TRIZ入门及实践.docx
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TRIZ入门及实践
TRIZ入门及实践
TRIZ入门及实践
第一章TRIZ的起源及发展
第一节什么是TRIZ
TRIZ(TheoryofInventiveProblemSolving)?
发明问题解决理论
第二节TRIZ的发展历史
第三节发明问题级别的划分
一(发明级别的划分方法
1.最小发明问题:
指在本领域范围内正常的设计,或仅对已有系统作简单改进与仿制所
做的工作,属于小改小革。
这一类问题的解决,主要依靠设计人员自己掌握的常识和
一般经验就可以完成。
该类发明大约占人类发明总数的32%。
2.小型发明问题:
指在解决一个技术问题时,对现有系统某一个组件进行改进。
这一类
问题的解决,主要采用本专业内已有的理论、知识和经验。
解决这类问题的传统方法
是折中法。
占人类发明总数的45%。
3.中型发明问题:
指对已有系统的若干个组件进行改进。
这类问题的解决,需要运用本
专业以外但是一个学科以内的现有方法和知识。
占18%。
4.大型发明问题:
指必须采用全新的原理,以完成对现有系统基本功能的创新。
这类问
题的解决,需要多学科知识的交叉,主要是从科学底层的角度而不是从工程技术的角
度出发,充分挖掘和利用科学知识、科学原理,来实现发明。
占4%。
5.重大发明问题:
指利用最新的科学原理,导致一种全新系统的发明、发现。
这类问题
的解决,主要是依据人们对自然规律和科学原理的新发现。
占1%或更少。
第六节TRIZ的核心思想
(1)在解决发明问题的实践中,人们遇到的各种矛盾以及相应的解决方案总是重复出
现;
(2)用来彻底而不是折中解决技术矛盾的创新原理与方法,其数量并不多,一般科技
人员可以学习、掌握;
(3)解决本领域技术问题的最有效的原理与方法,往往来自其他领域的科学知识。
第八节TRIZ的未来发展探讨
TRIZ主要解决设计中如何(How)做的问题,但对设计中做什么(What)的问题未能给出合适的方法。
大量的工程实力表明,TRIZ的出发点是借助于经验,发现设计中的矛盾。
矛盾发现的过程,是通过对问题的定性描述来完成的。
其他的设计理论,特别是质量功能展开(qualityfunctiondeveloyment,QFD)法,恰恰能解决做什么的问题。
所以,将两者有机地结合,发挥各自的优势,将更有助于产品创新。
但是,TRIZ与QFD法都未给出具体的参数设计方法,稳健设计则特别适合于详细设计阶段的参数设计。
将QFD、TRIZ和稳健设计集成,能形成从产品定义、概念设计到详细设计的强有力支持工具。
因此,三者的有机集成,现已成为设计领域的重要研究方向。
第二章创新思维方法
第一节系统思维的多屏蔽法
一(普通多屏蔽法
根据系统论的观点,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,简称为系统。
系统之外的高层次系统称为超系统,系统之内的低层次系统称为子系统。
普通多屏蔽法指在分析问题和解决问题的时候,不仅要考虑当前的系统,还要考虑它的超系统和子系统;不仅要考虑当前系统的过去和将来,还要考虑超系统和子系统带的过去和将来。
二(高级多屏蔽法
高级多屏蔽法不仅考虑当前系统,也同时考虑当前系统的反系统、反系统的过去和将来、反系统的超系统和子系统以及它们的过去和将来。
第二节尺寸?
时间?
成本分析(STC算子)
从物体的尺寸(size)、时间(time)、成本(cost)三个方面来做六个智力测试,重新思考问题,以打破固有的对物体的尺寸、时间和成本的认识,称为STC算子。
这三个角度为我们的思维提供了一种思维的坐标系,在这种思维的坐标系中,可以沿尺寸、时间、成本三个方向来做六个维度的发散思维尝试。
第三节资源?
时间?
成本分析(RTC算子)
从物体的资源(resource)或尺度、时间(time)和成本(cost)三个方面重新思考问题,以打破固有对物体尺寸、时间等的认识,称为RTC算子.它的作用并不是直接给我们提供解决问题的方法,而是帮助我们找出解决问题的思路。
第四节金鱼法
金鱼法是一个反复迭代的分解过程。
金鱼法的本质,是将幻想的、不现实的问题求解构
想,变为可行的解决方案。
具体做法是先将幻想的问题构思,分解为现实构思和幻想构思两部分;再利用系统资源,找出幻想构思可以变成现实构思的条件,并提出可能的解决方案如果方案不可行,再将幻想构思部分进一步分解为现实的和幻想的两种。
这样反复进行,直到得到完全的、能实现的解决方案。
第五节小人法
当系统内的部分物体不能完成必要的功能和任务时就用多个小人分别代表这些物体。
而不同小人表示执行不同的功能或具有不同的矛盾;重新组合这些小人,使它们能够发挥作用,执行必要的功能。
第三章技术系统进化及其应用
第一节技术系统
一(技术系统定义
技术系统:
有具有相互联系的元件与运作所组成的、以实现某种功能和职能的事物的集合。
技术系统是TRIZ中最重要、最基本额的概念之一。
二(技术系统的进化
技术系统的进化不是随机的,而是遵循一定的客观规律;同生物系统的进化类似,技术系统也面领着自然选择、优胜劣汰
三(什么是S?
曲线
S-曲线是可以根据现有专利数量和发明级别等信息计算出来的。
每个技术系统的进化,都要经历S-曲线所示的四个阶段:
婴儿期、成长期、成熟期、衰退期。
根据针对某项产品性能参数的现有专利数量和发明级别等实际量化的信息,S-曲线是可以计算出来的。
(无轴电机)
S-曲线族不仅可以用来做一个历史时期内的某项技术发展变化的预测,也可以用来对某一时刻的多项技术进行综合评估。
第二节技术系统进化法则
技术系统进化法则的内容,主要体现了技术系统在实现其相应功能的过程中,技术系统改进和发展的趋势。
(1)技术系统完备性法则;
(2)能量传递法则;(3)动态性进化法则;(4)提高理想度法则;(5)子系统不均衡进化法则;(6)向超系统进化法则;(7)向微观级进化法则;(8)协调性进化法则。
一(完备性法则
技术系统要实现某项功能的必要条件是,在整个技术系统中,一定要包含四个相互关联的基本子系统,即动力装置、传输装置、执行装置和控制装置。
二(能量传递法则
技术系统实现其基本功能的必要条件之一是:
能量能够从能量源流向技术系统所在的所有元件。
要使技术系统的某个元件具有可控性,必须在该元件和控制装置之间,提供能量传递的通路。
三(动态性进化法则
技术系统会向提高其柔性、可移动性和可控性的方向发展。
1.提高柔性子法则:
技术系统将会从刚性,逐步进化到单铰链、多铰链、柔性体、液
体/气体,最终进化到场的状态。
2.提高可移动性子法则:
技术系统的进化,应该沿着技术系统整体可移动性增强的方
向发展。
3.提高可控性法则:
技术系统的进化,应该沿着增加系统内部各部件可控性的方向发
展。
四(提高理想度法则
技术系统朝着提高系统理想度的方向发展。
理想度=所有有用功能/(所有有害功能+成本)
按照理想度的概念,最理想的产品应该就是这样:
该产品作为实体并不存在,但是其有用功能任然能够实现,这样的产品为最理想产品。
提高理想度法则是所有其它进化法则的基础,可以看作是技术系统进化的最基本法则。
五(子系统不均衡进化法则
任何技术系统子系统的进化都不是均衡一致的。
技术系统的每一个子系统以及每个组成元件都有自身的S-曲线。
不同的子系统/元件一般都是沿着自身的进化模式来演变。
同样的,不同的系统元件达到自身固有的自然极限所需的次数是不同的。
发展到一定程度后,首先达到自然极限的子系统就抑制了整个技术系统的发展,它将成为系统中最薄弱的环节(最不理想的子系统)。
在这个薄弱环节得到改进之前,整个系统的改进也将受到限制。
该法则提示我们,技术系统整体进化的速度,取决于该技术系统中最不理想子系统的进化速度。
六(超系统进化法则
技术系统在进化的过程中,可以和超系统的资源结合在一起,或者将原有技术系统中的某个子系统,分离到某个超系统中。
这样,就能够使该子系统摆脱自身在进化过程中遇到的限制要求,让其更好地实现原有的功能。
向超系统进化有两种方式:
一是使技术系统和超系统的资源组合;二是让系统的某个子系统,被容纳到超系统中。
想超系统进化的过程,可以发生在技术系统进化的任何阶段。
例如:
空中加油机的发展,将原来飞机中的油箱放到了加油机上
七(向微观级进化法则
技术系统及其子系统在进化发展过程中,向着减小它们尺寸的方向发展。
技术系统的元件,倾向于达到原子和基本粒子的尺度。
进化的终点,意味着技术系统的元件已经不作为实体存在,而是通过常来实现必要的功能。
八(协调性进化法则
技术系统向着其子系统各参数协调、系统参数和超系统各参数相协调的方向发展进化。
进化到高级阶段的技术系统的特征是,子系统为充分发挥其功能,各参数之间要有目的地相互协调或反协调,能够实现动态调整和配合。
子系统各参数之间的协调,包括材料性质、几何结构和尺寸、质量上的相互协调。
第四章创新原理及其应用
一(分割原理
具体描述:
(1)把一个物体分成相互间独立的几个部分;(废旧物资回收系统)
(2)把一个物体分成容易组装和拆卸的部分;(组合家具)
(3)提高系统的可分性,以实现系统的改造。
使用技巧:
如果系统因重量或体积过大而不易操作,则将其分割成若干轻便的子系统,使每一部分均易于操纵。
二(抽取原理
具体描述:
(1)从物体中抽出可产生负面影响的部分或属性;
(2)仅从物体中抽出必要的部分和属性。
使用技巧:
使系统中的功能或部件分成有用、有害部分,视情况抽取出来。
切记:
抽取的目的是为系统增加价值。
抽取可同样应用于非实物或虚拟情况。
三(局部质量原理
(1)将物体、环境或外部作用的均匀结构,变为不均匀的;
(2)让物体的不同部分,各具不同的功能;(瑞士军刀)
(3)让物体的各部分,均处于完成各自动作的最佳状态。
使用技巧:
不均匀的系统结构和环境往往是最有适应性的。
重点要实现系统中资源的最优配置。
四(增加不对称原理
(1)将对称物体变为不对称的;
(2)增加不对称物体的不对称程度。
使用技巧:
对系统的状态做出变更,如改变系统平衡、让系统倾斜、减少材料用量、降低总重量、调整物质流、变换支持负载等,从而消除(如重量)或提高性能(如密封)。
五(组合原理
(1)在空间上,将相同的物体或相关操作加以组合;
(2)在时间上,将相同或相关的操作进行合并。
使用技巧:
将新材料、新技术引入到老系统中,在时间和空间上加以组合,可以提高系统性能。
六(多用性原理
(1)使一个物体具备多项功能;(牙刷柄内储存牙膏;报警门铃—监控火灾)
(2)消除了该功能在物体内存在的必要性后,进而裁剪其他物体。
使用技巧:
在任意时间、地点和系统级别上,当系统具备多样性时,可以让系统具有更多的协作或者增值机会。
七(嵌套原理
把一个物体嵌入另一个物体,让后将这两个物体再嵌入第三个物体,以此类推。
(拉杆天线)使用技巧:
尝试不同方向上(如水平、垂直、旋转或包容)的嵌套,考虑空间的利用和被嵌套对象的重量。
八(重量补偿原理
(1)将某一物体与另一能提供上升力的物体结合,以补偿其重量;(利用气球悬挂广告)
(2)通过与环境(利用空气动力、流体动力或其他力等)的相互作用,实现物体的重量
补偿。
使用技巧:
充分利用空气、重力、流体等进行举升或补偿,从而抵消现有系统/超系统/环境
中的不利作用(如力或重量)。
九(预先反作用原理
(1)事先施加机械应力,以抵消工作状态下不期望的过大应力;
(2)如果问题定义中,需要某种相互作用,那么事先施加反作用。
(预应力结构)使用技巧:
关键在于预先采取行动来抵消、控制或防止潜在故障的出现。
包括自然或人的相互作用,如压力、危机、厌倦等。
十(预先作用原理
(1)预先对物体(全部或部分)施加必要的改变;
(2)预先安置物体,使其在最方便的位置,开始发挥作用而不浪费运送时间。
(预收费系
统)
使用技巧:
在某一事件或过程之前采取行动。
目的在于增强安全性、简化事件的完成过程、维持正确作用、减轻疼痛、增加智力、产生某种优点即使过程简单化等。
十一.事先防范原理
采用事先准备好的应急措施,补偿物体相对较低的可靠性。
使用技巧:
采用各种各样的技术手段来防止系统故障的发生和灾难的扩大。
防撞、防漏、防跌、防坠物、防晒、防盗、防泄密、放跳槽、防灾等,都属于事先防范的范围。
十二.等势原理
改变操作条件,以减少物体提升或下降的需要。
(传送带、船闸)
使用技巧:
要点是避免“直接对抗重力”。
可以通过环境、结构或系统提供的资源,以最低的附加能量来消除不等位势(有害作用)
十三.反向作用原理
(1)用相反的动作,代替问题定义中所规定的动作;
(2)把物体上下或内外颠倒过来;
(3)让物体或环境,可动部分不动,不动部分可动。
(车床和镗床、跑步机)使用技巧:
尝试让系统以某种方式“翻转”或颠倒,看系统是否能由此获得新的动能、新特征、新作用及新对象。
十四.曲面化原理
(1)将物体的直线或平面部分用曲面或球面代替,变平行六面体或立方体结构为球形结
构;(笔尖)
(2)使用滚筒及球状、螺旋状结构;
(3)改直线运动为螺旋运动,应用离心力。
(甩干机)
使用技巧:
在各种情况及个个系统中寻找线性情况、关系、直线、平面及立方体形状,然后尝试在改变到非线性状态后可以实现哪些新的功能。
十五.动态特性原理
(1)调整物体或环境的功能,使其在工作的各个阶段都达到最优状态;
(2)分割物体,使其各部分可以改变相对位置;(折叠椅、笔记本电脑)(3)如果一个物体整体是静止的,使之移动或可动。
使用技巧:
尝试让系统中的某些几何结构成为柔性的、可自适应的;往复运动的部分成为旋转的;让相同的部分执行多种功能;使特征成为柔性的;使系统可兼容于不同的应用或环境。
十六.未达到或过度的作用原理
如果所期望的效果难以百分之百实现时,稍微超过或稍微小于期望效果,会使问题大大简化。
使用技巧:
当系统不能获得最佳值时,先从最容易掌握的情况或最容易获得的东西入手,尝试在“多于”和“少于”之间过渡;尝试在“更多”或“更少”之间渐进调整等。
十七.空间维数变化原理
(1)将物体变为二维(如平面)运动以克服一维直线运动或定位的困难,或过渡到三维
空间运动以消除物体在二维平面运动或定位的问题;(螺旋式楼梯)
(2)单层排列的物体,变为多层排列;(多叠CD机)
(3)将物体倾斜或侧向放置;
(4)利用照射到临近表面或物体背面的光线。
使用技巧:
考虑改善空间的使用效率、可达性等。
如果将一个对象转换到一个新的维度上还不能满足要求,则需对其进行第二次或第三次转换;考虑使用对象的另一个不同侧面。
十八.机械振动原理
(1)使物体处于振动状态;(振动式电动剃须刀)
(2)如果以处于振动状态的物体,提高其振动的频率(直至超声震动);(超声波清洗机)(3)利用共振现象;
(4)用压电振动代替机械振动;
(5)超声波振动和电磁场耦合。
使用技巧:
切勿假定一个稳定系统是最佳的。
尝试采用不稳的、变化的但同时是可控的系统。
例如,当电流由直流变为交流时,可以产生多种新特征,如电磁波、电磁感应等。
十九.周期性作用原理
(1)用周期性动作或脉冲,代替连续性动作;(雨刷器)
(2)如果周期性的动作正在进行,改变其运动频率;
(3)在脉冲周期中,利用暂停来执行另一有用动作。
使用技巧:
尝试用多种方式来改变现有系统的功能,如生产间歇、改变频率、利用脉冲间隙等。
要评估这种改变是否能带来新的功能,带来新的功能后如何强化这种改变。
二十.有效作用的连续性原理
(1)物体的各个部分同时满载持续工作,以提供持续可靠的性能;
(2)消除空间和间歇运动。
使用技巧:
要重点搜寻动态系统的间歇时刻或已损失能量(动作)?
任何“从零开始”的或使工作流中断的“过渡过程”,都可能损害到整个系统的效率,必须予以消除。
二十一.减少有害作用的时间原理
将危险或有害的流程或步骤在高速下进行。
(闪光灯、汽锤)
使用技巧:
如果系统在执行一个动作期间出现了有害(或危险)的功能或状况,则考虑寻找各种方式来加快其执行速度。
二十二.变害为利原理
(1)利用有害的因素(特别是环境中的有害效应),得到有益的效果;(噪声武器)
(2)将两个有害的因素相结合,进而消除它们。
使用技巧:
把自己不能使用的东西转变为自己可以使用的东西,或者是让一种有害作用与其他作用相结合从而将其消除,由此而是系统获得新的价值。
二十三.反馈原理
(1)在系统中引入反馈;
(2)如果已引入反馈,改变其大小和作用。
使用技巧:
将系统中任何(有用或有害的)改变所产生的信息,都视作一种反馈信息源,用来执行矫正系统的作用。
若使用反馈则设法来改变其反馈幅度。
二十四.借助中介物原理
(1)使用中介物实现所需动作;
(2)把一物体与另一容易去除的物体暂时结合。
(托盘)
使用技巧:
在不匹配或有害的结构(功能、事件、状况或团体)之间,经协调而建立一种临
时连接?
即中介物,它是某种可轻松去除的中间载体分隔物或过程。
二十五.自服务原理
(1)物体通过执行辅助或维护功能,为自身服务;(自动饮水机)
(2)利用废弃的能量和物质。
(再生纸)
使用技巧:
巧妙利用“自然控制机构”的某种功能,如重力、水力、毛细管等物理、化学或几何效应。
二十六.复制原理
(1)用经过简化的廉价复制品,代替不可获得的、复杂的、昂贵的、不方便的或易碎的
物体;
(2)用光学复制品(图像)代替实物或实物系统,可以按一定比例放大或缩小图像;(射
击模拟训练系统)
(3)如果已使用了可见光拷贝,用红外线或紫外线代替。
使用技巧:
广义的复制其实是一种映像。
多种手段都可以实现复制,例如实物模型、计算机模型、数学模型或其他能够满足要求的模拟技术。
注意考虑改变复制物的比例。
二十七.廉价代替品原理
用若干便宜的物体代替昂贵的物体,同时降低某些质量要求(如工作寿命)。
(一次性纸杯或塑料杯,纸棍火柴)
使用技巧:
简单代替复杂,廉价替代高价,短命替代长寿。
可以替代的对象不但是机器、工具和设备,也可以是信息、能量、人及过程。
二十八.机械系统替代原理
(1)用光学系统、声学系统、电磁学系统或影响人类感觉的系统,代替机械系统;
(2)使用与物体相互作用的电场、磁场、电磁场;
(3)用运动场代替静止场,时变场代替恒定场,结构化场代替非结构化场;(4)把场与场作用和和铁磁粒子组合使用。
使用技巧:
首先考虑用物理场代替机械场,由可变场代替恒定场,由结构化场代替非结构化场,由生物场来替代机械作用。
在非物理系统中,概念、价值或属性都可以是被替代的对象。
二十九.气压和液压结构原理
(1)
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