统一结构创新思维课件.pptx
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1、USITUnified Structured Inventive Thinking“统统一一结结构构创创新思新思维维”(简简化化了的了的TRIZ程程序)序)1“阿奇舒勒提出了阿奇舒勒提出了经经典典TRI Z 下一下一阶阶段的开段的开 发发目目标标即: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 学者学者创创建的研究成果,从整建的研究成果,从整合合/简简化解决化解决发发明明问题问题程序出程序出发发 设计设计了了SI T(Ststematic Inventive Thinking系系统创统创新新 思思维维)。着重)。着重强强调调:同同时满时满足足“变质变质”和和“闭闭世界世界”两个两个 条件是解决条件是解决发发明明问题问题消除矛盾的前提条件。消除矛盾的前提条件。上世上世纪纪90年
3、代初,年代初,SI T 传传人美国,人美国,Si ckafus 在福特公司接在福特公司接 受了受了SI T,并将其,并将其进进行了行了结结构化改造,形成了构化改造,形成了U SI T 雏雏形。形。日本学者中川日本学者中川彻彻(Toru Nakagowa)、)、D.M a m m 等人等人针对针对其中其中 存在的不足,将其与存在的不足,将其与TRI Z 进进一步整合,修正和改一步整合,修正和改进进,并建,并建 立了相立了相应应的知的知识库识库,最,最终终形成了形成了较为较为完善的完善的U SI T,于,于2003 年在年在TRI Z 网站网站杂杂志公开志公开发发表。表。3USIT方法方法的的基基
4、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是一切是一切创创新新问题问题的完的完 整定整定义义、分析聚焦点、分析聚焦点 和直通解决和直通解决问题问题捷径捷径 的三大基本要素的三大基本要素2对对象象(O):):实际实际存在的、占有空存在的、占有空间间的、可触及的有形事的、可触及的有形事 物,物,对对象在相互接触中,彼此有改象在相互接触中,彼此有改变变或阻止改或阻止改变变属性的能属性的能 力。(信息和光是特殊的力。(信息和光是特殊的对对象)象)属性属性(A):识别对识别对象的特性,被称之象的特性,被称之为为属性。属性。这这是
5、定是定义义 各种各种类别对类别对象所需要的概念(基本原理)譬象所需要的概念(基本原理)譬如如,对对象象铅铅笔笔 有有颜颜色、材料以及色、材料以及铅铅笔笔头头的形状的形状连连同其它的等等,不同种同其它的等等,不同种 类类的的对对象具有有不同的属性。相同种象具有有不同的属性。相同种类对类对象的成象的成员员具有相具有相 同的属性,但是量度不同,(量同的属性,但是量度不同,(量值值m e tri cs :定量:定量测测量属量属 性的程度,性的程度,强强度,度,质质量等。)量等。)有害功能有害功能(U):):由于两个相由于两个相结结合的属性支持的作用是一合的属性支持的作用是一 个功能,功能个功能,功能结
6、结果改果改变变被被扩扩展的属性的量展的属性的量值值改善一个功能改善一个功能 或激活在一个期望作用的或激活在一个期望作用的对对象的属性。当期望的作用失效象的属性。当期望的作用失效 时时,功能就成,功能就成为为有害作用有害作用56USIT充分充分定定义义问题问题的的标标准准形式形式图图OOOAAUA练习:将上述信息转换成完整的语言的(非书面的陈述)车辆车辆气气囊囊传传感感器器 电电信号信号司司机机示例:充分定义问题的形式示意图:冲冲力力当当车辆车辆被猛然撞被猛然撞不必要的不必要的击时击时气囊迅速展开气囊迅速展开 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流程流程图
7、图问问题题定定义义:概概念念产产生生:问问题题分分析析:属性属性维维度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性维维度度法法功功能能配配置置法法方案方案组组合合方方案案转换转换多多重概念方案重概念方案报报告告问问题题定定义义:概概念念产产生生:闭闭世世界界法法粒子粒子法法问问题题分分析析:(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)方方案案组组合合法法方方案
8、案转转换换法法物体多物体多元元法法49一、一、USIT问问题题定定义义阶阶段段恰恰当的当的定定义问题义问题收集相关收集相关单单个个用因果分析的用因果分析的包含在包含在问题问题中中问题问题的信息的信息方式方式陈陈述述问题问题的最少的一的最少的一组组对对象象1 USIT程序的信息阶段10信息信息问题问题因果因果简单简单定定义义 无无筛选筛选 简图简图属性的比属性的比喻喻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系统统存存在的在的问问题题入入手手,层层层层分析分析形形成成问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为止。止。因因
9、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现在在分分析析过过去去;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梳理问问题题中中隐隐含的含的逻辑链逻辑链及及其形其形成机成机制,找制,找出出问问 题产题产生生的的根本根本原原因因从梳理从梳理出出的的逻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决问问 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”:在在满满足工况要求的前提下,在足工况要求的前提下,在现现有
10、有资资源条件下(知源条件下(知 识识、技、技术术、时间时间、成本、成本),代价最小!,代价最小!“逻辑链逻辑链及其形成机及其形成机制制”的来源的来源:因果关因果关系系原因原因结结果果时间时间或或 操作的先后操作的先后顺顺序序物理模型:公理、原理、公式、物理模型:公理、原理、公式、经验经验公式等公式等126因果分因果分析析步步骤骤1、标记标记存在存在问题问题的的组组件通件通过组过组件价件价值值分析,找出理想分析,找出理想 度指度指标标最低的系最低的系统组统组件件进进行根本原因分析。行根本原因分析。2、判断可能、判断可能导导致致问题问题的功能的功能3、根据功能判、根据功能判别别存在存在问题问题的参
11、数的参数4、依次、依次继续查继续查找原因和找原因和结结果,分析根本原因果,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间的的三三种种类类别别关系关系A14(a)7(b)(c)ABDE因果树CF1516遵遵循循规则规则1、确保所描述的确保所描述的实实体及体及实实体体间间的的逻辑逻辑关系,具有被其他人所理解和关系,具有被其他人所理解和认认同的明确同的明确性;性;2、确保、确保实实体存在的完整性、体存在的完整性、结结构的合理性和有效性构的合理性和有效性完整完整性性实实体必体必须须是一个完整的概念,从是一个完整的概念,从语语法的角度考法的角度考虑虑就是可以是
12、就是可以是动动 宾宾短短语语或是或是带带有形容有形容词词的名的名词词短短语语;结结构的合理构的合理性性实实体不能含有多个概念,且体不能含有多个概念,且实实体中不能含体中不能含有有“if-then”及及其其变变形形式;形形式;有效有效性性所描述的所描述的实实体是体是现实现实存在的或存在的或经过经过合理推断得出的。合理推断得出的。3、确保因果、确保因果逻辑逻辑关系的有效性(可以关系的有效性(可以用用“if-then”的形式来判断因果的形式来判断因果间间是否存在是否存在有效的有效的逻辑逻辑关系)关系)4、原因不充分性、原因不充分性在一个复在一个复杂杂的相互作用的的相互作用的过过程中,某程中,某结结果
13、很少是由果很少是由单单一的原因一的原因导导致,在大部致,在大部 分情况下,是由多个相互依分情况下,是由多个相互依赖赖的因素的因素导导致或者由几个独立的原因致或者由几个独立的原因导导致。致。原因不充分性是原因不充分性是逻辑图逻辑图中常出中常出现现的不足的不足5、附加原因、附加原因(“是不是是不是还还有其他的原因也能有其他的原因也能产产生同生同样样的的结结果果”?)?)附加原因的提出并没有否定最初的原因,附加原因的提出并没有否定最初的原因,仅仅是是对对其其进进行行补补充和完善,与最初充和完善,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的腐腐蚀问题蚀问
14、题杰斐逊纪念堂(Jefferson Memorial)1718、杰斐杰斐逊逊和和林肯林肯纪纪念念堂的堂的 外外墙墙都都由由花花岗岗岩制岩制成,成,但杰斐但杰斐逊逊纪纪念念堂脱堂脱落和落和 破破损严损严重重,推倒推倒重重建,建,这这要花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破损损的外的外墙墙(清洗(清洗剂剂)腐)腐蚀蚀外外墙墙大量的大量的鸟粪鸟粪大量的大量的鸟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光充足的阳光充足的阳光充足的阳光透光的天窗透光的天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本材料最後(安全)
15、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阶段段有两个主要分析方法和一个有两个主要分析方法和一个辅辅助的分析方法:助的分析方法:封封闭闭世界法和粒子法;(它世界法和粒子法;(它们们是平行的两种方是平行的两种方法法);以以对对象、属性、功能象、属性、功能为为基基础础分析分析问题问题在具体的空在具体的空间间、时间时间和和 相关的物体之相关的物体之间间的功能关系。的功能关系。首首先先,应应根根据据问问题题的的类类别别选选择择使使用用封封闭闭世世界界法法
16、或或粒粒子子法法其其中中 之之一一种种分分析析方方法法(如如果果可可能能的的话话,同同时时使使用用两两种种方方法法则则更更 好);好);。2010111 封封闭闭世界法世界法在在问题问题定定义阶义阶段段,需要需要完完成的事成的事项项:画画出一出一份份“封封闭闭世世界界图图”即:即:展展示功示功能能与最与最小小相关相关物物体之体之间间的的关系关系图图列列出物出物体体的各种的各种属性属性根根据据问问题题的焦点的焦点画画出系出系统统现现有状有状态态与期望与期望的的理想理想目目标标状状态态的的质变图质变图21绘绘制制闭闭世世界界图图的的规则规则1.物体(物体(对对象)画成方象)画成方块块,而功能画成,
17、而功能画成连连接物体的接物体的线线。2.画在第一画在第一层层的物的物体体1一定是形成一定是形成问题问题系系统统主要功能的物主要功能的物 体,此主要功能也就是体,此主要功能也就是问题问题的目的目标标需求或需求或应应排除的效排除的效应应。所以第一所以第一层层只会有一个物体,在第一只会有一个物体,在第一层层以外的其他以外的其他层层,如,如 范例中第二、三、四范例中第二、三、四层层,不限制有多少个物体。,不限制有多少个物体。3.画在下画在下层层的物体是作用在上的物体是作用在上层层物体之属性的物体,也就物体之属性的物体,也就 是提供功能是提供功能给给上上层层物体的物体,例如第二物体的物体,例如第二层层物
18、体功能作用物体功能作用 在第一在第一层层的物的物体体1,第三第三层层功能作用在第二功能作用在第二层层,层层数没有数没有 限制。下限制。下层层物体与上物体与上层层物体物体应该应该有有实实体接触。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挥功功能能,称,称为为联联合合物物体,体,在在图图形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.如如果果系系统统中中某某些些物物体体的的功功能能与与系系统统实实现现主主要要功功能能无无关关,称称为为邻邻近近物物 体体,不,不画画在在阶阶层层中,中,只只画在画在右右边边,如如范例范例中中物物体体A
19、与与B。6.如如果果系系统统实实现现主主要要功功能能时时某某物物体体必必须须存存在在,该该物物体体却却又又不不是是组组成成系系 统统的的物物体体,不不受受系系统统设设计计者者的的控控制制,称称为为环环境境物物体体,不不画画在在阶阶层层中中,只只画在画在右右边边,如如范例范例中中物体物体C与与D。7.每每一一个个物物体体在在闭闭世世界界图图中中只只能能出出现现一一次次,而而且且只只能能属属于于一一个个上上层层物物 体体,虽虽然然常常见见到到一一个个物物体体同同时时有有两两个个以以上上功功能能分分别别作作用用在在不不同同物物体体,在在闭闭世世界界图图中中仍仍必必须须选选择择其其中中一一个个最最重重
20、要要的的功功能能的的受受作作用用物物体体作作为为上上 层层物体。物体。为为避免避免陷陷入心入心理理惯惯性性,使用使用简简明的明的非非技技术术术术语语来来描描述物述物体体之之间间的的相互相互作作用(用(功功能)能)23物体物体1起起始状始状态态12封封闭闭世世界界图图第第一一层层2425盖子和盖子和盒盒子子暂暂时组时组成成复复合合对对象的封象的封闭闭世界世界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锁装置装置轴轴、润润滑滑油油和和轴轴承承问问题题分分析模型析模型26轴承13润滑油轴27轴轴承和承和润润滑滑油油的封的封闭闭世世界界
21、分析分析图图轴轴承承轴轴领领间间润润滑油滑油优优先占先占啮啮合空合空(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界分析图图轴轴使润滑润润滑油滑油使定位轴轴承承轴轴保持润润滑油滑油保持轴轴承承轴轴承作承作为为润润滑滑油油的下的下一一级对级对象象凸凸显显保保证证功能功能1429从不同从不同角角度度分分析防析防弹弹背背心心的的CW-图图从从生生产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进入入子子弹弹从从生生产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枪手手的的角度角度分析分析302 功功能分析能分析法法的
22、的(Functi onal Analysis)1950-1960由莱瑞由莱瑞迈迈尔尔斯倡斯倡导导形成的第一代功能分析:形成的第一代功能分析:识识别别元元件件和功和功能能之之间间的的关关系系.形成的第二代功能分析:形成的第二代功能分析:莱莱瑞瑞迈迈尔尔斯基斯基本本思想思想被被结结合到合到TRIZ基基本本思思维维方方法中法中发发明主明主要要出出现现在在形成形成的的第二第二代代功能功能分分析;析;使使用用者者不不仅仅描描述述存存在在于于系系统统元元件件间间有有用用功功能能关关系系,还还鼓鼓励励使使用用 者者描描述述有有害害的的、不不足足的的和和过过度度的的功功能能关关系系。但但是是,附附加加奥奥妙妙
23、的的 转转换换工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题与与时时间间的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虑元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功能的分功能的分类类(以眼(以眼镜镜为为例)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
24、系统统预预期期的的目目标标和和目的目的,分分为为充充分、不分、不 足足、过过度度;1充分充分的的功能功能镜镜片片度度数合适数合适2不足不足的的功能功能镜镜片片度度数小数小3过过度度的的功能功能镜镜片片度度数大数大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目标标和和目的目的实实现现的的功功能;能;有有害的害的功功能能眼眼镜镜架架压压迫迫鼻梁鼻梁31功能描述321633对以下产品进行功能定义手手表表 电电话话 眼眼镜镜 车车床床 电线电线显显示示时间时间?HOW?功能描述练习练习:眼眼镜镜的的功能功能级级别别1、主要主要功功能:能:(眼(眼镜镜)折射折射
25、光光线线2、基本基本功功能:能:(镜镜片片)折射折射光光线线3、辅辅助助功功能:能:(眼(眼镜镜架架)支)支撑撑镜镜片片(耳(耳朵朵)支撑支撑眼眼镜镜架架341735练练习习:眼眼镜镜系系统统的的级级别别技技术术系系统统子子系系统统超系超系统统超系超系统统组组件件技技术术系系统统组组件件子系子系统统组组件件系系统统作作用用对对象象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一个个对对系系统统功功能建能建模的模的过过程,程,分分析的析的结结 果是果
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