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1、,,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,二.創(chuàng)造問題解決理論－TRIZ,1.TRIZ概論,,1.1 TRIZ的定義,,TRIZ(The Theory of Innovation Problem Solving)是俄語“創(chuàng)造問題解決理論〞的首字母英語置換詞。,,Savransky博士給出的定義：,,TRIZ是一種基于知識的、面向人的、系統(tǒng)化的解決創(chuàng)造問題的方法 。,,A TRIZ是解決創(chuàng)造問題啟發(fā)式方法的知識，這些知識是從全世界范圍內(nèi)的專利中抽象出來的。,,TRIZ大量采用自然科學及工程中的效應知識。,,TRIZ 利用出現(xiàn)問題領(lǐng)域

2、的知識。,,B,,TRIZ中的啟發(fā)式方法是面向設(shè)計者的，而不是面向機器的。TRIZ理論本身是基于將系統(tǒng)分解為子系統(tǒng)、區(qū)分有益及有害功能的實踐，這些分解取決于問題和環(huán)境，本身就具有隨機性。計算機軟件僅起支持作用，不是完全代替設(shè)計者。,,C TRIZ分析問題采用了通用以及詳細的模型，其解決問題的過程是一個系統(tǒng)化的過程，能方便地應用已有知識的過程。,,D 為了取得創(chuàng)新解需要解決設(shè)計中的沖突，但是解決沖突的某些過程是不知道的。,,通過環(huán)境或系統(tǒng)本身的資源，以及系統(tǒng)進化的趨勢可以獲得虛擬的理想解。,,TRIZ是由前蘇聯(lián)創(chuàng)造家、科學家G.S Altshuller領(lǐng)導的研究人員經(jīng)歷了五十年的時間，對世界上近

3、250萬件專利進行了搜集整理、歸納提煉，發(fā)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的開發(fā)創(chuàng)新是有規(guī)律可循的。在此根底上綜合了多學科領(lǐng)域的原理和法那么后，建立起一套體系化的、實用的解決創(chuàng)造創(chuàng)造問題的方法。,,冷戰(zhàn)時期，TRIZ的研究和應用對外界是保密的。前蘇聯(lián)解體后，TRIZ理論傳入西方，引起了領(lǐng)域界的高度重視，并迅速在歐美、日本的企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)中推廣和應用，理論上也得到進一步開展和完善。,,TRIZ的提出源于以下的認識：,,大量創(chuàng)造面臨的根本問題和矛盾是相同的，只是技術(shù)領(lǐng)域不同而已。同樣的技術(shù)創(chuàng)造和相應的解決方案一次次地在后來的創(chuàng)造中被重復使用。將這些有關(guān)的知識進行提煉和重新組織，形成一種系統(tǒng)化的理論知識就可以指導后來者的

4、創(chuàng)造、創(chuàng)新和開發(fā)。,1.2 TRIZ的產(chǎn)生,,TRIZ是由解決技術(shù)問題和實現(xiàn)創(chuàng)新開發(fā)的各種方法、算法組成的綜合理論體系。,,,,它的根本原理是：,,技術(shù)系統(tǒng)的進化遵循客觀的法那么群。,,從這一根本原理出發(fā)，形成了以下觀點：,,1) 任何領(lǐng)域、范圍的產(chǎn)品都遵循普遍的法那么而進 步，并可預測其未來的開展方向；,,2) 任何產(chǎn)品面臨的問題是過時產(chǎn)品與市場需求之間的矛盾，創(chuàng)造并創(chuàng)造性地解決沖突就要徹底消除產(chǎn)品內(nèi)在矛盾，而不是用妥協(xié)方式解決問題；,,3) 解決產(chǎn)品內(nèi)在矛盾或沖突所使用原理的數(shù)量是有限的，但這些原理有其普遍性；,,1.3 TRIZ的主要內(nèi)容,產(chǎn)品進化理論；,,TRIZ將產(chǎn)品的進化過程分

5、為四個階段：嬰兒期、成長期、成熟期和退出期，根據(jù)不同的進化階段，企業(yè)可以進行科學的產(chǎn)品規(guī)劃；產(chǎn)品進化理論還研究產(chǎn)品進化模式、進化定律與進化路線等。,,2) 問題的分析；,,包括產(chǎn)品的功能分析、理想解〔IFR〕確實定、可用資源分析和沖突區(qū)域確定。分析是解決問題的一個重要階段。,,3) 沖突解決原理；,,主要研究技術(shù)沖突與物理沖突；解決技術(shù)沖突用40條創(chuàng)造原理，解決物理沖突用別離原理。,,4) 物－場分析；,,所有的功能都可以分解成兩種物質(zhì)和一種場，基于物－場模型的變換，提供了76種標準解。,,5) 效應；,,指應用本領(lǐng)域特別是其他領(lǐng)域的有關(guān)定律解決設(shè)計中的問題，如采用數(shù)學、化學、生物和電子等領(lǐng)域

6、中的原理解決機械設(shè)計中的創(chuàng)新問題。,,6) 創(chuàng)造問題解決算法(ARIZ)；,,采用一套邏輯過程逐步將初始問題程式化，使得初始問題中最根本的沖突被清楚地暴露出來，便于問題的求解。,,,隨著TRIZ的不斷開展，又增添了新的研究內(nèi)容，例如預期失效分析(AFD),直接進化理論(DE)等；,,另外還出現(xiàn)了基于TRIZ的計算機輔助創(chuàng)新設(shè)計軟件，例如美國Invention Machine公司的GoldFire，Ideation International公司的IWB等 。,,國產(chǎn)軟件：北京億維訊公司的Pro/Innovator,,1.4 TRIZ的重要發(fā)現(xiàn),,Altshuller 的研究發(fā)現(xiàn)：,,1。以往不

7、同領(lǐng)域的創(chuàng)造中所用的原理并不多，不同時代的創(chuàng)造、不同領(lǐng)域的創(chuàng)造，應用的原理被反復利用；,,2。每條創(chuàng)造原理并不限定應用于某一特殊領(lǐng)域，而是融合了物理、化學的和各項工程領(lǐng)域的原理，這些原理適用于不同領(lǐng)域的創(chuàng)造創(chuàng)造和創(chuàng)新；,,3。類似的沖突或問題的解決原理在不同的工業(yè)及科學領(lǐng)域交替出現(xiàn)；,,4。技術(shù)系統(tǒng)進化的模式在不同的工程及科學領(lǐng)域交替出現(xiàn)；,,5。創(chuàng)新設(shè)計所依據(jù)的科學原理往往屬于其他領(lǐng)域。,,1.5 解決創(chuàng)造創(chuàng)造問題的一般方法,最早的創(chuàng)造創(chuàng)造方法——試誤法,,即不斷選擇各種可能的解決方案來解決問題。,,選擇解決方案長期以來是單憑猜測的。但也逐漸出現(xiàn)了一些定型的方法，例如：仿制自然界中的原形物、

8、放大 物體、增加數(shù)量、把不同的物體聯(lián)成一個系統(tǒng)。,,在這段漫長的歲月里，人們積累了大量創(chuàng)造創(chuàng)造經(jīng)驗與有關(guān)物質(zhì)特性的知識，提高了探求的方向性，使解決創(chuàng)造問題課題的過程有序化。直至今天，要想找到一個需要的解決方案也要作大量的無效嘗試。,,試誤法無法從根本上減少無效嘗試的次數(shù)。,,現(xiàn)代經(jīng)濟技術(shù)的開展需要有一套有科學依據(jù)并行之有效的解決創(chuàng)造課題的理論。,,TRIZ解決創(chuàng)造問題的一般方法,,首先將要解決的特殊問題加以定義、明確；然后根據(jù)TRIZ理論提供的方法將需要解決的特殊問題轉(zhuǎn)化為類似的標準問題，而針對類似的標準問題已總結(jié)、歸納出類似的標準解決方法；最后依據(jù)類似的標準解決方法就可以解決用戶需要的特殊問

9、題。,TRIZ,工具,,圖,1,,TRIZ,解決發(fā)明問題的模式,特 定 問 題,,,標 準 問 題,,,標 準 解,,,特 定 解,,,抽象化,,具體化,,,1.6 創(chuàng)造創(chuàng)造的等級劃分,,TRIZ把創(chuàng)造專利依據(jù)其對科學的奉獻程度、技術(shù)的應用范圍及為社會帶來的經(jīng)濟效益等情況，劃分為五個等級：,,第一級 通常的設(shè)計問題，或?qū)σ延邢到y(tǒng)的簡單改進；,,第二級 通過解決一個技術(shù)沖突對已有系統(tǒng)進行少量改進；,,第三級 對已有系統(tǒng)的根本性改進；,,第四級 采用全新的原理完成對已有系統(tǒng)根本功能的創(chuàng)新；,,第五級 罕見到科學原理導致一種新系統(tǒng)的創(chuàng)造、發(fā)現(xiàn)。,,創(chuàng)造創(chuàng)造的級別越高，獲得該創(chuàng)造專利時所需的知識就越多

10、，這些知識所處的領(lǐng)域就越寬，搜索有用知識的時間就越長。同時，隨著社會的開展、科技水平的提高，創(chuàng)造創(chuàng)造的等級隨時間的變化而不斷降低。,,1.7 TRIZ的應用及未來的開展,,TRIZ 理論廣泛應用于工程技術(shù)領(lǐng)域，并逐步向其他領(lǐng)域滲透和擴展。應用范圍越來越廣，其總結(jié)出的40條創(chuàng)造創(chuàng)造原理在工業(yè)、建筑、微電子、化學、生物學、社會學、醫(yī)療、食品、商業(yè)、教育等都有應用的實例。,,Savransky認為，作為一種技術(shù)本身，TRIZ目前仍處于“嬰兒〞期，尚沒有到達純粹科學的水平，需要進一步完善和開展。,,1。拓展TRIZ理論內(nèi)涵、尤其是針對信息技術(shù)、生命科學、社會科學等方面的原理方法納入到TRIZ理論中。,

11、,2。將TRIZ理論與其他新技術(shù)有機集成，使其更有效的發(fā)揮作用。,,3。開發(fā)針對性強、適用性好的軟件化的系統(tǒng)。,,,,2 創(chuàng)造問題的情境分析與描述,創(chuàng)造創(chuàng)造過程從揭示和分析創(chuàng)造情境開始。所謂創(chuàng)造情境是指任何一種工程情境，它突出某種不能令人滿意的特點。,,1 .1 創(chuàng)造創(chuàng)造的資源分析與描述,,設(shè)計中的可用資源對創(chuàng)新設(shè)計起著重要的作用，問題的解越接近理想解〔IFR〕，系統(tǒng)資源就越重要。只要還沒到達理想解，就應該具有系統(tǒng)資源。,,直接應用資源,,指當前存在狀態(tài)下可被應用的資源；,,如物質(zhì)、場〔能量〕、空間和時間資源都是可被多數(shù)系統(tǒng)直接應用的資源。,,1.1.2 導出資源,,通過某種變換，使不能利用的

12、資源成為可用的資源，這種可利用的資源成為導出資源。,,如：導出物質(zhì)資源，導出能量資源,,導出場資源，導出信息資源，導出空間資源等。,,1.1.3 差動資源,,通常物質(zhì)、場的不同特性是一種可形成某種 技術(shù)特性的資源，這種資源成為差動資源。,,〔1〕差動物質(zhì)資源,,各向異性是指物質(zhì)在不同的方向上物理特性不同，這種特性有時是設(shè)計中實現(xiàn)某種功能的需要。,,〔2〕差動場資源,,場在系統(tǒng)中的不均勻性可以在設(shè)計中實現(xiàn)某種新的功能。,,,,,2.2 創(chuàng)造創(chuàng)造的理想化描述,,2.2.1 理想化及理想化設(shè)計,,把所研究的對象理想化是一種最根本的自然科學方法。理想化是對客觀世界中所存在物質(zhì)的一種抽象化，這種抽象的客

13、觀世界既不存在，又不能通過試驗驗證。理想化的物體是真實物體存在的一種極限狀態(tài)，對于某些研究有很重要的作用。,,,TRIZ中理想化的應用包括理想系統(tǒng)、理想過程、理想物質(zhì)、理想資源、理想機器等。,,,理想化＝有用功能之和/有害功能之和,,,,增加理想化有四種方法。,,理想設(shè)計可以使設(shè)計者的思維跳出問題的傳統(tǒng)解決方法，在更廣泛的空間里尋找最優(yōu)方案。,,,,2.2.2 利用理想化設(shè)計思想實現(xiàn)創(chuàng)造創(chuàng)造,提高理想化程度的六種方法：,,〔1〕去除輔助功能,,〔2〕去除元件,,考慮用自然資源實現(xiàn)某種功能，進而可以去除某些系統(tǒng)元件。,,例如 用物質(zhì)資源、 用場資源。,,〔3〕識別自效勞,,利用自效勞減少輔助

14、元件，提高系統(tǒng)效率。,,〔4〕替換零件、部件或者整個系統(tǒng),,〔5〕改變操作原理 例如浮法玻璃的生產(chǎn),,〔6〕利用資源,,,實現(xiàn)理想化的步驟,第一步 描述需要改進的系統(tǒng)性能,,第二步 描述理想的性能,,第三步 設(shè)想怎樣實現(xiàn)理想性能,,第四步 克服進程中的障礙,,,2.3 創(chuàng)造創(chuàng)造的情境分析與描述,,創(chuàng)造情境泛指任何一種“工程情境〞，可以是技術(shù)情境、生產(chǎn)情境、研究情境、生活情境、軍事情境、各種資源等。,,舉例說明；,,3 沖突及沖突解決原理,3.1 概述,,技術(shù)開展過程中會帶來沖突；,,例如：30年代南美的火蟻進入美國；,,協(xié)和超音速客機；,,消費者與技術(shù)之間的沖突。,,沖突的概念,,當改

15、變產(chǎn)品某些零部件的設(shè)計，以提高產(chǎn)品某方面的性能時，可能會影響到這些被改進零部件相關(guān)聯(lián)的零部件，使產(chǎn)品或系統(tǒng)的另一方面受到影響，如果這些影響是負面的那么設(shè)計出現(xiàn)了沖突。,,TRIZ認為產(chǎn)品創(chuàng)新的標志是解決或移走設(shè)計中的沖突，而不是折中。產(chǎn)品進化過程就是不斷解決產(chǎn)品所存在沖突的過程。,,3.1.2 沖突的分類,,〔1〕通常的分類,沖突,工程沖突,社會沖突,自然沖突,個性沖突,組織沖突,文化沖突,宇宙定律沖突,自然定律沖突,技術(shù)沖突,物理沖突,數(shù)學沖突,,〔2〕基于TRIZ的沖突分類,,TRIZ理論將沖突分為三類：,,管理沖突，物理沖突，技術(shù)沖突,3.2 物理沖突及其解決原理,,物理沖突的概念及類型

16、,,所謂物理沖突是指為了實現(xiàn)某些功能，一個子系統(tǒng)或元件應具有一種特性，但同時出現(xiàn)了與該特性相反的特性。,,例如：飛機機翼的面積；,,,物理沖突出現(xiàn)的幾種情況：,,1。一個子系統(tǒng)中有害功能降低的同時，導致該子系統(tǒng)中有用功能的降低；,,2。一個子系統(tǒng)中有用功能加強的同時，導致該子系統(tǒng)中有害功能的加強。,,,Savransky提出的物理沖突描述方法：,,1 .子系統(tǒng)A必須存在，A不能存在；,,2 .關(guān)鍵子系統(tǒng)A具有性能B，同時應具有性能－B，B與,,－B是相反的性能；,,3 .A必須處于狀態(tài)C及狀態(tài)－C，C與－C是不同的狀態(tài)；,,4. A不能隨時間變化，A要隨時間變化；,,,,,常見的物理沖突：,幾

17、何類 材料與能量類 功能類,,長與短,,對稱與不對稱,,平行與交叉,,厚與薄,,圓與非圓,,鋒利與鈍,,窄與寬,,水平與垂直,多與少,,密度大與小,,導熱率高與低,,溫度高與低,,時間長與短,,粘度高與低,,功率大與小,,摩擦系數(shù)大與小,噴射與卡住,,推與拉,,冷與熱,,快與慢,,運動與靜止,,強與弱,,軟與硬,,本錢高與低,,3.2.2 物理沖突的解決原理,Altshuller在20世紀70年代提出了11種解決方法：,,1。沖突特性的空間別離,,2。沖突特性的時間別離,,3。不同系統(tǒng)或元件與一超系統(tǒng)相連,,4。將系統(tǒng)改為反系統(tǒng)，

18、或?qū)⑾到y(tǒng)與反系統(tǒng)相結(jié)合,,5。系統(tǒng)作為一個整體具有特性B，其子系統(tǒng)具有特性－B,,6。微觀操作為核心的系統(tǒng),,7。系統(tǒng)中一局部物質(zhì)的狀態(tài)交替變化,,8。由于工作條件變化使得系統(tǒng)從一種狀態(tài)向另外一種狀態(tài)過渡,,9。利用狀態(tài)變化所伴隨的現(xiàn)象,,10。用兩相的物質(zhì)代替單相的物質(zhì),,11 通過物理作用及化學反響使物質(zhì)從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài),,3.2.3 別離原理及實例分析,現(xiàn)代TRIZ理論在總結(jié)物理沖突解決的各種研究方法的根底上，提出了采用如下的別離原理解決物理沖突的方法，如圖：,別離原理,空間別離,時間別離,基于條件的別離,整體與局部的別離,通過采用內(nèi)部資源，物理沖突已用于解決不同工程領(lǐng)域中的很

19、多技術(shù)問題；,,內(nèi)部資源是在特定的條件下，系統(tǒng)內(nèi)部能發(fā)現(xiàn)及可利用的資源，如材料及能量。,,空間別離原理,,所謂空間別離原理是指將沖突雙方在不同的空間上別離，以降低解決問題的難度。,,當關(guān)鍵子系統(tǒng)沖突雙方在某一空間只出現(xiàn)一方時，空間別離是可能的。,,,,應用該原理時首先應答復如下問題：,,是否沖突一方在整個空間中“正向〞或“負向〞變化？,,在空間中的某一處，沖突的一方是否可以不按一個方 向變化？,,如果沖突的一方可不按一個方向變化，利用空間別離 原理解決沖突是可能的。,,舉例：自行車采用鏈輪與鏈條傳動；,,潛水艇的聲納探測器。,,,,,時間別離原理,,所謂時間別離原理是指將沖突雙方在不同的時

20、間段上別離，以降低解決問題的難度。,,當關(guān)鍵子系統(tǒng)沖突雙方在某一時間段上只出現(xiàn)一方時，時間別離是可能的。,,,,應用該原理時，首先應答復如下問題：,,是否沖突一方在整個時間段中“正向〞或“負向〞變化？,,在時間段中沖突的一方是否可不按一個方向變化？,,如果沖突的一方可不按一個方向變化，利用時間別離原理是可能的。,,舉例：折疊自行車；,,飛機的機翼在起落、飛行時形狀的變化。,,基于條件的別離,,所謂基于條件的別離原理是指將沖突雙方在不同條件下別離，以降低解決問題的難度。,,當關(guān)鍵子系統(tǒng)的沖突雙方在某一條件下只出現(xiàn)一方時，基于條件的別離是可能的。,,,應用該原理時，首先應答復如下問題：,,是否沖突

21、一方在所有條件下都要求“正向〞或“負向〞變化？,,在某些條件下，沖突的一方是否可不按一個方向變 化？,,如果沖突的一方可不按一個方向變化，利用基于條件的別離原理是可能的。,,舉例：水射流既硬又軟，取決于流速、壓力；,,,,總體與局部的別離,,所謂總體與局部的別離原理是指將沖突雙方在不同的層次上別離，以降低解決問題的難度。,,當沖突雙方在關(guān)鍵子系統(tǒng)的層次上只出現(xiàn)一方 ，而該方在子系統(tǒng)、系統(tǒng)或超系統(tǒng)層次上不出現(xiàn)時，總體與局部的別離時可能的。,,,實例分析,,a 自行車鏈條微觀層面上是剛性的，宏觀層面是柔性的。,,b 煎鍋的設(shè)計；,,c.自動裝配線與零件的供給問題。,,,,3.3 技術(shù)沖突及其解決原

22、理,3.3.1 技術(shù)沖突的概念及工程實例,,技術(shù)沖突是指一個作用同時導致有用和有害兩種結(jié)果，也可指有用的引入或有害效應的消除導致一個或幾個子系統(tǒng)或系統(tǒng)變壞。,,技術(shù)沖突常表現(xiàn)為一個系統(tǒng)中兩個子系統(tǒng)之間的沖突?？捎靡韵聨追N情況描述：,,一個子系統(tǒng)中引入一種有用功能后，導致另一個子系統(tǒng)產(chǎn)生一種有害功能，或加強了已存在的一種有害功能。,,一有害功能導致另一個子系統(tǒng)有用功能的變化。,,有用功能的加強或有害功能的減少使另一個子系統(tǒng)或系統(tǒng)變得更加復雜。,,,,,3.3.1 技術(shù)沖突的一般化處理,通過對250萬件專利的詳細研究，TRIZ 理論提出用39個通用工程參數(shù)描述沖突。,,目的：把實際工程中的沖突轉(zhuǎn)化

23、為一般的或標準的技術(shù)沖突。,,,通用工程參數(shù),,運動物體〔Moving objects)：指自身或借助于外力可在一定的空間內(nèi)運動的物體。,,靜止物體〔Stationary objects)：指自身或借助于外力都不能使其在空間內(nèi)運動的物體。,,,,序號,名稱,序號,名稱,1,運動物體的重量,21,功率,2,靜止物體的重量,22,能量損失,3,運動物體的長度,23,物質(zhì)損失,4,靜止物體的長度,24,信息損失,5,運動物體的面積,25,時間損失,6,靜止物體的面積,26,物質(zhì)或事物的數(shù)量,7,運動物體的體積,27,可靠性,8,靜止物體的體積,28,測試精度,9,速度,29,制造精度,10,力,30

24、,物體外部有害因素作用的敏感性,11,應力或壓力,31,物體產(chǎn)生的有害因素,12,形狀,32,可制造性,13,結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,33,可操作性,14,強度,34,可維修性,15,運動物體作用時間,35,適應性及多用性,16,靜止物體作用時間,36,裝置的復雜性,17,溫度,37,監(jiān)控與測試的困難程度,18,光照度,38,自動化程度,19,運動物體的能量,39,生產(chǎn)率,20,靜止物體的能量,,,,下面給出39個工程參數(shù)的名稱及意義：,,1．運動物體的重量 在重力場中運動物體所受到的重力。如運動物體作用于其支撐或懸掛裝置上的力。,,2．靜止物體的重量 在重力場中靜止物體所受到的重力。如靜止物體作用

25、于其支撐或懸掛裝置上的力。,,3．運動物體的長度 運動物體的任意線性尺寸，不一定是最長的，都認為是其長度。,,4．靜止物體的長度 靜止物體的任意線性尺寸，不一定是最長的，都認為是其長度。,,5．運動物體的面積 運動物體內(nèi)部或外部所具有的外表或局部外表的面積。,,6．靜止物體的面積 靜止物體內(nèi)部或外部所具有的外表或局部外表的面積。,,7．運動物體的體積 運動物體所占有的空間體積。,,8．靜止物體的體積 靜止物體所占有的空間體積。,,9．速度 物體的運動速度、過程或活動與時間之比。,,10.力 力是兩個系統(tǒng)之間的相互作用。對于牛頓力 學，力等于質(zhì)量與加速度之積，在triz中，力是

26、試圖改變物體狀態(tài)的任何作用。,,11.應力或壓力 單位面積上的力。,,12.形狀 物體外部輪廓，或系統(tǒng)的外貌。,,13.結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 系統(tǒng)的完整性及系統(tǒng)組成局部之間,,的關(guān)系。磨損、化學分解及拆卸都降低穩(wěn)定性。,,14.強度 強度是指物體抵抗外力作用使之變化的能力。,,15.運動物體作用時間 物體完成規(guī)定動作的時間、效勞期。兩次誤動作之間的時間也是作用時間的一種度量。,,16.靜止物體作用時間 物體完成規(guī)定動作的時間、效勞期。兩次誤動作之間的時間也是作用時間的一種度量。,,17.溫度 物體或系統(tǒng)所處的熱狀態(tài)，包括其他熱參數(shù)，如影響改變溫度變化速度的熱容量。,,18．光照度 單位

27、面積上的光通量，系統(tǒng)的光照特性，如 亮度，光線質(zhì)量。19.運動物體的能量 能量是物體做功的一種度量。在經(jīng) 典力學中，能量等于力與距離的乘積。能量也包括電 能、熱能及核能等。20.靜止物體的能量 能量是物體做功的一種度量。在經(jīng) 典力學中，能量等于力與距離的乘積。能量也包括電 能、熱能及核能等。21．功率 單位時間內(nèi)所作的功，即利用能量的速度。22.能量損失 作無用功的能量。為了減少能量損失，需要 不同的技術(shù)來改善能量的利用。23．物質(zhì)損失 局部或全部、永久或臨時的材料、部件或 子系統(tǒng)等物質(zhì)的損失。 24.信息損失 局部或全部

28、、永久或臨時的數(shù)據(jù)損失。,,25.時間損失 時間是指一項活動所延續(xù)的時間間隔。改進時間的損失指減少一項活動所花費的時間。,,26．物質(zhì)或事物的數(shù)量 材料、部件及子系統(tǒng)等的數(shù) 量，它們可以被局部或全部、臨時或永久的被改變。,,27．可靠性 系統(tǒng)在規(guī)定的方法及狀態(tài)下完成規(guī)定功能的能力。,,28．測試精度 系統(tǒng)特征的實測值與實際值之間的誤差。減少誤差將提高測試精度。,,29．制造精度 系統(tǒng)或物體的實際性能與所需性能之間的誤差。,,30．物體外部有害因素作用的敏感性 物體對受外部或環(huán)境中的有害因素作用的敏感程度。,,31．物體產(chǎn)生的有害因素 有害因素將降低物體或系統(tǒng)的效率，或完成功

29、能的質(zhì)量。這些有害因素是由物體或系統(tǒng)操作的一局部而產(chǎn)生的。,,32．可制造性 物體或系統(tǒng)制造過程中簡單、方便的程度。,,33．可操作性 要完成的操作應需要較少的操作者、較少的步驟以及使用盡可能簡單的工具。一個操作的產(chǎn)出要盡可能多。,,34．可維修性 對于系統(tǒng)可能出現(xiàn)失誤所進行的維修要時間短、方便和簡單。,,35．適應性及多用性 物體或系統(tǒng)響應外部變化的能力，或應用于不同條件下的能力。,,36．裝置的復雜性 系統(tǒng)中元件數(shù)目及多樣性，如果用戶也是系統(tǒng)中的元素將增加系統(tǒng)的復雜性。掌握系統(tǒng)的難易程度是其復雜性的一種度量。,,37．監(jiān)控與測試的困難程度 如果一個系統(tǒng)復雜、本錢高、需要較長的時

30、間建造及使用，或部件與部件之間關(guān)系復雜，都使得系統(tǒng)的監(jiān)控與測試困難。測試精度高，增加了測試的本錢也是測試困難的一種標志。,,38．自動化程度 是指系統(tǒng)或物體在無人操作的情況下完成任務的能力。自動化程度的最低級別是完全人工操作。最高級別是機器能自動感知所需的操作、自動編程和對操作自動監(jiān)控。中等級別的需要人工編程、人工觀察正在進行的操作、改變正在進行的操作及重新編程。,,39．生產(chǎn)率 是指單位時間內(nèi)所完成的功能或操作數(shù)。,,,,為了應用方便，上述39個通用工程參數(shù)可分為如下三類：,,1) 通用物理及幾何參數(shù)：N0.1-12，No.17~18，No.21。,,2) 通用技術(shù)負向參數(shù)：No．15～

31、16，No．19-20，,,No．22～26，No．30~31。,,3) 通用技術(shù)正向參數(shù)：No.13～14，No．27—29，,,No.32-39。,,負向參數(shù)(Negative parameters)指這些參數(shù)變大時，使系統(tǒng)或子系統(tǒng)的性能變差。如子系統(tǒng)為完成特定的功能所消耗的能量(N0.19～20)越大，那么設(shè)計越不合理。,,正向參數(shù)(Positive parameters)指這些參數(shù)變大時，使系統(tǒng)或子系統(tǒng)的性能變好。如子系統(tǒng)可制造性(No.32)指標越高，子系統(tǒng)制造本錢就越底。,,例3－15 法蘭連接是很多鑄件或管件結(jié)構(gòu)的連接形式。法蘭連接常常要拆開，有時連接處還要求承受高溫、高壓，并要

32、求密封性好。所以需要很多的螺栓連接。如透平機法蘭需100多個螺栓。但為了減輕重量、減少安裝時間或維護時間，那么螺栓越少越好。,,本例存在的技術(shù)沖突是：,,如果密封性良好，那么操作時間變長且結(jié)構(gòu)質(zhì)量增加。,,如果質(zhì)量輕，那么密封性變差；,,如果操作時間短，那么密封性變差；,,按39個通用工程參數(shù)描述如下：,,希望改進的特性：靜止物體的重量；,,可操作性；,,裝置的復雜性。,,三種特性改善將導致如下特性的降低：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；,,可靠性。,,,,技術(shù)沖突與物理沖突,技術(shù)沖突總是涉及到兩個根本參數(shù)A和B，當A得到改善時，B變得更差。物理沖突僅涉及系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)或部件，而對該子系統(tǒng)或部件提出了相反的

33、要求。往往技術(shù)沖突的存在隱含著物理沖突的存在，有時物理沖突的解比技術(shù)沖突更容易獲得。,,,例3－17：波音公司改進737設(shè)計過程中，出現(xiàn)一個技術(shù)沖突為：既希望發(fā)動機吸入更多的空氣，但又不希望發(fā)動機機罩與地面的距離減小。,,現(xiàn)將該技術(shù)沖突轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢頉_突：發(fā)動機機罩的直徑應當加大，以吸入更多的空氣，但機罩直徑又不能加大，以不使路面與機罩之間的距離減小。,,3.3.2,技術(shù)沖突的解決原理,,1．分割原理,,a．將物體分成獨立的局部。,,b．使物體成為可拆卸的。,,c．增加物體的分割程度。,,例：火車車廂之間是單獨的個體，可調(diào)整車廂的數(shù)量；,,吊扇的三片葉片是三個獨立的個體，可拆卸 ．,,2．別離原理

34、,,從物體中拆出“干擾’局部(特性)或者相反，分出唯一需要的局部或需要的特性。,,與上述把物體分成幾個相同局部的技法相反，這里是要把物體分成幾個不同的局部．,,例：子彈發(fā)出后，彈芯與彈殼別離 ．,,飛船軌道艙和返回艙的別離。,,3．局部質(zhì)量原理,,a．從物體或外部介質(zhì)(外部作用)的一致結(jié)構(gòu)過渡到不一致結(jié)構(gòu)。,,b．物體的不同局部應當具有不同的功能,,c．物體的每一局部均應具備最適于它工作的條件。,,例：金屬材料外表的熱處理；,,圓珠筆，將筆芯上作一對耳朵，再加一根彈簧。,,,4．不對稱原理,,a．物體的對稱形式轉(zhuǎn)為不對稱形式。,,b．如果物體不是對稱的，那么加強它的不對稱程度，,,例：防撞汽車

35、輪胎具有一個高強度的側(cè)緣，以抵抗人行道路緣石的碰撞；,,振動電機的偏向塊結(jié)構(gòu)。,,5．合并原理,,a．把相同的物體或完成類似操作的物體聯(lián)合起來，,,b．把時間上相同或類似的操作聯(lián)合起來．,,例如：網(wǎng)絡(luò)中的個人計算機；,,并行計算機中的多個微處理器；,,混水閥；,,閥島。,,,6．多用性原理,,一個物體執(zhí)行多種不同功能，因而不需要其他物體。,,例：瑞士軍刀〔最多的功能可到五十多種)；,,打印機集打印復印于一體；,,可測量嬰兒體溫的奶嘴。,,7. 嵌套原理,,a．一個物體位于另一物體之內(nèi)，而后者又位于第三個物體之內(nèi)，等等。,,b．一個物體通過另一個物體的空腔。,,例：俄羅斯洋娃娃；,,為了儲存，可

36、以把一把椅子放在另一把椅子上面；,,可伸縮的石油鉆塔。,,,,8．質(zhì)量補償原理,,a．將物體與具有上升力的另一物體結(jié)合以抵消其重量。,,b．將物體與介質(zhì)(最好是氣動力和液動力)相互作用以抵消其重量。,,例：在圓木中注入發(fā)泡劑，使其更好的漂?。?,用氣球攜帶廣告調(diào)幅；,,飛機機翼的形狀使其上部空氣壓力減小，,,下部壓力增大，以產(chǎn)生浮力。,,9．預加反作用原理,,a. 預先施加反作用。,,例：緩沖器能吸收能量，減少沖擊帶來的負面影響；,,b. 如果一物體處于或?qū)⑻幱谑芾鞝顟B(tài)，預先增加壓力。,,例如：預應力鋼筋混凝土。,,,10．預操作原理,,a．預先完成要求的作用(整個的或局部的)；,,b．預先

37、將物體安放妥當，使它們能在現(xiàn)場和最方便地 點立即完成所需要的作用。,,例：預先涂上膠的郵票等；,,灌裝生產(chǎn)線中使用所有瓶口朝向一個方向，以提高生產(chǎn)效率；,,,,11. 預補償原理,,以事先準備好的應急手段補償物體相對較低的可靠性。,,例：飛機上的降落傘；,,按蘇聯(lián)創(chuàng)造證書456594的方法，樹枝在鋸掉之前套上一個緊箍環(huán)，樹木感該處有“病〞，于是向那里輸送營養(yǎng)物質(zhì)和治療物質(zhì)。這樣，在樹枝被鋸之前這些物質(zhì)便積聚起來，鋸后鋸口會迅速愈合。,,,12．等勢性原理,,改變工作條件，使物體不需要被升級或降低．,,例：如與沖床工作臺高度相同的工件輸送帶，將沖好的零件輸送到另一工位；,,運河的水閘。,,13.

38、 反向原理,,a、將一個問題說明中所規(guī)定的操作改為相反的操作．,,b、使物體或外部介質(zhì)的活動局部成為不動的，而使不動的成為可動的．,,c．將物體的位置倒置．,,例：拆卸處于緊配合的兩個零件，采用冷卻內(nèi)部零件,,的方法；,,健身器中的跑步機。,,,14．曲面化原理,,a．從直線局部過渡到曲線局部，從平面過渡到球面，從正六面體或平行六面體過渡到球形結(jié)構(gòu)，,,b．利用棍子、球體、螺旋。,,c．從直線運動過渡到旋轉(zhuǎn)運動，利用離心力。,,例：螺旋千斤頂產(chǎn)生很大的升力；,,洗衣機采用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力甩干衣物；,,螺旋齒輪提供均勻的承載能力。,,15．動態(tài)化原理．,,a、使一個物體或環(huán)境在操作的每一階段自動調(diào)

39、整，以到達優(yōu)化的性能；,,b．將物體分成彼此相對移動的幾個局部。,,c．使不動的物體成為動的．,,例：飛機中的自動導航系統(tǒng)；,,裝卸貨物的鏟車，通過鉸鏈連接兩個半圓形鏟斗，可自由開閉；,,百米賽賽道旁的跟蹤攝像機。,,16．未到達或超過的作用原理,,如果難于取得百分之百所要求的成效，那么應當取得略小或略大的成效。此時可能把問題大大簡化。,,如：缸筒外壁需要刷涂料時，可將其浸泡在盛涂料的容器中完成，但取出后圓筒外壁涂料過多，然后再甩去掉多余的局部。,,17.維數(shù)變化原理,,a．如果物體作線性運動〔或分布〕有困難，那么使物體在二維度(即平面)上移動。相應地，在一個平面上的運動(或分布)可以過渡到三

40、維空間。,,b．利用多層結(jié)構(gòu)替代單層結(jié)構(gòu)。,,c．將物體傾斜或側(cè)置．,,d．利用指定面的反面．,,例： “越冬圓木在圓形停泊場水中存放，其特征是，為了增大停泊場的單位容積，和減小受凍木材的體積，將圓木扎成捆，其橫截面的寬和高超過圓木的長度，然后立著放〞 ；,,立體停車場。,,18．機械振動原理,,a、使物體處于振動狀態(tài)。,,b、如果振動存在，那么提高振動頻率(到達超聲波頻率),,c．利用共振頻率。,,d．用壓電振動器替代機械振動器。,,e．利用超聲波振動同電磁場配合．,,例： 的振動；,,振動壓路機．,,19．周期性作用原理,,a．從連續(xù)作用過渡到周期作用(脈沖)．,,b．如果作用已經(jīng)是

41、周期的，那么改變周期性。,,c．利用脈沖的間歇完成其他作用。,,例：薄零件的點焊接方法；〔連續(xù)焊縫變成間斷焊點〕,,變頻技術(shù)。,,,20．有效作用的連續(xù)性原理,,a．連續(xù)工作(物體的所有局部均應一直滿負荷工作)。,,b．消除空轉(zhuǎn)和間歇運轉(zhuǎn)。,,c. 用旋轉(zhuǎn)運動代替往復運動。,,例：針式打印機的雙向打?。?,啤酒等飲料生產(chǎn)線的連續(xù)工作，保證效率。,,,,21．緊急行為原理,,高速躍過某過程或其個別階段(如有害的或危險的)。,,例：“產(chǎn)膠合板時用烘烤法加工木材，其特征是，為保持木材的本性，在生產(chǎn)膠合板的過程中直接用300～600·C的燃氣火焰短時作用于烘烤木材〞蘇聯(lián)創(chuàng)造證書338371)。,

42、,手術(shù)刀要鋒利，幫助手術(shù)盡快完成，減少失血。,,22．變害為利原理,,a．利用有害因素(特別是介質(zhì)的有害作用)獲得有益的效果。,,b．通過有害因素與另外幾個有害因素的組合來消除有害因素。,,c．將有害因素加強到不再是有害的程度．,,例：將廢舊秸稈、大糞等用來制作沼氣；,,,,23. 反響原理,,a．引入反響以改善過程或動作。,,b．如果反響已經(jīng)存在，改變反響控制信號的大小或靈敏度。,,例：飛機接近機場時，改變自動駕駛系統(tǒng)的靈敏度。,,24．中介物原理,,a．利用可以遷移或有傳送作用的中間物體。,,b．把另一個(易分開的)物體暫時附加給某一物體。,,例：機械傳動中的惰輪；,,機加工中鉆孔用的鉆孔

43、導套；,,機械手代替人手。,,25．自效勞原理,,a、通過附加功能使物體產(chǎn)生自己效勞于自己的功能．,,b．利用廢物的材料、能量與物質(zhì)．,,例：利用發(fā)電過程產(chǎn)生的熱量取暖；,,低壓下長時間工作的水管會產(chǎn)生小洞，這些小洞通常會被水里的一些腐蝕材料堵住，實現(xiàn)自修理。,,26．復制原理,,a．用簡單而廉價的復制品代替難以得到的、復雜的、昂貴的、不方便的或易損壞的物體．,,b．用光學拷貝(圖像〕代替物體或物體系統(tǒng)。此時要改變比例(放大或縮小復制品)．,,c．如果利用可見光的復制品，那么轉(zhuǎn)為紅外線的或紫外線的復制。,,例：通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以對未來復雜系統(tǒng)進行研究；通過對模型的試驗代替對真實系統(tǒng)的試驗。,

44、,,27．低本錢、不耐用的物體替代昂貴、耐用的物體原理,,例：一次性紙杯；,,． 飛行駕駛模擬器。,,28．機械系統(tǒng)的替代原理,,a．用光學、聲學等設(shè)計原理代替力學設(shè)計原理。,,b．用電場、磁場及電磁場同物體相互作用。,,c、由恒定場轉(zhuǎn)向不定場，由時間固定的場轉(zhuǎn)向時間變化的場，由無結(jié)構(gòu)的場轉(zhuǎn)向有一定結(jié)構(gòu)的場。,,d．將鐵磁粒子用于場的作用中．,,例：為了將金屬覆蓋層和熱塑性材料黏結(jié)在一起，無需使用機械設(shè)備，可以通過施加磁場，提高結(jié)合強度．,,為了生產(chǎn)高質(zhì)量的金屬材料，在金屬融化過程當中，必須持續(xù)不斷地攪動金屬。使用電磁混頻器可實現(xiàn)更有效地攪動。,,29．氣動和液壓結(jié)構(gòu)原理,,用氣

45、體結(jié)構(gòu)和液體結(jié)構(gòu)代替物體的固體的局部，如充氣和充液的結(jié)構(gòu)，氣枕等結(jié)構(gòu)．,,例：挖掘機手臂采用液壓氣動裝置實現(xiàn)伸縮自如。,,運輸易碎制品(如排水管)的集裝箱里面有一個充氣囊，使制品在運輸中相互靠緊不致撞壞。,,,,,,30．柔性殼體或薄膜原理,,a．利用軟殼和薄膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)。,,b．用軟殼和薄膜使物體同外部介質(zhì)隔離。,,例：農(nóng)用塑料大棚種植蔬菜；,,貨艙內(nèi)貨物移動的解決方法；,,奧運場館--水立方。,,,,31．利用多孔材料原那么,,a．把物體作成多孔的或利用附加多孔元件(鑲嵌，覆蓋，等等)．,,b．如果物體是多孔的，事先用某種物質(zhì)填充空孔。,,例：阻性消聲器主要是利用多孔吸聲材料來降低噪聲

46、的 ；,,粉末冶金含油軸承 。,,32．改變顏色原理,,a．改變物體或外部介質(zhì)的顏色．,,b．改變物體或外部介質(zhì)的透明度．,,c，為了觀察難以看到的物體或過程，利用染色添加劑．,,d．如果已采用了這種添加劑，那么采用熒光粉．,,例；美國專利3425412：透明繃帶不必取掉便可觀察傷情；,,駕駛室內(nèi)的按鈕采用不同的顏色提醒人們不同的操作和操作的重要程度。,,33．同質(zhì)性原理,,采用相同或相似的物體制造與某物體相互作用的物體。,,例：為了減少化學反響，盛放某物體的容器可以用與該物體相同的材料來制造；,,用金剛石切割鉆石，切割產(chǎn)生的粉末可以回收。,,34．拋棄與修復原理,,a．已完成自己的使命或已無

47、用的物體局部應當剔除(溶解、蒸發(fā)等)或在工作過程中直接變化．,,b．消除的局部應當在工作過程中直接再生．,,例：一次性注射器；,,“檢查焊接過程的高壓區(qū)的方法是向高溫區(qū)參加光導探頭。其特征是，為改善在電弧焊和電火花焊接過程中檢查高溫區(qū)的可能性，利用可熔化的探頭．它以不低于自己熔化速度的速度被不斷地送入檢查的高溫區(qū)〞(蘇聯(lián)創(chuàng)造；證書N433397)．,,35．參數(shù)變化原理,,改變物體的物理狀態(tài)。 如夾心巧克力。,,改變物體的濃度、黏度、柔性、溫度等。如：居里點,,例：聯(lián)邦德國專利1291210：：降落跑道的減速地段建成“浴盆〞形式，里面充滿粘性液體，上面再鋪上厚厚一層彈性物質(zhì)。,,36．狀態(tài)變化

48、原理,,在物體狀態(tài)變化過程中實現(xiàn)某種效應。例如體積改變，放熱或吸熱。,,例：減震器利用彈簧伸縮變化實現(xiàn)減震； 溫度計利用汞的熱脹冷縮實現(xiàn)溫度計數(shù) ；,,空調(diào)制冷原理。,,37．熱膨脹原理,,a．利用材料的熱膨脹或熱收縮性質(zhì)．,,b. 利用一些熱膨脹系數(shù)不同的材料。,,例：緊密配合的軸與齒輪的裝配；,,,消防噴頭,,。,,38. 加速強氧化原理,,氧氣從一個級別轉(zhuǎn)變到另一個級別，如從環(huán)境氣體到充滿氧氣，從充滿氧氣到純氧氣，從純氧氣到離子態(tài)氧。,,例：為持久在水下呼吸，水中呼吸器中存儲濃縮空氣；,,用氧－乙炔氣焰鉅代替空氣－乙炔氣焰鉅切割金屬。在化學試驗中使用離子化氧氣加速化學反

49、響。,,,39．惰性環(huán)境原理,,a、用惰性介質(zhì)代替普通介質(zhì)。,,b．在真空中進行某過程。,,例：“預防棉花在倉庫中燃燒的方法，在向貯存地點運輸?shù)倪^程中用惰性氣體處理棉花〞 (蘇聯(lián)創(chuàng)造證書270170)；,,霓虹燈玻璃管內(nèi)充入惰性氣體，在燈管兩端由金屬制成的陰、陽電極上加一定的電壓，實現(xiàn)氣體放電。,,40．復合材料原理,,將材質(zhì)單一的材料改為復合材料。,,例：用復合環(huán)氧樹脂/炭化纖維制成的高爾夫球棍更加輕便、結(jié)實。,,飛機上一些金屬部件用工程塑料取代，使飛機更輕。,,,以上這些原理都是通用創(chuàng)造創(chuàng)造原理，未針對具體領(lǐng)域，其表達方法是描述可能解的概念。,,設(shè)計人員應根據(jù)這些建議提出已有系統(tǒng)的改進方

50、案，這樣才有助于問題的迅速解決。,,3.4 利用沖突矩陣實現(xiàn)創(chuàng)新,,沖突矩陣的簡介,,在設(shè)計過程中如何選用創(chuàng)造原理作為產(chǎn)生新概念的指導是一個具有現(xiàn)實意義的問題，通過多年的研究、分析、比較，Altshuller將描述技術(shù)沖突的39個通用工程參數(shù)與40條創(chuàng)造創(chuàng)造原理通過矩陣形式建立了對應的關(guān)系。,,,,矩陣中的列所描述的工程參數(shù)是沖突中改善的一方〔希望提高〕；,,行所代表的工程參數(shù)是惡化的一方〔希望降低〕。,,,3.4.2 利用沖突矩陣創(chuàng)新,,應用沖突矩陣解決問題的前處理和后處理是關(guān)鍵！,,應用技術(shù)沖突解決問題的步驟：,,1。定義待設(shè)計系統(tǒng)的名稱；,,2。確定待設(shè)計系統(tǒng)的主要功能；,,3。列出待設(shè)

51、計系統(tǒng)的關(guān)鍵子系統(tǒng)、各種輔助功能；,,4。確定待設(shè)計系統(tǒng)應改善的特性、應消除的特性；,,5。將涉及到的參數(shù)按39個工程參數(shù)創(chuàng)新描述；,,6。對技術(shù)沖突進行描述：如果某一工程參數(shù)要得到改善，將導致那些參數(shù)惡化？,,7。對技術(shù)沖突進行另一種描述：假設(shè)降低參數(shù)惡化的程度，要改善參數(shù)將被削弱，或另一惡化參數(shù)將被加強；,,8。在沖突矩陣中由沖突雙方確定相應的矩陣元素；,,9。由上述元素確定可用創(chuàng)造原理；,,10。將所確定的原理應用于設(shè)計者的問題中；,,11。找到、評價并完善概念設(shè)計及后續(xù)的設(shè)計。,,,通常所選定的創(chuàng)造原理多于一個，這說明前人已用這幾個原理解決了一些類似的特定的技術(shù)沖突。這樣原理僅僅說明解

52、的可能方向，即應用這些原理過濾掉了很多不太可能的解的方向，應當盡可能地將選定的每條原理都用到待設(shè)計過程中；假設(shè)所有可能的解都不能滿足要求，就要對沖突重新定義并求解。,,舉例：開口扳手的設(shè)計,選擇出能代表技術(shù)沖突的一對特性參數(shù)：,,1· 質(zhì)量提高的參數(shù)：物體產(chǎn)生的有害因素〔No.31〕,,減少對螺釘/螺母棱邊磨損；,,2· 帶來負面影響的參數(shù): 制造精度〔No.29〕，新的改進可使制造變的麻煩。,,確定創(chuàng)造原理： No.4 不對稱； No.17維數(shù)變化；,,No.34拋棄與修復； No.26 復制。,,創(chuàng)造創(chuàng)造原理在藝術(shù)構(gòu)成中的應用：,,,,,,,,,,3.5 側(cè)向空氣袋概念設(shè)計,

53、背景分析,,福特公司的側(cè)向空氣袋〔Side Air Bage)需安裝在座椅的蒙皮里。,,技術(shù)難題：側(cè)向碰撞發(fā)生時，空氣袋必須從座椅內(nèi)部穿出，沖破蒙皮，保護乘員平安；而平時蒙皮要有很好的強度，不得開裂。,,工程知識的了解,,分析以前測試數(shù)據(jù)和采用過的方法；,,查閱有關(guān)專利；,,對座椅的結(jié)構(gòu)進行深入分析；,,總結(jié)兩種蒙皮材料即織物或皮革的使用方式；,,總結(jié)福特車蒙皮的各種接縫方法；,,總結(jié)蒙皮與座椅的結(jié)合方式；,,分析空氣袋脹開的方向。,,,,用TRIZ理論描述需解決的問題,,理想的方案是：接縫處嚴密地縫合在一起，但空氣袋在脹開時不受任何阻礙。,,對應的物理矛盾是：接縫在平常使用時必須很強，但在側(cè)

54、向空氣袋脹開時必須容易裂開。,,本工程中，為了使解決方案更為廣泛，將這一物理矛盾作為需要到達的技術(shù)目標。,,側(cè)向空氣袋的總體方案設(shè)計開發(fā),,根據(jù)全面分析，解決側(cè)向空氣袋持續(xù)脹開的問題可從四個方面著手：,,將能量集中于接縫,,減少接縫強度；,,改善蒙皮的附著方式；,,新的接縫設(shè)計。,,,,1〕將能量集中于接縫,在蒙皮上設(shè)計某種設(shè)施,,刺繡,,織物門,,蒙皮內(nèi)陷,,雙空氣袋設(shè)計,,反向空氣袋,,撕開蒙皮接縫的空氣袋和救護用空氣袋,,能量重定向,,在空氣袋與蒙皮接縫之間設(shè)計特定的機構(gòu)，空氣袋膨脹時作用在該機構(gòu)上，使空氣袋的膨脹力局部轉(zhuǎn)化為機構(gòu)對接縫的剪力，將接縫撕開，然后機構(gòu)自身也為空氣袋的膨脹讓路

55、。,,2〕減少接縫強度,在空氣袋脹開期間降低接縫強度,,使用塑料襯墊,,接縫用線的選擇,,高溫下失效的線,,化學作用下失效的線,,新奇的線,,改變接縫方向,,運用TRIZ 的空間別離原理,,經(jīng)觀察在汽車的日常使用中，座椅的側(cè)面局部水平方,,向受力最大，垂直方向受力那么較??；空氣袋脹開時對接,,縫的作用力那么不受方向限制。為此，可把接縫的開口由,,通常的沿垂直方向改為沿水平方向，這樣接縫出的縫合,,就可以弱一些，方便空氣袋穿出。,,,,3〕改善蒙皮的附著方式,將蒙皮附著在座椅內(nèi)部的泡沫上,,為防止空氣袋在座椅蒙皮內(nèi)部脹大這一嚴重失效形式，應考慮將蒙皮與座椅更緊密地結(jié)合在一起。,,粉狀膠,,使用塑

56、料黏帶,,將蒙皮更好地附著在座椅結(jié)構(gòu)上,4〕新的接縫設(shè)計,著眼點之一是接縫處能與空氣袋的膨脹相一致的翻開，且翻開的力是可控的；,,被動機械鎖；,,主動機械鎖,,5〕其他建議,調(diào)查及確定接縫線可容忍的強度上限，以免接縫線強度預留太多，不利于空氣袋穿出。,,優(yōu)化和確定接縫線每英寸縫的針數(shù)，以免接縫線處縫線的針數(shù)太多，不利于空氣袋穿出。,,3.6 別離原理與創(chuàng)造原理的關(guān)系,別離原理 創(chuàng)造原理,空間別離 1、2、3、4、7、13、17、24、26、30,時間別離 9、10、11、15、16、18、19、20

57、、21、29、34、37,整體與局部別離 12、28、31、32、35、36、38、39、40,條件別離 1、7、25、27、5、22、23、33、6、8、14、25、35、13,,3.7 檢核表法與TRIZ創(chuàng)造原理的關(guān)系,檢核表法(Check list method)又叫設(shè)問法，由奧斯本首先提出，后經(jīng)美國創(chuàng)造工程研究所精選出9個工程作為提示人們進行創(chuàng)造性設(shè)想的工具，這9個方面的設(shè)問分別是：,,(1) 有無其它用途？,,(2) 能否借用？,,(3) 能否改變？,,(4) 能否擴大？,,(5) 能否縮小？,,(6) 能否代用？,,(7) 能否重新調(diào)整？,,(8) 能否顛倒過來？,,(9)

58、 能否組合？,,該方法在創(chuàng)造學中被稱為“創(chuàng)造技法之母〞，它具有強制性、多角度發(fā)散性的問題思考的特點，有利于克服人們不愿提問或不善提問的習慣，適合各種情況下的創(chuàng)新問題求解。,,經(jīng)過對照，檢核表法中的9個提問項實際上也與TRIZ的40條創(chuàng)造原理有著一定的對應關(guān)系，如表所示。,,,4.1 概述,,系統(tǒng)的作用是實現(xiàn)某種功能；,,理想的功能是場Field〔F〕通過物質(zhì)Substance2〔S2〕作用于物質(zhì)Substance1 〔S1〕，并改變S1。,,物質(zhì)可以是材料、工具、零件、人或環(huán)境等，可以是一個獨立的物體，也可以是一個復雜的系統(tǒng)。,,場是指完成某種功能所需的方法或手段。,,作用在物質(zhì)上的能量或場主

59、要有：,,Me－機械能 Th－熱能 Ch－化學能,,E－電能 M－磁場 G－重力場,4 物－場模型分析方法,,物－場分析方法為我們提供了一種方便、快捷的解決模式化問題的方法。開展到現(xiàn)在，已經(jīng)有76種標準解。,,描述型式：,場,物質(zhì)1,物質(zhì)2,物－場模型三元件之間的關(guān)系可以用以下5種不同的連線表示：,,應用application,,預期效應desired effect,,缺乏渴望效應insufficient desired effect,,有害效應harmful effect,,模型轉(zhuǎn)換tranformatio

60、n of model,,物－場模型可以分為四類：,,不完整系統(tǒng),,有效完整系統(tǒng),,非有效完整系統(tǒng),,有害完整系統(tǒng),,,4.2 構(gòu)建物－場模型,,創(chuàng)新問題被轉(zhuǎn)化成這種模型，目的是為了說明兩物質(zhì)和場之間的相互關(guān)系。,,通常構(gòu)造模型有以下四步：,,識別元件；,,構(gòu)建模型；,,從76種標準解中選擇一個最恰當?shù)慕猓?,進一步開展這個解〔新概念〕。,,在第三步和第四 步中，要充分挖掘和利用其他知識性工具。,,識別元件,構(gòu)造模型,完整系統(tǒng),有用？,有效？,選擇標準解,開展概念,應用其他,,知識性工具,有效？,是,完善,否,是,否,否,否,是,是,,4.3 利用物-場模型分析方法實現(xiàn)創(chuàng)新,,例一：純銅生產(chǎn)工藝

61、－電解法，要徹底去除銅外表電解質(zhì)很困難，如何才能改善清洗過程？,,1〕識別元件,,電解質(zhì)＝S1 水＝S2 機械清洗＝FMe,,2〕構(gòu)造模型,F,Me,S,1,S,2,清洗,電解液,水,F,Me,S,1,S,2,清洗,電解液,水,F,Me,S,1,S,2,F?,不能滿足渴望效應的物場模型,附加一種場以加強效應是一種標準解,,3〕從標準解中選擇一個適宜的解,,4〕進一步開展這種概念，以支持所得解決方案。,,利用超聲波；,,利用外表活性劑能去除污點的化學特性；,,利用磁性磁化水，進而改善清洗過程。,,5〕從標準解中選擇另一個不同的解,F,Me,S,1,S,2,清洗,電解液,水,F,

62、Me,S,1,S,3,清洗,,水蒸汽,F,Th,S,2,6〕開展一種概念以支持解,,應用過熱水蒸汽〔水在一定的壓力下，溫度可達1000度以上〕。水蒸汽將被迫進入純銅外表的細小毛孔中，使得電解質(zhì)離開純銅說明。,,例二：刷毛成形過程分析,,傳統(tǒng)工藝－使用模子。,,對問題進行物－場分析：,,熔化的塑料為S1，模子為S2, 重力場為F；,,該系統(tǒng)為一非有效完整系統(tǒng)；,,解決方法：改變S2。,,具體方案：根據(jù)對刷毛的要求，在熔化的塑料中參加磁粉，將原金屬模替換為已磁化的磁體，置于塑料塊帶刷毛區(qū)的上方，磁粉在磁場作用下連同附帶的塑料一起向上伸，形成刷毛，這一方法可以適應刷毛尺寸和樣式的迅速改變。,,4.4

63、 76種標準解,,在TRIZ中“標準〞表示解決不同領(lǐng)域問題的通用解決“訣竅〞。標準條件及根本相同的解稱為標準解。,,標準解分類：,類 別,標準解個數(shù),第一類：不改變或僅少量改變以改進系統(tǒng),第二類：改變系統(tǒng),第三類：系統(tǒng)傳遞,第四類：檢測與測量,第五類：簡化與改進策略,13,23,6,17,17,,第一類標準解,,改變一個系統(tǒng)使其具有所需要的輸出或消除不理想的輸出，對系統(tǒng)只有少量的改變或不改變。,,包括完善一個不完整系統(tǒng)或非有效完整系統(tǒng)所有需要的解。,,,A 改進具有非完整功能的系統(tǒng)〔1.1〕,,No.1(1.1.1) 完善具有不完整功能的系統(tǒng)：假設(shè)只有S1,增加S2及

64、場F。,,例如：僅有錘、釘子，構(gòu)不成完整的系統(tǒng)，因而什么作用不會發(fā)生。,,,No.2(1.1.2)假設(shè)系統(tǒng)不改變，但可接受永久的或臨時的添加物?？梢栽赟1或S2內(nèi)部添加來實現(xiàn)。,,例如：在混凝土中參加疏松的爐渣可降低其密度，從而減輕重量。,,,,No.3(1.1.3)假設(shè)系統(tǒng)不能改變，但永久的或臨時的外部添加劑改變S1或S2是可接受的。,,例如：系統(tǒng)由雪〔S1〕、滑雪板〔 S2 〕及重力組成，加蠟〔 S3〕到滑雪板底部可增加滑雪速度。,,,No.4(1.1.4)假設(shè)系統(tǒng)不能改變，但可用環(huán)境資源作為內(nèi)部或外部添加劑。,,例如：航道標記浮標在大海中搖擺太厲害，充入海水可使其穩(wěn)定。,,,No.5(1

65、.1.5)假設(shè)系統(tǒng)不能改變，但可以改變系統(tǒng)所處的環(huán)境。,,例如：辦公室中的計算機工作使得室溫增加，通過空調(diào)改變環(huán)境溫度保證計算機正常工作。,,,No.6(1.1.6)微小量的精確控制是困難的，但可以通過增加一個附加物并在之后除去來控制微小量。,,例如：注塑時使流動的塑料精確的充滿一個空腔是困難的，在適宜的位置留一個冒口，使得空腔內(nèi)的空氣流出，同時也使一局部塑料流出，之后將其去掉。,,No.7(1.1.7)一個系統(tǒng)中場強度不夠，增加場強又會損壞系統(tǒng)，強度足夠大的一個場施加到另一個元件上，該元件連接到原系統(tǒng)上。同理，一種物質(zhì)不能很好地發(fā)揮作用，但連接到另一種可用物質(zhì)上那么能發(fā)揮作用。,,例如：制作

66、預應力混凝土構(gòu)件時，方法之一是將鋼筋加熱，伸長之后固定并冷卻，使之產(chǎn)生拉應力，混凝土澆鑄后，松開固定處，混凝土便產(chǎn)生了壓應力。,,,No.8(1.1.8) 同時需要大的(強的〕及小的〔弱的〕效應時，小效應的位置可由物質(zhì)S3保護。,,例如：盛裝注射液的玻璃瓶是用火焰密封的，但火焰的高溫將降低藥液的質(zhì)量，密封時將玻璃瓶放在水中進行，可保持藥液處在一個適宜的溫度。,,B 消除和抵消有害效應〔1.2〕,,No.9(1.2.1) 在一個系統(tǒng)中有用和有害效應同時存在。S1和S2不必直接接觸，引入S3消除有害效應。,,例如：手〔 S2 〕直接清洗零件〔 S1 〕對皮膚有傷害，用皮手套〔S3〕隔開就起到了保護皮膚的效果。,,,No.10(1.2.2) 與No.9類似，但不允許增加新物質(zhì)，通過改變S1和S2消除有害效應。該類解包括增加“虛無物質(zhì)〞，如空位、真空、空氣、氣泡等，或加一種場，場的作用相當于增加一種物質(zhì)。,,例如：軸與孔的緊密裝配時，往往要通過加熱孔類零件使其膨脹，然后再行組裝。,,,,No.11(1.2.3) 有害作用是一種場引起的，引入物質(zhì)S3吸收有害效應。,,例如：電子部件所發(fā)出的熱量