛機的重量增加飛機的升力降低機翼設計中一對技術矛盾的描述技術矛盾解決方法阿奇舒勒矛盾矩陣惡化的參數(shù)12345改善的參數(shù)

運動物體的重量靜止物體的重量運動物體的長度靜止物體的長度運動物體的面積1運動物體的重量+-15,8,29,34-29,17,38,342靜止物體的重量-+-10,1,29,35-3運動物體的長度8,15,29,34-+-15,17,44靜止物體的長度-35,28,40,29-+-5運動物體的面積2,17，29,4-14,15，18,4-+3939技術矛盾解決方法經典TRIZ理論40個發(fā)明原理序號發(fā)明原理序號發(fā)明原理序號發(fā)明原理序號發(fā)明原理1分割11事先防范21快速通過31多孔材料2抽取12等勢22變害為利32改變顏色3局部質量13反向作用23反饋33同質性4非對稱14曲面化24中介物34拋棄或再生5組合15動態(tài)特性25自服務35物理/化學狀態(tài)變化6多用性16不足或超額行動26復制36相變7嵌套17空間維數(shù)變化27廉價替代品37熱膨脹8重量補償18機械振動28機械系統(tǒng)替代38強氧化劑9預先反作用19周期性作用29氣壓和液壓結構39惰性環(huán)境10預先作用20有效作用的連續(xù)性30柔性殼體或薄膜40復合材料技術矛盾解決方法發(fā)明原理4-非對稱原理的應用實例：非對稱原理都在煤氣罐設計中的應用為了顯示煤氣罐的煤氣快要用完，設計了一種非對稱的煤氣罐，如圖所示，請解釋其中的設計原理技術矛盾解決方法解決技術矛盾的步驟第一，準確描述要解決的工程問題。第二，將工程問題轉化為技術矛盾。第三，確定技術矛盾中欲改善和被惡化的參數(shù)，明確技術矛盾參數(shù)對。第四，將技術矛盾的參數(shù)一般化為阿奇舒勒通用工程參數(shù)。第五，在阿奇舒勒矛盾矩陣中定位改善和惡化通用工程參數(shù)交叉的單元，找到推薦的發(fā)明原理編號。第六，逐一應用發(fā)明原理的實施細則，經過類比和想象得到概念性的創(chuàng)意。第七，經過對各種概念性的創(chuàng)意進行評估，選擇合適的創(chuàng)意進行具體方案設計和實施。技術矛盾解決方法發(fā)明原理實例應用實例：開口扳手扳手在外力的作用下擰緊或松開一個六角螺母.由于螺釘或螺母的受力集中到兩條棱邊，容易產生變形，而使螺釘或螺母的擰緊或松開困難.技術矛盾解決方法發(fā)明原理實例應用實例：開口扳手——改進改善的參數(shù)：物體產生的有害因素（31），減少對螺母棱邊的磨損.惡化的參數(shù)：制造精度（29），新的改進可能使制造困難發(fā)明原理：4：不對稱17：維數(shù)變化34：拋棄或再生26：復制矛盾原理中的物理矛盾物理矛盾定義：物理矛盾是在一個技術系統(tǒng)中同一個物理參數(shù)的矛盾，由表述系統(tǒng)性能的同一個參數(shù)具有相互排斥（相反的或不同的）需求所構成的矛盾常見物理矛盾：長度長與短用量多與少密度大與小速度快與慢溫度高與低導熱率高與低時間長與短粘度高與低磁場強與弱功率大與小硬度軟與硬摩擦系數(shù)大與小物理矛盾物理矛盾實例實例：普通保溫杯示意圖針對保溫杯的直徑大小，在產品改進（創(chuàng)新）設計中存在矛盾的需求，請舉出一個矛盾的設計需求，來加深對物理矛盾的理解物理矛盾解決方法如何解決物理矛盾空間分離時間分離條件分離整體和局部分離1234核心思想：實現(xiàn)矛盾雙方的分離（空間、時間和條件等分離）物理矛盾四大分離原理：物理矛盾分離原理空間分離編號空間分離解決物理矛盾常用的發(fā)明原理及其實施細則1分割?將物體分為多個獨立單元；?使物體易于拆卸；?增加分裂或分割的程度。2抽取?抽出物質中的“負面部分”或屬性；?抽取物質中必要的、有用的部分或屬性；?將物質中不需要的部分或有妨礙的性質抽取出來。3局部質量?將物體（或外部環(huán)境、外部作用）由同類結構變成異類結構；?使物體的不同部分具有不同功能；?物體的各部分都處于最有利于執(zhí)行工作的條件下。4不對稱性原理?將物體的形狀由對稱變?yōu)椴粚ΨQ；?已經是不對稱形狀的物體，進一步加大其不對稱的程度7嵌套?把一個物體嵌入第二個物體，然后將這兩個物體再嵌入第三個物，依此類推；?使一物體穿過另一物體的空腔。17多維化?將物體由一維變?yōu)槎S或由二維變?yōu)槿S空間的運動；?利用多層結構替代單層結構；?將物體傾斜或側向放置；?利用物體所提供面的反面；?利用落在臨近面上的光流，或落在現(xiàn)有面的反面上的光流。物理矛盾分離原理空間分離實例：輪船進行聲吶測量定義所謂空間分離原理是將矛盾雙方在不同的空間上分離，即通過在不同的空間上滿足不同的需求，讓關鍵子系統(tǒng)矛盾的雙方在某一空間只出現(xiàn)一方（滿足其中一個設計需求），從而解決物理矛盾在利用輪船進行海底測量工作時，早期是將聲吶探測器安裝在輪船上的某個部位，在實際測量過程中，輪船上的各種干擾會影響測量精度和準確性。解決方法之一：將聲吶探測器用電纜連接置于船后千米之外，使得聲吶探測器與產生干擾的輪船之間在空間上處于分離狀態(tài)，互不影響，實現(xiàn)了矛盾的合理解決。物理矛盾分離原理實例思考：如何設計一把太空中可以用的錘子空間分離在地球上，由于錘子本身有重力，因此，當我們敲擊釘子的時候，反彈力會被錘子自身的重量所抵消很大一部分，很少有人會擔心錘子的反作用力。但在太空的空間工作站或失重的飛行器中，用普通錘子進行維修的時候，錘子敲擊的反作用力就比較危險。需要考慮如何改進已有的錘子設計，使其可以應用在太空維修中？物理矛盾分離原理時間分離實例：艦載飛機的機翼設計定義所謂時間分離原理，是將矛盾雙方在不同的時間段上分離，即通過在不同的時刻滿足不同的需求，從而解決物理矛盾在艦載飛機的機翼設計中存在物理矛盾：首先設計師期望機翼面積大一些，這樣使飛機有更好的承載能力，大機翼提供更大的升力；但是又希望機翼面積小一些，因為要在航空母艦有限的空間上停放更多的飛機。解決方法之一：考慮用時間分離可解決這個物理矛盾，將艦載飛機的機翼設計為折疊的，飛機在航空母艦上存放時機翼折疊，在飛行時機翼再打開。物理矛盾分離原理時間分離編號時間分離解決物理矛盾常用的發(fā)明原理及其實施細則9預先反作用?按需要完成的作用預先完成反作用；?對處于受拉伸狀態(tài)的物體，給予預先施加壓力。10預先作用?預先部分或全部完成物體所需的作用；?預置物體，一旦需要時能及時地從最方便的位置發(fā)揮作用。11預先應急措施?對可靠性較低的物體預置緊急防范措施15動態(tài)化?改變物體或外部環(huán)境，使在作用的任何階段，均能達到最佳性能；?將一物體分成彼此能相對改變位置的幾個部分；?將剛性不活動的物體變?yōu)榭苫顒拥?，可移動的或具有可自適性的。34拋棄與再生?物體中已經完成功能和無用的部分自動消失，或在工作過程中自動改變；?在工作過程中消耗或減少的部分自動再生。物理矛盾分離原理實例思考：考慮如何應用時間分離來改進傳統(tǒng)的縫衣針時間分離物理矛盾：針眼應該大而容易引導線通過；但是，針眼應該小而避免損壞衣服考慮選擇哪個發(fā)明原理，為什么？如何改進？物理矛盾分離原理條件分離實例：廚房中的水池箅子定義條件分離是根據(jù)條件的不同將矛盾雙方不同的需求分離，即通過在不同的條件下滿足不同的需求，從而解決物理矛盾。存在物理矛盾：在廚房中使用的水池箅子，對水而言是多孔的，允許水流過；而對食物而言則是剛性的，不允許食物通過。嘗試進一步深入分析和解釋其用到的條件分離原理。對于該發(fā)明原理，你能否舉出類似的例子？物理矛盾分離原理條件分離編號條件分離解決物理矛盾常用的發(fā)明原理及其實施細則3局部質量?將物體（或外部環(huán)境、外部作用）由同類結構變成異類結構；?使物體的不同部分具有不同功能；?物體的各部分都處于最有利于執(zhí)行工作的條件下。7嵌套?把一個物體嵌入第二個物體，然后將這兩個物體再嵌入第三個物，依此類推；?使一物體穿過另一物體的空腔。19周期性作用?用周期性作用（或脈沖動作）替代持續(xù)性作用；?如果作用已經是周期性的，則改變其作用的周期頻率；?利用脈動的間歇來完成另一個作用。31多孔物質?給物體加孔或加入（或涂上）輔助的多孔物質；?若一物體已是多孔的，則利用這些孔預先引入有用的物質。32變換顏色?改變物體或周圍環(huán)境的顏色；?改變難以觀察的物體或過程的透明度，以提高可視性；?引入有色材料或使用有色添加劑來提高觀察物體或作用過程的可視性；?如果已經使用了顏色添加劑，則可轉向借助發(fā)光跡線（熒光粉）追蹤物質。40復合材料?使用復合物質替代單一同種材料。物理矛盾分離原理整體與局部分離定義所謂整體與部分分離原理，是將矛盾雙方在不同層次上分離，即通過在不同的層次上滿足不同的需求來解決物理矛盾。應用整體與局部分離來解決產品創(chuàng)新設計過程中的物理矛盾編號整體與局部分離解決物理矛盾常用的發(fā)明原理及其實施細則1分割?將物體（或外部環(huán)境、外部作用）由同類結構變成異類結構；?使物體的不同部分具有不同功能；?物體的各部分都處于最有利于執(zhí)行工作的條件下。2抽取?抽出物質中的“負面部分”或屬性；?抽取物質中必要的、有用的部分或屬性；?將物質中不需要的部分或有妨礙的性質抽取出來。12等勢性?改變工作條件，減少物體的提升或下降。33同質化?將一物體及與其相互作用的其他物體采用同一材料；?將物體及與其相互作用的物體采用有相同性質的材料制成。物理矛盾分離原理整體與局部分離實例：自動裝配生產線與自行車鏈條存在物理矛盾：自動裝配生產線要求零部件連續(xù)不斷