统一结构创新思维课件.pptx
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- 统一 结构 创新 思维 课件
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1、USITUnified Structured Inventive Thinking“统一结构统一结构创创新思维新思维”(简化简化了的了的TRIZ程程序)序)1“阿奇舒勒提出了经典阿奇舒勒提出了经典TRI Z 下一阶段的开下一阶段的开 发目标即:发目标即:如何将无限量的创造性问题统一成一种规 范形式,并提供相应的解决方案”引引自自Khomenko,NI.Classical TRIZ and OTSM as a scientific theoretical background for non-tpical solving instrument The ETRIA Future 2007Confe
2、rence Frankfurt am Main:200721 USIT的演的演进进 U SIT 起源于以色列起源于以色列Fil kovsky M a im o n H o ro w itz 等等TRIZ 著名著名 学学者创建的研究成果,从整者创建的研究成果,从整合合/简化解决发明问题程序出发简化解决发明问题程序出发 设计设计了了SI T(Ststematic Inventive Thinking系统创新系统创新 思思维)。着重强维)。着重强调调:同时满足同时满足“变质变质”和和“闭世界闭世界”两个两个 条件条件是解决发明问题消除矛盾的前提条件。是解决发明问题消除矛盾的前提条件。上世纪上世纪90
3、年代初,年代初,SI T 传人美国,传人美国,Si ckafus 在福特公司接在福特公司接 受受了了SI T,并将其进行了结构化改造,形成了,并将其进行了结构化改造,形成了U SI T 雏形。雏形。日本学者中川彻(日本学者中川彻(Toru Nakagowa)、)、D.M a m m 等人针对其中等人针对其中 存存在的不足,将其与在的不足,将其与TRI Z 进一步整合,修正和改进,并建进一步整合,修正和改进,并建 立了立了相应的知识库,最终形成了较为完善的相应的知识库,最终形成了较为完善的U SI T,于,于2003 年在年在TRI Z 网站杂志公开发表。网站杂志公开发表。3USIT方法方法的的
4、基基本概念本概念4属属性性A-Attribute对对象象O-Object有害功有害功能能U-Unwanted Effect是一切创新问题的完是一切创新问题的完 整定义、分析聚焦点整定义、分析聚焦点 和直通解决问题捷径和直通解决问题捷径 的三大基本要素的三大基本要素2 对象对象(O):):实际存在的、占有空间的、可触及的有形事实际存在的、占有空间的、可触及的有形事 物,物,对象在相互接触中,彼此有改变或阻止改变属性的能对象在相互接触中,彼此有改变或阻止改变属性的能 力。力。(信息和光是特殊的对象)(信息和光是特殊的对象)属性属性(A):识别对象的特性,被称之为属性。这是定义:识别对象的特性,被称
5、之为属性。这是定义 各各种类别对象所需要的概念(基本原理)譬种类别对象所需要的概念(基本原理)譬如如,对象铅笔对象铅笔 有颜色、有颜色、材料以及铅笔头的形状连同其它的等等,不同种材料以及铅笔头的形状连同其它的等等,不同种 类的对象具类的对象具有有不同的属性。相同种类对象的成员具有相有有不同的属性。相同种类对象的成员具有相 同的属性,但同的属性,但是量度不同,(量值是量度不同,(量值m e tri cs :定量测量属:定量测量属 性的程度,强度,性的程度,强度,质量等。)质量等。)有害功能有害功能(U):):由于两个相结合的属性支持的作用是一由于两个相结合的属性支持的作用是一 个功个功能,功能结
6、果改变被扩展的属性的量值改善一个功能能,功能结果改变被扩展的属性的量值改善一个功能 或激活或激活在一个期望作用的对象的属性。当期望的作用失效在一个期望作用的对象的属性。当期望的作用失效 时,功能时,功能就成为有害作用就成为有害作用56USIT充分充分定定义义问题问题的的标标准准形式图形式图OOOAAUA练习:将上述信息转换成完整的语言的(非书面的陈述)车辆车辆气气囊传囊传感感器器 电电信号信号司司机机示例:充分定义问题的形式示意图:冲冲力力当车辆被猛然撞当车辆被猛然撞不必要的不必要的击时气囊迅速展开击时气囊迅速展开 迷失方向迷失方向37由由Sickafus博士最早博士最早创创立立的的USIT流
7、程图流程图问问题定题定义义:概概念产念产生生:问问题分题分析析:属性属性维度维度法法物体物体多元多元法法功能功能配置配置法法功能功能转换转换法法质质变变图图8日日本学本学者者中中川川彻创彻创立立的的USIT流程流程图图物体物体多多元元法法确确定定问题问题时时间间/空空间间特特性性分析分析对对象象多多元元法法属属性维性维度度法法功功能能配配置置法法方案组方案组合合方方案案转换转换多多重概念方案重概念方案报告报告问问题题定定义义:概概念产念产生生:闭闭世世界界法法粒子粒子法法问问题分题分析析:(以物以物体体属属性性功能分析功能分析)(理想理想解解希希望望的的作作用用和性和性能能)方方案组案组合合法
8、法方方案转案转换换法法物体多物体多元元法法49一、一、USIT问问题题定义定义阶段阶段恰恰当的当的定定义问题义问题收集相关单个收集相关单个用因果分析的用因果分析的包含在问题中包含在问题中问题的信息问题的信息方式陈述问题方式陈述问题的最少的一组的最少的一组对象对象1 USIT程序的信息阶段10信息信息问题问题因果因果简单定义简单定义 无无筛选筛选 简图简图属性的比喻属性的比喻51)什什么是因么是因果果分析?分析?有因必有因必有有果,果,有果有果必有因必有因从从系统系统存存在的在的问问题入题入手手,层,层层层分析分析形形成问成问题题的原的原因因,直,直至至分析分析到到最后最后不不可分可分解解为止。
9、为止。因因果分果分析析可以可以向向两个两个方方向:向:向向着求着求因因的方的方向向由由现在现在分分析过去析过去;也;也可可以向以向着着求果求果的的:由:由现现在分在分析析未来未来11因因果分果分析析的的目的目的梳理问梳理问题题中隐中隐含的含的逻辑链逻辑链及及其形其形成机成机制,找制,找出问出问 题题产生产生的的根本根本原原因因从梳理从梳理出出的逻的逻辑链辑链条及其条及其形形成机成机制中制中找出解找出解决问决问 题题的所的所有有可能的可能的“突突破点破点”从所有从所有可可能的能的突破突破点中找出点中找出”最最优优“的的突破点;突破点;“最最优优”:在满足工况要求的前提下,在现有资源条件下(知在满
10、足工况要求的前提下,在现有资源条件下(知 识、识、技术、时间、成本技术、时间、成本),代价最小!,代价最小!“逻辑链及其形成机逻辑链及其形成机制制”的来源的来源:因果关因果关系系原因结果原因结果时间或时间或 操作的先后顺序操作的先后顺序物理模型:公理、原理、公式、经验公式等物理模型:公理、原理、公式、经验公式等126因果分因果分析析步骤步骤1、标记存在问题的组件通过组件价值分析,找出理想、标记存在问题的组件通过组件价值分析,找出理想 度度指标最低的系统组件进行根本原因分析。指标最低的系统组件进行根本原因分析。2、判断可能导致问题的功能、判断可能导致问题的功能3、根据功能判别存在问题的参数、根据
11、功能判别存在问题的参数4、依次继续查找原因和结果,分析根本原因、依次继续查找原因和结果,分析根本原因 工具:根本原因分析模板工具:根本原因分析模板13原原因与因与结结果果之之间的间的三三种种类类别关系别关系A14(a)7(b)(c)ABDE因果树CF1516遵遵循规则循规则1、确保所描述的实体及实体间的逻辑关系,具有被其他人所理解和认同的明确确保所描述的实体及实体间的逻辑关系,具有被其他人所理解和认同的明确性;性;2、确保实体存在的完整性、结构的合理性和有效性、确保实体存在的完整性、结构的合理性和有效性完整完整性性实体必须是一个完整的概念,从语法的角度考虑就是可以是实体必须是一个完整的概念,从
12、语法的角度考虑就是可以是动动 宾短语或是带有形容词的名词短语;宾短语或是带有形容词的名词短语;结构的合理结构的合理性性实体不能含有多个概念,且实体中不能含实体不能含有多个概念,且实体中不能含有有“if-then”及及其变形形式;其变形形式;有效有效性性所描述的实体是现实存在的或经过合理推断得出的。所描述的实体是现实存在的或经过合理推断得出的。3、确保因果逻辑关系的有效性(可以、确保因果逻辑关系的有效性(可以用用“if-then”的形式来判断因果间是否存在的形式来判断因果间是否存在有效的逻辑关系)有效的逻辑关系)4、原因不充分性、原因不充分性在一个复杂的相互作用的过程中,某结果很少是由单一的原因
13、导致,在大在一个复杂的相互作用的过程中,某结果很少是由单一的原因导致,在大部部 分情况下,是由多个相互依赖的因素导致或者由几个独立的原因导致。分情况下,是由多个相互依赖的因素导致或者由几个独立的原因导致。原因不充分性是逻辑图中常出现的不足原因不充分性是逻辑图中常出现的不足5、附加原因、附加原因(“是不是还有其他的原因也能产生同样的结是不是还有其他的原因也能产生同样的结果果”?)?)附加原因的提出并没有否定最初的原因,仅是对其进行补充和完善,与最初附加原因的提出并没有否定最初的原因,仅是对其进行补充和完善,与最初的原因具有同等的重要的原因具有同等的重要性性。8实实例一例一:纪纪念念堂外堂外墙墙的
14、的腐腐蚀问题蚀问题 杰斐逊纪念堂(Jefferson Memorial)1718、杰斐逊杰斐逊和和林肯林肯纪念纪念堂的堂的 外墙都外墙都由由花岗花岗岩制岩制成,成,但杰斐但杰斐逊逊纪念纪念堂脱堂脱落和落和 破损严破损严重重,推倒推倒重重建,建,这要花这要花纳纳税人税人一大一大笔笔 钱钱 找出最找出最优优的突的突破破点点破损的外墙破损的外墙(清洗剂)腐蚀外墙(清洗剂)腐蚀外墙大量的鸟粪大量的鸟粪大量的鸟大量的鸟大量的蜘蛛大量的蜘蛛大量的小虫子大量的小虫子充足的阳充足的阳光光充足的阳光充足的阳光透光的天透光的天窗窗充足的阳光充足的阳光灰灰 尘尘9192 筛选实例表工程筛选管理筛选商业筛选维度時间成
15、本材料最後(安全)期限專利地位公差(容许偏差)預算外部設計系統关联(联通)性 封装制約详细说明(说明书)藍图批准(认可)記錄主要的考虑问题 人員顏色競爭者(挑战)供應商基礎設施二、二、USIT问问题题分析分析阶段阶段有两个主要分析方法和一个辅助的分析方法:有两个主要分析方法和一个辅助的分析方法:封闭世界法和粒子法;(它们是平行的两种方封闭世界法和粒子法;(它们是平行的两种方法法);以对象、属性、功能为基础分析问题在具体的空间、时间和以对象、属性、功能为基础分析问题在具体的空间、时间和 相关的物体之间的功能关系。相关的物体之间的功能关系。首先,应根据问题的类别选择使用封闭世界法或粒子法其中首先,
16、应根据问题的类别选择使用封闭世界法或粒子法其中 之一种分析方法(如果可能的话,同时使用两种方法则更之一种分析方法(如果可能的话,同时使用两种方法则更 好);好);。2010111 封封闭世界法闭世界法 在在问题问题定定义阶段义阶段,需要需要完完成的事成的事项项:画画出一出一份份“封封闭世闭世界界图图”即:即:展展示功示功能能与最与最小小相关相关物物体之间体之间的的关系图关系图 列列出物出物体体的各种的各种属性属性 根根据问据问题题的焦点的焦点画画出系出系统统现有状现有状态态与期望与期望的的理想理想目目标状态标状态的的质变图质变图21绘绘制闭制闭世世界界图图的规则的规则 1.物体(物体(对象)画
17、成方块,而功能画成连接物体的线。对象)画成方块,而功能画成连接物体的线。2.画在第一层的物画在第一层的物体体1一定是形成问题系统主要功能的物一定是形成问题系统主要功能的物 体,体,此主要功能也就是问题的目标需求或应排除的效应。此主要功能也就是问题的目标需求或应排除的效应。所以第所以第一层只会有一个物体,在第一层以外的其他层,如一层只会有一个物体,在第一层以外的其他层,如 范例中第范例中第二、三、四层,不限制有多少个物体。二、三、四层,不限制有多少个物体。3.画在下层的物体是作用在上层物体之属性的物体,也就画在下层的物体是作用在上层物体之属性的物体,也就 是是提供功能给上层物体的物体,例如第二层
18、物体功能作用提供功能给上层物体的物体,例如第二层物体功能作用 在第在第一层的物一层的物体体1,第三层功能作用在第二层,层数没有第三层功能作用在第二层,层数没有 限制。下限制。下层物体与上层物体应该有实体接触。层物体与上层物体应该有实体接触。22、4.如如果果某某几个几个物物体同体同在在一起一起发发挥功挥功能能,称,称为为联合联合物物体,体,在在图形图形中中要被要被画画成框成框在在一起一起,如范如范例例中物中物体体7 与与物体物体8。5.如如果果系系统中统中某某些物些物体体的功的功能能与系与系统统实现实现主主要功要功能能无关无关,称为称为邻邻近物近物 体体,不不画画在阶在阶层层中,中,只只画在画
19、在右右边,边,如如范例范例中中物物体体A与与B。6.如如果果系系统实统实现现主要主要功功能时能时某某物体物体必必须存须存在在,该,该物物体却体却又又不是不是组组成系成系 统统的物的物体体,不不受受系统系统设设计者计者的的控制控制,称为称为环环境物境物体体,不,不画画在阶在阶层层中,中,只只画画在在右右边,边,如如范例范例中中物体物体C与与D。7.每每一一个个物体物体在在闭世闭世界界图中图中只只能出能出现现一次一次,而且而且只只能属能属于于一个一个上上层物层物 体体,虽虽然然常见常见到到一个一个物物体同体同时时有两有两个个以上以上功功能分能分别别作用作用在在不同不同物物体,体,在在闭世闭世界界图
20、中图中仍仍必须必须选选择其择其中中一个一个最最重要重要的的功能功能的的受作受作用用物体物体作作为上为上 层层物体。物体。为为避免避免陷陷入心入心理理惯性惯性,使用使用简简明的明的非非技术技术术术语来语来描描述物述物体体之间之间的的相互相互作作用(用(功功能)能)23物体物体1起起始状态始状态12封封闭世闭世界图界图第第一层一层2425盖子和盖子和盒盒子子暂暂时组成时组成复复合合对对象的封象的封闭世界闭世界CW-图图盖盖子子盒盒子子多多个凹槽个凹槽搭扣搭扣合合页页提提手手隔隔板板连接使翻转使可提分割分割使固定闭闭锁装置锁装置轴轴、润、润滑滑油油和和轴承轴承问问题题分分析模型析模型26轴承13润滑
21、油轴27轴轴承和承和润润滑滑油油的封的封闭闭世世界界分析分析图图轴承轴承轴轴领领间间润滑油润滑油优先占优先占啮合空啮合空(轴承是轴的环境对象)28轴、轴轴、轴承承和和润润滑油的滑油的封封闭闭世世界分析图界分析图轴轴使润滑润润滑油滑油使定位轴承轴承轴轴保持润润滑油滑油保持轴承轴承轴轴承作承作为为润滑润滑油油的下的下一一级对象级对象凸凸显保显保证证功能功能1429从不同从不同角角度度分分析防弹析防弹背背心心的的CW-图图从从生产生产制制造背造背心心的角的角度度分析分析人人子子弹弹背心背心人人背心背心进入进入子子弹弹从从生产生产制制造子造子弹弹的角的角度度分析分析子子弹弹背心背心人人杀伤杀伤从从枪手
22、枪手的的角度角度分析分析302 功功能分析能分析法法的的(Functi onal Analysis)1950-1960由莱瑞迈尔斯倡导形成的第一代功能分析:由莱瑞迈尔斯倡导形成的第一代功能分析:识识别元别元件件和功和功能能之间之间的的关关系系.形成的第二代功能分析:形成的第二代功能分析:莱莱瑞迈瑞迈尔尔斯基斯基本本思想思想被被结合到结合到TRIZ基基本本思维思维方方法中法中 发发明主明主要要出现出现在在形成形成的的第二第二代代功能功能分分析;析;使使用者用者不不仅描仅描述述存在存在于于系统系统元元件间件间有有用功用功能能关系关系,还鼓还鼓励励使用使用 者者描述描述有有害的害的、不足不足的的和过
23、和过度度的功的功能能关系关系。但是但是,附加附加奥奥妙的妙的 转转换工换工具具在定在定义义问题问题的的程序程序中中扮演扮演了了非常非常大大的的“有用有用的的”角角色。色。第第二代二代功功能分能分析析不足不足之之处:处:没没有考有考虑虑元件元件属属性的性的关关系系没没有考有考虑虑环绕环绕问问题与题与时时间的间的关关系系 当当前前TRIZ的功能分的功能分析析功能属性分析功能属性分析考考虑元虑元件件属性属性的的关系关系考考虑环虑环绕绕问题问题与与时间时间的的关系关系15功能的分类功能的分类(以眼(以眼镜镜为例)为例)根据与根据与主主要功要功能的能的关系分关系分为为以下几以下几类:类:1、有有用功用功
24、能能作用并作用并有有利于利于对对象,象,有有利于利于达达到系到系统统预期预期的的目标目标和和目的目的,分为分为充充分、不分、不 足足、过、过度度;1充分充分的的功能功能镜片镜片度度数合适数合适2不足不足的的功能功能镜片镜片度度数小数小3过度过度的的功能功能镜片镜片度度数大数大2、有有害功害功能能作用并作用并有有害于害于对对象,象,不不利于利于系系统预统预期期目标目标和和目的目的实实现的现的功功能;能;有有害的害的功功能能眼镜眼镜架架压迫压迫鼻梁鼻梁31功能描述321633 对以下产品进行功能定义手表手表 电话电话 眼镜眼镜 车床车床 电线电线显显示时间示时间?HOW?功能描述练习:练习:眼镜眼
25、镜的的功能功能级级别别1、主要主要功功能:能:(眼镜(眼镜)折射折射光光线线2、基本基本功功能:能:(镜片(镜片)折射折射光光线线3、辅助辅助功功能:能:(眼镜(眼镜架架)支)支撑镜片撑镜片(耳朵(耳朵)支撑支撑眼镜架眼镜架341735练练习:习:眼眼镜镜系系统的统的级级别别技术系统技术系统子子系统系统超系统超系统超系统超系统组组件件技术系技术系统统组件组件子系统子系统组组件件系统作系统作用用对象对象36 符号技术系统子系统超系统技术系统系统组件:矩形框 超系统组件:六菱形系统作用对象:圆角矩形手超系统镜腿金属杆 塑料套眼睛光光线线镜片镜框功功能模能模型型建立建立1837功能分功能分析析是一是
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