5机械创新TRIZ理论.ppt

4-4 理想解理想解v把所研究的对象理想化是自然科学的基本方法之一。把所研究的对象理想化是自然科学的基本方法之一。v理理想想化化是是对对客客观观世世界界中中存存在在物物体体的的一一种种抽抽象象。这这种种抽抽象象客客观世界既不存在，又不能通过实验验证。观世界既不存在，又不能通过实验验证。v理理想想化化的的物物体体是是真真实实物物体体存存在在的的一一种种极极限限状状态态，对对于于某某些些研研究究有有重重要要作作用用，如如物物理理学学中中的的理理想想气气体体、理理想想液液体体，几几何学中的点、线等。何学中的点、线等。vTRIZ中理想化是一种强有力的工具，在创新过程中起着重中理想化是一种强有力的工具，在创新过程中起着重要作用。要作用。2021/9/23117世纪初伽利略运用抽象思维，先于牛顿世纪初伽利略运用抽象思维，先于牛顿发现了物体运动的惯性定律。发现了物体运动的惯性定律。v他进行了有名的斜面小球实验。他进行了有名的斜面小球实验。实实验验表表明明：小小球球下下落落高高度度与与上上升升高高度度的的差差值值取取决决于于小小球球的的圆圆度度和和它它同同斜斜面面的的摩摩擦擦力力。小小球球滚滚上上斜斜面面走走过过的的距距离离和和斜斜面面的的坡坡度度有有关关，斜斜面面坡坡度度越越小小，小球滚上的距离越长。小球滚上的距离越长。2021/9/232伽利略的设想伽利略的设想 321 h2021/9/233伽利略运用抽象思维设想伽利略运用抽象思维设想如果小球作成绝对的圆；如果小球作成绝对的圆；小球下落之后不是滚上一个斜面，而是一个绝对水小球下落之后不是滚上一个斜面，而是一个绝对水平的平面；平的平面；小球同平面没有任何摩擦力，也不受其它阻力的影小球同平面没有任何摩擦力，也不受其它阻力的影响。响。由此，伽利略发现了惯性定律。由此，伽利略发现了惯性定律。小球将一直运动下去小球将一直运动下去2021/9/234 其实，伽利略的设想若作为实验条件难以实现，其实，伽利略的设想若作为实验条件难以实现，但运用抽象思维却认识到事物的本质。但运用抽象思维却认识到事物的本质。理想化理想化2021/9/235一、理想解一、理想解 在在TRIZ中，理想化的应用包含：理想系统、理想过程、理想中，理想化的应用包含：理想系统、理想过程、理想资源、理想方法、理想机器和理想物质等。资源、理想方法、理想机器和理想物质等。v理理想想过过程程：只只有有过过程程的的结结果果，而而无无过过程程本本身身，突突然然就就获获得得了了结果。结果。v理理想想方方法法：不不消消耗耗能能量量及及时时间间，但但通通过过自自身身调调节节，能能够够获获得得所需的效应。所需的效应。v理想机器理想机器：没有质量、没有体积，但能完成所需要的工作。：没有质量、没有体积，但能完成所需要的工作。v理想物质理想物质：没有物质，功能得以实现。：没有物质，功能得以实现。2021/9/236理想化分理想化分局部理想化局部理想化与与全局理想化全局理想化两类。两类。局部理想化局部理想化是指对于选定的原理，通过不是指对于选定的原理，通过不同的实现方法使其理想化。同的实现方法使其理想化。全局理想化全局理想化是指对同一功能，通过选择不是指对同一功能，通过选择不同的原理使之理想化。同的原理使之理想化。2021/9/237（一）局部理想化（一）局部理想化4种模式种模式v（1）加加强强：通通过过参参数数优优化化、采采用用更更高高级级的的材材料料、引引入入附附加加调调节节装装置置等加强有用功能的作用。等加强有用功能的作用。v（2）降降低低：通通过过对对有有害害功功能能的的补补偿偿，减减少少或或消消除除损损失失或或浪浪费费，采采用用更便宜的材料、标准零部件等。更便宜的材料、标准零部件等。v（3）通通用用化化：采采用用多多功功能能技技术术增增加加有有用用功功能能的的个个数数。如如现现代代多多媒媒体体计算机具有电视机、电话、传真机、音响等功能。计算机具有电视机、电话、传真机、音响等功能。v（4）专用化专用化：突出功能的主次。如早期的汽车厂要生产零部件，最：突出功能的主次。如早期的汽车厂要生产零部件，最后将它们组装成汽车，今天的汽车厂主要是组装汽车，而零部件由很后将它们组装成汽车，今天的汽车厂主要是组装汽车，而零部件由很多专业配套厂生产。多专业配套厂生产。2021/9/238（二）全局理想化三种模式（二）全局理想化三种模式v（1）功能禁止功能禁止：在不影响主要功能的条件下，去掉：在不影响主要功能的条件下，去掉中性的及辅助的功能。中性的及辅助的功能。v（2）系统禁止系统禁止：如果采用某种可用资源后可省掉辅：如果采用某种可用资源后可省掉辅助子系统，一般可降低系统的成本。助子系统，一般可降低系统的成本。v（3）原理改变原理改变：改变已有系统的工作原理，可简化：改变已有系统的工作原理，可简化系统或使过程更为方便。系统或使过程更为方便。2021/9/239v设计人员在设计过程开始需要选择目标，即是将设计人员在设计过程开始需要选择目标，即是将问题局部理想化还是将其全局理想化。（发现问问题局部理想化还是将其全局理想化。（发现问题，获得创意）题，获得创意）v通常首先考虑局部理想化通常首先考虑局部理想化：对于选定的原理，通：对于选定的原理，通过不同的实现方法使其理想化。过不同的实现方法使其理想化。v所有的尝试都失败后（无法解决冲突）才考虑全所有的尝试都失败后（无法解决冲突）才考虑全局理想化局理想化：对同一功能，通过选择不同的原理使：对同一功能，通过选择不同的原理使之理想化。之理想化。2021/9/2310二、理想化水平二、理想化水平v技技术术系系统统是是功功能能的的实实现现，同同一一功功能能存存在在多多种种技技术术实实现现，任任何何系系统统在在完成人们所需的功能时，都有负面作用。完成人们所需的功能时，都有负面作用。v评价正反两方面作用采用如下公式：评价正反两方面作用采用如下公式：理想化水平理想化水平=有用功能之和有用功能之和/有害功能之和有害功能之和v增加理想化水平的四种方式：增加理想化水平的四种方式：（l）分子增加的速率高于分母增加速率。）分子增加的速率高于分母增加速率。（2）分子增加，分母减少。）分子增加，分母减少。（3）分子不变，分母减少，即有害功能减少。）分子不变，分母减少，即有害功能减少。（4）分母不变，分子增加，即有用功能增加，有害功能不变。）分母不变，分子增加，即有用功能增加，有害功能不变。2021/9/2311v为为便便于于分分析析，将将有有害害功功能能分分解解为为代代价价与与危危害害，将将有有用用功能之和用效益之和来代替。功能之和用效益之和来代替。理想化水平理想化水平=效益效益/（代价之和（代价之和+危害之和）危害之和）v代代价价包包括括原原料料的的成成本本、系系统统占占用用的的空空间间、消消耗耗的的能能量量及产生的噪声等。及产生的噪声等。v危害危害包括废弃物及污染等。包括废弃物及污染等。v产产品品或或系系统统的的理理想想化化水水平平与与其其效效益益之之和和成成正正比比，与与所所有代价及危害之和成反比。有代价及危害之和成反比。不不断断地地增增加加产产品品理理想想化化水水平平是产品创新的目标。是产品创新的目标。2021/9/2312三、理想解的确定方法三、理想解的确定方法（一）理想解（一）理想解v产品处于进化之中，进化的过程就是产品由低级向高级产品处于进化之中，进化的过程就是产品由低级向高级演化的过程。演化的过程。v在在进进化化的的某某一一阶阶段段，不不同同产产品品进进化化的的方方向向是是不不同同的的，如如降降低低成成本本、增增加加功功能能、提提高高可可靠靠性性、减减少少污污染染等等都都是是产产品可能的进化方向。品可能的进化方向。v如如果果将将所所有有产产品品作作为为一一个个整整体体，低低成成本本、高高功功能能、高高可可靠性、无污染等是产品的理想状态。靠性、无污染等是产品的理想状态。v产品处于理想状态的解称为理想解。产品处于理想状态的解称为理想解。v每种产品都向着它的理想解进化。每种产品都向着它的理想解进化。2021/9/2313v理理想想解解可可采采用用与与技技术术及及实实现现无无关关的的语语言言，对对需需要要创创新新的原因进行描述。的原因进行描述。v创新的重要进展往往通过对问题深入的理解取得。创新的重要进展往往通过对问题深入的理解取得。v确认使系统不能处于理想化的元件是创新成功的关键。确认使系统不能处于理想化的元件是创新成功的关键。v设设计计过过程程中中从从某某一一起起点点向向理理想想解解过过渡渡的的过过程程称称为为理理想想化过程。化过程。2021/9/2314理想解的四个特点理想解的四个特点 1）消除了原系统的不足之处。）消除了原系统的不足之处。2）保持了原系统的优点。）保持了原系统的优点。3）没有使系统变得更复杂。）没有使系统变得更复杂。（采用无成本或可用资源）（采用无成本或可用资源）4）没有引入新的缺陷。）没有引入新的缺陷。2021/9/2315 例：考虑割草机作为工具，草坪上的草作为被割的目标。例：考虑割草机作为工具，草坪上的草作为被割的目标。v割草机在割草时发出噪声、消耗燃料、产生空气污染、割草机在割草时发出噪声、消耗燃料、产生空气污染、甩出的草片有时会伤害操作的工人。甩出的草片有时会伤害操作的工人。v如果设计任务是改进已有的割草机，设计者可能会很快如果设计任务是改进已有的割草机，设计者可能会很快想到减少噪声、增加安全性、降低燃料消耗。想到减少噪声、增加安全性、降低燃料消耗。v但如果确定理想解，就会勾画出未来割草机及草坪维护但如果确定理想解，就会勾画出未来割草机及草坪维护的蓝图。的蓝图。2021/9/23162021/9/2317（二）理想解的确定（二）理想解的确定v理想解的正确描述会直接得出问题的解。理想解的正确描述会直接得出问题的解。v与与技技术术无无关关的的理理想想解解使使设设计计者者的的思思维维能能跳跳出出问问题题的的传传统统解决方法。解决方法。TRIZ确定理想解的步骤确定理想解的步骤 1）设计的最终目的是什么）设计的最终目的是什么?2）理想解是什么）理想解是什么?3）达到理想解的障碍是什么）达到理想解的障碍是什么?4）出现这种障碍的结果是什么）出现这种障碍的结果是什么?5）不出现这种障碍的条件是什么）不出现这种障碍的条件是什么?创造这些条件存在的可用资源是什么创造这些条件存在的可用资源是什么?2021/9/2318农场养兔子农场养兔子v兔兔子子需需要要新新鲜鲜草草，农农场场主主既既不不希希望望兔兔子子走走得得太太远远而而不不易易被发现，又不希望花很多时间把鲜草送到兔子旁边。被发现，又不希望花很多时间把鲜草送到兔子旁边。1）问题的）问题的最终目的最终目的是什么是什么?兔子能够吃到新鲜的青草。兔子能够吃到新鲜的青草。2）理想解理想解是什么是什么?兔子永远自己吃到青草。兔子永远自己吃到青草。3）达到理想解的）达到理想解的障碍障碍是什么是什么?放兔子的笼子不能移动。放兔子的笼子不能移动。2021/9/2319 4）出现这种障碍的结果出现这种障碍的结果是什么是什么?由由于于笼笼子子不不能能移移动动，可可被被兔兔子子吃吃的的草草地地面面积积不不变变，短短时时间间内青草就被吃光了。内青草就被吃光了。5）不出现这种障碍的条件不出现这种障碍的条件是什么是什么?当当兔兔子子基基本本吃吃光光笼笼子子内内的的鲜鲜草草时时，笼笼子子移移动动到到另另一一块块有有青青草的地方。草的地方。创造这些条件存在的创造这些条件存在的可用资源可用资源是什么是什么?笼子本身安上轮子，兔子自己可推动其运动到有青草的地笼子本身安上轮子，兔子自己可推动其运动到有青草的地方。即兔子本身就是可用资源。方。即兔子本身就是可用资源。2021/9/2320v发发明明创创造造是是有有级级别别的的，级级别别越越高高，创创新新设设计计的的过过程程越越困难，则产品的市场竞争力越强。困难，则产品的市场竞争力越强。v高高级级别别产产品品的的发发明明不不仅仅需需要要设设计计人人员员自自身身的的素素质质，更更需要行业以外或全人类的已有研究成果。需要行业以外或全人类的已有研究成果。v企企业业要要不不断断吸吸收收不不同同行行业业的的知知识识创创新新成成果果，并并应应用用于于自己的产品设计，以保持企业的市场竞争力。自己的产品设计，以保持企业的市场竞争力。v发明创造的理想状态是理想解的实现。发明创造的理想状态是理想解的实现。v尽可能使产品接近于理想解是产品创新的指导思想。尽可能使产品接近于理想解是产品创新的指导思想。v确定产品的理想解是设计人员综合素质的体现。确定产品的理想解是设计人员综合素质的体现。2021/9/23214-5 设计中的冲突设计中的冲突 产品是功能的实现、载体。产品是功能的实现、载体。v任任何何产产品品都都包包含含一一个个或或多多个个功功能能。为为实实现现功功能能，产产品品要要由相互关联的多个零部件组成。由相互关联的多个零部件组成。v为提高产品的市场竞争力，需要不断对产品改进设计。为提高产品的市场竞争力，需要不断对产品改进设计。v当当改改变变某某个个零零件件、部部件件的的设设计计，即即提提高高产产品品某某些些方方面面的的性性能能时时，可可能能会会影影响响到到相相关关联联的的零零部部件件，结结果果可可能能使使产产品或系统另一些方面的性能受到影响。品或系统另一些方面的性能受到影响。v如果这些影响是负面影响，则设计出现了冲突。如果这些影响是负面影响，则设计出现了冲突。2021/9/2322TRIZ理论认为理论认为v发发明明问问题题的的核核心心是是解解决决冲冲突突，未未克克服服冲冲突突的的设设计计不不是是创新设计。创新设计。v产产品品进进化化过过程程就就是是不不断断解解决决产产品品存存在在的的冲冲突突的的过过程程。一一个个冲冲突突解解决决后后，产产品品进进化化过过程程处处于于停停顿顿状状态态；之之后后的另一个冲突解决后，产品移到一个新的状态。的另一个冲突解决后，产品移到一个新的状态。v设设计计人人员员在在设设计计过过程程中中不不断断发发现现并并解解决决冲冲突突，是是推推动动产品向理想化方向进化的动力。产品向理想化方向进化的动力。介绍冲突及类型、技术冲突、物理冲突介绍冲突及类型、技术冲突、物理冲突的基本概念及确定冲突的方法。的基本概念及确定冲突的方法。2021/9/2323一、产品的外部及内部特性一、产品的外部及内部特性v产产品品的的质质量量取取决决于于性性能能，性性能能又又称称为为特特性性或或属性。属性。v产品的性能有不同的分类方法。产品的性能有不同的分类方法。2021/9/23242021/9/2325v 有些学者将产品性能分为有些学者将产品性能分为外部性能外部性能与与内部性能内部性能两类。两类。v外外部部性性能能指指从从产产品品外外部部可可看看到到或或判判断断的的性性能能，如如功功能能、操操作作、制制造造和和运运输输等等。外外部部性性能能可可能能通通过过市市场场分分析析、竞争产品的分析及新技术的引入等确定。竞争产品的分析及新技术的引入等确定。v内内部部性性能能指指产产品品设设计计人人员员可可直直接接控控制制的的性性能能，如如产产品品的的尺尺寸寸、公公差差、强强度度、刚刚度度及及磨磨损损等等。内内部部性性能能是是设设计人员在设计过程中为了满足外部性能确定的。计人员在设计过程中为了满足外部性能确定的。产品设计的过程实际上是将产品外部产品设计的过程实际上是将产品外部性能通过内部性能实现的过程。性能通过内部性能实现的过程。2021/9/2326v从不同的观点看产品的外部性能是不同的。从不同的观点看产品的外部性能是不同的。v设设计计人人员员要要综综合合产产品品的的外外部部性性能能，提提出出产产品品的的内部性能。内部性能。v这这些些内内部部性性能能往往往往存存在在冲冲突突，由由于于冲冲突突的的存存在在就提出了创新设计的要求。就提出了创新设计的要求。2021/9/2327二、冲突及其分类二、冲突及其分类v（一）设计中的冲突（一）设计中的冲突v无无论论是是新新设设计计还还是是已已有有产产品品的的改改进进设设计计，在在设设计计过过程程中中首首先先要要保保证证或或提提高高产产品品的的某某些些内内部部性性能能，但但这这种种提提高高往往往往导导致致产产品品其其它它内内部部性性能能的的降降低低，即即设设计计中中往往往往存在冲突。存在冲突。v例例：飞飞机机设设计计中中如如果果使使垂垂直直稳稳定定器器的的面面积积加加大大一一倍倍，将将减减少少飞飞机机振振动动幅幅值值的的50%，但但这这将将导导致致飞飞机机对对阵阵风风或阵雨的敏感，同时增加了飞机的重量。或阵雨的敏感，同时增加了飞机的重量。2021/9/2328v冲冲突突普普遍遍存存在在于于各各种种产产品品的的设设计计中中。传传统统设设计计中中的的折折衷衷法法，冲冲突突并并没没有有彻彻底底解解决决，而而是是在在冲冲突突双双方方取取得得折折衷衷方方案案，或或只只是是降降低低了了冲冲突突的的程程度。度。vTRIZ理理论论认认为为，产产品品创创新新的的标标志志是是解解决决或或移移走走设计中的冲突设计中的冲突，进而产生新的有竞争力的解。，进而产生新的有竞争力的解。2021/9/2329（二）冲突的分类（二）冲突的分类1通常的分类通常的分类2021/9/2330第七讲开始第七讲开始2021/9/23312基于基于TRIZ的分类的分类vG.S.Altshuller将冲突分为三类：将冲突分为三类：管理冲突、物理冲突及技术冲突。管理冲突、物理冲突及技术冲突。v管管理理冲冲突突：为为了了避避免免某某些些现现象象或或希希望望取取得得某某些些结结果果，需需要要做做一一些些事事情情，但但不不知知如如何何去去做做。如如希希望望提提高高产产品质量、降低原材料的成本，但不知方法。品质量、降低原材料的成本，但不知方法。v管管理理冲冲突突本本身身具具有有暂暂时时性性，无无启启发发价价值值，并并不不能能表表现出问题的解的可能方向，不属现出问题的解的可能方向，不属TRIZ的研究内容。的研究内容。2021/9/2332v 物物理理冲冲突突：为为了了实实现现某某种种功功能能，一一个个子子系系统统或或元元件件应应具具有有一一种种特特性性，但但同同时时出出现现了了与与该该特特性性相反的特性。相反的特性。v物理冲突出现的几种情况：物理冲突出现的几种情况：1）一一个个子子系系统统中中有有用用功功能能加加强强的的同同时时，导导致致该该子子系统中有害功能的加强。系统中有害功能的加强。2）一一个个子子系系统统中中有有害害功功能能降降低低的的同同时时，导导致致该该子子系统中有用功能的降低。系统中有用功能的降低。2021/9/2333TechOptimizer案例下載案例下載v藥物包裝封存藥物包裝封存 PDF檔檔(88.5K)Ampule（安瓯）是裝一次用量的皮下注射液的密封小玻（安瓯）是裝一次用量的皮下注射液的密封小玻璃瓶。在藥物包裝時，使用強大的火焰作用在璃瓶。在藥物包裝時，使用強大的火焰作用在Ampule頸頸部以有效地密封。品管檢測中，化學家發現由於包裝時部以有效地密封。品管檢測中，化學家發現由於包裝時火焰高溫，易使藥物分解。火焰高溫，易使藥物分解。工程師怎樣維持藥物的品質同時又能有效的封住瓶口？工程師怎樣維持藥物的品質同時又能有效的封住瓶口？2021/9/2334v薄壁體的鑄造薄壁體的鑄造 PDF檔檔(70.0K)使用壓模鑄造法鑄造薄壁體時，造成薄壁鑄件品質使用壓模鑄造法鑄造薄壁體時，造成薄壁鑄件品質不夠高。當熔化金屬擠入鑄模時，鑄模內空氣會溶不夠高。當熔化金屬擠入鑄模時，鑄模內空氣會溶解在金屬中，空氣泡會在鑄件內，同時空氣泡附在解在金屬中，空氣泡會在鑄件內，同時空氣泡附在鑄模壁上，也會導致鑄件品質降低。鑄模壁上，也會導致鑄件品質降低。這個問題可用一種已知技巧解決。這個問題可用一種已知技巧解決。震動或轉動鑄模，震動或轉動鑄模，可使移除氣泡的效能增加，但是模具設計變得很複可使移除氣泡的效能增加，但是模具設計變得很複雜，如何解決這個問題？雜，如何解決這個問題？2021/9/2335v飛機機翼飛機機翼 PDF檔檔(84.7K)飛機機翼為了增加有效面積，但從相對機翼飛機機翼為了增加有效面積，但從相對機翼重量變重，減少升力增加的效益。重量變重，減少升力增加的效益。工程師如何使翼面增加升力而重量沒有增加工程師如何使翼面增加升力而重量沒有增加?2021/9/2336v技技术术冲冲突突：一一个个作作用用同同时时导导致致有有用用及及有有害害两两种种结结果果，也也指指有有用用作作用用的的引引入入或或有有害害效效应应的的消消除除导导致致一个或几个子系统或系统变坏。一个或几个子系统或系统变坏。v技技术术冲冲突突常常表表现现为为一一个个系系统统中中两两个个子子系系统统之之间间的的冲突。冲突。2021/9/2337技术冲突出现的几种情况技术冲突出现的几种情况1）在在一一个个子子系系统统中中引引入入一一种种有有用用功功能能，导导致致另另一一个个子子系系统统产产生生一一种种有有害害功功能能，或或加加强强了了已已存存在在的的一一种种有害功能。有害功能。2）消消除除一一种种有有害害功功能能，导导致致另另一一个个子子系系统统有有用用功功能能变坏。变坏。3）有有用用功功能能的的加加强强或或有有害害功功能能的的减减少少，使使另另一一个个子子系统或系统变得太复杂。系统或系统变得太复杂。2021/9/23383实例实例例例1：波波音音公公司司改改进进737的的设设计计时时，需需要要将将使使用用中中的的发发动动机机改为功率更大的发动机。改为功率更大的发动机。发发动动机机功功率率越越大大，工工作作时时需需要要的的空空气气越越多多，发发动动机机罩罩的的直直径要增大。径要增大。发发动动机机罩罩增增大大，机机罩罩离离地地面面的的距距离离减减小小。而而距距离离的的减减小小是是不允许的。不允许的。v上上述述改改进进设设计计中中出出现现了了技技术术冲冲突突，即即希希望望发发动动机机吸吸入入更更多的空气，但又不希望发动机罩与地面的距离减少。多的空气，但又不希望发动机罩与地面的距离减少。2021/9/2339例例22021/9/2340v对对于于不不同同的的设设计计对对象象，根根据据内内部部性性能能，找出技术冲突，并用语言描述。找出技术冲突，并用语言描述。vTRIZ理理论论对对可可能能出出现现的的冲冲突突问问题题进进行行分分类类，以以便便设设计计者者根根据据问问题题的的类类型型进进行行深深入的研究并取得创新解。入的研究并取得创新解。2021/9/2341三、技术冲突的一般化三、技术冲突的一般化v通通过过对对250万万件件专专利利的的详详细细研研究究，TRIZ理理论论提提出用出用39个通用工程参数个通用工程参数描述冲突。描述冲突。v实实际际应应用用中中，首首先先把把组组成成冲冲突突的的双双方方内内部部性性能能用用39个工程参数中的个工程参数中的2个来表示。个来表示。v目目的的是是把把实实际际工工程程设设计计中中的的冲冲突突转转化化为为一一般般的的或标准的技术冲突或标准的技术冲突。2021/9/23422021/9/2343v39个通用工程参数可分为三类：个通用工程参数可分为三类：1）通用物理及几何参数：）通用物理及几何参数：No112，No1718，No21。2）通用技术负向参数：）通用技术负向参数：No1516，No1920，No2226，No3031。3）通用技术正向参数：）通用技术正向参数：No1314，No2729，No3239。v负向参数负向参数变大时，使系统或子系统的性能变差。变大时，使系统或子系统的性能变差。v正向参数正向参数变大时，使系统或子系统的性能变好。变大时，使系统或子系统的性能变好。2021/9/2344v例例：很很多多铸铸件件或或管管状状结结构构通通过过法法兰兰连连接接。维维护护时时，法法兰兰连连接接处处常常常常要要拆拆开开。有有些些连连接接处处还还要要承承受受高高温温、高高压压，并并要要求密封良好。有的重要法兰需要很多个螺栓连接。求密封良好。有的重要法兰需要很多个螺栓连接。2021/9/2345v技术冲突：技术冲突：1）如果密封性良好，则操作时间变长，结构的质量增加。）如果密封性良好，则操作时间变长，结构的质量增加。2）如果质量轻，则密封性变差。）如果质量轻，则密封性变差。3）如果操作时间短，则密封性变差。）如果操作时间短，则密封性变差。v按按39个工程参数描述如下：个工程参数描述如下：v希望改进的特性：希望改进的特性：1）静止物体的重量。（）静止物体的重量。（No.2）2）可操作性。（）可操作性。（No.33）3）装置的复杂性。（）装置的复杂性。（No.36）v上述三种特性改善将导致如下特性的降低：上述三种特性改善将导致如下特性的降低：1）结构的稳定性。（）结构的稳定性。（No.13）2）可靠性。（）可靠性。（No.27）2021/9/2346四、技术冲突的确定四、技术冲突的确定vTRIZ理理论论中中的的物物质质-场场分分析析方方法法已已作作为为一一种种工工具具用用于于技技术冲突的确定。术冲突的确定。（一）物质（一）物质-场分析基本符号场分析基本符号v产品是功能的实现。产品是功能的实现。Pahl及及Baitz定义功能：定义功能：“系统的系统的输入量和输出量之间的一般的、希望有的关系输入量和输出量之间的一般的、希望有的关系”。系。系统的总功能是总任务的描述，可分解为分功能，分功统的总功能是总任务的描述，可分解为分功能，分功能是分任务的描述。这种分解可进行下去，一直到被能是分任务的描述。这种分解可进行下去，一直到被称为支持功能的最底层功能为止。支持功能是称为支持功能的最底层功能为止。支持功能是“一种一种通用部件、过程或子系统的通用模型通用部件、过程或子系统的通用模型”。2021/9/2347vAltshuller通过对功能的研究发现了通过对功能的研究发现了3条定律：条定律：1）所有的功能都可分解为三个基本元件。）所有的功能都可分解为三个基本元件。2）一个存在的功能必定由三个基本元件构成。）一个存在的功能必定由三个基本元件构成。3）将相互作用的三个基本元件有机组合将产生一个功能。）将相互作用的三个基本元件有机组合将产生一个功能。v组成功能的三个基本元件分别为两种物质及一种场。组成功能的三个基本元件分别为两种物质及一种场。v物物质质可可以以是是任任何何东东西西，如如太太阳阳、地地球球、轮轮船船、飞飞机机、计计算机、水、算机、水、X射线、齿轮和分子等。射线、齿轮和分子等。v场场是是能能量量的的总总称称，可可以以是是核核能能、电电能能、磁磁能能、机机械械能能和和热能等。热能等。2021/9/2348 TRIZ中功能的基本描述如图，图中中功能的基本描述如图，图中F为为场，场，S1及及S2分别为物质。分别为物质。FS1S2功能的基本图形表示功能的基本图形表示2021/9/2349vS1为被动元件为被动元件，起作用、被操作及被改变的角色。，起作用、被操作及被改变的角色。vS2为为主主动动元元件件，起起工工具具的的作作用用，作作用用、操操作作或或改改变变被被动元件动元件S1，S2又常被称为工具。又常被称为工具。vF为使能元件为使能元件，使，使S1与与S2相互作用。相互作用。v一个待设计的系统可能有多个功能。一个待设计的系统可能有多个功能。v在在一一个个功功能能中中作作为为被被动动元元件件的的S1可可能能是是另另一一功功能能中中的的主动元件主动元件S2。v这些功能的总体构成了待设计系统的总功能。这些功能的总体构成了待设计系统的总功能。2021/9/2350（二）物质（二）物质-场分析的符号系统场分析的符号系统v物质物质-场分析的基础是用图形表示待设计系统。场分析的基础是用图形表示待设计系统。a）需要的效应（有效完整功能）需要的效应（有效完整功能）b）不足效应（非有效完整功能）不足效应（非有效完整功能）c）有害效应（有害功能）有害效应（有害功能）Ftype：场的类型。常用类型：场的类型。常用类型：Me一机械，一机械，Th一热，一热，Ch一化学，一化学，E一电，一电，M一磁，一磁，G一重力。一重力。2021/9/2351（三）功能分类及技术冲突模型（三）功能分类及技术冲突模型v按按物物质质-场场分分析析方方法法，首首先先建建立立待待设设计计系系统统的的模模型型。一一个个系系统统往往往往包包含含多个功能，因而需建立每个功能的模型。多个功能，因而需建立每个功能的模型。vTRIZ中将功能分为中将功能分为4类。类。（1）有有效效完完整整功功能能：功功能能的的三三个个元元件件都都存存在在，且且都都有有效效，是是设设计计者者追追求求的效应。的效应。（2）不不完完整整功功能能：组组成成功功能能的的三三元元件件中中部部分分元元件件不不存存在在，需需要要增增加加元元件件来实现有效完整功能，或用一种新功能代替。来实现有效完整功能，或用一种新功能代替。（3）非非有有效效完完整整功功能能：功功能能中中的的三三元元件件都都存存在在，但但设设计计者者所所追追求求的的效效应应未能完全实现。未能完全实现。（4）有有害害功功能能：功功能能中中的的三三元元件件都都存存在在，但但产产生生与与设设计计者者所所追追求求效效应应相相冲突的效应。创新的过程要消除有害功能。冲突的效应。创新的过程要消除有害功能。2021/9/2352系统中的技术冲突系统中的技术冲突v图图a：系统中同时存在有效完整功能及有害功能，如果：系统中同时存在有效完整功能及有害功能，如果改善有效完整功能，则可能加剧有害功能的负面效应。改善有效完整功能，则可能加剧有害功能的负面效应。存在技术冲突。存在技术冲突。v图图b：系统中同时存在非有效完整功能及有害功能，如：系统中同时存在非有效完整功能及有害功能，如果改善非有效完整功能，则可能加剧有害功能的负面果改善非有效完整功能，则可能加剧有害功能的负面效应。存在技术冲突。效应。存在技术冲突。2021/9/2353（四）实例（四）实例v 汽车正面碰撞是造成交通事故汽车正面碰撞是造成交通事故65%伤亡的原因。伤亡的原因。v很很多多的的轿轿车车安安装装有有安安全全气气囊囊，对对交交通通事事故故的的调调查查发发现现，安安全全气气囊囊每每保保护护20人人，就就有有1人人不不能能受受保保护护而而死死亡亡，而而且且死死亡亡的的人人中中一一般般身身体体较较矮矮，如如儿儿童童与妇女。与妇女。2021/9/2354 分析：分析：v轿轿车车是是一一个个系系统统，该该特特定定问问题题只只涉涉及及轿轿车车的的一一个个子子系系统统：安安全全气气囊囊与司机及前排乘客。与司机及前排乘客。v该该子子系系统统所所完完成成的的一一个个功功能能是是在在汽汽车车正正面面碰碰撞撞时时保保护护司司机机与与乘乘客客，但但只只保保护护了了身身体体高高的的司司机机与与乘乘客客，而而有有可可能能伤伤害害身身体体矮矮的的司司机机与与乘乘客。客。FM：机械能。S1.1：身体较高的司机与乘客S1.2：身体较矮的司机与乘客S2：安全气囊。2021/9/2355v 如如果果要要进进行行创创新新设设计计，应应彻彻底底克克服服现现有有设设计计中中存存在在的的冲冲突突，即即新新的的安安全全气气囊囊既既要要保保护护身身体体较较高高的的司司机机与与乘乘客客，又又要要保保护护身身体体较较矮矮的的司司机机与与乘客。乘客。S2S1（S1.1，S1.2）FM改进设计后的安全气囊子系统改进设计后的安全气囊子系统2021/9/2356產品分析模組產品分析模組 v產品分析模組提供許多工具，協助使用者定義產品的功能產品分析模組提供許多工具，協助使用者定義產品的功能模型。針對功能模型，此模組會提出許多增加產品價值的模型。針對功能模型，此模組會提出許多增加產品價值的方法。產品分析模組能協助使用者釐清系統的關鍵功能，方法。產品分析模組能協助使用者釐清系統的關鍵功能，並正確地陳述問題。只要將您的產品並正確地陳述問題。只要將您的產品/系統建構成功能模型，系統建構成功能模型，並設定有用功能及有害功能並設定有用功能及有害功能(圖一圖一)，接下來，軟體便會幫，接下來，軟體便會幫您自動辨識出所有需要克服的問題您自動辨識出所有需要克服的問題(圖二圖二)。2021/9/2357图图一一 2021/9/2358图图二二2021/9/2359