《創(chuàng)新設(shè)計(jì)-TRIZ系統(tǒng)化創(chuàng)新教程》課件 第6章 理想解分析

第6章理想解分析創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究所主要內(nèi)容理想化理想化水平理想解與最終理想解理想解分析過程引言

理想解是針對已有系統(tǒng)提出的未來應(yīng)該具有的狀態(tài)。最終理想解是系統(tǒng)的終極理想狀態(tài)，但又是很難達(dá)到的狀態(tài)。一般情況下都是退而求其次，以低于最終理想解的某個(gè)水平作為系統(tǒng)改進(jìn)的目標(biāo)。理想解分析就是為了確定系統(tǒng)改進(jìn)時(shí)能夠達(dá)到的目標(biāo)。通過根原因分析在功能模型上確定沖突區(qū)域，然后圍繞沖突區(qū)域進(jìn)行問題求解，這是產(chǎn)品改進(jìn)的一般思路，但同時(shí)也限定了解的等級不高。為了能得到更高等級的解，需要進(jìn)行理想解分析。6-1理想化在TRIZ中，理想化包含：理想系統(tǒng)、理想過程、理想資源、理想方法、理想機(jī)器、理想物質(zhì)等。理想化的描述如下：理想機(jī)器：沒有質(zhì)量、沒有體積，但能完成所需要的工作；理想方法：不消耗能量及時(shí)間，但通過自身調(diào)節(jié)，能夠獲得所需的效應(yīng)；理想過程：只有過程的結(jié)果，而無過程本身，突然就獲得了結(jié)果；理想物質(zhì)：沒有物質(zhì)，功能得以實(shí)現(xiàn)。理想化分為局部理想化與全局理想化：局部理想化是指對于選定的原理，通過不同的實(shí)現(xiàn)方法使其理想化；全局理想化是指對同一功能，通過選擇不同的原理使之理想化。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程開始需要確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，即將問題局部理想化還是將其全局理想化。通常首先考慮局部理想化，所有的嘗試都失敗后才考慮全局理想化。6-1理想化6-1理想化局部理想化的過程有如下4種模式：加強(qiáng)：通過參數(shù)優(yōu)化、采用更高級的材料、引入附加調(diào)節(jié)裝置等加強(qiáng)有用功能的作用；降低：通過對有害功能的補(bǔ)償，減少或消除損失或浪費(fèi)，采用更便宜的材料、標(biāo)準(zhǔn)零部件等；通用化：采用多功能技術(shù)增加有用功能的個(gè)數(shù)。如現(xiàn)代多媒體計(jì)算機(jī)具有電視機(jī)、電話、傳真機(jī)、音響等的功能；專用化：突出功能的主次。如今天的汽車廠主要是組裝汽車，而零部件由很多專業(yè)配套廠生產(chǎn)。6-1理想化全局理想化有如下3種模式：功能禁止：在不影響主要功能的條件下，去掉中性的及輔助的功能。如采用傳統(tǒng)的方法為金屬零件刷漆后，從漆的溶劑中揮發(fā)出有害氣體；采用靜電場及粉末狀漆可很好的解決該問題，當(dāng)靜電場使漆粉末均勻的覆蓋到金屬零件表面后，加熱零件使粉末熔化，刷漆工藝完成，其間并不產(chǎn)生溶劑揮發(fā)。系統(tǒng)禁止：如果采用某種可用資源后可省掉輔助子系統(tǒng)，一般可降低系統(tǒng)的成本。如月球上的真空使得月球車上所用燈泡的玻璃罩是多余的，玻璃罩的作用是防止燈絲氧化，月球上無氧氣不會氧化燈絲。原理改變：改變已有系統(tǒng)的工作原理，可簡化系統(tǒng)或使過程更為方便。如采用電子郵件代替?zhèn)鹘y(tǒng)郵件，使信息交流更加方便快捷。6-2理想化水平（1）理想化水平公式Ideality=∑Benefits/（∑Expenses+∑Harms）式中參數(shù)的意義為：Ideality——理想化水平；Benefits——效益，包括所有有用的特性和效用；Expenses——代價(jià)，應(yīng)該包括全生命周期的成本；Harms——副作用，包括有害作用和不期望的結(jié)果。產(chǎn)品或系統(tǒng)的理想化水平與其效益之和成正比，與所有代價(jià)及所有危害之和成反比。不斷地增加產(chǎn)品理想化水平是產(chǎn)品創(chuàng)新的目標(biāo)，通過提高式中分子、降低分母或者使比值提高都是提高理想化水平的基本途徑。6-2理想化水平（2）價(jià)值與理想化水平價(jià)值工程（ValueEngineering，VE），是降低成本提高經(jīng)濟(jì)效益的管理學(xué)理論。上世紀(jì)40年代起源于美國，創(chuàng)始人是麥爾斯（L·D·Miles）。價(jià)值工程的理論基礎(chǔ)是價(jià)值理論公式：V=F/CV/Value——功能價(jià)值系數(shù)F/Function——功能重要性系數(shù)C/Cost——成本系數(shù)V提高價(jià)值的五種途徑為：成本不變，功能提高（F↑/C→=V↑）；功能不變，成本下降（F→/C↓=V↑）；成本略有增加，功能大幅度提高（F↑大/C↑小=V↑）；功能略有下降，成本大幅度下降（F↓小/C↓大=V↑）；成本降低，功能提高（F↑/C↓=V↑大）。如果把副作用產(chǎn)生的危害加入到成本中，理想化水平等同于價(jià)值工程中的“價(jià)值”，因此價(jià)值工程方法可用于提高理想化水平。6-3理想解與最終理想解產(chǎn)品在給定條件下處于理想狀態(tài)的解稱為理想解。產(chǎn)品的理想解實(shí)現(xiàn)的過程是其理想化水平提高的過程，理想化水平達(dá)到無窮大狀態(tài)的理想解稱為最終理想解。最終理想解IFR被分解為多個(gè)理想解IFRk，實(shí)現(xiàn)每個(gè)理想解需要克服多個(gè)障礙（Cij）及實(shí)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)。

在給定的條件或約束下，理想解有如下的4個(gè)特點(diǎn)：消除了原系統(tǒng)的不足之處；保持原系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)；沒有使系統(tǒng)變得更復(fù)雜（采用無成本或可用資源）；沒有引入新的缺陷。6-3理想解與最終理想解

考慮割草機(jī)作為工具，草坪上的草作為被割的目標(biāo)。割草機(jī)在割草時(shí)發(fā)出噪音、消耗燃料、產(chǎn)生空氣污染、甩出的草片有時(shí)會傷害推割草機(jī)的工人。假如設(shè)計(jì)者的任務(wù)是改進(jìn)已有的割操機(jī)(局部理想化），設(shè)計(jì)者可能會很快想到要減少噪音、增加安全性、降低燃料消耗。但如果確定理想解，就會勾畫出未來割草機(jī)及草坪維護(hù)工業(yè)更佳藍(lán)圖。用戶需要的究竟是什么？是非常漂亮且不需要維護(hù)的草坪。割草機(jī)本身不是用戶需要的一部分。從割草機(jī)與草坪構(gòu)成的系統(tǒng)看，其理想解為草坪上的草長到一定的高度就停止生長。至少國際上有兩家制造割草機(jī)的公司正在試驗(yàn)這種理想草坪的草種，該草種被稱為“漂亮草種（smartgrassseed）”。工程設(shè)計(jì)自動化藥物施作園藝改良基因改造6-3理想解與最終理想解6-4理想解分析的過程（1）ARIZ中，理想解分析的步驟設(shè)計(jì)的最終目的是什么？理想解是什么？達(dá)到理想解的障礙是什么？出現(xiàn)這種障礙的結(jié)果是什么？不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么？創(chuàng)造這些條件存在的可用資源是什么？6-4理想解分析的過程問題的最終目的是什么？兔子能夠吃到新鮮的青草。理想解是什么？兔子永遠(yuǎn)自己吃到青草。達(dá)到理想解的障礙是什么？放兔子的籠子不能移動。出現(xiàn)這種障礙的結(jié)果是什么？由于籠子不能移動，可被兔子吃的草地面積不變，短時(shí)間內(nèi)青草就被吃光了。不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么？當(dāng)兔子基本吃光籠子內(nèi)的鮮草時(shí)，籠子移動到另一塊有青草的地方。創(chuàng)造這些條件存在的可用資源是什么？籠子本身按上輪子，兔子自己可推動其運(yùn)動到有青草的地方。即兔子本身就是可用資源。例：農(nóng)場養(yǎng)兔子需要新鮮草，農(nóng)場主既不希望兔子走的太遠(yuǎn)而不易被發(fā)現(xiàn)，又不希望花很多時(shí)間把鮮草送到兔子旁邊。應(yīng)用上述5步分析該問題并提出理想解。6-4理想解分析的過程（2）從資源的角度分析理想解將IFR用不同級別描述有助于系統(tǒng)的改進(jìn)：1）采用超系統(tǒng)的資源（X-元件）2）采用系統(tǒng)資源3）采用沖突區(qū)域的資源。元件1元件2元件3元件6元件5元件7制品例：高層建筑玻璃窗外部清潔問題

（1）利用超系統(tǒng)資源

6-4理想解分析的過程例：高層建筑玻璃窗外部清潔問題

（2）利用系統(tǒng)內(nèi)資源

6-4理想解分析的過程例：高層建筑玻璃窗外部清潔問題

（3）利用沖突區(qū)域內(nèi)資源

6-4理想解分析的過程本章小結(jié)理想解是一定約