创新技法-TRIZ案例.ppt

《创新技法-TRIZ案例.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《创新技法-TRIZ案例.ppt（65页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、TRIZ 的應用(Theory of Inventive Problem Solving)曾錦煥國立交通大學 機械工程系應用最佳化實驗室Applied Optimum Design Laboratory八十九年十二月八日高雄第一科技大學Applied optimum design labApplied optimum design lab演講內容TRIZ始祖:Genrich Altshuller(1926-1998)TRIZ簡介問題描述問題求解的技法ARIZ方法TRIZ在創意設計上之應用例快速且安全的拆信方法自行車剎車靴創新結構整合式機車龍頭鎖球閥創新機構(金屬加工技術中心)自行車煞車把手(工

2、研院機械所)結語Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ簡介問題描述創新情境問卷(Innovation Situation Questionnaire,ISQ)問題公式化(Problem Formulation)問題求解的技法矛盾、衝突(Contradiction)技術矛盾:39個參數及40個原理(1956-1971)物理矛盾(1979)理想化(Ideality,1956)物質-場的分析(Substance-Field Analysis,1974-1979)進化模式(Patterns of Evaluation,1969-

3、1985)ARIZ(創新求解問題的方法)(1959-1985)Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ始祖:Genrich Altshuller1926年10月15日出生於前蘇聯的Tashkent。1998年9月24日逝世於Pefrozavodsk(享年72歲)。Applied optimum design labApplied optimum design lab創新的程度Altshuller與他的夥伴回顧200,000專利整理40,000代表性的專利歸納如下Applied optimum design labAppli

4、ed optimum design lab問題描述1.創新情境問卷(ISQ)2.問題公式化(PF)Applied optimum design labApplied optimum design lab1.創新情境問卷(ISQ)創新系統的資料與環境系統名稱、主要功能、系統結構、子系統與元件交互作用、環境可利用的資源物質、場、功能性、資訊性、時間、空間、資源改變問題情況的資料改進、消除缺點、缺點發生的機制、問題的歷史改變的系統系統容許改變、限制Applied optimum design labApplied optimum design lab2.問題公式化(PF)洩漏硬的環境磨耗損壞磨擦有害

5、的功能供給消除造成Applied optimum design labApplied optimum design lab問題求解的技法1.矛盾、衝突技術矛盾:39個參數及40個原理物理矛盾 2.理想化3.物質-場的分析 4.進化模式Applied optimum design labApplied optimum design lab1.矛盾定義 技術矛盾：要改進一參數特性，造成另一參數特性惡化物理矛盾：同一參數特性相互矛盾39 個參數(Parameters)：1)重量、9)速度、12)形狀、14)強度、17)溫度、22)能量、27)可靠度、28)準確度、29)精確度、32)製造、37)生產

6、性Applied optimum design labApplied optimum design lab1.TRIZ的矛盾技法物理矛盾：將矛盾分離時間：老花眼鏡及近視眼鏡空間：老花+近視眼鏡物質的物理狀態：鏡片使用自動調焦技術矛盾:矛盾矩陣39個參數40個原理(Principles)#1分割、#5合併、#13反向、#18機械掁動、#24媒介、#27丟棄、#36相變化、#40複合材料矛盾、衝突矩陣(Contradictions Table)Applied optimum design labApplied optimum design lab1.技術矛盾-例子9)9)速度1)1)重量改善的參數

7、不希望變壞的參數技術矛盾Applied optimum design labApplied optimum design lab矛盾矩陣改善的參數不希望變壞的參數原理 矛盾矩陣 39個參數 40個原理Applied optimum design labApplied optimum design lab2.理想化任一技術系統的目標是提供一功能。過去工作的想法:需要完成此功能，所以必須用機構或設備來達成。TRIZ的想法:完成此功能而不需要機構或設備(理想化)系統的理想化-機構、設備不見了!很少成本、空間及能量最大的資源使用發明只是理想的程度不同Applied optimum design lab

8、Applied optimum design labn n理想的容器就是沒有容器理想的容器就是沒有容器 測酸對不同合金的抗蝕性測酸對不同合金的抗蝕性成本增加成本增加n n月球登陸小艇的燈泡外罩月球登陸小艇的燈泡外罩2.理想化-例子Applied optimum design labApplied optimum design lab去除輔助功能去除元件找出自我服務取代元件組件或系統改變操作原理利用資源2.理想化技法Applied optimum design labApplied optimum design lab3.物質-場的分析機械、熱、化學、電、磁、重力.76個標準解Applied o

9、ptimum design labApplied optimum design lab3.物質-場分析的技法確認元件2物體1場連接線運用有用不足有害轉變建構模型不完整系統有效完整系統有害完整系統無效率完整系統選擇標準解答發展概念例:鐵鎚碎石Applied optimum design labApplied optimum design lab3.物質-場分析的技法有害完整系統無效率完整系統冷凍法Applied optimum design labApplied optimum design lab4.進化的模式生命週期(S-curve)動態化(彈性化)倍增週期(Bi-,Tri-,Poly-系統

10、)由巨觀到微觀同步方式尺寸放大、縮小(行動電話、Mini、SMART)不匹配的元件(控制不同輸送帶的速度，改變產品的內涵)自動化(取代人)Applied optimum design labApplied optimum design lab動態化(彈性化)一系統含一接點-許多接點-彈性結構直尺-折尺-軟尺、鋼尺可調方向盤(一接點)-上下+旋轉螺絲起子：桿由內外不同方向的二彈簧取代倍增週期是含單一系統-含二、三單一系統相同系統相加(homogeneous system)-兩船相併不同系統相加(heterogeneous system)-瑞士刀對位系統相加(heterogeneous)-鉛筆+橡

11、皮擦、可錄及消磁的錄音機4.進化模式-例子Applied optimum design labApplied optimum design lab4.進化模式技法(Trimming)Applied optimum design labApplied optimum design labARIZ(創新求解問題的方法）ARIZ是TRIZ分析的流程1 分析問題2 分析問題的模式3 建立最終理想的結果(IFR:Ideal Final Result)4 利用外在物質及資源5 利用資料庫6 改變或重新建立問題7 去除物理予盾方法的分析8 利用己知的答案9分析步驟找出答案Applied optimum de

12、sign labApplied optimum design labTRIZ在創意設計上之應用例(1)快速且安全的拆信方法Applied optimum design labApplied optimum design lab傳統拆信方式最快拆信方法直接撕開缺點：損毀內部文件最可靠拆信輔助器具：搖晃信封、剪刀、拆信刀優點：信封口漂亮、不損文件缺點：麻煩Applied optimum design labApplied optimum design lab問題核心vs.技術矛盾25 25 快速拆信快速拆信(減少拆信時間減少拆信時間)27 27 可靠度可靠度24 24 確保信內資訊不被毀損確保信內

13、資訊不被毀損33 33 方便性方便性(不需使用外在工具不需使用外在工具)如何用最少的時間（最方便）打開信封且不損資料的安全改善的參數不希望變壞的參數不希望變壞的參數Applied optimum design labApplied optimum design lab解決方案(1)25 25 快速拆信快速拆信(減少拆信時間減少拆信時間)27 27 可靠度可靠度#10 預先作用預先將物體做部分或全部的變更#30 彈性膜或薄片事先加一個物體預先將封口打洞於物體外加上一個彈性膜、薄片或撕帶#30 彈性膜或薄片彈性膜或薄片#10 預先作用預先作用#4 非對稱性非對稱性改善的參數不希望變壞的參數Appl

14、ied optimum design labApplied optimum design lab解決方案(2)27 27 可靠度可靠度33 33 方便性方便性(不需使用外在工具不需使用外在工具)#17 增加一個維度(Dimension)信封口與撕帶結合改善的參數#27 可拋棄物體#17 增加一個維度#40 複合材料不希望變壞的參數多層組合物體取代單層Applied optimum design labApplied optimum design lab傳統信封vs.安全快速拆信結構U.S.Pat.5,732,877Applied optimum design labApplied optimu

15、m design labTRIZ在創意設計上之應用例(2)自行車剎車靴創新結構Applied optimum design labApplied optimum design lab傳統剎車方式缺點解決自行車剎車於乾、溼路面下其剎車力差異過大的問題。說明剎車系統對環境影響因子(水、細石)無任何防護。影響剎車力的因素：磨擦對之材料組合、水膜、質硬之顆粒物(外部、內部產生)Applied optimum design labApplied optimum design lab傳統之設計最可靠的方式配合乾/濕路況，隨時更換剎車靴。缺點：使用不便。目前通用之設計方案剎車墊(pad)與輪圈材質的調配。優

16、點：維持使用之方便性。缺點：材料(製造)穩定性之控制不易、成本高、使用過程可能產生有害因子(鋁輪圈之磨除顆粒Al2O3)。Applied optimum design labApplied optimum design lab問題核心vs.技術矛盾A.如何用單一剎車靴（最方便）使自行車 在 乾/濕路面下均可正常操作(提供足夠剎車力)。B.避免操作過程中產生之有害因子的影響。C.外部影響因子(水、細石)之有效控制。30 30 有害因子有害因子(Al(Al2 2O O3 3)2727 可靠度可靠度(乾乾/溼路面之專溼路面之專用剎車靴用剎車靴)33 33 方便性方便性(單一剎車靴單一剎車靴)13 1

17、3 穩定性穩定性(剎車力受環境之剎車力受環境之影響小影響小)矛盾矩陣Applied optimum design labApplied optimum design lab解決方案(1)#17 轉換至新空間(Transition into a new dimension)#40 複合材料(Composite materials)複層式物件組合剎車墊上局部區域材質變更27 可靠度可靠度(乾乾/溼路面之專溼路面之專用剎車靴用剎車靴)33 方便性方便性(單一剎車靴單一剎車靴)#27 可拋棄物體#17 轉換至新空間#40 複合材料改善的參數不希望變壞的參數Applied optimum design

18、labApplied optimum design lab解決方案(2)#24 媒介(Mediator)#30 彈性膜或薄片(Flexible membranes or thin films)利用一媒介執行某一項動作，或暫時連接在原物體上，但可以移除30 有害因子有害因子(Al2O3)13 穩定性穩定性(剎車力受環境之剎車力受環境之影響小影響小)將慣用結構以彈性元件連結#35 轉換物體的物理或化學性質#24 媒介#30彈性膜或薄片#18機械震動改善的參數不希望變壞的參數Applied optimum design labApplied optimum design lab創新概念ROC 411

19、,935ZL 99 2 17219.5JP 3,067,272U.S.Pat.Pending概念一：概念二：U.S.Pat.5,896,955Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ在創意設計上之應用例(3)整合式機車龍頭鎖Applied optimum design labApplied optimum design lab傳統之設計置物箱鎖龍頭鎖說明操作程序複雜黑暗中操作困難置物箱鎖僅展現單一功能兩個鎖心皆易損壞Applied optimum design labApplied optimum design lab問題

20、核心(1)vs.技術矛盾減少置物箱取物時間新機構之元件數目不變/減少新機構之複雜度不變/降低26 26 元件數目元件數目36 36 機構複雜性機構複雜性25 25 時耗時耗矛盾矩陣改善的參數不希望變壞的參數Applied optimum design labApplied optimum design lab解決方案(1)單一元件展現多樣功能，藉以省卻其他元件。欲解決的問題核心為龍頭鎖體。#35 特性轉換#38 加速氧化#18 機械震盪#16 局部/過度處理#29 油氣壓作動#6 多功能化Applied optimum design labApplied optimum design lab解

21、決方案(1)現有操作路徑必須被維持：現有市場、大多數使用者操作習慣、相容性加入開啟置物箱功能時，不可干擾原有開電、鎖定龍頭之功能停駐點與其操作路徑。Applied optimum design labApplied optimum design lab問題核心(2)vs.技術矛盾增進龍頭鎖之功能增進龍頭鎖操控上的便利性維持或減少元件數量維持或降低機構複雜度2626元件數目元件數目36 36 機構複雜性機構複雜性3939多功能性多功能性33 33 方便性方便性矛盾矩陣改善的參數不希望變壞的參數Applied optimum design labApplied optimum design lab

22、解決方案(2)增加物體操作上的維度、多層化。Pushing pathsOnOffLock or Seat-openSeat open#32 變色#26 迭代#12 等能量狀態#35 特性轉換(35)#17 增加維度 :Applied optimum design labApplied optimum design lab解決方案(2)雖未干擾習用之操作路徑，但在不同位置需施以不同之操作程序達成開啟置物箱之功能(有些地方必需“push”，有些則不可“push”)，使用者易混淆、不易記背。專利申請中(光陽機車)Applied optimum design labApplied optimum de

23、sign labTRIZ在創意設計上之應用例(4)球閥創新機構(金屬加工技術中心)Applied optimum design labApplied optimum design lab設計目標與系統說明目標良好的密封性。在高溫、高壓、具腐蝕性的惡劣環境下仍可作動。球閥與閥體間不致磨損。系統說明封閉情況下，如右圖所示，流體施加高壓於球上，使球與閥座之間的間隙貼緊，成密合狀態。流體便無法從上述間隙洩漏。Applied optimum design labApplied optimum design lab傳統之設計有彈性的閥座設計滑動式的閥座設計合併式的閥座設計Applied optimum d

24、esign labApplied optimum design lab技術矛盾11 11 張力、壓力張力、壓力(緊密接觸緊密接觸)12 12 形狀形狀(不希望發生變形不希望發生變形)如何使球與閥座在不變形的狀況下，產生最緊密的接觸。Applied optimum design labApplied optimum design lab解決方案(1)12 12 形狀形狀(球與閥座之變形量球與閥座之變形量)11 11 張力、壓力張力、壓力(緊密接觸緊密接觸)#4 非對稱性將球體本身做成非對稱形狀。4 非對稱性非對稱性35 物理或化學性物理或化學性 質的改變質的改變10 預先作用預先作用15 運動化

25、運動化改善的參數不希望變壞的參數Applied optimum design labApplied optimum design lab物質-場分析電場模型電場模型2.4.5 複合的含鐵模型複合的含鐵模型2.4.3 磁性流體磁性流體2.4.5 2.4.3 Applied optimum design labApplied optimum design lab創新概念概念一：概念二：磁性元磁性元件件閥座閥座Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ在創意設計上之應用例(5)自行車煞車把手自行車煞車把手（工研院機械所）（工研院機

26、械所）Applied optimum design labApplied optimum design lab傳統煞車方式缺點傳統自行車剎車手把的機械利益，在煞車過程是一定的值。說明剎車開始煞車靴要速度快接近輪圈。接下來需要較大的力量。Applied optimum design labApplied optimum design lab問題核心Servo-Wave Technique（變行程）Applied optimum design labApplied optimum design lab解決方案(1-1)造成有害的功能需要有用的功能煞車手把連桿比煞車線的移動機械利益問題公式化Appl

27、ied optimum design labApplied optimum design lab煞車線的移動機械利益改善的參數不希望變壞的參數10 力3 移動物體的長度解決方案(1-2)Applied optimum design labApplied optimum design lab矛盾矩陣改善的參數不希望變壞的參數解決方案(1-3)Applied optimum design labApplied optimum design lab10 力3 移動物體的長度改善的參數#17 增加一個維度#19 週期運動#9 預先抵消#36 相變化#17 增加一個維度概念一:旋轉與線性移動概念二:二個

28、不同的半徑旋轉運動取代一維運動為二維不希望變壞的參數解決方案(1-4)Applied optimum design labApplied optimum design lab概念一:旋轉與線性移動 概念二:二個不同的半徑旋轉運動解決方案(1-5)Applied optimum design labApplied optimum design lab商品Shimano/LX解決方案(2-1)Applied optimum design labApplied optimum design lab力Field煞車線S1手把S2連續的調整S3物質-場的分析力Field煞車線S1手把S2解決方案(2-2

29、)Applied optimum design labApplied optimum design lab概念三商品Shimano/LX解決方案(2-3)Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ國內網站正在建立中 http:/wwwaodl.me.nctu.edu.tw/國立交通大學 機械工程系 應用最佳化實驗室 Applied Optimum Design Laboratory 目前資料：書籍、國外網站、投影片資料Applied optimum design labApplied optimum design lab結語TRIZ問題描述問題求解的技法五個TRIZ的實例TRIZ與其他設計方法的比較資料庫內容資料庫整理(利用電腦)求解的工具(創新的機會)創新本身技法不是必須的工具技法是死的但必須活用Applied optimum design labApplied optimum design lab演講結束，謝謝您!Applied optimum design labApplied optimum design lab