《創(chuàng)新設(shè)計(jì)-TRIZ系統(tǒng)化創(chuàng)新教程》課件 第18章 發(fā)明問題解決的流程-劉芳

第五篇

設(shè)計(jì)流程與軟件工具創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究所為什么學(xué)習(xí)本篇？為了更系統(tǒng)化地應(yīng)用TRIZ求解問題，也是為了使問題得以更全面地解決，需要一個(gè)從問題發(fā)現(xiàn)、問題分析、問題轉(zhuǎn)化到問題求解的系統(tǒng)化流程。TRIZ中提出的解都是抽象解，能否根據(jù)TRIZ解的描述得到領(lǐng)域解，這與個(gè)人知識(shí)面及經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。為了幫助人們從TRIZ解較快得到具體問題的解，需要一些更具體的設(shè)計(jì)案例作為參考，設(shè)計(jì)者根據(jù)案例的問題情境和解的原理可以更快地聯(lián)想到自己面對(duì)問題的具體解。另外效應(yīng)知識(shí)庫需要大量的效應(yīng)作為底層支持，效應(yīng)推理過程也比較復(fù)雜，需要軟件來完成，因此出現(xiàn)了對(duì)CAI軟件的需求。第18章

發(fā)明問題解決的流程創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究所主要內(nèi)容概述TRIZ解決發(fā)明問題的流程ARIZ算法案例分析18-1概述TRIZ由很多概念、工具與方法構(gòu)成，這些概念、工具和方法并不是凌亂的集合在一起，而是有邏輯地形成了解決發(fā)明問題的方法流程，即發(fā)明問題解決過程。TRIZ認(rèn)為，一個(gè)問題解決的困難程度取決于對(duì)該問題的描述或程式化方法，描述的越清楚，問題的解就越容易找到。TRIZ中，發(fā)明問題求解的過程是對(duì)問題不斷描述、不斷程式化的過程。經(jīng)過這一過程，初始問題被清楚的暴露出來，能否求解已很清楚，如果已有的知識(shí)能用于該問題則有解，如果已有的知識(shí)不能解決該問題則無解，需等待自然科學(xué)或技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。§18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程1.TRIZ解決發(fā)明問題的一般流程TRIZ具有一套解決問題的基本思想，那就是先將設(shè)計(jì)者所要解決的特殊問題轉(zhuǎn)化成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的通用性的TRIZ問題；然后再利用TRIZ工具，如發(fā)明原理、技術(shù)進(jìn)化定律、效應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)解等，求出該TRIZ問題的通用解；最后設(shè)計(jì)者通過與實(shí)例的類比，將通用解轉(zhuǎn)化為領(lǐng)域解。該過程如圖18.1所示。TRIZ標(biāo)準(zhǔn)問題TRIZ通用解領(lǐng)域解領(lǐng)域問題問題轉(zhuǎn)化TRIZ中知識(shí)應(yīng)用類比思維§18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程1.TRIZ解決發(fā)明問題的一般流程例如：LED廠家遇到的散熱問題，如果設(shè)計(jì)者直接搜索“如何解決LED燈的散熱”問題，得到的答案往往不是很理想，原因在于這是一個(gè)領(lǐng)域性的問題，即使已經(jīng)有人解決，也會(huì)遇到專利的壁壘。那么就應(yīng)該將該問題轉(zhuǎn)化成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)TRIZ問題，如圖18.2所示。這樣設(shè)計(jì)者就可以根據(jù)TRIZ解決問題的基本思路得到該問題的領(lǐng)域解。如何解決LED燈的有效散熱問題如何冷卻一個(gè)物體的問題轉(zhuǎn)化18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程1.TRIZ解決發(fā)明問題的一般流程TRIZ理論包含了用于問題分析的分析工具和用于系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的基于知識(shí)的工具。通過引入問題分析工具和基于知識(shí)的工具，將圖18.1基于TRIZ的發(fā)明問題解決流程進(jìn)行細(xì)化，得到圖18.3的模型。標(biāo)準(zhǔn)問題TRIZ通解TRIZ知識(shí)應(yīng)用問題轉(zhuǎn)化類比思維領(lǐng)域問題領(lǐng)域解40條發(fā)明原理、沖突矩陣及實(shí)例

76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解及實(shí)例效應(yīng)及實(shí)例多條進(jìn)化路線及實(shí)例39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)物質(zhì)-場分析

TRIZ標(biāo)準(zhǔn)功能技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化定律技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)產(chǎn)品分析已有產(chǎn)品新產(chǎn)品PDS選定領(lǐng)域解評(píng)價(jià)市場18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程2.應(yīng)用TRIZ解決原因?qū)蛐蛦栴}的簡化過程模型在問題表象比較清楚的情況下，解決問題的關(guān)鍵是根據(jù)表象找到問題的根原因，從根原因入手才能從根本上解決問題。圖18.4為TRIZ解決原因?qū)蛐蛦栴}的簡化過程模型。該模型主要包括以下4個(gè)步驟：（1）問題的描述；（2）問題分析；（3）發(fā)明問題求解；（4）方案評(píng)價(jià)，并確定最終解。發(fā)明問題求解問題分析問題的描述系統(tǒng)功能分析根原因分析沖突區(qū)域確定資源確定沖突解決理論物質(zhì)-場模型+標(biāo)準(zhǔn)解功能描述+效應(yīng)問題是否解決？問題的解集I問題的解集II實(shí)施是否否是裁剪理想解分析技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化分析方案評(píng)價(jià)與選擇解是否滿足要求？18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程2.應(yīng)用TRIZ解決原因?qū)蛐蛦栴}的簡化過程模型步驟一：問題的描述①明確系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。確定問題所在系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)的功能，明確實(shí)現(xiàn)功能的約束。②分析現(xiàn)有系統(tǒng)的工作原理。明確系統(tǒng)由哪些部件組成，各部件之間的連接關(guān)系，如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。③闡明當(dāng)前系統(tǒng)存在的問題。說明依據(jù)現(xiàn)有工作原理，目前系統(tǒng)存在的問題是什么？④確定問題出現(xiàn)的條件和時(shí)間。明確問題是否是在某一個(gè)特殊的條件、某一時(shí)間內(nèi)下才發(fā)生。⑤分析類似問題的現(xiàn)有解決方案及其缺點(diǎn)。類似問題的現(xiàn)有解決方案不僅包含設(shè)計(jì)者嘗試解決問題的方法，還包括相關(guān)專利中類似問題解決方法和領(lǐng)先企業(yè)的解決方案。⑥明確對(duì)新系統(tǒng)的要求。18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程2.應(yīng)用TRIZ解決原因?qū)蛐蛦栴}的簡化過程模型步驟二：問題分析①功能分析。建立現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的功能模型，根據(jù)問題的表象，確定初始沖突區(qū)域。功能模型元件間作用的類型還需根據(jù)后續(xù)根原因分析的結(jié)果而定，因此會(huì)是一個(gè)反復(fù)修改的過程，具體參看根原因分析的案例分析。②根原因分析。應(yīng)用根原因分析方法，從初始沖突區(qū)域開始，建立因果鏈。根據(jù)設(shè)計(jì)約束，確定可通過設(shè)計(jì)改變的根原因，并修改功能模型。③沖突區(qū)域確定。把與根原因直接相關(guān)元件確定為最終沖突區(qū)域，即問題關(guān)鍵點(diǎn)所在。④理想解分析。理想解分析是為了突破由沖突區(qū)域確定的“最小問題”的界限，引導(dǎo)系統(tǒng)產(chǎn)生更高層級(jí)的解。⑤資源分析。根據(jù)消除根原因的需要的資源類型，分別分析其子系統(tǒng)、系統(tǒng)、超系統(tǒng)的資源，判斷理想解實(shí)現(xiàn)過程中克服障礙的可用資源，建立資源列表，分析每項(xiàng)資源在問題求解過程中可能的作用。18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程2.應(yīng)用TRIZ解決原因?qū)蛐蛦栴}的簡化過程模型步驟三：發(fā)明問題求解①在根原因分析確定沖突區(qū)域之后，首先可以嘗試對(duì)沖突區(qū)域進(jìn)行裁剪，按照裁剪規(guī)則或啟發(fā)式裁剪問句進(jìn)行裁剪，并對(duì)裁去元件的有用功能重新分配，得到一些可能解，然后進(jìn)行評(píng)價(jià)。②嘗試消除根原因，分析是否導(dǎo)致新的問題，如果導(dǎo)致新的問題，則嘗試用技術(shù)沖突或物理沖突表達(dá)和求解問題。③如果希望對(duì)沖突區(qū)域重新求解，則用黑箱模型表達(dá)要求解的功能，然后用效應(yīng)求解。④把沖突區(qū)域用物質(zhì)-場模型表達(dá)，則可用標(biāo)準(zhǔn)解求解。⑤直接對(duì)系統(tǒng)或沖突區(qū)域按照技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化定律或路線進(jìn)行技術(shù)預(yù)測(cè)，可以預(yù)測(cè)沒有當(dāng)前問題的技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)該具有的特征。18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程2.應(yīng)用TRIZ解決原因?qū)蛐蛦栴}的簡化過程模型步驟四：方案評(píng)價(jià)，并確定最終解從多個(gè)問題關(guān)鍵點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用不同工具，可得到多個(gè)問題解決方案。通過對(duì)這些方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終確定問題的解決方案，進(jìn)而進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)。18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程3.TRIZ求解目標(biāo)導(dǎo)向型問題的簡化流程目標(biāo)導(dǎo)向型問題首先需要明確的是系統(tǒng)希望達(dá)到的目標(biāo)狀態(tài)是什么？目標(biāo)明確后問題也就明確了，進(jìn)入原因?qū)蛐蛦栴}求解過程。圖18.5所示為應(yīng)用TRIZ求解目標(biāo)導(dǎo)向型問題的流程。（1）選擇預(yù)測(cè)對(duì)象；（2）預(yù)測(cè)目標(biāo)狀態(tài)；（3）概念求解階段；18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程發(fā)明問題求解問題分析選擇預(yù)測(cè)對(duì)象應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化理論分析（含理想解分析）需求進(jìn)化分析轉(zhuǎn)化為技術(shù)特性要求確定進(jìn)化潛力選擇一個(gè)產(chǎn)品概念，形成設(shè)計(jì)問題系統(tǒng)功能分析新的產(chǎn)品概念集合新系統(tǒng)功能分析根原因分析沖突區(qū)域確定資源確定裁剪沖突解決理論物質(zhì)-場模型+標(biāo)準(zhǔn)解功能描述+效應(yīng)問題是否解決？問題的解集I問題的解集II解是否滿足要求？實(shí)施預(yù)測(cè)目標(biāo)狀態(tài)是否否是方案評(píng)價(jià)與選擇目標(biāo)導(dǎo)向型問題首先需要明確的是系統(tǒng)希望達(dá)到的目標(biāo)狀態(tài)是什么？目標(biāo)明確后問題也就明確了，進(jìn)入原因?qū)蛐蛦栴}求解過程。圖18.5所示為應(yīng)用TRIZ求解目標(biāo)導(dǎo)向型問題的流程。（1）選擇預(yù)測(cè)對(duì)象；（2）預(yù)測(cè)目標(biāo)狀態(tài)；（3）概念求解階段；18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程3.TRIZ求解目標(biāo)導(dǎo)向型問題的簡化流程步驟一：選擇預(yù)測(cè)對(duì)象選擇預(yù)測(cè)的對(duì)象，可以是具體產(chǎn)品，也可以是產(chǎn)品中某個(gè)重要子系統(tǒng)。步驟二：預(yù)測(cè)目標(biāo)狀態(tài)首先分析系統(tǒng)的功能，然后可以分為兩個(gè)路徑進(jìn)行未來產(chǎn)品概念的預(yù)測(cè)。①

應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化理論進(jìn)行分析。先做預(yù)測(cè)對(duì)象的產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)，然后選擇系統(tǒng)或子系統(tǒng)為對(duì)象應(yīng)用進(jìn)化定律和路線分析技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化潛力。②

應(yīng)用需求進(jìn)化定律（含馬斯洛需求模型和Kano模型），分析未來用戶需求的變化，然后把用戶需求轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)需求。由兩種預(yù)測(cè)路徑匯總得到未來產(chǎn)品概念的集合。選擇一個(gè)產(chǎn)品概念，形成設(shè)計(jì)問題。18-2TRIZ解決發(fā)明問題的流程3.TRIZ求解目標(biāo)導(dǎo)向型問題的簡化流程步驟三：概念求解階段形成設(shè)計(jì)問題之后，實(shí)際上可以按照原因?qū)蛐蛦栴}求解過程進(jìn)行求解，但又稍有不同：①問題分析階段。因?yàn)榍懊娌襟E已經(jīng)進(jìn)行了理想解分析，所以理想解分析可以略去。②問題求解階段。因?yàn)橄到y(tǒng)已經(jīng)做了進(jìn)化分析，所以進(jìn)化分析可以略去。③根原因分析和資源分析直接得到的新系統(tǒng)的可行方案，由裁剪、沖突分析、物質(zhì)-場分析和功能分析可以得到新系統(tǒng)的可能解，對(duì)得到的所有解進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和選擇。挑選出最能滿足新系統(tǒng)要求的解作為新系統(tǒng)的解。18-3ARIZ算法TRIZ由很多概念、工具與方法構(gòu)成，所有這些又都包含在發(fā)明問題解決算法（ARIZ）之中。ARIZ以一系列的操作實(shí)施TRIZ中的啟發(fā)式方法，從而解決發(fā)明問題。ARIZ幫助研發(fā)人員解決問題構(gòu)造、問題定義、問題解決流程等，通過綜合應(yīng)用理想解、可用資源、9窗口方法、聰明小人方法、沖突解決原理、標(biāo)準(zhǔn)解、效應(yīng)等解決發(fā)明問題。盡管只有1%的問題需要應(yīng)用ARIZ，但ARIZ本身也是一種方法，對(duì)研發(fā)人員理解發(fā)明問題解決的過程十分重要。18-3ARIZ算法ARIZ（AlgorithmforInventive-ProblemSolving）——發(fā)明問題解決算法，是TRIZ理論中的一個(gè)主要分析問題、解決問題的方法，其目標(biāo)是為了解決問題的物理沖突。該算法主要針對(duì)問題情境復(fù)雜、矛盾及其相關(guān)部件不明確的技術(shù)系統(tǒng)。ARIZ是發(fā)明問題解決的完整算法，該算法采用一套邏輯過程逐步將初始問題程式化。該算法特別強(qiáng)調(diào)沖突與理想解的程式化，一方面技術(shù)系統(tǒng)向著理想解的方向進(jìn)化，另一方面如果一個(gè)技術(shù)問題存在沖突需要克服，該問題就變成了一個(gè)創(chuàng)新問題。18-3ARIZ算法ARIZ（AlgorithmforInventive-ProblemSolving）——發(fā)明問題解決算法，是TRIZ理論中的一個(gè)主要分析問題、解決問題的方法，其目標(biāo)是為了解決問題的物理沖突。該算法主要針對(duì)問題情境復(fù)雜、矛盾及其相關(guān)部件不明確的技術(shù)系統(tǒng)。ARIZ是發(fā)明問題解決的完整算法，該算法采用一套邏輯過程逐步將初始問題程式化。該算法特別強(qiáng)調(diào)沖突與理想解的程式化，一方面技術(shù)系統(tǒng)向著理想解的方向進(jìn)化，另一方面如果一個(gè)技術(shù)問題存在沖突需要克服，該問題就變成了一個(gè)創(chuàng)新問題。ARIZ中，沖突的消除具有強(qiáng)大的效應(yīng)知識(shí)庫的支持。效應(yīng)知識(shí)庫包含物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、幾何效應(yīng)等。作為一種規(guī)則，經(jīng)過分析與效應(yīng)的應(yīng)用后問題仍無解，則認(rèn)為初始問題定義有誤，需對(duì)問題進(jìn)行更一般化的定義。應(yīng)用ARIZ取得成功的關(guān)鍵在于沒有理解問題的本質(zhì)前，要不斷地對(duì)問題進(jìn)行細(xì)化，一直到確定了物理沖突。18-3ARIZ算法ARIZ算法解決問題過程如圖18.6所示。作為一種規(guī)則，應(yīng)用ARIZ取得成功的關(guān)鍵在于在理解問題的本質(zhì)前，要不斷地對(duì)問題進(jìn)行細(xì)化，直至確定了問題所包含的物理沖突。經(jīng)過上述過程的應(yīng)用后如問題仍無解，則認(rèn)為初始問題定義有誤，在ARIZ步驟6中需調(diào)整初始問題模型，或者對(duì)問題進(jìn)行重新定義。在應(yīng)用ARIZ解決問題過程中，并不要求按順序走完所有的9個(gè)子步驟，而是，一旦在某個(gè)步驟中獲得了問題的解決方案，就可跳過中間的其他幾個(gè)無關(guān)步驟，直接進(jìn)入后續(xù)的相關(guān)步驟來完成問題的解決。以下給出ARIZ九個(gè)步驟的詳細(xì)介紹。18-3ARIZ算法圖18.6ARIZ算法解決問題過程18-3ARIZ算法準(zhǔn)備工作：搜集問題所在系統(tǒng)的相關(guān)信息；0.1收集并陳述問題相關(guān)案例，了解已經(jīng)嘗試過但沒有成功的解決方案；0.2通過回答以下問題，定義問題解決后應(yīng)達(dá)到的目的，能接受的最大成本。a-0.2評(píng)價(jià)問題解決的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是什么？b-0.2問題解決后帶來的好處？c-0.2要解決問題技術(shù)系統(tǒng)哪些特性和參數(shù)必須改變？d-0.2解決問題可以接受的最大成本是多少？18-3ARIZ算法步驟1：問題分析與表述;1.1按照如下文本形式，表述技術(shù)系統(tǒng)，技術(shù)系統(tǒng)主要目的是，主要子系統(tǒng)包括，有用功能包括，有害功能包括。a-1.1假設(shè)去除某個(gè)子系統(tǒng)，判斷問題是否存在，通過這種方式確定問題涉及子系統(tǒng)；b-1.2列出子系統(tǒng)中對(duì)問題解決產(chǎn)生重要影響的元件；c-1.3列舉出與子系統(tǒng)作用的環(huán)境組件；d-1.4根據(jù)下列模板描述子系統(tǒng)，問題涉及子系統(tǒng)需要執(zhí)行動(dòng)作實(shí)現(xiàn)有用功能；e-1.5指出有用功能和有害功能之間的聯(lián)系。1.2采用系統(tǒng)算子尋找問題解決的替代方式，將問題邊界擴(kuò)大，考慮在超系統(tǒng)、子系統(tǒng)、前后過程等尋找原問題的替代解決方法。18-3ARIZ算法步驟1：問題分析與表述;1.3回答如下問題，判斷問題是常規(guī)問題還是沖突問題，常規(guī)問題不需應(yīng)用ARIZ。a-1.3應(yīng)用現(xiàn)已知方法提高有用功能，有害功能是否同時(shí)提高？b-1.3消除或減弱有害功能，有用功能是否同時(shí)減弱？如果兩個(gè)問題答案都是否定的，則是常規(guī)問題，應(yīng)用本領(lǐng)域的已知常規(guī)方法解決問題，不需應(yīng)用ARIZ。1.4采用“縮小問題”形式表述初始問題?！翱s小問題”模板：如何通過系統(tǒng)最小的改動(dòng)實(shí)現(xiàn)有用功能消除有害功能，或如何通過系統(tǒng)最小改動(dòng)消除有害功能并不影響有用功能。a-1.4如果“縮小問題”描述并沒有引入過多的約束，嘗試解決“縮小問題”；b-1.4語義分析，問題描述中是否包含過多技術(shù)用語，盡量采用非專業(yè)術(shù)語描述問題。18-3ARIZ算法步驟1：問題分析與表述;1.5圖形表示“縮小問題”的結(jié)構(gòu)。根據(jù)有用功能有害功能的相互作用關(guān)系，分為點(diǎn)結(jié)構(gòu)、成對(duì)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、線結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)等。1.6復(fù)雜結(jié)構(gòu)問題分解為標(biāo)準(zhǔn)的簡單結(jié)構(gòu)問題，復(fù)雜問題分析理論還不成熟，是現(xiàn)在TRIZ研究的熱點(diǎn)之一。1.7TRIZ實(shí)例庫應(yīng)用，尋找是否可利用類似問題解。在TRIZ實(shí)例庫中，搜索類似問題解，并且TRIZ類比設(shè)計(jì)不只局限于本領(lǐng)域內(nèi)，跨領(lǐng)域?qū)嵗部山梃b，但目前實(shí)例庫存儲(chǔ)分類機(jī)制，跨領(lǐng)域?qū)嵗嗨菩耘袛嗉夹g(shù)還有待研究。1.8問題沒有解決，轉(zhuǎn)入步驟2。問題解決可進(jìn)入步驟7：問題解評(píng)價(jià)，推薦繼續(xù)后續(xù)解決問題步驟，以獲得多個(gè)問題解。18-3ARIZ算法步驟2：分析問題模型;2.1定義沖突要素：原材料要素和工具要素。確定原始材料向產(chǎn)品轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的有害功能和有用功能。a-2.1在這一步中，應(yīng)選擇問題的整個(gè)結(jié)構(gòu)中最重要的有用功能。2.2以相反的兩個(gè)狀態(tài)分析定義技術(shù)沖突；例如工具要素兩種狀態(tài)：工具要素存在，實(shí)現(xiàn)有用功能產(chǎn)生有害功能；工具要素不存在，不產(chǎn)生有害功能，但也不能實(shí)現(xiàn)有用功能。a-2.2如果工具要素能夠存在兩種狀態(tài)，應(yīng)該將兩種狀態(tài)都指示出來。因?yàn)樗鼈冾A(yù)先確定了兩個(gè)可能的技術(shù)沖突。b-2.2如果問題包括了許多對(duì)類似的相互作用的元素，僅僅考慮一個(gè)沖突。18-3ARIZ算法步驟2：分析問題模型;c-2.2通常情況下問題解決方案只限制于修改工具要素，很少改變?cè)牧虾彤a(chǎn)品。在“縮小問題”的框架內(nèi)，在以下幾種情況下可以改變?cè)牧虾彤a(chǎn)品。如果另一個(gè)原材料能夠被轉(zhuǎn)換成需要的產(chǎn)品（通常是一個(gè)類似的原材料）；如果這個(gè)改變是不重要，不影響產(chǎn)品的功能；如果這個(gè)改變是在技術(shù)系統(tǒng)生命周期的不同階段做出。d-2.2有時(shí)問題條件僅僅給出了原料要素和產(chǎn)品要素，而沒有給出工具要素或者操作，所以沒有清楚的工具，這種情況下，盡管初始目標(biāo)或產(chǎn)品其中之一是顯然不被允許的，但通過有條件地考慮初始目標(biāo)或者產(chǎn)品的的兩個(gè)狀態(tài)，可以找到工具。e-2.2有時(shí)確定測(cè)量問題中的主要功能和工具要素是非常困難的。工程應(yīng)用上的測(cè)量幾乎全是為了控制而執(zhí)行。僅有的例外是為了科學(xué)目的的一些測(cè)量問題。g-2.2通常問題本身指明了主要產(chǎn)品和原材料。18-3ARIZ算法步驟2：分析問題模型;2.3在產(chǎn)品和工具之間定義至少兩個(gè)技術(shù)沖突（TC1和TC2），根據(jù)技術(shù)沖突的兩種形式，構(gòu)建如下技術(shù)沖突（TC1，TC2）。TC1：增強(qiáng)有用功能，同時(shí)增強(qiáng)有害功能；TC2：降低有害功能，同時(shí)降低有用功能；a-2.3根據(jù)技術(shù)沖突，獲得一個(gè)問題的通用的陳述。b-2.3技術(shù)沖突對(duì)工具和產(chǎn)品都給出了補(bǔ)充的要求。后續(xù)步驟才可以確定最佳的沖突表述問題。c-2.3檢查在步驟2.1和2.2中是否存在矛盾。如果發(fā)現(xiàn)任何矛盾，通過糾正管理沖突或者改進(jìn)這三步之間的邏輯關(guān)系來消除這些矛盾。18-3ARIZ算法步驟2：分析問題模型;2.4選擇技術(shù)沖突TC-1或TC-2，以確保如步驟1.1上問題情景所示的技術(shù)的主要功能的執(zhí)行。檢查應(yīng)用沖突矩陣到被選擇的技術(shù)沖突上的可能性。a-2.4當(dāng)我們已經(jīng)選擇了兩個(gè)沖突其中之一的時(shí)候，我們就已經(jīng)選擇了工具的兩個(gè)對(duì)立的狀態(tài)之一。b-2.4如果兩個(gè)有用功能出現(xiàn)在初始沖突描述中，選擇最能滿足子系統(tǒng)的主要功能的那個(gè)TC。c-2.4技術(shù)沖突矩陣給出了典型的技術(shù)沖突表述。如果存在于矩陣之外的TC較好的反映了問題的本質(zhì)，那么它們也能被使用。2.5確定沖突，選擇合適的技術(shù)沖突（TC1，TC2）來表述問題（原則是解決哪一個(gè)沖突可以更好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主要功能）。嘗試用沖突矩陣與發(fā)明原理解決技術(shù)沖突，沖突解決則轉(zhuǎn)到步驟7?！?8-3ARIZ算法步驟2：分析問題模型;2.6通過指示元素的極限狀態(tài)（性能、作用）采用參數(shù)算子方法，加強(qiáng)沖突，直到原問題出現(xiàn)質(zhì)變或出現(xiàn)新的問題。強(qiáng)化沖突直到問題質(zhì)變的出現(xiàn)。一些等級(jí)的沖突加強(qiáng)是可能的，在每一個(gè)這樣的等級(jí)處可能獲得不同的新問題表述。2.7構(gòu)建技術(shù)沖突的物質(zhì)-模型，嘗試用標(biāo)準(zhǔn)解法解決問題。如果技術(shù)沖突得不到解決繼續(xù)步驟3。在第一階段執(zhí)行的問題分析模型的構(gòu)建使問題表述更清楚。采用物質(zhì)-場模型描述問題，這使更有效率的利用標(biāo)準(zhǔn)解成為可能。2.8問題沒有解決繼續(xù)步驟3，問題解決跳轉(zhuǎn)到步驟7原理解評(píng)價(jià)。18-3ARIZ算法步驟3：定義理想解，確定物理沖突;3.1結(jié)合設(shè)計(jì)草圖，定義操作區(qū)域Z，操作時(shí)間T。3.2定義理想解1：理想解1模板：在操作區(qū)域內(nèi)，操作時(shí)間段內(nèi)，不使系統(tǒng)變復(fù)雜的條件下，改進(jìn)X-資源實(shí)現(xiàn)有用功能，不產(chǎn)生并消除有害功能，不影響工具要素有用行動(dòng)的執(zhí)行能力。理想解1只是一種沖突解決理想結(jié)果，理想解1的主要含義是，實(shí)現(xiàn)有用功能或消除有害功能的同時(shí)，不引起系統(tǒng)其它方面性能的惡化。3.3加強(qiáng)理想解：引入附加條件：不能引入新的物質(zhì)和場，嘗試應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)可用資源實(shí)現(xiàn)理想解。18-3ARIZ算法步驟3：定義理想解，確定物理沖突;a-3.3列出系統(tǒng)內(nèi)所有可用資源清單，選擇一種資源（X-資源）作為利用對(duì)象。依次選擇沖突區(qū)域內(nèi)的所有資源，選用的順序?yàn)楣ぞ咭?、其他子系統(tǒng)的資源、環(huán)境資源、原材料要素和產(chǎn)品；資源類型主要包括功能資源（傳送，推動(dòng)）、物理資源（熱量，超導(dǎo)性）、化學(xué)資源（反應(yīng)，熱能釋放）、幾何資源（長度，圓形）、生物資源（發(fā)酵）等。b-3.3思考利用X-資源如何達(dá)到理想解，并思考如何能夠達(dá)到理想狀態(tài)（X-資源可作為假想沖突元素可具有相反的兩種狀態(tài)或?qū)傩?，不必考慮是否可實(shí)現(xiàn)）。c-3.3去除明顯不合理的資源相反屬性。d-3.3遍歷所有可用資源后、選擇一個(gè)最可能實(shí)現(xiàn)理想解的X-資源作為假想沖突元素；e-3.3這里只是初步的可用資源分析，步驟4進(jìn)行更深入的資源利用分析；通常情況下，產(chǎn)品和原材料資源是不可利用的，但在可用資源非常有限的情況下，輸出產(chǎn)品也可作為可利用資源。18-3ARIZ算法步驟3：定義理想解，確定物理沖突;3.4表述宏觀物理沖突。宏觀物理沖突模板：在操作空間和時(shí)間內(nèi)，所選X-資源應(yīng)該具有某一微觀物理狀態(tài)以滿足沖突一方，又應(yīng)該具有相反的微觀物理狀態(tài)以滿足沖突另一方；或者所選資源在操作空間Z+和時(shí)間T+內(nèi)，必須具有一種狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)理想解、消除有害功能；又應(yīng)該具有另外一種狀態(tài)（相反的），在操作空間Z-和時(shí)間T-內(nèi)，更高效率實(shí)現(xiàn)有用功能，并不產(chǎn)生其它附加有害功能。3.5表述微觀物理沖突。微觀物理沖突模板：在操作空間和時(shí)間內(nèi)，所選X-資源應(yīng)該具有某一微觀狀態(tài)以滿足沖突一方，又應(yīng)該具有相反的微觀狀態(tài)）以滿足沖突另一方；采用微觀物理沖突描述代替宏觀物理沖突描述，可以消除設(shè)計(jì)者的思維慣性，發(fā)現(xiàn)以前沒有注意到的資源屬性。18-3ARIZ算法步驟3：定義理想解，確定物理沖突;3.6定義理想解-2；理想解-2：所選X-資源在操作時(shí)間和空間內(nèi)，具有相反的兩種宏觀或微觀狀態(tài)；理想解2定義了一個(gè)新問題，這個(gè)問題解決則原問題解決。3.7嘗試應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解解決理想解2指出的問題；相對(duì)于步驟2中應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解解決問題，這里問題分析更加深入，便于更好地應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解解決問題。3.8問題沒有解決繼續(xù)步驟4，問題解決跳轉(zhuǎn)到步驟7。18-3ARIZ算法步驟4：利用擴(kuò)展物質(zhì)和場資源;4.1使用智能體仿真（也叫“聰明小矮人”仿真）；a-4.1建立沖突解決模型，定義某種智能體（在草圖中通常由小人表示）可以提供解決沖突所需功能。b-4.2確定該智能體應(yīng)具有的屬性，進(jìn)而產(chǎn)生原理解。4.2嘗試使用物質(zhì)資源的混合體來解決問題；真空也可以看作是一種物質(zhì)，例如稀薄的空氣可以看作是空氣與真空區(qū)的混合體，并且真空是一種非常重要的物質(zhì)資源，可以與可利用物質(zhì)混合產(chǎn)生空洞、多孔結(jié)構(gòu)、泡沫等。4.3嘗試應(yīng)用派生資源；派生資源可以通過物質(zhì)資源的相態(tài)變化來獲得。比如，如果物質(zhì)資源是液體，我們可以考慮將冰和水蒸汽當(dāng)作派生資源，此外解體物質(zhì)所獲得的產(chǎn)品也可以當(dāng)作派生資源。18-3ARIZ算法步驟4：利用擴(kuò)展物質(zhì)和場資源;4.4將產(chǎn)品作為一種可用資源；常見如下幾種應(yīng)用形式：4.5嘗試?yán)脠鲑Y源和場敏物質(zhì)解決問題；考慮使用場和物質(zhì)，或與場有響應(yīng)的物質(zhì)來解決問題，典型的是磁場和鐵磁材料、紫外線和發(fā)光體、熱與形狀記憶合金等等。4.6使用電場；考慮引入一個(gè)電場或2個(gè)交互作用的電場解決問題，電子可被認(rèn)為是存在于任何物體中的物質(zhì)，此外電子與場相聯(lián)系，可以獲得高度的可控性。4.7在應(yīng)用新資源的情況下，重新考慮采用標(biāo)準(zhǔn)解解決問題；4.8有解的話可跳轉(zhuǎn)到步驟7。經(jīng)過以上步驟問題仍沒有解決，進(jìn)入步驟5應(yīng)用TRIZ知識(shí)庫，經(jīng)過以上分析步驟，問題表述更接近問題本質(zhì)，有助于問題解決。18-3ARIZ算法步驟5：使用TRIZ知識(shí)庫、標(biāo)準(zhǔn)解、發(fā)明原理;5.1采用類比思維，參考ARIZ已解決的與理想解-2類似的非標(biāo)準(zhǔn)問題；5.2應(yīng)用效應(yīng)知識(shí)解決物理沖突，新效應(yīng)的應(yīng)用常可獲得跨學(xué)科高級(jí)別的發(fā)明解；5.3嘗試應(yīng)用11條分離原理解決物理沖突；（1）相反需求的空間分離：從空間上進(jìn)行系統(tǒng)或子系統(tǒng)的分離，以在不同的空間實(shí)現(xiàn)相反的需求；（2）相反需求的時(shí)間分離：從時(shí)間上進(jìn)行系統(tǒng)或子系統(tǒng)的分離，已在不同的時(shí)間實(shí)現(xiàn)相反的需求；（3）系統(tǒng)轉(zhuǎn)換a：將同類系統(tǒng)與異類系統(tǒng)、超系統(tǒng)結(jié)合；（4）系統(tǒng)轉(zhuǎn)換b：從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到相反的系統(tǒng)，獲將系統(tǒng)和相反的系統(tǒng)進(jìn)行組合；（5）系統(tǒng)轉(zhuǎn)換c：整個(gè)系統(tǒng)具有特性F，同時(shí)其零件具有相反的特性-F；18-3ARIZ算法步驟5：使用TRIZ知識(shí)庫、標(biāo)準(zhǔn)解、發(fā)明原理;（6）系統(tǒng)轉(zhuǎn)換d：將系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到繼續(xù)工作在微觀級(jí)的系統(tǒng)；（7）相變1：改變一個(gè)系統(tǒng)的部分相態(tài)，或改變其環(huán)境；（8）相變2：改變動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)部分相態(tài)；（9）相變3：聯(lián)合利用相變時(shí)的現(xiàn)象；（10）相變4：以雙相態(tài)的物質(zhì)代替單相態(tài)的物質(zhì)；（11）物理-化學(xué)變化。18-3ARIZ算法步驟6：重新定義問題;6.1問題解決則跳轉(zhuǎn)到步驟7；6.2檢查步驟2.1中定義的產(chǎn)品要素和工具要素是否正確，是否可以定義其它產(chǎn)品要素和工具要素；6.3問題沒有解決，返回步驟1，分析初始問題是否可分為幾個(gè)小問題，重新分析確定主要問題；6.4選擇步驟2中的其它沖突表述TC1、TC2；6.5無解返回1.3，重新在超系統(tǒng)范圍內(nèi)定義“縮小問題”；6.6以上步驟無解，則定義并分析“放大問題”；18-3ARIZ算法步驟7：原理解評(píng)價(jià)判斷;7.1檢查每一種新引入的物質(zhì)或場，是否必須；a-7.1檢查新引入的物質(zhì)或場，是否可從其它子系統(tǒng)獲得；b-7.1檢查新引入的物質(zhì)或場，是否可由派生資源代替；c-7.1是否可以采用可控元素代替新引入的物質(zhì)或場；可控是指某種元素隨外界條件變化而改變自身的狀態(tài)和屬性；7.2評(píng)估得到的每一個(gè)方案解，主要采用如下評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：a-7.2是否很好實(shí)現(xiàn)了理想解1的主要目標(biāo)?b-7.2是否解決了一個(gè)物理沖突?b-7.2方案是否容易實(shí)現(xiàn)？c-7.2新系統(tǒng)是否包含了至少一個(gè)易控元素？如何控制？所有評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)都不滿足則回到步驟1。18-3ARIZ算法步驟7：原理解評(píng)價(jià)判斷;7.3從多個(gè)方案中選擇最優(yōu)方案；a-7.3應(yīng)用進(jìn)化路線選擇最優(yōu)方案；b-7.3采用7.2中評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)選擇最優(yōu)方案；7.4檢索專利庫檢查解決方案的新穎性；7.5子問題預(yù)測(cè)；預(yù)測(cè)解決方案會(huì)引起哪些新的子問題。TRIZ所得到?jīng)_突的解分為兩類(1)離散解：徹底消除了技術(shù)沖突，或新解使得原有技術(shù)沖突已不存在。(2)連續(xù)解：新解部分消除了沖突，但沖突仍然存在。不斷地消除沖突的同時(shí)產(chǎn)生一系列新的沖突，這些沖突構(gòu)成沖突鏈。18-3ARIZ算法步驟8：原理解的歸納;8.1考慮包含改進(jìn)系統(tǒng)的超系統(tǒng)應(yīng)如何改變；8.2考慮新方法是否可以采用其它方式應(yīng)用；8.3可行性分析：檢查改進(jìn)后的系統(tǒng)和超系統(tǒng)是否可以按新方式工作；8.4考慮應(yīng)用解決方案采用的原理解決其他問題；a-8.4陳述解法的通用原理；b-8.4考慮該解法原理對(duì)其他問題的直接應(yīng)用；c-8.4考慮使用相反的原理解法解決其他問題；d-8.4檢查主要參數(shù)變化后，方案解如何改變。18-3ARIZ算法步驟9：分析問題的解決過程：主要是面向TRIZ專家，用于評(píng)估改進(jìn)ARIZ;9.1將問題解決實(shí)際過程與ARIZ的理論過程比較，記下所有偏離的地方；9.2將解決方案與TRIZ知識(shí)庫比較，如果TRIZ知識(shí)庫沒有包含該解決方案的原理，考慮在ARIZ修訂時(shí)擴(kuò)充。18-4案例分析——織物印花系統(tǒng)1.問題背景在織物印花系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)織物運(yùn)動(dòng)的圖案輥和橡膠輥的線速度與織物成本有直接關(guān)系，即線速度越高，生產(chǎn)率越高，織物成本越低，設(shè)備的生產(chǎn)能力越高，這是任何企業(yè)都需要的。但是提高線速度時(shí)，完成印染的織物上的圖案顏色深度降低，即制品質(zhì)量下降。則如何提高織物線速度，又不降低制品質(zhì)量，成為改進(jìn)設(shè)計(jì)最應(yīng)考慮的問題。圖18.7織物印花系統(tǒng)示意圖18-4案例分析——織物印花系統(tǒng)1.問題背景傳統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)有如下兩種概念：①增加圖案輥凹陷部分的深度，能容納更多的染料溶液，使高速運(yùn)動(dòng)的織物能吸附更多的染料溶液。實(shí)驗(yàn)表明實(shí)施這種概念是不成功的。②降低染料溶液的粘度，使其在真空狀態(tài)下更容易被吸附到高速運(yùn)動(dòng)的織物上去。但由于溶液粘度降低后，溶液中的溶質(zhì)減少，盡管織物上吸附的溶液增加，但干燥后織物上所剩溶質(zhì)減少，導(dǎo)致圖案顏色深度降低。18-4案例分析——織物印花系統(tǒng)2.問題分析（1）功能分析步驟一：制品、元件、超系統(tǒng)分析1）界定問題系統(tǒng)邊界：印染系統(tǒng)2）明確問題系統(tǒng)功能：印染待印染織物3）確定問題系統(tǒng)制品：待印染織物4）進(jìn)行層級(jí)劃分，如圖18.8所示；5）填寫制品、元件、超系統(tǒng)分析列表，如表18.1所示。圖18.8印染系統(tǒng)元件層級(jí)劃分制品待印染的織物直接執(zhí)行元件集圖案輥、橡膠輥、染料溶液第二級(jí)執(zhí)行元件集刀片、染料槽超系統(tǒng)支撐系統(tǒng)表18.1織物印花系統(tǒng)的制品、元件、超系統(tǒng)分析18-4案例分析——織物印花系統(tǒng)2.問題分析（1）功能分析步驟二：相互作用分析，如表18.2所示表18.2織物印花系統(tǒng)的相互作用矩陣

待印染的織物圖案輥橡膠輥染料溶液刀片染料槽支撐系統(tǒng)待印染的織物

壓緊相互壓緊相互

圖案輥輸送標(biāo)準(zhǔn)

容納/移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

橡膠輥輸送標(biāo)準(zhǔn)

染料溶液染色不足

刀片

摩擦不足

阻止標(biāo)準(zhǔn)

染料槽

容納標(biāo)準(zhǔn)

支撐系統(tǒng)支撐標(biāo)準(zhǔn)

§18-4案例分析——織物印花系統(tǒng)2.問題分析（1）功能分析步驟三：建立織物印花系統(tǒng)的功能模型，如圖18.9所示。圖18.9織物印花系統(tǒng)的功能模型§18-4案例分析——織物印花系統(tǒng)2.問題分析（1）功能分析步驟四：確定織物印花系統(tǒng)初始問題相對(duì)應(yīng)的初始沖突區(qū)域。首先，明確與初始問題直接相關(guān)的制品或非制品。與初始問題直接相關(guān)的是制品待印染織物；其次，明確制品與初始問題相關(guān)的屬性;再次，確定直接執(zhí)行元件，即染料溶液;最后，確定初始沖突區(qū)域，如圖18.10所示。圖18.10織物印花系統(tǒng)的初始沖突區(qū)域§18-4案例分析——織物印花系統(tǒng)2.問題分析（2）根原因分析針對(duì)功能模型中存在的問題，以染料溶液和待染織物間為初始沖突區(qū)域，通過沖突區(qū)域轉(zhuǎn)換，建立因果鏈，分析問題產(chǎn)生的根本原因，如圖18.11所示。圖18.11染色效果差的根原因§18-4案例分析——織物印花系統(tǒng)2.問題分析（3）沖突區(qū)域確定根據(jù)因果鏈分析結(jié)果，可確定沖突區(qū)域?yàn)椋簺_突區(qū)域一：由輥間壓力小和輥的剛度大導(dǎo)致的輥與織物間接觸面積小、作用時(shí)間不足，最終造成印染質(zhì)量差，因此圖案輥、橡膠傳輸輥與織物作用區(qū)域是問題發(fā)生的一個(gè)沖突區(qū)域；沖突區(qū)域二：由溫度低導(dǎo)致的度低、溶質(zhì)濃度小以及織物吸濕性不足，造成印染質(zhì)量差，因此，染料和織物相互作用區(qū)域?yàn)榱硪粋€(gè)沖突區(qū)域?！?8-4案例分析——織物印花系統(tǒng)2.問題分析（4）理想解分析和資源分析設(shè)計(jì)的最終目的是什么？——提高生產(chǎn)率。理想解是什么？——通過提高輥的速度提高生產(chǎn)率（次理想解）。達(dá)到理想解的障礙是什么？——織物與輥接觸面積小，橡膠輥和圖案輥的線速度越快，印花織物與兩輥?zhàn)幼饔脮r(shí)間越短，織物上吸附的染料越少。染料溶液溫度和壓力低，織物吸濕性不足。出現(xiàn)這種障礙的結(jié)果是什么？——印花織物與兩輥?zhàn)幼饔脮r(shí)間越短，造成印花織物圖案的顏色深度降低，即印花織物質(zhì)量降低。不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么？——印花織物與印染輥接觸面積要足夠大，染料溶液溫度足夠高或者輥間壓力足夠大、輥的剛度足夠?。ㄇ疤岵灰鹌渌麊栴}）。創(chuàng)造這些條件存在的可用資源是什么？——建立資源列表如下：§18-4案例分析——織物印花系統(tǒng)2.問題分析（4）理想解分析和資源分析資源類型所需資源屬性描述可用資源資源可用性評(píng)價(jià)物質(zhì)資源1.能夠使織物與印染輥接觸時(shí)間長的物質(zhì)；內(nèi)部資源1.橡膠輥改變橡膠輥的柔性，成本低外部資源

場資源1織物表面需大的的壓力場2.需提高織物溫度的熱場3.需加熱染料的熱場內(nèi)部資源1.重力場增大橡膠輥的質(zhì)量，從而增大對(duì)織物的壓力。外部資源1.熱場1.織物進(jìn)入印花區(qū)之前，對(duì)織物進(jìn)行預(yù)熱，將有助于印制過程中織物對(duì)染料溶液的吸附能力2.通過加熱染料溶液，使其粘度由2500cps降低到1000cps,這將改變?nèi)玖先芤旱牧鲃?dòng)性,提高擴(kuò)散速度。2.液壓或氣壓將橡膠輥內(nèi)部引入液壓或氣壓，以增大橡膠輥對(duì)織物的壓力§18-4