第十章TRIZ理论与创新设计精选课件.ppt
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1、第十章第十章 TRIZ TRIZ理论与创新设计理论与创新设计 TRIZ TRIZ为俄文字母对应的拉丁字母缩写,含为俄文字母对应的拉丁字母缩写,含义为发明问题的解决理论,也有人将其译为技义为发明问题的解决理论,也有人将其译为技术冲突的解决原理。其英语名词为:术冲突的解决原理。其英语名词为:Theory of Theory of Inventive Problem SolvingInventive Problem Solving。TRIZTRIZ理论认为发理论认为发明问题的核心是解决冲突,在设计过程中,不明问题的核心是解决冲突,在设计过程中,不断发现冲突,利用发明原理解决冲突,才能获断发现冲突,利
2、用发明原理解决冲突,才能获得理想的产品。得理想的产品。第一节第一节 TRIZ TRIZ理论的概念理论的概念 发明创造、创新过程是有规律的,运发明创造、创新过程是有规律的,运用这些规律可帮助我们进行创新设计。用这些规律可帮助我们进行创新设计。1946年前苏联的里海海军专利局的发年前苏联的里海海军专利局的发明家阿奇舒勒发现任何领域的产品改进、明家阿奇舒勒发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样,都存技术的变革、创新和生物系统一样,都存在产生、生长、成熟、衰老、消亡的过程,在产生、生长、成熟、衰老、消亡的过程,是有规律的。是有规律的。阿奇舒勒提出了全新的创新设计理论阿奇舒勒提出了全新的
3、创新设计理论体系体系发明问题解决理论(发明问题解决理论(TRIZ),很),很有效。有效。一、解决产品设计面临的方法一、解决产品设计面临的方法 人们进行机械产品设计通常面临两类需要人们进行机械产品设计通常面临两类需要解决的问题:一类是知道一般的解决方法,一解决的问题:一类是知道一般的解决方法,一类是不知道解决方法。类是不知道解决方法。对于知道一般的解决方法的问题,人们通对于知道一般的解决方法的问题,人们通常可以通过查找书籍、技术文献或相关专家提常可以通过查找书籍、技术文献或相关专家提供信息来解决。供信息来解决。另一类问题是没有解决方法的,这被称为发明另一类问题是没有解决方法的,这被称为发明问题。
4、问题。二、发明的级别与应用前提概述二、发明的级别与应用前提概述1 1发明的级别发明的级别G.S.AltshullerG.S.Altshuller将发明问题的解决方法分为五级将发明问题的解决方法分为五级 100000100000所有的知识所有的知识 1%1%新发现新发现 5 51000010000行业以外知识行业以外知识 4%4%新概念新概念 4 410001000行业知识行业知识 18%18%大的改进大的改进 3 3100100公司知识公司知识 45%45%小的改进小的改进 2 21010个人知识个人知识 32%32%方法明显方法明显 1 1考虑的问题考虑的问题知识来源知识来源解决方法解决方法
5、%发明程度发明程度级别级别发明的级别发明的级别表表2 2、TRIZTRIZ的理论前提的理论前提TRIZTRIZ的理论前提和基本认识是:的理论前提和基本认识是:1 1产品或技术系统的进化有规律可循;产品或技术系统的进化有规律可循;2 2生产实践中遇到的工程冲突重复出现;生产实践中遇到的工程冲突重复出现;3 3彻底解决工程冲突的发明原理容易掌握;彻底解决工程冲突的发明原理容易掌握;4 4其它领域的科学原理可解决本领域技术问题。其它领域的科学原理可解决本领域技术问题。三、三、TRIZTRIZ解决发明问题的方法解决发明问题的方法特定问题特定问题建 立 问 题建 立 问 题的 通 用 模的 通 用 模型
6、型通用问题通用问题通用解决方法通用解决方法特定解决方法特定解决方法找到通用问题找到通用问题的通用解决方的通用解决方法法找 到 特 定 问找 到 特 定 问题 的 特 定 解题 的 特 定 解决方法决方法第二节第二节 技术系统及进化法则技术系统及进化法则一、产品的进化分析一、产品的进化分析1 1婴儿期:婴儿期代表产品处于原理实现阶段婴儿期:婴儿期代表产品处于原理实现阶段 2 2成长期:成长期代表产品处于性能优化和商成长期:成长期代表产品处于性能优化和商 品化开发阶段。品化开发阶段。3 3成熟期:成熟期说明该产品技术发展已经比成熟期:成熟期说明该产品技术发展已经比 较成熟。较成熟。4 4衰退期:衰
7、退期表明应用于系统的技术已经衰退期:衰退期表明应用于系统的技术已经 发展到极限,很难再进一步的突破发展到极限,很难再进一步的突破婴儿期婴儿期成长期成长期 成熟期成熟期衰退期衰退期性能性能时期时期新产品替代新产品替代产品优化产品优化产品进化曲线产品进化曲线二、技术系统及其进化法则二、技术系统及其进化法则1 1技术系统技术系统 技术系统由多个子系统组成,并通过子技术系统由多个子系统组成,并通过子系统间的相互作用实现一定的功能。系统间的相互作用实现一定的功能。子系统本身也是系统,是由元件和操作子系统本身也是系统,是由元件和操作构成的。构成的。系统的更高级系统称为超系统。系统的更高级系统称为超系统。如
8、电冰箱这个技术系统,其压缩机、散热如电冰箱这个技术系统,其压缩机、散热板、温控管、照明灯、门、壳体等都是电冰箱板、温控管、照明灯、门、壳体等都是电冰箱的子系统。的子系统。电冰箱所处的环境,如房间就可以称为电电冰箱所处的环境,如房间就可以称为电冰箱这个技术系统的超系统。冰箱这个技术系统的超系统。2 2技术系统进化法则技术系统进化法则 技术系统进化法则主要包含提高理想度法则,技术系统进化法则主要包含提高理想度法则,完备性法则,能量传递法则,提高柔性、移动性完备性法则,能量传递法则,提高柔性、移动性和可控性法则,子系统非一致性进化法则,向超和可控性法则,子系统非一致性进化法则,向超系统升迁法则,向微
9、观系统升迁法则,协调法则系统升迁法则,向微观系统升迁法则,协调法则等。这些技术系统进化法则基本涵盖了各种产品等。这些技术系统进化法则基本涵盖了各种产品核心技术的进化规律,每条法则又包含多种具体核心技术的进化规律,每条法则又包含多种具体进化路线和模式。进化路线和模式。1 1)完备性法则)完备性法则 要实现某项功能,一个完整的技术系统要实现某项功能,一个完整的技术系统必须包含以下四个部件:动力装置、传输装置、必须包含以下四个部件:动力装置、传输装置、执行装置和控制装置。执行装置和控制装置。例如汽车这个完整的技术系统,就包括例如汽车这个完整的技术系统,就包括动力总成、传动总成、底盘总成和操作总成等动
10、力总成、传动总成、底盘总成和操作总成等装置。装置。2 2)能量传递法则)能量传递法则 技术系统要实现其功能,必须保证能量技术系统要实现其功能,必须保证能量能够从能量源流向技术系统的所有元件。能够从能量源流向技术系统的所有元件。例如收音机在金属屏蔽的环境(如汽车)例如收音机在金属屏蔽的环境(如汽车)中就不能正常收听高质量广播。尽管收音机内中就不能正常收听高质量广播。尽管收音机内各子系统工作都正常,但电台传导的能量源各子系统工作都正常,但电台传导的能量源(作为系统的组成部分)受阻,使整个系统不(作为系统的组成部分)受阻,使整个系统不能正常工作,需要在汽车上增加车外天线来解能正常工作,需要在汽车上增
11、加车外天线来解决问题。决问题。3 3)动态性进化法则)动态性进化法则技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、可技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、可控性增加的方向发展,以适应环境状况和执行控性增加的方向发展,以适应环境状况和执行方式的变化。方式的变化。动态性法则包括三个子法则:动态性法则包括三个子法则:(1 1)提高柔性法则:提高系统柔性的进化过程)提高柔性法则:提高系统柔性的进化过程为刚体为刚体单铰链单铰链多铰链多铰链柔性体柔性体液体液体/气体气体场。例如门锁进化过程为从挂锁场。例如门锁进化过程为从挂锁链条锁链条锁电电子锁子锁指纹锁。指纹锁。(2 2)提高可移动性法则:技术系统的进化应该)提高可
12、移动性法则:技术系统的进化应该沿着提高系统整体可移动性增强的方向发展。沿着提高系统整体可移动性增强的方向发展。如座椅进化过程为从四腿椅如座椅进化过程为从四腿椅转椅转椅滚轮椅。滚轮椅。(3 3)提高可控性法则:技术系统的进化将沿着)提高可控性法则:技术系统的进化将沿着系统内各部件的可控性增加的方向发展。可控系统内各部件的可控性增加的方向发展。可控性的进化过程从直接控制性的进化过程从直接控制间接控制间接控制反馈控反馈控制制智能控制。智能控制。例如照相机进化过程为从手动调焦例如照相机进化过程为从手动调焦电动电动调焦调焦自动调焦;自动调焦;4)提高理想度法则)提高理想度法则 最理想的技术系统应该是作为
13、物理实体时最理想的技术系统应该是作为物理实体时并不存在也不消耗任何的资源,却能够实现所有并不存在也不消耗任何的资源,却能够实现所有必要的功能。必要的功能。例如最理想的汽车制动系统应该不占用任例如最理想的汽车制动系统应该不占用任何空间、不需要能量、没有消耗磨损、不传递有何空间、不需要能量、没有消耗磨损、不传递有害功能,但是却能够在任何需要的时间和场合实害功能,但是却能够在任何需要的时间和场合实现其制动功能。现其制动功能。5 5)子系统不均衡进化法则)子系统不均衡进化法则每个技术系统都由多个实现不同功能的子系每个技术系统都由多个实现不同功能的子系统组成。任何技术系统所包含的各个子系统都统组成。任何
14、技术系统所包含的各个子系统都不会同步、均衡地进化,每个子系统都是沿着不会同步、均衡地进化,每个子系统都是沿着自己的技术进化路径向前发展。这种不均衡的自己的技术进化路径向前发展。这种不均衡的进化经常会导致子系统之间的冲突出现。整个进化经常会导致子系统之间的冲突出现。整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的子系统的进化速度。找到关键的子系统,可以子系统的进化速度。找到关键的子系统,可以帮助人们及时发现并改进最不理想的子系统。帮助人们及时发现并改进最不理想的子系统。6)向超系统进化法则)向超系统进化法则 技术系统的进化是沿着从单系统技术系统的进化是沿着从单
15、系统双系统双系统多系统的方向发展。多系统的方向发展。例如多功能的瑞士军刀、单头牙刷例如多功能的瑞士军刀、单头牙刷双头牙双头牙刷刷多头牙刷多头牙刷电动牙刷等。电动牙刷等。7 7)向微观级进化法则)向微观级进化法则 技术系统的进化沿着减小其元件尺寸的方技术系统的进化沿着减小其元件尺寸的方向发展,即元件从最初的尺寸向原子、基本粒向发展,即元件从最初的尺寸向原子、基本粒子的尺寸进化,同时能够更好的实现相同的功子的尺寸进化,同时能够更好的实现相同的功能。能。例如微机械系统(例如微机械系统(MEMSMEMS)、电子元器件的)、电子元器件的进化过程从真空管进化过程从真空管晶体管晶体管集成电路。集成电路。8)
16、协调性法则)协调性法则 技术系统的进化是沿着各个子系统相互之技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展,即系统的各个部件在保间更协调的方向发展,即系统的各个部件在保持协调的前提下,充分发挥各自的功能。这也持协调的前提下,充分发挥各自的功能。这也是整个技术系统能发挥其功能的必要条件,子是整个技术系统能发挥其功能的必要条件,子系统间协调性可以表现在结构上的协调、各性系统间协调性可以表现在结构上的协调、各性能参数的协调和工作节奏的协调。能参数的协调和工作节奏的协调。例如网球拍重量与力量的协调,较轻的球例如网球拍重量与力量的协调,较轻的球拍更灵活,较重的球拍能产生更大挥拍力量。拍更灵活,较
17、重的球拍能产生更大挥拍力量。因此需要考虑两个性能参数的协调,设计师将因此需要考虑两个性能参数的协调,设计师将球拍整体重量降低,提高了灵活性,同时增加球拍整体重量降低,提高了灵活性,同时增加球拍头部的重量,保证了挥拍的力量。球拍头部的重量,保证了挥拍的力量。第三节第三节 TRIZ TRIZ理论及其应用理论及其应用 发明问题的核心就是解决冲突,而解决冲突发明问题的核心就是解决冲突,而解决冲突所应遵循的规则是:改进系统中的一个零部件或所应遵循的规则是:改进系统中的一个零部件或性能的同时,不能对系统或相邻系统中的其他零性能的同时,不能对系统或相邻系统中的其他零部件或性能造成负面影响。部件或性能造成负面
18、影响。冲突可分为物理冲突和技术冲突。对于物理冲突可分为物理冲突和技术冲突。对于物理冲突可以采用分离原理寻找解决方案。对于技术冲突可以采用分离原理寻找解决方案。对于技术冲突,则依据冲突矩阵找到相应的发明原理,找冲突,则依据冲突矩阵找到相应的发明原理,找出解决冲突的方法。出解决冲突的方法。评价解评价解问题分析问题分析冲突物理冲突物理冲突技术冲突技术冲突分离原理分离原理改善技术特性改善技术特性恶化技术特性恶化技术特性冲突解决矩阵冲突解决矩阵发明原理发明原理科学原理库科学原理库其他方法其他方法最终解最终解解解冲冲突突决决流流程程一、一、发明原理发明原理共共4040条条序序号号名名 称称说说 明明示示
19、例例1 1分割分割a.a.把一个物体分成相互独立的部分把一个物体分成相互独立的部分b.b.物体分成容易组装和拆卸的部分物体分成容易组装和拆卸的部分c.c.提高物体的可分性提高物体的可分性组合音响,组合式家俱组合音响,组合式家俱,模块化模块化计算机组件计算机组件,可折叠木尺,活动可折叠木尺,活动百叶窗帘百叶窗帘;花园里浇水的软管可以接起来以花园里浇水的软管可以接起来以增加长度增加长度;为不同材料的再回收设置不同的为不同材料的再回收设置不同的回收箱;回收箱;序序号号名名 称称说说 明明示示 例例2 2提提炼炼a.a.从物体中提炼产生负面影响(即干从物体中提炼产生负面影响(即干扰)的部分或属性。扰)
20、的部分或属性。b.b.从从物体中提炼必要的部分或属性。物体中提炼必要的部分或属性。为了在机场驱鸟,使用录音机为了在机场驱鸟,使用录音机来放鸟的叫声来放鸟的叫声;避雷针避雷针;用光纤分离主光源;增加照明用光纤分离主光源;增加照明点。点。序序号号名名 称称说说 明明示示 例例3 3改变改变局部局部a.a.从均匀的物体结构、外部环境或从均匀的物体结构、外部环境或作用改变为不均匀的。作用改变为不均匀的。b.b.让让物体不同的部分承担不同的功物体不同的部分承担不同的功能。能。c.c.把物体的每个部分处于各自动作把物体的每个部分处于各自动作的最佳位置。的最佳位置。将恒定的系统温度、湿度等改变将恒定的系统温
21、度、湿度等改变为变化的为变化的;带橡皮的铅笔、瑞士军刀带橡皮的铅笔、瑞士军刀;多格餐盒,带起钉器的榔头;多格餐盒,带起钉器的榔头;序序号号名名 称称说说 明明示示 例例4 4不对不对称称a.a.将对称物体变成不对称的物体。将对称物体变成不对称的物体。b.b.已经是已经是不对称的物体,增强不对不对称的物体,增强不对称的程度。称的程度。电源插头的接地线与其它线的几电源插头的接地线与其它线的几何形状不同何形状不同;为改善密封性,将为改善密封性,将O型密封圈的型密封圈的截面由圆形改为椭圆形截面由圆形改为椭圆形;为抵抗外来冲击,使轮胎一侧强为抵抗外来冲击,使轮胎一侧强度大于另一侧;度大于另一侧;序序号号
22、名名 称称说说 明明示示 例例5 5组合组合a.a.在空间上将相同或相近的物体或在空间上将相同或相近的物体或操作加以组合。操作加以组合。b.b.在时间上将相关的物体或操作合在时间上将相关的物体或操作合并。并。并行计算机的多个并行计算机的多个CPU;冷热水混水器冷热水混水器;序序号号名名 称称说说 明明示示 例例6 6多用多用性性 使物体具有复合的功能以替代使物体具有复合的功能以替代其它物体的功能。其它物体的功能。工具车上的后排座可以坐、靠背工具车上的后排座可以坐、靠背放倒后可以躺、折叠起来可以装放倒后可以躺、折叠起来可以装货货;序序号号名名 称称说说 明明示示 例例7 7嵌套嵌套a.a.把一个
23、物体嵌入第二个物体,然把一个物体嵌入第二个物体,然后将这两个物体再嵌入第三个物后将这两个物体再嵌入第三个物体体b.b.让一个让一个物体穿过另一个物体的空物体穿过另一个物体的空腔。腔。椅子可以一个个折叠起来以利存椅子可以一个个折叠起来以利存放放;活动铅笔里存放笔芯活动铅笔里存放笔芯;伸缩式天线;伸缩式天线;序序号号名名 称称说说 明明示示 例例8 8重量重量补偿补偿a.a.把某一个物体与另一个能提供上把某一个物体与另一个能提供上升力的物体组合,以补偿其重量。升力的物体组合,以补偿其重量。b.b.通过与环境的相互作用(利用空通过与环境的相互作用(利用空气动力、流体动力、浮力等)实现气动力、流体动力
24、、浮力等)实现重量补偿。重量补偿。用空气球悬挂广告条幅用空气球悬挂广告条幅;赛车上增加后翼以增大车辆的贴赛车上增加后翼以增大车辆的贴地力地力;船舶在水中的浮力;船舶在水中的浮力;序序号号名名 称称说说 明明示示 例例9 9预先预先反作反作用用a.a.预先施加反作用,用来消除不利预先施加反作用,用来消除不利影响。影响。b.b.如果一个如果一个物体处于或将处于受拉物体处于或将处于受拉伸状态,预先施加压力。伸状态,预先施加压力。给树木刷渗透漆以阻止腐烂给树木刷渗透漆以阻止腐烂;预应力混凝土预应力混凝土;预应力轴;预应力轴;序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1010预先预先作用作用a.a.预置必要
25、的动作、功能。预置必要的动作、功能。b.b.把物体预先放置在一个合适的位把物体预先放置在一个合适的位置以让其能及时地发挥作用而不浪置以让其能及时地发挥作用而不浪费时间。费时间。不干胶粘贴不干胶粘贴;建筑内通道里安置的灭火器建筑内通道里安置的灭火器;机床上使用的莫氏锥柄,方便安机床上使用的莫氏锥柄,方便安装拆卸;装拆卸;序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1111预先预先防范防范 采用预先准备好的应急措施,采用预先准备好的应急措施,补偿系统以提高其可靠性。补偿系统以提高其可靠性。商品上加上磁性条来放到商品上加上磁性条来放到;备用降落伞、汽车安全气囊备用降落伞、汽车安全气囊;序序号号名名 称称说
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