发明创新问题解题理论.ppt

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1、1TRIZTeoriyaResheniya Izobretatelskikh ZadatchTheory of the Solution of Inventive Problems发明创新问题解题理论发明创新问题解题理论2TRIZ理论基础理论基础冲突理论(Contradiction)系统演化论(Evolution of System)理想性法则(Law of Ideality)3 TRIZ技法演化過程技法演化過程4TRIZ與傳統設計策略比較與傳統設計策略比較 傳統的設計策略5问题分析问题分析1.功能分析 2.最后理想结果分析3.资源分析 4.确立抵触区选择选择TRIZ工具工具发明原理工具发明原

2、理工具系统演化预测工具系统演化预测工具效应工具效应工具解答评估解答评估实施实施新問題冲突问题发生系统须要改善已知作什么不知如进行TRIZ解题流程图解题流程图6Altshuller技术系统冲突之类型技术系统冲突之类型 技术冲突(Technical contradictions)物理冲突(Physical contradictions)7TRIZTRIZ-8-8种技术演化类型种技术演化类型（1）增加理想性类型（2）演化阶段类型（3）系统组件非均衡发展类型（4）增加动态与可控制性类型（5）增加复杂性再简单化（6）部份耦合与非耦合类型（7）过渡至微观水平与利用场观念（8）减少人之交互作用增加自动化中州

3、技术学院中州技术学院中州技术学院中州技术学院 庄锦赐教授庄锦赐教授庄锦赐教授庄锦赐教授8最后理想结果最后理想结果(IFR)分析分析 一个设计或制程发展，从某一起始点向最后理想结果之演进，一般称为理想性理想性理想性理想性(I)I)利益利益(成本成本+损失损失 )9最后理想结果最后理想结果(IFR)四个特性四个特性1.消除原系统缺点。2.保留原系统之优点。3.不会使系统复杂化(利用免费或可利用 资源)。4.不导入新的缺点。10技术系统技术系统 任何物品能执行某种机能者，一般称为 技术系统。任何技术系统可能由一个或多个次系统 构成。在TRIZ方法论中，最简单的技术系统是 由两组件所组成，而必须有一种

4、能量从 一组件作用到那一元件。11外在系统系统组件系统成品有用功能有害功能功能模型分析符号功能模型分析符号12技术冲突技术冲突 技术冲突代表一系统中两个子系统间之冲突。在某一子系统建立有利功能，引起另一子系统产生 有害功能。在某一子系统消除有害功能，引起另一子系统有用 功能之损 坏。强化有用功能或减少有害功能，引起另一子系统或 全体系统产生无法接受之并发症。13图解技术冲突图解技术冲突14XYZXYZXY技术冲突数学模式技术冲突数学模式型一型二型三(X Y Z 元件性能參數)15技术冲突型态技术冲突型态型一型二型三外壳开洞组件散热效能组件结构强度液态胶有洞零件酸合金容器增进降低接合堵塞装载腐蚀

5、16物理冲突物理冲突 为某一目的，必须增加技术系统某参数状态如温度，同时为某一目的，必须降低技术系统该参数状态。温度低温度高？17解决物理冲突原则解决物理冲突原则时间分离：NO.9,10,11,15,16,18,19,20,21,22,29.空间分离：NO.1,2,3,4,7,17,24,26,30.构造分离(转变至上位、次、对立系统)：NO.5,22.、NO.1,27、NO.25,6.改变物质形态(相变化)：NO.13,28,32,35,36,38,39.与相关TRIZ40发明原理181.1.移动件重量移动件重量21.21.动力动力2.2.固定件重量固定件重量22.22.能源浪费能源浪费3.

6、3.移动件长度移动件长度23.23.物质浪费物质浪费4.4.固定件长度固定件长度24.24.信息丧失信息丧失5.5.移动件面积移动件面积25.25.时间浪费时间浪费6.6.固定件面积固定件面积26.26.物料数量物料数量7.7.移动件体积移动件体积27.27.可靠度可靠度8.8.固定件体积固定件体积28.28.量测精确度量测精确度9.9.速度速度29.29.制造精确度制造精确度10.10.力量力量30.30.物体上有害因素物体上有害因素11.11.31.31.有害侧效应有害侧效应12.12.形状形状32.32.制造性制造性13.13.物体稳定性物体稳定性33.33.使用方便性使用方便性14.1

7、4.34.34.可修理性可修理性15.15.移动对象耐久性移动对象耐久性35.35.适合性适合性16.16.固定物件耐久性固定物件耐久性36.36.装置复杂性装置复杂性17.17.温度温度37.37.控制复杂性控制复杂性18.18.亮度亮度38.38.自动化程度自动化程度19.19.移动件消耗能量移动件消耗能量39.39.生产性生产性20.20.固定件消耗能量固定件消耗能量Altshuller冲突表冲突表39个工程参数个工程参数19TRIZ40发明原理发明原理1.Segmentation分割2.Takingout提炼3.LocalQuality局部品质4.Asymmetry非对称性5.Merg

8、ing组合6.Universality普遍性7.Nesteddoll重迭放置8.Anti-weight配重9.Preliminaryanti-action事先的平衡动作10.Preliminaryaction事先动作11.Beforehandcushioning进一步缓冲12.Equipotentiality均衡潜能13.Theotherwayaround反置14.Spheroidality球体化15.Dynamics动态性16.Partialorexcessiveactions部份或过量作动17.Anotherdimension移至新的维度18.Mechanicalvibration机械振动

9、19.Periodicaction周期性动作20.Continuityofusefulaction利用动作连续性21.Skipping急冲22.Blessingindisguise转变害处为利处23.Feedback回馈24.Intermediary调节器25.Self-service自我服务26.Copying复制27.Cheapshort-living以便宜物体取代28.Mechanicssubstitution置换机械系统29.Pneumaticsandhydraulics气压或液压构造30.Flexibleshellsandthinfilms可挠性薄板或薄膜31.Porousmater

10、ials使用多孔性材料32.Colorchanges改变颜色33.Homogeneity均质性34.Discardingandrecovering去除且重新产生零件35.Parameterchanges转换物体之物理、化学状态36.Phasetransitions相变化37.Thermalexpansion热膨胀38.Strongoxidants使用强氧化剂39.Inertatmosphere钝气环境40.Compositematerial复合材料20如何降低马达转速设计一台旋转式切削机器-需具备低转速(100rpm)与高动力以取代一般高转速3600rpm之AC马达利用齿轮箱或传动系统齿轮箱以

11、适当之尺寸、重量、转速、扭力等加以设计以符合切削加工之需求标准问题标准问题标准解答标准解答我的问题我的问题我的解答我的解答TRIZ解题模式解题模式21步 骤 名 称 内 容 说 明步 骤 名 称 内 容 说 明步骤一：确认并说明问题操作环境资源需求主要有利功能相关有害效应理想结果步骤五：确认与提出所有可能解题概念利用发明原则提出解题概念步骤二：拟定问题找出技术性之冲突把多个无法解决技术性之冲突转化为 物理性之冲突输入：以功能方式描述相关之有利或 有害之功能及两者关系输出：问题之叙述步骤六：评估解题概念拟定标准确认理想解题概念步骤三：问题叙述之分类 问题叙述将以下列三种方式分类：解决问题之重要性

12、改善系统之重要性问题太一般化而不被考虑步骤七：实施理想解题概念工程计算工程设计原型制作系统、产品测试步骤四：确认适当发明原则对每一问题叙述依技术冲突表确认适当发明原则TRIZ解题程序解题程序22发明等级区分发明等级区分23范例:发明原理29-气压或液压1.问题 恶化改善参数1 移动件重量参数5移动件面积原理2:提炼原理17:移至新维度原理原理29:气压或液压气压或液压原理4:非对称目标:提升机翼升力方法:增加机翼面积新问题:机翼重量增加2.冲突表3.解答美国专利US0464857124美國專利US464857:TRANSVERSE THRUST LIFT AUGMENTATION SYSTEM

13、中州技術學院中州技術學院中州技術學院中州技術學院 莊錦賜教授莊錦賜教授莊錦賜教授莊錦賜教授25范例：自行车座椅设计范例：自行车座椅设计目标:舒适的座椅方法:增加座椅宽度新问题:脚踏动作不方便 恶化改善参数12座椅形状参数4固定件长度原理原理13:反置反置使移动件固定固定件移使移动件固定固定件移动动原理14:球体化原理原理15:动态性动态性分割物体成可相对移动分割物体成可相对移动原理7:重迭放置Figure:ABSSportsDualActionSeat1.问题2.冲突表3.解答26A LARGE NUMBER OF BOLTSAND A SMALL NUMBER OF BOLTSOr:GOOD

14、 SEALINGAND LOW WEIGHT Altshuller Contradiction Matrix:Things we are trying to improve:Weight of Stationary ObjectEase of OperationDevice ComplexityThings which tend to get worse:Stability of CompositionReliabilityInventive Principles:Another Dimension Taking OutFlexible Shells and Thin Films范例：涡轮机凸

15、缘接合范例：涡轮机凸缘接合(1)27Inventive Principles:AnotherDimensionUS patent 5230540Typical flange cross-section范例：涡轮机凸缘接合范例：涡轮机凸缘接合(2)28范例范例:CNC刀把设计刀把设计问题:刀把刚性与定位精度冲突解决:引用弹性钢球29赛车重复使用自锁螺帽设计赛车重复使用自锁螺帽设计(1)轮圈之理想螺帽设计演进图轮圈之理想螺帽设计演进图理想化例子理想化例子30典型自锁螺帽设计典型自锁螺帽设计5.Nylon inserts6.Non-round nuts7.Segmentednuts1.Wire lo

16、cking2.Spring washer3.Double/jamsnuts4.Solutions involving glueing赛车重复使用自锁螺帽设计赛车重复使用自锁螺帽设计(2)31Double-nut:one to lock the wheel,the other to lock the first nut.thedoublenutneedtoperformtwoseparatetighteningoperationsThe Inventive Principle Merging USpatent5,662,443onenutthatthinksitistwo赛车重复使用自锁螺帽设计

17、赛车重复使用自锁螺帽设计(3)32 An article engagable and retainable about a threaded shaft,which in one embodiment is a self locking nut a first end,an opposing second end,and a threaded bore with an axial dimension for receiving the threaded shaft.A plurality of resilient posts extend along the body member and a

18、re inclined inwardly toward the bore axis to provide a prevailing torque on a threaded shaft disposed in the threaded bore.A pair of resilient arms with end portions extend from each resilient post.Each resilient arms is inclined toward the second end of the body member to provide a prevailing torqu

19、e on the threaded shaft disposed in the threaded bore.The resilient posts and resilient arms contribute to retaining the body member about the threaded shaft.The lock nut has a relatively low first installation torque and a relatively consistent torque performance with reduced statistical spread ove

20、r several nut installation and removal cycles,which meet an established torque specification.US5662443賽車重覆使用自鎖螺帽設計賽車重覆使用自鎖螺帽設計(4)中州技術學院中州技術學院中州技術學院中州技術學院 莊錦賜教授莊錦賜教授莊錦賜教授莊錦賜教授33 Physicalcontradiction:the axle must hold the wheel(when the car is in motion)ANDthe axle must not hold the wheel(when we wa

21、nt to remove the wheel).Inventive Principles(separatedby time):Dynamics,Preliminary Action,Partial or Excessive ActionNoNutDynamics suggested a solution in which a shapememoryeffectmaterial is used in the axle design.The shapememoryaxle locks the wheel in place at ambient temperature,and,on application of a localised heat source during the pit-stop,would transition to another non-wheel-locking position.賽車重覆使用自鎖螺帽設計賽車重覆使用自鎖螺帽設計(5)中州技術學院中州技術學院中州技術學院中州技術學院 莊錦賜教授莊錦賜教授莊錦賜教授莊錦賜教授