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triz理論的40個(gè)原理篇一
[摘要] triz由一位俄國學(xué)者阿利赫舒列爾及他的同事于1946年最先提出,最初是從二十萬份專利中取出符合要求的四萬份作為各種發(fā)明問題的最有效的解。他們從這些最有效的解中抽象出了triz解決發(fā)明問題的基本方法,這些方法又可以普遍的適用于新出現(xiàn)的發(fā)明問題,協(xié)助人們獲得這些發(fā)明問題的最有效的解。
[關(guān)鍵詞]triz創(chuàng)造
一.引言
目前中國制造業(yè)仍處于世界制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的中下游,其國際地位只體現(xiàn)在總數(shù)量上,而在質(zhì)量上與發(fā)達(dá)國家仍存在一定的差距。產(chǎn)品附加值低,特別是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品比重較小,自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)。創(chuàng)新是企業(yè)具有不斷開發(fā)新產(chǎn)品和開拓市能力的體現(xiàn)。創(chuàng)新是一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ),是體現(xiàn)綜合國力的重要因素,推動(dòng)著社會(huì)變革、發(fā)展和進(jìn)步。
建立起一整套系統(tǒng)化的、實(shí)用的、解決發(fā)明問題的理論和方法體系—triz,它是基于知識(shí)的、面向人的發(fā)明問題解決系統(tǒng)化方法學(xué)。其核心思想:(1)無論是一個(gè)簡(jiǎn)單產(chǎn)品還是復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng),其核心技術(shù)的發(fā)展都是遵循著客觀的規(guī)律發(fā)展演變的,即具有客觀的進(jìn)化規(guī)律和模式;(2)各種技術(shù)難題和矛盾的不斷解決是推動(dòng)這種進(jìn)化過程的動(dòng)力;(3)技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用最少的資源實(shí)現(xiàn)最大效益的功能(目標(biāo))。triz是一套以人為導(dǎo)向的知識(shí)系統(tǒng)之系統(tǒng)化創(chuàng)新問題解決方法,它理論中的創(chuàng)造性思維方法一方面能夠有效地打破我們的思維定勢(shì),擴(kuò)展我們的創(chuàng)新思維能力,同時(shí)又提供了科學(xué)的問題分析方法,保證我們按照合理的途徑尋求問題的創(chuàng)新性解決辦法。
二triz的起源
triz的研究始于1946年,創(chuàng)始人為前蘇聯(lián)海軍工程師、發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒。在蘇聯(lián)里海海軍專利事務(wù)局處理專利事務(wù)的數(shù)年中,阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)僅僅從心理學(xué)角度并不能很好地揭示發(fā)明創(chuàng)造的客觀規(guī)律,他逐漸認(rèn)識(shí)到發(fā)明的實(shí)質(zhì)就是技術(shù)系統(tǒng)發(fā)生根本性變化,因此他將注意力轉(zhuǎn)移到對(duì)高水平發(fā)明專利的分析研究上,其主要目的是研究人類進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題過程中所遵循的科學(xué)原理和法則,并將之歸納總結(jié),形成能指導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新的理論方法體系。
阿奇舒勒從來自于世界各地的20多萬項(xiàng)專利中挑選了4萬份發(fā)明專利開始進(jìn)行嚴(yán)格的分析、篩選與統(tǒng)計(jì),并多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)原理、法則相結(jié)合。這一高難度、費(fèi)時(shí)費(fèi)力的艱苦工作奠定了triz的理論基礎(chǔ),也為日后將要開發(fā)的各種問題解決工具奠定了基礎(chǔ)。自此,人們有了一種世界級(jí)的創(chuàng)新方法學(xué)——triz。triz與試錯(cuò)法、頭腦風(fēng)暴法以及其它的由前兩種方法演變得到的各種創(chuàng)新技法有著本質(zhì)上的區(qū)別。triz成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理,著力于澄清和強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中存在的矛盾,而不是逃避矛盾,其目標(biāo)是完全解決矛盾,獲得理想化的最終結(jié)果,而不是采取折衷或者妥協(xié)的做法,而且它是基于技術(shù)的發(fā)展演化規(guī)律研究整個(gè)設(shè)計(jì)與開發(fā)過程,而不再是隨機(jī)的行為。triz是創(chuàng)新方法學(xué),有著成套的創(chuàng)新思維、方法和解題工具,不是一招一式的相對(duì)簡(jiǎn)單的創(chuàng)新技法。
創(chuàng)新不再僅僅依賴試錯(cuò)了!這是人類創(chuàng)新史上的一個(gè)重大突破。運(yùn)用triz理論,可大大加快人們發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)程而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。triz告
訴我們,任何領(lǐng)域的產(chǎn)品改進(jìn)、技術(shù)的變革與創(chuàng)新,都像生物系統(tǒng)一樣,都存在產(chǎn)生、生長、成熟、衰老、滅亡的過程,是有規(guī)律可循的。人們?nèi)绻莆樟诉@些規(guī)律,就能能動(dòng)地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)并能預(yù)測(cè)產(chǎn)品的未來發(fā)展趨勢(shì)。
三 triz的發(fā)展
首先,triz的發(fā)展方向:triz是在前蘇聯(lián)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下形成的,企業(yè)間很難存在競(jìng)爭(zhēng),但是今天的企業(yè)不得不面臨殘酷激烈的競(jìng)爭(zhēng)。傳統(tǒng)triz對(duì)于那些急于學(xué)習(xí)創(chuàng)新性方法的企業(yè)工程師來說,顯得過于龐雜。另外,傳統(tǒng)triz還存在一些缺陷,如目前triz知識(shí)庫中還沒有當(dāng)前十分風(fēng)行的信息技術(shù)和生物技術(shù)的成果。因此,為了適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需要,triz不得不面臨自身現(xiàn)代化的建設(shè)問題,這是當(dāng)前國際上triz研究的重點(diǎn)一。
其次,triz自身的完善:triz有4個(gè)發(fā)展方向:(1)技術(shù)起源和技術(shù)演化理論;(2)克服心理慣性的技術(shù);(3)分析、明確描述和解決發(fā)明問題的技術(shù);
(4)指導(dǎo)建立技術(shù)功能和特定設(shè)計(jì)方法、技術(shù)和自然知識(shí)之間的關(guān)系。
再次,triz與其它方法的集成:triz主要是解決設(shè)計(jì)中如何做的問題,對(duì)設(shè)計(jì)中做什么的問題未能給出合適的工具。大量的工程實(shí)例表明,triz的出發(fā)點(diǎn)是借助于經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的沖突,沖突發(fā)現(xiàn)的過程也是通過對(duì)問題的定性描述來實(shí)現(xiàn)的。因此,如何將triz與其他設(shè)計(jì)方法相結(jié)合,以彌補(bǔ)triz的不足,已經(jīng)成為設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要研究方向。
四關(guān)于triz的幾種發(fā)展模式
1、iii(ideation international inc)模式
來自于前蘇聯(lián)的triz學(xué)校的專家們認(rèn)為, triz的許多方法分支太多,也過于復(fù)雜,因此必須提供一些方法和過程作為分析這些問題方法的統(tǒng)一入口。
根據(jù)有害和有用影響的區(qū)分,手工繪出問題中各部分因果關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖,利用軟件工具對(duì)圖中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠自動(dòng)列出問題的看法或者解決方法意見。每一個(gè)看法為使用者推薦了合適的傳統(tǒng)triz工具。iii模式還開發(fā)了“創(chuàng)新環(huán)境調(diào)查問卷”以及預(yù)期失效判定和演變指導(dǎo)。iii模式的主要不足是得出的看法通常是節(jié)點(diǎn)的 3~4倍,對(duì)于復(fù)雜問題有時(shí)會(huì)顯得非常冗長。
2、2、imc模式。
imc公司是由前蘇聯(lián)人工智能和triz專家tsourilov博士移民到美國后創(chuàng)建的。為了解決具有技術(shù)和物理矛盾的“困難”工程問題,imc努力將解決矛盾的創(chuàng)新原則、分隔原則、效果庫等知識(shí)庫工具集成為軟件techoptimizer。由于引入了相應(yīng)的現(xiàn)代軟件開發(fā)和人工智能技術(shù),該軟件具有容易使用與界面友好的特點(diǎn)。該軟件分為2個(gè)集合,包括5個(gè)模塊。集合1:原則模塊、預(yù)測(cè)模塊、效果模塊;集合2:techoptimizer模塊、特征轉(zhuǎn)換模塊。原則模塊負(fù)責(zé)從知識(shí)庫給出類似的例子消除矛盾,效果模塊允許從專利數(shù)據(jù)庫獲取類似的物理、化學(xué)和地理成果,而預(yù)測(cè)模塊則是參照其演化趨勢(shì)數(shù)據(jù)庫中的 22個(gè)演化趨勢(shì)和200多個(gè)分模式對(duì)問題得出未來的解決方法。集合2個(gè)模塊則負(fù)責(zé)對(duì)問題進(jìn)行分析,使問題清晰化。
3、sit/usit模式
sit(systematic inventive thinking)模式原由移民到以色列的triz專家filkosky在1980年左右創(chuàng)立,目的是簡(jiǎn)化triz以便使其被更多人接受。1995年福特公司sickafus博士將sit模式進(jìn)行結(jié)構(gòu)化形成usit(unified strctured inventive thinking)模式,該模式能幫助公司工程師短時(shí)間內(nèi)(3天培訓(xùn)期)接受和掌握triz,為實(shí)際問題在概念產(chǎn)生階段快速地產(chǎn)生多種解決方法),usit
將triz設(shè)計(jì)過程分為3 個(gè)階段:?jiǎn)栴}定義、問題分析和概念產(chǎn)生,它將解決方法概念的產(chǎn)生簡(jiǎn)化為只有4種技術(shù)(屬性維度化、對(duì)象復(fù)數(shù)化、功能分布法和功能變換法),而不需要采用知識(shí)庫或計(jì)算機(jī)軟件。但usit解決問題的好壞依賴于問題解決人員知識(shí)的廣度和深度。
4、rli(renaissanoe leedership instiute)模式
該模式是由rli公司的分支機(jī)構(gòu)leonadnda vinci研究院的一些專家開發(fā)的。rli模式對(duì)triz的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在:(1)針對(duì)triz的復(fù)雜性,開發(fā)了8個(gè)解決問題的算法;(2)針對(duì)物質(zhì)場(chǎng)分析工具存在的缺陷,提出運(yùn)用三元代替物質(zhì)場(chǎng)的三元分析法(triad analysis),并其結(jié)合到所開發(fā)的8個(gè)發(fā)明算法中。
五. triz的基本理論
triz意譯為發(fā)明問題的解決理論。triz理論成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理,著力于澄清和強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中存在的矛盾,其目標(biāo)是完全解決矛盾,獲得最終的理想解。它不是采取折衷或者妥協(xié)的做法,而且它是基于技術(shù)的發(fā)展演化規(guī)律研究整個(gè)設(shè)計(jì)與開發(fā)過程,而不再是隨機(jī)的行為。實(shí)踐證明,運(yùn)用triz理論,可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。
六.利用triz解決問題的過程
triz方法論的主要思想是,對(duì)于一個(gè)具體問題,無法直接找到對(duì)應(yīng)解,那么,先將此問題轉(zhuǎn)換并表達(dá)為一個(gè)triz的問題,然后利用triz體系中的理論和工具方法得到triz的通用解,最后將triz通用解轉(zhuǎn)化為具體問題的解,并在實(shí)際問題中加以實(shí)現(xiàn),最終獲得問題的解決。應(yīng)用triz解決問題的一般流程如圖1所示。首先要對(duì)一個(gè)實(shí)際問題進(jìn)行仔細(xì)的分析并加以定義;然后根據(jù)triz提供的方法,將所需解決的實(shí)際問題歸納為一個(gè)類似的triz標(biāo)準(zhǔn)問題模型;接著,針對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)解決方案模型,應(yīng)用triz已總結(jié)歸納出的類似是標(biāo)準(zhǔn)解決方法,找到對(duì)應(yīng)的triz標(biāo)準(zhǔn)解決方案模型;最后,把這些類似的解決方案模型,應(yīng)用到具體的問題
之中,演繹得到問題的最終解決方法。
【參考文獻(xiàn)】
1.王樹才,吳曉機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)
2.
triz理論的40個(gè)原理篇二
關(guān)于triz理論
黎志強(qiáng) 10機(jī)電5班 1010100710
(湖北工業(yè)大學(xué),武漢430068;)
[摘要] 21世紀(jì)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,重視創(chuàng)新設(shè)計(jì)是增加機(jī)械產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的根本途徑。傳統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法是利用頭腦風(fēng)暴法或試錯(cuò)法,但這些方法可視為設(shè)計(jì)人員的藝術(shù)創(chuàng)作,創(chuàng)新的程度與成敗主要取決于設(shè)計(jì)者的靈感和經(jīng)驗(yàn),當(dāng)問題的解決方案超出了一個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)領(lǐng)域時(shí),頭腦風(fēng)暴法和試錯(cuò)法往往顯得無能為力。起源于前蘇聯(lián)的發(fā)明問題解決理論—triz理論是指導(dǎo)創(chuàng)新活動(dòng)的重要理論之一,它可以幫助設(shè)計(jì)者在方案設(shè)計(jì)階段迅速地產(chǎn)生個(gè)具有創(chuàng)造性的新概念,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速創(chuàng)新。21世紀(jì)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,重視創(chuàng)新設(shè)計(jì)是增加機(jī)械產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的根本途徑。傳統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法是利用頭腦風(fēng)暴法或試錯(cuò)法,但這些方法可視為設(shè)計(jì)人員的藝術(shù)創(chuàng)作,創(chuàng)新的程度與成敗主要取決于設(shè)計(jì)者的靈感和經(jīng)驗(yàn),當(dāng)問題的解決方案超出了一個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)領(lǐng)域時(shí),頭腦風(fēng)暴法和試錯(cuò)法往往顯得無能為力。起源于前蘇聯(lián)的發(fā)明問題解決理論—triz理論是指導(dǎo)創(chuàng)新活動(dòng)的重要理論之一,它可以幫助設(shè)計(jì)者在方案設(shè)計(jì)階段迅速地產(chǎn)生個(gè)具有創(chuàng)造性的新概念,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速創(chuàng)新。
[關(guān)鍵詞] triz理論;創(chuàng)新設(shè)計(jì);沖突解決原理
[中圖分類號(hào)][文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]:文章編號(hào):
1triz 理論
triz是俄文“發(fā)明問題解決理論”的俄文簡(jiǎn)稱。該理論是前蘇聯(lián)g..ler及其領(lǐng)導(dǎo)的一批研究人員,在分析研究世界各國250萬件專利的基礎(chǔ)上,提煉出的一套解決復(fù)雜技術(shù)問題的系統(tǒng)方法。主要目的是研究人類進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題過程中所遵循的科學(xué)原理和法則triz理論是基于知識(shí)、面向人的發(fā)明問題解決系統(tǒng)化方法學(xué),且適用于各行業(yè)。1.1 triz理論的主要內(nèi)容
triz理論是由解決技術(shù)問題和實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新開發(fā)的各種方法、算法組成的綜合理淪體系,其主要內(nèi)容包括:技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則、40個(gè)發(fā)明創(chuàng)造原理,39項(xiàng)技術(shù)特性、沖突矩陣、物質(zhì)一場(chǎng)分析、76個(gè)發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)解決方法、發(fā)明問題解決算法(ariz)以及工程效應(yīng)知識(shí)庫等。1.2 沖突解決原理
(1)沖突的定義
無論是新產(chǎn)品設(shè)計(jì)還是已有產(chǎn)品的改進(jìn),設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中首先要保證或提
高產(chǎn)品的某些性能,但這種提高往往會(huì)影響
到產(chǎn)品其它的內(nèi)部性能。如果這些影響是負(fù)面的,則設(shè)計(jì)出現(xiàn)了沖突。
triz理論認(rèn)為,產(chǎn)品創(chuàng)新的標(biāo)志是解決或移走設(shè)計(jì)中的沖突而產(chǎn)生新的有競(jìng)爭(zhēng)力的解,沒有克服沖突的解并不是創(chuàng)新設(shè)計(jì)。沖突的種類很多,與產(chǎn)品創(chuàng)新相關(guān)的沖突分為3類,即物理沖突、技術(shù)沖突及管理沖突。
(2)技術(shù)沖突及其解決原理
技術(shù)沖突是指?jìng)鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)中的折中,即由于系統(tǒng)本身某一部份的影響,所需的狀態(tài)不能實(shí)現(xiàn),技術(shù)沖突常表現(xiàn)為一個(gè)系統(tǒng)中兩個(gè)子系統(tǒng)之問的矛盾。例如斜拉橋,希望提高橋的承重重量,但重量太大可能超過橋的強(qiáng)度范圍,降低橋的安全性。
altshuller通過對(duì)250萬件專利的詳細(xì)研究,提出用39個(gè)技術(shù)特性來描述沖突。在解決實(shí)際沖突時(shí),把組成沖突的兩個(gè)內(nèi)部性能用39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)特性進(jìn)行表示,即把實(shí)際工程沖突轉(zhuǎn)化為一般的或標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)沖突(具體技術(shù)特性見參考文獻(xiàn)3)在此基礎(chǔ)上,altshuler又給出了40個(gè)發(fā)明創(chuàng)造原
理,實(shí)踐證明這些原理對(duì)于指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員的發(fā)明創(chuàng)造具有重要作用。
通過多年的研究、分析和比較,altshuller將39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)特性與40條發(fā)明創(chuàng)造原理建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系。提出了合理選用發(fā)明原理的重要工具— 沖突解決矩陣。
沖突解決矩陣為40行40列的一個(gè)矩陣,其中第1行和第1列為順序排列的39個(gè)描述沖突的技術(shù)特性序號(hào);其余39行和39列形成一個(gè)矩陣,其元素為數(shù)字或?yàn)榭眨@些數(shù)字表示40條發(fā)明原理中推薦采用的原理序號(hào)。矩陣中行描述的技術(shù)特性為沖突中惡化的一方。列代表改善的一方。
(3)物理沖突及其解決原理
物理沖突是指系統(tǒng)同一部分或參數(shù)提出完全相反的要求。即對(duì)一個(gè)系統(tǒng)同時(shí)提出相反的要求就出現(xiàn)了物理矛盾。例如鋼筆的筆尖應(yīng)很細(xì)以便畫出細(xì)線,但細(xì)筆尖易劃破紙。
物理沖突的解決方法一直是triz的研究重點(diǎn),altshuller,glazunov,savransky曾提出了多種解決方法?,F(xiàn)在triz理論在總結(jié)上述研究方法的基礎(chǔ)上,提出4種分離原理來解決物理沖突,即:空間分離、時(shí)間分離、基于條件的分離、和整體和部分的分離。
英國bath大學(xué)的mann通過研究提出,解決物理沖突的分離原理和解決技術(shù)沖突的發(fā)明原理之間存在關(guān)系,對(duì)于一條分離原理,可以有多條發(fā)明原理與之對(duì)應(yīng)。
只要能確定物理沖突及分離原理的類型,40條發(fā)明原理及發(fā)明原理的工程實(shí)例可幫助設(shè)計(jì)人員盡快確定新的設(shè)計(jì)概念。
(4)沖突分析和解決的一般過程
altshuller所提出的triz理論采用科學(xué)的思維方式,即采用一系列的工具,先將特定的問題抽象成為標(biāo)準(zhǔn)的或一般的問題,然后采用標(biāo)準(zhǔn)的方法解決,最后得到特定的解。
triz解決設(shè)計(jì)問題的一般過程如圖:
2triz的發(fā)展
首先,triz的發(fā)展方向:triz是在前蘇聯(lián)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下形成的,企業(yè)間很難存在競(jìng)爭(zhēng),但是今天的企業(yè)不得不面臨殘酷激烈的競(jìng)爭(zhēng)。傳統(tǒng)triz對(duì)于那些急于學(xué)習(xí)創(chuàng)新性方法的企業(yè)工程師來說,顯得過于龐雜。另外,傳統(tǒng)triz還存在一些缺陷,如目前triz知識(shí)庫中還沒有當(dāng)前十分風(fēng)行的信息技術(shù)和生物技術(shù)的成果。因此,為了適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需要,triz不得不面臨自身現(xiàn)代化的建設(shè)問題,這是當(dāng)前國際上triz研究的重點(diǎn)一。
其次,triz自身的完善:triz有4個(gè)發(fā)展方向:(1)技術(shù)起源和技術(shù)演化理論;(2)克服心理慣性的技術(shù);(3)分析、明確描述和解決發(fā)明問題的技術(shù);(4)指導(dǎo)建立技術(shù)功能和特定設(shè)計(jì)方法、技術(shù)和自然知識(shí)之間的關(guān)系。
再次,triz與其它方法的集成:triz主要是解決設(shè)計(jì)中如何做的問題,對(duì)設(shè)計(jì)中做什么的問題未能給出合適的工具。大量的工程實(shí)例表明,triz的出發(fā)點(diǎn)是借助于經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的沖突,沖突發(fā)現(xiàn)的過程也是通過對(duì)問題的定性描述來實(shí)現(xiàn)的。因此,如何將triz與其他設(shè)計(jì)方法相結(jié)合,以彌補(bǔ)triz的不足,已經(jīng)成為設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要研究方向。
3triz理論在中國
triz理論引入中國盡管時(shí)間很短,但它已經(jīng)逐漸得到國內(nèi)諸多科研結(jié)構(gòu)、公司和專家的重視,在以triz理論為核心的創(chuàng)新方法與技術(shù)研究應(yīng)用方面,走在前列的是我國的億維訊科技有限公司。該公司是一家從事計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)及技術(shù)咨詢的高新技術(shù)企業(yè),他們的創(chuàng)新技術(shù)研究水平目前已
經(jīng)處于世界前列。他們將創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)中心設(shè)在世界創(chuàng)新技術(shù)理論和應(yīng)用研究的發(fā)源地——白俄羅斯的明斯克,那里有數(shù)百名創(chuàng)新技術(shù)理論專家,是當(dāng)今創(chuàng)新技術(shù)研究的領(lǐng)跑者;在中國則設(shè)有行業(yè)創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)中,著力于創(chuàng)新技術(shù)在以中國為中心的工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣。他們提供的一套完整的計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新解決方案,正在國內(nèi)諸多科研院所和大型企業(yè)研究機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用,為快速提升我們創(chuàng)新技術(shù)水平提供技術(shù)上的支持。4結(jié)束語
我國機(jī)械制造業(yè)普遍存在產(chǎn)品落后、技術(shù)創(chuàng)新能力不足、市場(chǎng)低迷等情況,關(guān)鍵在于企業(yè)缺乏快速響應(yīng)市場(chǎng)的新產(chǎn)品開發(fā)及制造技術(shù)創(chuàng)新的機(jī)制和能力。特別是我國廣大的中小型企業(yè)新產(chǎn)品更新開發(fā)能力差、資金匱乏,迫切需要獲得新產(chǎn)品具體開發(fā)技術(shù)的支持。而thiz理論和基于triz理論的計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)的研究和應(yīng)用,以其良好的可操作性、系統(tǒng)性和實(shí)用性順應(yīng)了我國制造業(yè)發(fā)展的技術(shù)需求,具有廣闊的應(yīng)用前景,勢(shì)必會(huì)對(duì)我國的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新帶來全新的機(jī)遇,推動(dòng)我國機(jī)械制造業(yè)步入世界先進(jìn)行列。
我國機(jī)械制造業(yè)普遍存在產(chǎn)品落后、技術(shù)創(chuàng)新能力不足、市場(chǎng)低迷等情況,關(guān)鍵在于企業(yè)缺乏快速響應(yīng)市場(chǎng)的新產(chǎn)品開發(fā)及制造技術(shù)創(chuàng)新的機(jī)制和能力。特別是我國廣大的中小型企業(yè)新產(chǎn)品更新開發(fā)能力差、資金匱乏,迫切需要獲得新產(chǎn)品具體開發(fā)技術(shù)的支持。而thiz理論和基于triz理論的計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)的研究和應(yīng)用,以其良好的可操作性、系統(tǒng)性和實(shí)用性順應(yīng)了我國制造業(yè)發(fā)展的技術(shù)需求,具有廣闊的應(yīng)用前景,勢(shì)必會(huì)對(duì)我國的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新帶來全新的機(jī)遇,推動(dòng)我國機(jī)械制造業(yè)步入世界先進(jìn)行列。
參考文獻(xiàn)
[1] 張春林.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[m].第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.9:175-192.[2] 中技術(shù)矛盾解決矩陣的應(yīng)用[j].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2007(8).[3] 的產(chǎn)生及其理論體系[j].科技進(jìn)步理論,2002(1).[4] 理論研究與礦山機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的啟示[j].黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào),2009(5).
triz理論的40個(gè)原理篇三
問題描述:某企業(yè)需要生產(chǎn)大量的、各種形狀的玻璃板。首先,工人們將玻璃板切成長方形,然后根據(jù)客戶要求,加工成一定的形狀。然而,在加工過程中,容易出現(xiàn)玻璃破碎現(xiàn)象,因?yàn)?/p>
薄板玻璃受力時(shí)很容易斷裂,而且玻璃的厚度是客戶訂單上要求的,不能更改。
請(qǐng)大家從自身認(rèn)識(shí)的角度討論一下看看怎么解決這個(gè)問題!
然后我把用triz理論解決問題的過程簡(jiǎn)單給大家介紹一下!當(dāng)然,實(shí)際遇到的問題可能比這個(gè)復(fù)雜得多!
那么應(yīng)用triz如何來解決這個(gè)問題呢?
第1步:確定技術(shù)參數(shù)
現(xiàn)在存在的問題是:薄板玻璃在加工過程中受力的作用,由于薄板玻璃無法承受該力的作用而發(fā)生破碎,這是欲改善的特性。
對(duì)應(yīng)到通用技術(shù)參數(shù),選擇“32可制造性”,以此作為改善的參數(shù)。為了避免發(fā)生玻璃破碎的現(xiàn)象,工人們?cè)诩庸み^程中必須要非常小心。因此,在薄板玻璃加工過程中,對(duì)薄板玻璃的加工操作就要進(jìn)行嚴(yán)格的控制,保證玻璃受力不超過極限,這就是被惡化的特性。對(duì)應(yīng)到通用技術(shù)參數(shù)中選擇“33操作流程的方便性”,以此作為
被惡化的參數(shù)。
第2步:查找trlz矛盾矩陣
欲改善的參數(shù):32可制造性。
被惡化的參數(shù):33操作流程的方便性。
查找triz矛盾矩陣,從矩陣表查找32和33對(duì)應(yīng)的方格,得到方格中推薦的發(fā)明原理序號(hào)共4個(gè),分別是:2,5,13,16。與前面發(fā)明原理序號(hào)對(duì)應(yīng),得到這4條發(fā)明原理依次是:
2一抽取。
5一組合合并。
13-反向作用。
16一未達(dá)到或過度的作用。c, ^(q1 k: x' n1 o$ d9 ~& [$ y
第3步:發(fā)明原理的分析
2一抽取。此原理體現(xiàn)在2個(gè)方面:1)將物體中“負(fù)面”的部分或特性抽取出來;
2)只從物體中抽取必要的部分或特性。此原理對(duì)問題的徹底解決貢獻(xiàn)有限。
5一組合合并。此原理體現(xiàn)在2個(gè)方面:1)合并空間上的同類或相鄰的物體或操作;2)合并時(shí)間上的同類或相鄰的物體或操作。
此原理對(duì)問題的徹底解決貢獻(xiàn)最大。
13一反向作用。此原理體現(xiàn)在3個(gè)方面:1)顛倒過去解決問題的方法;2)使物體的活動(dòng)部分改變?yōu)楣潭ǖ模尮潭ǖ牟糠肿優(yōu)榛顒?dòng)的;3)翻轉(zhuǎn)物體(或過程)。此原理對(duì)問題的徹底解決貢獻(xiàn)有限。
16一未達(dá)到或過度的作用。主要體現(xiàn)在現(xiàn)有的方法難以完成對(duì)象的100%,可用同樣的方法完成“稍少”或“稍多”一點(diǎn),使問題簡(jiǎn)化。此原理對(duì)問題的徹底解決貢獻(xiàn)有限。
第4步:發(fā)明原理應(yīng)用,綜合以上4條發(fā)明原理的分析,組合合并是最具有價(jià)值的發(fā)明原理。
解決方案:將多層薄板玻璃疊放在一起,從而形成一疊玻璃,而且事先在每層玻璃面上灑一層水或涂一層油,以保證堆疊后的玻璃間
可以形成相當(dāng)強(qiáng)的粘附力。一疊玻璃的強(qiáng)度會(huì)遠(yuǎn)大于單層玻璃的強(qiáng)度,在加工中就可以承受較大的力的作用,從而改善了薄板玻璃的可制造性。當(dāng)加工完成后,再分開每層玻璃,從而獲得了客戶要求的產(chǎn)品。
恩,這種方法可行,但如果單純幾塊玻璃疊加的話,你無法保證玻璃不發(fā)生滑動(dòng),所以,還得采用一些其他的手段!疊加在一塊是核心!論壇里高手如云,這種小例子,獻(xiàn)丑了!
是往里面添加一些東西,但是只要用水就可以,大家可以做一下實(shí)驗(yàn),兩塊玻璃中間有水,我們是比較難分開的,這也是玻璃運(yùn)輸?shù)囊环N方法!要強(qiáng)調(diào)的有幾點(diǎn):
1、對(duì)于我們的解題方式,沒有規(guī)律可循,想到了就是想到了,想不到就是想不到
2、解題的步驟沒有過程,復(fù)制性差;
3、如果轉(zhuǎn)換成相對(duì)復(fù)雜的問題,我們?nèi)绾谓鉀Q?
這些就是triz理論能解決的問題的一部分!
矛盾矩陣是triz理論中的一個(gè)工具,通過對(duì)大量專利技術(shù)的總結(jié)研究,歸納出39中常用的技術(shù)參數(shù),將這39個(gè)技術(shù)參數(shù)作為坐標(biāo),橫坐標(biāo)是技術(shù)系統(tǒng)的該
表引起有利變化的參數(shù),縱坐標(biāo)是惡化的參數(shù)!找到二者的焦點(diǎn)后,會(huì)對(duì)應(yīng)解決這類矛盾常用的原理……大體是這樣!
目前是有計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件的,但是做不到自動(dòng)推理的級(jí)別!因?yàn)閯?chuàng)新畢竟是人腦的一個(gè)思維活動(dòng),計(jì)算機(jī)只能按照triz理論來引導(dǎo)你進(jìn)行下一步的動(dòng)作,卻無法自動(dòng)推理!
其實(shí)很好懂,就是總結(jié)專利技術(shù)的發(fā)展規(guī)律得出來的一些套路。然后后人想搞創(chuàng)新,可以先從這些套路找矛盾點(diǎn),解決一個(gè)矛盾就是前進(jìn)一步,然后進(jìn)入下一個(gè)矛盾點(diǎn)。triz理論指出路,但是路上面的河流和山要自己去翻!
triz本身是一種理論,教給你如何突破慣性思維,發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,預(yù)測(cè)產(chǎn)品未來!
triz理論概況
triz理論可以成功地揭示創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理,著力于澄清和強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中存在的矛盾,其目標(biāo)是完全解決矛盾,獲得最終的理想解。運(yùn)用triz理論能夠突破思維障礙,打破思維定勢(shì),最主要的是可加速和規(guī)范創(chuàng)新的進(jìn)程。它能夠幫助我們系統(tǒng)地分析問題,快速發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)或者矛盾,并能夠準(zhǔn)確確定問題探索方向。
triz解決發(fā)明問題的基本思路是:(1)定義和描述具體問題,根據(jù)所選定的triz工具或者工具組合,將具體問題標(biāo)準(zhǔn)化;(2)將標(biāo)準(zhǔn)化的具體問題抽象化;(3)尋找抽象化問題的解決方案,(4)將抽象化的解決方案根據(jù)具體問題轉(zhuǎn)換為具體解決方案,即具體的技術(shù)創(chuàng)新方案。triz工具包含:(1)40個(gè)創(chuàng)新原理和技術(shù)矛盾解決矩陣;(2)發(fā)明問題解決算法,(3)發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)解法和物——場(chǎng)分析法,(4)s曲線和技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則;(5)最終理想解,(6)侏儒模型建模。(7)物理效應(yīng)和現(xiàn)象、幾何和化學(xué)效應(yīng)數(shù)據(jù)庫。
而triz現(xiàn)今已被認(rèn)為是解決問題的科學(xué)方法論,即研究和應(yīng)用解決問題所遵循的客觀規(guī)律的方法。這些方法中是否有最基本的原理?我相信很多人在學(xué)習(xí)triz的時(shí)候會(huì)問這個(gè)問題。其實(shí)從triz的目標(biāo),或triz這種方法學(xué)的歷史使命看,它是要發(fā)現(xiàn)解決問題的規(guī)律,并成功應(yīng)用規(guī)律。而人類的發(fā)展的每一天都遇到無數(shù)的問題,解決問題成了人們的日常生活,解決問題的規(guī)律肯定古已有之并已經(jīng)沿用了幾千幾萬年,這些本源的規(guī)律相信我們今天依然在應(yīng)用,也永不過時(shí),就像上述的物理定律一樣。通過我的思考和感悟,發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)解決問題的本源的原理,相信大家將其銘刻在心,在任何問題中用這些原理去考慮,肯定會(huì)有些收獲。
說了很多廢話,言歸正傳,本人發(fā)現(xiàn)的這幾個(gè)規(guī)律是:分類,分層,分步,關(guān)聯(lián)。當(dāng)然這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。但目前我發(fā)現(xiàn)的就這么多。
大家看了肯定笑了,哈哈,以為是什么呢!老生常談,沒有新意。都是常用的東西。不說我也知道。沒錯(cuò)。鄙人認(rèn)為真正的規(guī)律肯定是沒有新意的。這些規(guī)律早就存在著,并為大家早已熟悉,就像樹上掉下的蘋果,就像破了底的雞蛋可以站立一樣為大家所熟悉。您可能問了,那你干嘛還要將它們提出來呢?因?yàn)槲艺J(rèn)為很多人忽視了這些最常用的規(guī)律。而將這些已知的、常用的、同時(shí)也是被忽視的規(guī)律從塵封中提出來,拍掉灰塵和蜘蛛網(wǎng),呈現(xiàn)給大家,我認(rèn)為這是每個(gè)研究triz規(guī)律,研究解決問題規(guī)律的人應(yīng)該做的事。
相信很多人下一個(gè)問題是:這幾個(gè)(目前是四個(gè))所謂規(guī)律真的那么本源嗎?有何特殊之處?
那么我來一一解釋,不管您同意與否,希望對(duì)您有所幫助,如果大家都來思考這個(gè)問題,我這篇文章的目的也就達(dá)到了。
首先,說一下分類、分層和分步。這三個(gè)規(guī)律其實(shí)是在解決一件事情,就是以層次的觀念處理問題。分類是從寬度、分層是從深度、分步是從時(shí)間上處理問題。我們常說,眉毛胡子一把抓,試想眉毛和胡子距離遠(yuǎn),長短不一,粗細(xì)不一,真要一把抓還真沒法抓。所以很多事情都是因?yàn)橥淮鲈斐傻?。?dāng)然,同一待遇是有原因的,就是圖省事,圖省錢。這就是一個(gè)矛盾。但是規(guī)律在這里,誰也避不過,為了解決問題,就必須分層次、分類別、分步驟的區(qū)別待遇。因此我們看到,分層、分類、分步就像窗戶一樣,按照這個(gè)思路辦事,就是按照規(guī)律辦事,就能辦成事。
再說關(guān)聯(lián)。哲學(xué)上講,事物是普遍聯(lián)系的。這還真不是空話。當(dāng)大家遇到問題時(shí),請(qǐng)默念這句話,相信會(huì)有所啟迪。我們講本體論是時(shí)候講到事物間的聯(lián)系,那其實(shí)只是一種關(guān)聯(lián)。我們講蝴蝶效應(yīng)感覺很玄,那也只是一種關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)無處不在無時(shí)不在,其重要性相信不需要我在此廢話了。直到目前我寫專利,有個(gè)心得就是:除了把主要的構(gòu)成要素說清楚(說清楚的過程中要應(yīng)用分層、分類、分步的規(guī)律)外,最重要的就是說清這些要素的相互關(guān)系,即關(guān)聯(lián)。如果是機(jī)械類的,要說清組件之間的連接關(guān)系;如果是電子類的,就說清模塊間的連接關(guān)系;如果是系統(tǒng),就說清各個(gè)功能單元間的聯(lián)系(當(dāng)然說這些聯(lián)系的時(shí)候,也要應(yīng)用分層、分類、分步的規(guī)律;特別是方法類專利,一定要用分步的方法說明哪個(gè)在先,哪個(gè)在后)。
總之,世間萬物至少脫不了上述的四個(gè)規(guī)律。那么可能您會(huì)問,既然分類、分層、分步都是解決的以層次的觀念處理問題這一件事情,為何要分成3個(gè)規(guī)律來說呢?因?yàn)閠riz還有個(gè)特點(diǎn)是實(shí)用性,我覺得這是triz的精髓之一。只說“以層次的觀念處理問題”是很抽象的,而這些本源的規(guī)律應(yīng)該是具體的可操作的。于是大家看到我總結(jié)的所謂“本源的規(guī)律”的兩個(gè)特點(diǎn)是:1.足夠本源,適應(yīng)于萬事萬物;2.足夠?qū)嵱?,讓任何有常識(shí)的人看了就能用。寫出這些隨想的目的,正如本文一直強(qiáng)調(diào)的,不是設(shè)立一種標(biāo)準(zhǔn),而是希望越來越多的人開始考慮創(chuàng)新的規(guī)律,挖掘真正的規(guī)律,并且勇于說出來。我是個(gè)實(shí)用主義者,我希望自己的文字沒有浪費(fèi)大家的時(shí)間,我也歡迎大家的批評(píng)。我相信大家的批評(píng)和討論是對(duì)于研究和應(yīng)用triz規(guī)律的有力推動(dòng)。姑且也將這些不成熟的想法歸于triz之中吧。希望triz真的如其原來的意義:發(fā)明問題解決理論。
triz理論的40個(gè)原理篇四
triz理論學(xué)習(xí)心得
2011年11月08日—2011年11月25日,在新疆科技干部培訓(xùn)中心領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下,為新疆各企業(yè)精心組織了為期18天的 “新疆創(chuàng)新工程師培訓(xùn)班”,我公司領(lǐng)導(dǎo)很重視這次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),在領(lǐng)導(dǎo)的安排下,我有幸參加了此次培訓(xùn)。為使廣大科技工作者對(duì)triz由陌生到初步認(rèn)識(shí),由初步認(rèn)識(shí)到熟練的應(yīng)用,至此衷心地感謝新疆科技干部培訓(xùn)中心以及新能源公司的各位領(lǐng)導(dǎo),為我們提供了一次難得學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)!
在短短的18天的時(shí)間內(nèi),覆蓋了理論知識(shí)的講解、案例分析、以及課題的解決;從triz理論中的“概述、工程問題的描述及解決方法、s曲線與技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則”三部分內(nèi)容,使我們了解triz理論是科技創(chuàng)新中非常實(shí)用的運(yùn)用工具。尤其對(duì)技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新工作有一定的指導(dǎo)作用。現(xiàn)將此次學(xué)習(xí)的成果向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。
一、思想認(rèn)識(shí)的提高
通過學(xué)習(xí),使我們明白triz是科技創(chuàng)新的重要手段和提高創(chuàng)新能力的重要工具。新疆科技干部培訓(xùn)中心堅(jiān)持將新方法推進(jìn)、落實(shí)到企業(yè),要堅(jiān)持以提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力為核心,以企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)在需求為動(dòng)力,推動(dòng)創(chuàng)新方法在企業(yè)的深入實(shí)施,為解決科技創(chuàng)新的現(xiàn)實(shí)問題作出積極的貢獻(xiàn),為創(chuàng)新型企業(yè)的建設(shè)提供有力的支持。
提高本次培訓(xùn)班的學(xué)習(xí),使我們認(rèn)識(shí)到用triz的工具,可以有目標(biāo)的解決在科技創(chuàng)新中無法解決的問題,糾正了過去采用“試錯(cuò)法”進(jìn)行研發(fā)和創(chuàng)新,消除了此方法的盲目性、低效性,與漫無邊際的試錯(cuò)法相比,triz工具的使用,以系統(tǒng)內(nèi)資源的充分利用,減少了資源浪費(fèi),節(jié)省了寶貴的時(shí)間,同時(shí)還預(yù)言了技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì),為科技研發(fā)創(chuàng)新?lián)袢×私輳健?/p>
二、對(duì)“triz”理論中概述部分的認(rèn)識(shí)
triz:“發(fā)明問題解決理論”,triz的創(chuàng)始人阿奇疏勒在通過多
年的專利整理,得出了如下兩個(gè)革命性的發(fā)現(xiàn):a、很多的方法和原理在發(fā)明的過程中是在重復(fù)使用的。b、技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化和發(fā)展并不是隨機(jī)的,而是遵循著一定的客觀規(guī)律。此方法是對(duì)發(fā)明創(chuàng)造的理解:發(fā)明創(chuàng)造通常人們作為一個(gè)單詞或作為一個(gè)詞意來理解,其實(shí)不然:發(fā)明――是指通過思維或?qū)嶒?yàn)過程首先為一項(xiàng)科學(xué)或技術(shù)難題找到或發(fā)現(xiàn)了解決方案、解決方法;創(chuàng)造――是指第一次提出、造出的東西,是第一次產(chǎn)生嶄新的物質(zhì)成果或精神成果的行為。
在triz概述中,打破了創(chuàng)新的神秘感;創(chuàng)新不是隨機(jī)的靈光一現(xiàn),而是有章可循的;triz是一種全世界都在普及的一種高效的創(chuàng)新方法。
通過微笑曲線,使我們知道,生產(chǎn)制造利潤低、資源消化高、環(huán)境污染嚴(yán)重。從而通過創(chuàng)新去占領(lǐng)微笑曲線的兩端。課堂上有如下一例對(duì)我觸動(dòng)頗深:美國研發(fā)的“觸摸式發(fā)聲地球儀”案例,市場(chǎng)價(jià)88美元、美國40美元轉(zhuǎn)嫁給香港一家公司生產(chǎn),美國獲利48美元,香港公司以20美元轉(zhuǎn)嫁給廣東外貿(mào)公司,香港公司獲利20美元,廣東外貿(mào)公司以15美元轉(zhuǎn)嫁給另一制造商,制造成本12美元,制造商獲利3美元。從以上的價(jià)值鏈可以看出,美國獲取的利潤48美元÷制造商3美元=16倍,由此可見研發(fā)成果的專利權(quán)何等重要。
通過對(duì)triz概述的學(xué)習(xí),懂得了關(guān)于“創(chuàng)新”更深層次的理解,了解產(chǎn)品創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、市場(chǎng)創(chuàng)新、材料創(chuàng)新和組織管理創(chuàng)新的五種創(chuàng)新情況;明白“時(shí)時(shí)都是創(chuàng)新之時(shí)、處處都是創(chuàng)新之地、人人都是創(chuàng)新之人、創(chuàng)新是人人都有的一種能力”道理。
通過學(xué)習(xí),了解triz理論體系是以自然科學(xué)包括基礎(chǔ)知識(shí),專業(yè)知識(shí)和交叉知識(shí)為基礎(chǔ),以科學(xué)理論包括系統(tǒng)科學(xué)、思維科學(xué)為支柱,在全面地以哲學(xué)的辯證法、系統(tǒng)論和認(rèn)識(shí)論的思想指導(dǎo)下,建立了以技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則為triz理論基礎(chǔ)。
創(chuàng)新從技術(shù)系統(tǒng)/技術(shù)過程、矛盾、資源和理想化4大基本概念出發(fā),運(yùn)用了功能分析、物――場(chǎng)模型、矛盾分析和資源分析4個(gè)分析工具,對(duì)于一般性標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)明問題可以運(yùn)用發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)解法、效應(yīng)知識(shí)庫、技術(shù)矛盾創(chuàng)新原理和物理矛盾分離法四大有效工具求
解。將一般問題轉(zhuǎn)化為triz標(biāo)準(zhǔn)問題(確定技術(shù)矛盾),提取通用工程參數(shù),查找矛盾矩陣表,運(yùn)用40個(gè)發(fā)明原理求解;確定為物理矛盾的,運(yùn)用分離原理配合40個(gè)發(fā)明原理求解;此外還可以運(yùn)用物場(chǎng)分析工具,建立物場(chǎng)模型,通過76個(gè)發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)解和效應(yīng)知識(shí)庫求解。
三、工程問題及解決方法
本節(jié)主要了解triz理論中“管理矛盾、技術(shù)矛盾、物理矛盾”三種類型,我們學(xué)習(xí)的主要是技術(shù)矛盾和物理矛盾2種類型。
首先要搞清楚什么叫技術(shù)矛盾?什么叫物理矛盾?
3.1 技術(shù)矛盾(系統(tǒng)中兩個(gè)參數(shù)之間的矛盾)
由兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)所構(gòu)成的矛盾叫做技術(shù)矛盾。就是說如果改善一個(gè)參數(shù),而另一個(gè)參數(shù)會(huì)被惡化,也就是說系統(tǒng)存在技術(shù)矛盾。
如:小孩玩的蹺蹺板,一個(gè)參數(shù)提升(改善)了,另一個(gè)參數(shù)就下降(惡化)了。
3.2 物理矛盾(系統(tǒng)中針對(duì)一個(gè)參數(shù)的矛盾)
當(dāng)對(duì)系統(tǒng)中的同一個(gè)元件提出互為相反的要求時(shí),就存在物理矛盾。
如:釣魚時(shí)魚竿應(yīng)當(dāng)長,攜帶時(shí)魚竿應(yīng)當(dāng)短;
乘汽車時(shí)希望空間大,停車時(shí)希望空間小。
3.3 39個(gè)工程通用參數(shù)
矛盾矩陣中這39個(gè)通用技術(shù)參數(shù)是阿奇舒勒通過大量專利文獻(xiàn)的分析不斷總結(jié)出來的。39個(gè)通用技術(shù)參數(shù)可以分為“通用物理和幾何參數(shù)、通用技術(shù)積極參數(shù)、通用技術(shù)消極參數(shù)”三大類型。矛盾矩陣表共有39行39列,在運(yùn)用時(shí)一定要注意:每一橫行上是惡化的工程參數(shù),每一列上是改善的工程參數(shù)。在行與列上是完全相同時(shí),工程系統(tǒng)在技術(shù)矛盾的表述中通常是反向的。
四、s曲線與技術(shù)進(jìn)化法則
s曲線是技術(shù)進(jìn)化法則中的一個(gè)。技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律是:在系統(tǒng)發(fā)展過程中,系統(tǒng)的主要參數(shù)的變化隨著時(shí)間呈s曲線進(jìn)化。
s曲線進(jìn)化分為:嬰兒期(剛出身不久的孩子)→成長期(少先隊(duì)員)→成熟期(警察)→衰退期(帶拐杖的老頭)四個(gè)階段。
通過學(xué)習(xí),明白本企業(yè)的某些產(chǎn)品所處的階段,從而增強(qiáng)了研發(fā)工作所需的針對(duì)性,起到了研發(fā)工作走捷徑之路。
4.1 第一階段(嬰兒期)
第一階段的發(fā)展特點(diǎn)是,從它建立的那一刻起,主要指標(biāo)增長非常慢,甚至在某一時(shí)間停止增長。如:反坦克武器的發(fā)明制造是快速的,從誕生到投入生產(chǎn)僅用幾個(gè)月時(shí)間;而燃料電池在19世紀(jì)就發(fā)明了,但在20世紀(jì)末才處于商業(yè)利用階段,也就是說這個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的嬰兒期持續(xù)了幾乎100年。
這一階段對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成部分進(jìn)行確定,修正系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和元件,調(diào)整好它們之間的相互作用及它們之間超系統(tǒng)之間的相互作用;其主要特征是:系統(tǒng)由于各種原因還不能滿足社會(huì)的需求,因此不能在實(shí)際中應(yīng)用。應(yīng)該特別注意的是,技術(shù)系統(tǒng)不需要經(jīng)過所有階段。有很多系統(tǒng)還沒有過渡到第一階段,甚至在研發(fā)階段就已經(jīng)消亡了。
第一階段的標(biāo)志:生存環(huán)境受到嚴(yán)酷的限制、專利的水平很高、專利的數(shù)量大致固定不變、支出大于收入。
4.2 第二階段(成長期)
特征:系統(tǒng)在相對(duì)降低支出的同時(shí),產(chǎn)品產(chǎn)量快速增長。
① 主要指標(biāo)的增長伴隨著支出的增長; ② 應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)量增長;
③ 技術(shù)系統(tǒng)獲得了補(bǔ)充功能,這個(gè)功能與其執(zhí)行主要功能密切相連;
④ 系統(tǒng)發(fā)展需要大量資源,生產(chǎn)這些資源變得有利可圖。
4.3 第三階段(成熟期)
特征:主要指標(biāo)增長放慢,生產(chǎn)量比較穩(wěn)定。
標(biāo)志:專利數(shù)量穩(wěn)定地維持在很高水平上、利潤率很高并相對(duì)穩(wěn)定、系統(tǒng)要求高度專門化資源、系統(tǒng)的發(fā)展達(dá)到了自己的極限、系統(tǒng)的補(bǔ)充功能與完成主要功能關(guān)聯(lián)很少。4.4 第四階段(衰退期)
特征:功能退化,系統(tǒng)功能指標(biāo)參數(shù)降低,產(chǎn)量收入明顯下降,系統(tǒng)從前占有的市場(chǎng)份額被取代。
標(biāo)志:功能參數(shù)減少、專利數(shù)量減少、利潤率下降、系統(tǒng)中只有個(gè)別專業(yè)領(lǐng)域繼續(xù)工作、系統(tǒng)開始應(yīng)用于娛樂、系統(tǒng)過渡成了一系列體育器械。
s-曲線用來描述技術(shù)系統(tǒng)的一般規(guī)律,確定系統(tǒng)的發(fā)展階段,并通過各個(gè)階段的特征尋找改進(jìn)建議,為研發(fā)策略提供參考,為系統(tǒng)的進(jìn)化做了前提鋪墊;
進(jìn)化法則是通過對(duì)s-曲線的研究結(jié)果,對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)和新產(chǎn)品的預(yù)測(cè)分析給予建議;ifr用來評(píng)價(jià)s-曲線各個(gè)階段的理想度,并針對(duì)產(chǎn)品改進(jìn)方案和新產(chǎn)品的技術(shù)方案予以性價(jià)比的衡量,最終確定產(chǎn)品改進(jìn)方案和新產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)功能的可行性。
通過在新疆干部培訓(xùn)中心這半個(gè)月來對(duì)triz的刻苦學(xué)習(xí),在技術(shù)創(chuàng)新方面真是受益菲淺,通過對(duì)理論的研究,打破了以往的思維方式、創(chuàng)新的方法和創(chuàng)新的規(guī)律,解決了企業(yè)技術(shù)難題。
以上是此次在新疆科技干部培訓(xùn)中心參加為期18天的“新疆創(chuàng)新工程師培訓(xùn)班”學(xué)習(xí)體會(huì),遺憾的是由于學(xué)習(xí)時(shí)間短,接受信息量大,對(duì)于理論知識(shí)的消化和徹底掌握尚需付出百倍的時(shí)間去學(xué)習(xí)、理解、運(yùn)用!
再次感謝新疆干部培訓(xùn)中心的領(lǐng)導(dǎo),為我們提供的學(xué)習(xí)的平臺(tái)、學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),以及在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中辛勤的付出和努力,尤其 5
感謝公司領(lǐng)導(dǎo)給予這次學(xué)習(xí)和提高的機(jī)會(huì)!感謝iwint各位授課老師詳盡的講解和耐心的輔導(dǎo)!
2011-11-28
triz理論的40個(gè)原理篇五
物理矛盾一般來說有2種表現(xiàn):
一是系統(tǒng)中有害性能降低的同時(shí)導(dǎo)致該子系統(tǒng)中有用性能的降低。
二是系統(tǒng)中有用性能增強(qiáng)的同時(shí)導(dǎo)致該子系統(tǒng)中有害性能的增強(qiáng)。
【技術(shù)矛盾】所謂的技術(shù)矛盾就是由系統(tǒng)中2個(gè)因素導(dǎo)致的,這2個(gè)參數(shù)相互促進(jìn)、相互制約。triz將導(dǎo)致技術(shù)矛盾的因素總結(jié)成通用參數(shù)。triz的發(fā)明者阿奇舒勒通過對(duì)大量發(fā)明專利的研究,總結(jié)出工程領(lǐng)域內(nèi)常用的表述系統(tǒng)性能的39個(gè)通用參數(shù),通用參數(shù)一般是物理、幾何和技術(shù)性能的參數(shù)。盡管現(xiàn)在有很多對(duì)這些參數(shù)的補(bǔ)充研究,并將個(gè)數(shù)提高到了50多個(gè),但在這里我們?nèi)匀恢唤榻B核心的這39個(gè)參數(shù)。
39個(gè)工程參數(shù)中常用到運(yùn)動(dòng)物體(moving objects)與靜止物體(stationary objects)2個(gè)術(shù)語,運(yùn)動(dòng)物體是指自身或借助于外力可在一定的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的物體;靜止物體是指自身或借助于外力都不能使其在空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的物體。
以下給出39個(gè)通用參數(shù)的含義:
(1)運(yùn)動(dòng)物體的重量是指在重力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)物體多受到的重力。如運(yùn)動(dòng)物體作用于其支撐或懸掛裝置上的力。
(2)靜止物體的重量是指在重力場(chǎng)中靜止物體所受到的重力。如靜止物體作用于其支撐或懸掛裝置上的力。
(3)運(yùn)動(dòng)物體的長度是指運(yùn)動(dòng)物體的任意線性尺寸,不一定是最長的,都認(rèn)為是其長度。
(4)靜止物體的長度是指靜止物體的任意線性尺寸,不一定是最長的,都認(rèn)為是其長度。
(5)運(yùn)動(dòng)物體的面積是指運(yùn)動(dòng)物體內(nèi)部或外部所具有的表面或部分表面的面積。
(6)靜止物體的面積是指靜止物體內(nèi)部或外部所具有的表面或部分表面的面積。
(7)運(yùn)動(dòng)物體的體積是指運(yùn)動(dòng)物體所占有的空間體積。
(8)靜止物體的體積是指靜止物體所占有的空間體積。
(9)速度是指物體的運(yùn)動(dòng)速度、過程或活動(dòng)與時(shí)間之比。
(10)力是指兩個(gè)系統(tǒng)之間的相互作用。對(duì)于牛頓力學(xué),力等于質(zhì)量與加速度之積。在triz中,力是試圖改變物體狀態(tài)的任何作用。
(11)應(yīng)力或壓力是指單位面積上的力。
(12)形狀是指物體外部輪廓或系統(tǒng)的外貌。
(13)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)的完整性及系統(tǒng)組成部分之間的關(guān)系。磨損、化學(xué)分解及拆卸都降低穩(wěn)定性。
(14)強(qiáng)度是指物體抵抗外力作用使之變化的能力。
(15)運(yùn)動(dòng)物體作用時(shí)間是指物體完成規(guī)定動(dòng)作的時(shí)間、服務(wù)期。兩次誤動(dòng)作之間的時(shí)間也是作用時(shí)間的一種度量。
(16)靜止物體作用時(shí)間是指物體完成規(guī)定動(dòng)作的時(shí)間、服務(wù)期。兩次誤動(dòng)作之間的時(shí)間也是作用時(shí)間的一種度量。
(17)溫度是指物體或系統(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)光照度是指單位面積上的光通量,系統(tǒng)的光照特性,如亮度、光線質(zhì)量。
(19)運(yùn)動(dòng)物體的能量是指能量是物體做功的一種度量。在經(jīng)典力學(xué)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)靜止物體的能量是指能量是物體做功的一種度量。在經(jīng)典力學(xué)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)功率是指單位時(shí)間內(nèi)所做的功,即利用能量的速度。
(22)能量損失是指為了減少能量損失,需要不同的技術(shù)來改善能量的利用。
(23)物質(zhì)損失是指部分或全部、永久或臨時(shí)的材料、部件或子系統(tǒng)等物質(zhì)的損失。
(24)信息損失是指部分或全部、永久或臨時(shí)的數(shù)據(jù)損失。
(25)時(shí)間損失是指一項(xiàng)活動(dòng)所延續(xù)的時(shí)間間隔。改進(jìn)時(shí)間的損失指減少一項(xiàng)活動(dòng)所花費(fèi)的時(shí)間。
(26)物質(zhì)或事物的數(shù)量是指材料、部件及子系統(tǒng)等的數(shù)量,它們可以被部分或全部、臨時(shí)或永久地改變。
(27)可靠性是指系統(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(cè)試精度是指系統(tǒng)特征的實(shí)測(cè)值與實(shí)際值之間的誤差。減少誤差將提高測(cè)試精度。(29)制造精度是指系統(tǒng)或物體的實(shí)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是指物體對(duì)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)生的有害因素是指有害因素將降低物體或系統(tǒng)的效率,或完成功能的質(zhì)量。這些有害因素是由物體或系統(tǒng)操作的一部分而產(chǎn)生的。
(32)可制造性是指物體或系統(tǒng)制造過程中簡(jiǎn)單、方便的程度。
(33)可操作性是指要完成的操作應(yīng)需要較少的操作者、較少的步驟以及使用盡可能簡(jiǎn)單的工具。一個(gè)操作的產(chǎn)出要盡可能多。
(34)可維修性是指對(duì)于系統(tǒng)可能出現(xiàn)失誤所進(jìn)行的維修要時(shí)間短、方便和簡(jiǎn)單。
(35)適應(yīng)性及多用性是指物體或系統(tǒng)響應(yīng)外部變化的能力,或應(yīng)用于不同條件下的能力。
(36)裝置的復(fù)雜性是指系統(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(fù)雜性。掌握系統(tǒng)的難易程度是其復(fù)雜性的一種度量。
(37)監(jiān)控與測(cè)試的困難程度是指如果一個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、需要較長的時(shí)間建造及使用,或部件與部件之間關(guān)系復(fù)雜,都使得系統(tǒng)的監(jiān)控與測(cè)試?yán)щy。測(cè)試精度高,增加了測(cè)試的成本也是測(cè)試?yán)щy的一種標(biāo)志。
(38)自動(dòng)化程度是指自動(dòng)化程度是指系統(tǒng)或物體在無人操作的情況下完成任務(wù)的能力。自動(dòng)化程度的最低級(jí)別是完全人工操作。最高級(jí)別是機(jī)器能自動(dòng)感知所需的操作、自動(dòng)編程和對(duì)操作自動(dòng)監(jiān)控。中等級(jí)別的需要人工編程、人工觀察正在進(jìn)行的操作、改變正在進(jìn)行的操作及重新編程。
(39)生產(chǎn)率是指單位時(shí)間內(nèi)所完成的功能或操作數(shù)。
為了應(yīng)用方便,上述39個(gè)通用工程參數(shù)可分為如下3類:
物理及幾何參數(shù):(1)~(12),(17)~(18),(21)條。
技術(shù)負(fù)向參數(shù):(15)~(16),(19)~(20),(22)~(26),(30)~(31)條。
技術(shù)正向參數(shù):(13)~(14),(27)~(29),(32)~(39)條。
負(fù)向參數(shù)(negative parameters)指這些參數(shù)變大時(shí),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(第19,20條)越大,則設(shè)計(jì)越不合理。
正向參數(shù)(positive parameters)指這些參數(shù)變大時(shí),使系統(tǒng)或子系統(tǒng)的性能變好。如子系統(tǒng)可制造性(第32條)指標(biāo)越高,子系統(tǒng)制造成本就越低。
【管理矛盾】所謂管理矛盾是指,在一個(gè)系統(tǒng)中,各個(gè)子系統(tǒng)已經(jīng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài),但是子系統(tǒng)之間產(chǎn)生不利的相互作用、相互影響,使整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生問題。比如:一個(gè)部門與另一個(gè)部門的矛盾,一個(gè)工藝與另一個(gè)工藝的矛盾,一個(gè)機(jī)器與另一個(gè)機(jī)器的矛盾,雖然各個(gè)部門、各個(gè)工藝、各個(gè)機(jī)器等都達(dá)到了自身系統(tǒng)的良好狀態(tài),但對(duì)其他系統(tǒng)產(chǎn)生副作用。
為了解決實(shí)際中出現(xiàn)的矛盾,triz建立了一系列用以解決矛盾為目的的工具和原則,它們大致可以分為3類:triz的理論基礎(chǔ)、分析工具和知識(shí)數(shù)據(jù)庫。
【triz的理論基礎(chǔ)】triz的理論是建立在技術(shù)進(jìn)化論的系統(tǒng)之上的,阿奇舒勒通過研究給出了技術(shù)系統(tǒng)演變的8個(gè)模式,它們對(duì)于產(chǎn)品的創(chuàng)新具有重要的指導(dǎo)作用。
(1)技術(shù)系統(tǒng)演變遵循產(chǎn)生、成長、成熟和衰退的生命周期。
(2)技術(shù)系統(tǒng)演變的趨勢(shì)是提升理想狀態(tài)。
(3)矛盾的導(dǎo)致是由于系統(tǒng)中子系統(tǒng)開發(fā)的不均勻性。
(4)首先是部件匹配,然后失配。
(5)技術(shù)系統(tǒng)首先向復(fù)雜化演進(jìn),然后通過集成向簡(jiǎn)單化發(fā)展。
(6)從宏觀系統(tǒng)向微觀系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,即向小型化和增加使用能量場(chǎng)演進(jìn)。
(7)技術(shù)向增加動(dòng)態(tài)性和可控性發(fā)展。
(8)向增加自動(dòng)化減少人工介入演變。
【分析工具】分析工具是triz用來解決矛盾的具體方法或模式,阿奇舒勒通過總結(jié)和演繹得出了許多實(shí)用的分析工具。這些分析工具使triz理論能夠在實(shí)際中廣泛應(yīng)用。
矛盾矩陣
前面已經(jīng)講過,兩個(gè)通用工程參數(shù)導(dǎo)致了系統(tǒng)的技術(shù)矛盾,那么將這兩個(gè)參數(shù)相結(jié)合就能夠找出解決矛盾的辦法,于是triz用了數(shù)學(xué)上比較常見的矩陣的方式來簡(jiǎn)單地表述出找到解決辦法的途徑。在阿奇舒勒的矛盾矩陣中,將39個(gè)通用工程參數(shù)橫向、縱向順次排列,橫向代表惡化的參數(shù),縱向代表改善的參數(shù),在工程參數(shù)縱橫交叉的方格內(nèi)的數(shù)字代表建議使用的40個(gè)發(fā)明原理的序號(hào)。矩陣共組成了1 521個(gè)方格,其中有1 263個(gè)方格內(nèi)有數(shù)字。在沒有數(shù)字的方格中,“+”方格處于相同參數(shù)的交叉點(diǎn),系統(tǒng)矛盾由一個(gè)因素導(dǎo)致,這是物理矛盾,不在技術(shù)矛盾應(yīng)用范圍之內(nèi)?!埃狈礁癖硎緵]有找到合適的發(fā)明原理來解決問題,當(dāng)然只是表示研究的局限,并不代表不能夠應(yīng)用發(fā)明原理(矩陣圖見附錄)。
【應(yīng)用矛盾矩陣的步驟】應(yīng)用矛盾矩陣解決工程矛盾時(shí),建議使用以下16個(gè)步驟來進(jìn)行。當(dāng)然這也只是建議,具體應(yīng)用時(shí)可以增加或者跳躍。
(1)確定技術(shù)系統(tǒng)的名稱。
(2)確定技術(shù)系統(tǒng)的主要功能。
(3)對(duì)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分解。劃分系統(tǒng)的級(jí)別,列出超系統(tǒng)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)各基本的零部件,各種輔助功能。
(4)對(duì)技術(shù)系統(tǒng)、關(guān)鍵子系統(tǒng)、零部件之間的相互依賴關(guān)系和作用進(jìn)行描述。
(5)定位問題所在的系統(tǒng)和子系統(tǒng),對(duì)問題進(jìn)行準(zhǔn)確的描述。避免對(duì)整個(gè)產(chǎn)品或系統(tǒng)籠統(tǒng)的描述,以具體到零部件為佳,建議使用“主語+謂語+賓語”的工程描述方式,定語修飾詞盡可能少。
(6)確定技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)改善的特性。
(7)確定并篩選待設(shè)計(jì)系統(tǒng)被惡化的特性。因?yàn)椋嵘纳频奶匦缘耐瑫r(shí),必然會(huì)帶來其他一個(gè)或者多個(gè)特性的惡化,對(duì)應(yīng)篩選并確定這些惡化的特性。因?yàn)閻夯瘏?shù)屬于尚未發(fā)生的,所以確定起來需要“大膽設(shè)想,小心求證”。
(8)將以上2步所確定的參數(shù),對(duì)應(yīng)附表所列的39個(gè)通用工程參數(shù)進(jìn)行重新描述。工程參數(shù)的定義描述是一項(xiàng)難度頗大的工作,不僅需要對(duì)39個(gè)工程參數(shù)的充分理解,更需要豐富的專業(yè)技術(shù)知識(shí)。
(9)對(duì)工程參數(shù)的矛盾進(jìn)行描述。欲改善的工程參數(shù)與隨之被惡化的工程參數(shù)之間存在的就是矛盾。
(10)對(duì)矛盾進(jìn)行反向描述。假如降低一個(gè)被惡化的參數(shù)的程度,欲改善的參數(shù)將被削弱,或另一個(gè)惡化的參數(shù)被改善。
(11)查找阿奇舒勒矛盾矩陣表,得到所推薦的發(fā)明原理的序號(hào)。
(12)按照序號(hào)查找發(fā)明原理匯總表,得到發(fā)明原理名稱。
(13)按照發(fā)明原理的名稱,查找發(fā)明原理的序號(hào)。
(14)將所推薦的發(fā)明原理逐個(gè)應(yīng)用到具體問題上,探討每個(gè)原理在具體問題上如何應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)。
(15)如果所查找到的發(fā)明原理都不適用于具體的問題,需要重新定義工程參數(shù)和矛盾,再次應(yīng)用和查找矛盾矩陣。
(16)篩選出最理想的解決方案,進(jìn)入產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)階段。
【物-場(chǎng)分析】解決技術(shù)矛盾需要通過矛盾矩陣來找到相符合的發(fā)明原理,再根據(jù)原理進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造。然而能迅速地確定技術(shù)矛盾類型,才能在矩陣中找到相對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理,這需要工作人員的經(jīng)驗(yàn)和判斷力,但是在許多未知領(lǐng)域卻無法確定技術(shù)矛盾的類型,所以我們需要另一種工具引領(lǐng)我們找到技術(shù)矛盾的類型,于是triz理論又引入了物-場(chǎng)模型。物-場(chǎng)模型是triz理論中重要的問題描述和分析工具,用以建立與已經(jīng)存在的系統(tǒng)或新技術(shù)系統(tǒng)問題相聯(lián)系的功能模型。在解決問題的過程中,可以根據(jù)物-場(chǎng)模型分析,來查找相對(duì)應(yīng)的問題的標(biāo)準(zhǔn)解法和一般解法。
物-場(chǎng)分析是triz對(duì)與現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)相關(guān)問題建立模型的工具。技術(shù)系統(tǒng)中最小的單元由兩個(gè)元素
以及兩個(gè)元素間傳遞的能量組成,以執(zhí)行一個(gè)功能。阿奇舒勒把功能定義為兩個(gè)物質(zhì)(元素)與作用于它們中的場(chǎng)(能量)之間的交互作用,也即是物質(zhì)s2 通過能量f作用于物質(zhì)s1,產(chǎn)生的輸出(功能)。所謂功能,是指系統(tǒng)的輸出與系統(tǒng)的輸入之間的正常的、期望存在的關(guān)系。
我們可以定義一個(gè)函數(shù):y=f(x1,x2,x3,?,xn)其中y表示輸出,x1,x2,x3,?,xn 表示輸入,函數(shù)f表示功能。我們也可以用比較通俗的語言來描述功能,功能就是指用方法解決問題的過程。
triz理論中,功能有3條定律:
(1)所有的功能都可以最終分解為3個(gè)基本元素(s1,s2,f);
(2)一個(gè)存在的功能必定由3個(gè)基本元素構(gòu)成;
(3)將3個(gè)相互作用的基本元素有機(jī)組合將形成一個(gè)功能。
在功能的3個(gè)基本元素中s1,s2是具體的,即是“物”(一般用s1表示原料,用s2表示工具);f是抽象的,即是“場(chǎng)”。這就構(gòu)成了物-場(chǎng)模型。s1,s2可以是材料、工具、零件、人、環(huán)境等;f可以是機(jī)械場(chǎng)(me)、熱場(chǎng)(th)、化學(xué)場(chǎng)(ch)、電場(chǎng)(e)、磁場(chǎng)(m)、重力場(chǎng)(g)等。
例:自從蒸汽機(jī)車發(fā)明之后,人們?cè)絹碓阶非笃渌俣鹊奶嵘?。機(jī)車要有高速度,必須行駛在鋼軌上,但是機(jī)車的輪子和鋼軌之間卻有摩擦力,雖然研究者們不斷進(jìn)行材料和技術(shù)的革新,但一直存在的摩擦力卻阻礙了機(jī)車速度的進(jìn)一步提升。機(jī)車和鋼軌構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng),速度和能量的損失是發(fā)明中的問題,我們需要一個(gè)功能來解決問題,機(jī)車和鋼軌是2個(gè)物,所以我們需要一個(gè)場(chǎng)來構(gòu)成物-場(chǎng)模型。于是發(fā)明家引入了磁場(chǎng),令機(jī)車和鋼軌之間產(chǎn)生排斥的力,使機(jī)車和鋼軌分離,導(dǎo)致摩擦力減到最小值——趨近于零。這樣機(jī)車浮于鋼軌之上,可以最大限度地使用能量提高速度。
在上例中,機(jī)車是s1,鋼軌是s2,磁場(chǎng)是f,這就是一個(gè)典型的物-場(chǎng)模型。
根據(jù)對(duì)眾多發(fā)明實(shí)例的研究,triz理論將把物-場(chǎng)模型分為4類:
物-場(chǎng)模型分類
第一種模型是我們追求的目標(biāo),重點(diǎn)需要關(guān)注剩下的3種非正常模型,針對(duì)這3種模型,triz理論提出了
物-場(chǎng)模型的76個(gè)一般解法和標(biāo)準(zhǔn)解法。
ariz——發(fā)明問題解決算法
按照triz對(duì)發(fā)明問題的五級(jí)分類,一般較為簡(jiǎn)單的一到三級(jí)發(fā)明問題運(yùn)用創(chuàng)新原理或者發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)解法就可以解決,而那些復(fù)雜的非標(biāo)準(zhǔn)發(fā)明問題,如四、五級(jí)的問題,往往需要應(yīng)用發(fā)明問題解決算法——ariz做系統(tǒng)的分析和求解。
ariz——發(fā)明問題解決算法,是triz理論中的一個(gè)主要分析問題、解決問題的方法,其目標(biāo)是為了解決問題的物理矛盾。該算法主要針對(duì)問題情境復(fù)雜、矛盾及其相關(guān)部件不明確的技術(shù)系統(tǒng)。它是一個(gè)對(duì)初始問題進(jìn)行一系列變形及再定義等非計(jì)算性的邏輯過程,實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的逐步深入分析和轉(zhuǎn)化,最終解決問題。該算法尤其強(qiáng)調(diào)問題矛盾與理想解的標(biāo)準(zhǔn)化,一方面技術(shù)系統(tǒng)向理想解的方向進(jìn)化,另一方面如果一個(gè)技術(shù)問題存在矛盾需要克服,該問題就變成一個(gè)創(chuàng)新問題。
triz認(rèn)為,一個(gè)創(chuàng)新問題解決的困難程度取決于對(duì)該問題的描述和該問題的標(biāo)準(zhǔn)化程度,描述得越清楚,問題的標(biāo)準(zhǔn)化程度越高,問題就越容易解決。ariz中,創(chuàng)新問題求解的過程是對(duì)問題不斷地描述,不斷地標(biāo)準(zhǔn)化的過程。在這一過程中,初始問題最根本的矛盾被清晰地顯現(xiàn)出來。如果方案庫里已有的數(shù)據(jù)能夠用于該問題則有標(biāo)準(zhǔn)解;如果已有的數(shù)據(jù)不能解決該問題則無標(biāo)準(zhǔn)解,需等待科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。該過程是通過ariz算法實(shí)現(xiàn)的。
簡(jiǎn)單地說,ariz首先就是將系統(tǒng)中存在的問題最小化,原則是在系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)其必要功能的前提下,盡可能不改變或少改變系統(tǒng);其次是定義系統(tǒng)的技術(shù)矛盾,并為矛盾建立“問題模型”;然后分析該問題模型,定義問題所包含的時(shí)間和空間,利用物-場(chǎng)分析法分析系統(tǒng)中所包含的資源;接下來,定義系統(tǒng)的最終理想解。
通常,為了獲取系統(tǒng)的理想解,需要從宏觀和微觀級(jí)上分別定義系統(tǒng)中所包含的物理矛盾,即系統(tǒng)本身可能產(chǎn)生對(duì)立的2個(gè)物理特性,例如:冷-熱、導(dǎo)電-絕緣、透明-不透明等。因此,下一步需要定義系統(tǒng)內(nèi)的物理矛盾并消除矛盾。矛盾的消除需要最大限度地利用系統(tǒng)內(nèi)的資源并借助物理學(xué)、化學(xué)、幾何學(xué)等工程學(xué)原理。作為一種規(guī)則,經(jīng)過分析原理的應(yīng)用后如問題仍然沒有理想的解,則認(rèn)為初始問題定義有誤,需調(diào)整初始問題模型,或者對(duì)問題進(jìn)行重新定義。
應(yīng)用ariz包括以下9個(gè)步驟。
步驟1:識(shí)別并對(duì)問題公式化。
步驟2:構(gòu)造存在問題部分的物-場(chǎng)模式。
步驟3:定義理想狀態(tài)。
步驟4:列出技術(shù)系統(tǒng)的可用資源。
步驟5:向效果數(shù)據(jù)庫尋求類似的解決方法。
步驟6:根據(jù)創(chuàng)新原則或分隔原則解決技術(shù)或物理矛盾。
步驟7:從物-場(chǎng)模式出發(fā),應(yīng)用知識(shí)數(shù)據(jù)庫(76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和效果庫)工具產(chǎn)生多個(gè)解決方法。
步驟8:選擇只采用系統(tǒng)可用資源的方法。
步驟9:對(duì)修正完畢的系統(tǒng)進(jìn)行分析防止出現(xiàn)新的缺陷。
76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解決方法
在物-場(chǎng)模型分析的應(yīng)用過程中,由于所面臨的問題復(fù)雜又包含廣泛,物-場(chǎng)模型的確立、使用有相當(dāng)?shù)睦щy,所以triz理論為物-場(chǎng)模型提供了成模式的解法,稱為標(biāo)準(zhǔn)解法,共76個(gè),標(biāo)準(zhǔn)解法通常用來解決概念設(shè)計(jì)的開發(fā)問題。76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解決方法可分為5類:建立或破壞物質(zhì)場(chǎng);開發(fā)物質(zhì)場(chǎng);從基礎(chǔ)系統(tǒng)向高級(jí)系統(tǒng)或微觀等級(jí)轉(zhuǎn)變;度量或檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)一切事物;描述如何在技術(shù)系統(tǒng)引入物質(zhì)或場(chǎng)。發(fā)明者首先要根據(jù)物質(zhì)場(chǎng)模型識(shí)別問題的類型,然后選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)方法解。
第一類標(biāo)準(zhǔn)解:不改變或僅少量改變系統(tǒng)。
(1)假如只有s1,應(yīng)增加s2及場(chǎng)f,以完善系統(tǒng)3要素,并使其有效。
(2)假如系統(tǒng)不能改變,但可接受永久的或臨時(shí)的添加物,可以在s1或s2內(nèi)部添加來實(shí)現(xiàn)。
(3)假如系統(tǒng)不能改變,但用永久的或臨時(shí)的外部添加物來改變s1或s2 是可以接受的,則加之。
(4)假定系統(tǒng)不能改變,但可用環(huán)境資源作為內(nèi)部或外部添加物,是可接受的,則加之。
(5)假定系統(tǒng)不能改變,但可以改變系統(tǒng)以外的環(huán)境,則改變之。
(6)微小量的精確控制是困難的,可以通過增加一個(gè)附加物,并在之后除去來控制微小量。
(7)一個(gè)系統(tǒng)的場(chǎng)強(qiáng)度不夠,增加場(chǎng)強(qiáng)度又會(huì)損壞系統(tǒng),可將強(qiáng)度足夠大的一個(gè)場(chǎng)施加到另一元件上,把該元件再連接到原系統(tǒng)上。同理,一種物質(zhì)不能很好地發(fā)揮作用,則可連接到另一物質(zhì)上發(fā)揮作用。
(8)同時(shí)需要大的(強(qiáng)的)和小的(弱的)效應(yīng)時(shí),需小效應(yīng)的位置可由物質(zhì)s3 來保護(hù)。
(9)在一個(gè)系統(tǒng)中有用及有害效應(yīng)同時(shí)存在,s1及s2不必互相接觸,引入s3 來消除有害效應(yīng)。
(10)與(9)類似,但不允許增加新物質(zhì)。通過改變s1或s2來消除有害效應(yīng)。該類解包括增加“虛無物質(zhì)”,如:空位、真空或空氣、氣泡等,或加一種場(chǎng)。
(11)有害效應(yīng)是一種場(chǎng)引起的,則引入物質(zhì)s3吸收有害效應(yīng)。
(12)在一個(gè)系統(tǒng)中,有用、有害效應(yīng)同時(shí)存在,但s1及s2必須處于接觸狀態(tài),則增加場(chǎng)f2使之抵消f1的影響,或者得到一個(gè)附加的有用效應(yīng)。
(13)在一個(gè)系統(tǒng)中,由于一個(gè)要素存在磁性而產(chǎn)生有害效應(yīng)。將該要素加熱到居里點(diǎn)以上,磁性將不存在,或者引入相反的磁場(chǎng)消除原磁場(chǎng)。
第二類標(biāo)準(zhǔn)解:改變系統(tǒng)。
(14)串聯(lián)的物-場(chǎng)模型:將s2及f1施加到s3;再將s3及f2施加到s1。兩串聯(lián)模型獨(dú)立可控。
(15)并聯(lián)的物-場(chǎng)模型:一個(gè)可控性很差的系統(tǒng)已存在部分不能改變,則可并聯(lián)第二個(gè)場(chǎng)。
(16)對(duì)可控性差的場(chǎng),用易控場(chǎng)來代替,或增加易控場(chǎng)。由重力場(chǎng)變?yōu)闄C(jī)械場(chǎng)或由機(jī)械場(chǎng)變?yōu)殡姶艌?chǎng)。其核心是由物理接觸變到場(chǎng)的作用。
(17)將s2由宏觀變?yōu)槲⒂^。
(18)改變s2成為允許氣體或液體通過的多孔的或具有毛細(xì)孔的材料。
(19)使系統(tǒng)更具柔性或適應(yīng)性,通常方式是由剛性變?yōu)橐粋€(gè)鉸接,或成為連續(xù)柔性系統(tǒng)。
(20)駐波被用于液體或粒子定位。
(21)將單一物質(zhì)或不可控物質(zhì)變成確定空間結(jié)構(gòu)的非單一物質(zhì),這種變化可以是永久的或臨時(shí)的。
(22)使f與s1或s2的自然頻率匹配或不匹配。
(23)與f1或f2的固有頻率匹配。
(24)兩個(gè)不相容或獨(dú)立的動(dòng)作可相繼完成。
(25)在一個(gè)系統(tǒng)中增加鐵磁材料和(或)磁場(chǎng)。
(26)將(16)與(25)結(jié)合,利用鐵磁材料與磁。
(27)利用磁流體,這是(26)的一個(gè)特例。
(28)利用含有磁粒子或液體的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
(29)利用附加場(chǎng),如涂層,使非磁場(chǎng)體永久或臨時(shí)具有磁性。
(30)假如一個(gè)物體不能具有磁性,將鐵磁物質(zhì)引入到環(huán)境之中。
(31)利用自然現(xiàn)象,如物體按場(chǎng)排列,或在居里點(diǎn)以上使物體失去磁性。
(32)利用動(dòng)態(tài),可變成自調(diào)整的磁場(chǎng)。
(33)加鐵磁粒子改變材料結(jié)構(gòu),施加磁場(chǎng)移動(dòng)粒子,使非結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)化系統(tǒng),或反之。
(34)與f場(chǎng)的自然頻率相匹配。對(duì)于宏觀系統(tǒng),采用機(jī)械振動(dòng)增加鐵磁粒子的運(yùn)動(dòng)。在分子及原子水平上,材料的復(fù)合成分可通過改變磁場(chǎng)頻率的方法用電子諧振頻譜確定。
(35)用電流產(chǎn)生磁場(chǎng)并代替磁粒子。
(36)電流變流體具有被電磁場(chǎng)控制的黏度,利用此性質(zhì)及其他方法一起使用,如電流變流體軸承等。第三類標(biāo)準(zhǔn)解:傳遞系統(tǒng)。
(37)系統(tǒng)傳遞1:產(chǎn)生雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)
(38)改進(jìn)雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)中的連接。
(39)系統(tǒng)傳遞2:在系統(tǒng)之間增加新的功能。
(40)雙系統(tǒng)及多系統(tǒng)的簡(jiǎn)化。
(41)系統(tǒng)傳遞3:利用整體與部分之間的相反特性。
(42)系統(tǒng)傳遞4:傳遞到微觀水平來控制。
第四類標(biāo)準(zhǔn)解:檢測(cè)系統(tǒng)。
(43)替代系統(tǒng)中的檢測(cè)與測(cè)量,使之不再需要。
(44)若(43)不可能,則測(cè)量一復(fù)制品或肖像。
(45)如(43)及(44)不可能,則利用兩個(gè)檢測(cè)量代替一個(gè)連續(xù)測(cè)量。
(46)假如一個(gè)不完整物-場(chǎng)系統(tǒng)不能被檢測(cè),則增加單一或兩個(gè)物-場(chǎng)系統(tǒng),且一個(gè)場(chǎng)作為輸出。假如已存在的場(chǎng)是非有效的,在不影響原系統(tǒng)的條件下,改變或加強(qiáng)該場(chǎng),使它具有容易檢測(cè)的參數(shù)。
(47)測(cè)量引入的附加物。
(48)假如在系統(tǒng)中不能增加附加物,則在環(huán)境中增加而對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)場(chǎng),檢測(cè)此場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響。
(49)假如附加場(chǎng)不能被引入到環(huán)境中去,則分解或改變環(huán)境中已存在的物質(zhì),并測(cè)量產(chǎn)生的效應(yīng)。
(50)利用自然現(xiàn)象。例如:利用系統(tǒng)中出現(xiàn)的已知科學(xué)效應(yīng),通過觀察效應(yīng)的變化,決定系統(tǒng)的狀態(tài)。
(51)假如系統(tǒng)不能直接或通過場(chǎng)測(cè)量,則測(cè)量系統(tǒng)或要素激發(fā)的固有頻率來確定系統(tǒng)變化。
(52)假如實(shí)現(xiàn)(51)不可能,則測(cè)量與已知特性相聯(lián)系的物體的固有頻率。
(53)增加或利用鐵磁物質(zhì)或磁場(chǎng)以便測(cè)量。
(54)增加磁場(chǎng)粒子或改變一種物質(zhì)成為鐵磁粒子以便測(cè)量,測(cè)量所導(dǎo)致的磁場(chǎng)變化即可。
(55)假如(54)不可能建立一個(gè)復(fù)合系統(tǒng),則添加鐵磁粒子到系統(tǒng)中去。
(56)假如系統(tǒng)中不允許增加鐵磁物質(zhì),則將其加到環(huán)境中。
(57)測(cè)量與磁性有關(guān)現(xiàn)象,如居里點(diǎn)、磁滯等。
(58
(59)代替直接測(cè)量,可測(cè)量時(shí)間或空間的一階或二階導(dǎo)數(shù)。
第五類標(biāo)準(zhǔn)解:簡(jiǎn)化改進(jìn)系統(tǒng)。
(60)間接方法:①使用無成本資源,如:空氣、真空、氣泡、泡沫、縫隙等;②利用場(chǎng)代替物質(zhì);③用外部附加物代替內(nèi)部附加物;④利用少量但非常活化的附加物;⑤將附加物集中到特定位置上;⑥暫時(shí)引入附加物;⑦假如原系統(tǒng)中不允許附加物,可在其復(fù)制品中增加附加物,這包括仿真器的使用;⑧引入化合物,當(dāng)它們起反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生所需要的化合物,而直接引入這些化合物是有害的;⑨通過對(duì)環(huán)境或物體本身的分解獲得所需的附加物。
(61)將要素分為更小的單元。
(62)附加物用完后自動(dòng)消除。
(63)假如環(huán)境不允許大量使用某種材料,則使用對(duì)環(huán)境無影響的東西。
(64)使用一種場(chǎng)來產(chǎn)生另一種場(chǎng)。
(65)利用環(huán)境中已存在的場(chǎng)。
(66)使用屬于場(chǎng)資源的物質(zhì)。
(67)狀態(tài)傳遞1:替代狀態(tài)。
(68)狀態(tài)傳遞2:雙態(tài)。
(69)狀態(tài)傳遞3:利用轉(zhuǎn)換中的伴隨現(xiàn)象。
(70)狀態(tài)傳遞4:傳遞到雙態(tài)。
(71)利用元件或物質(zhì)間的作用使其更有效。
(72)自控制傳遞。假如一物體必須具有不同的狀態(tài),應(yīng)使其自身從一個(gè)狀態(tài)傳遞到另一狀態(tài)。
(73)當(dāng)輸入場(chǎng)較弱時(shí),加強(qiáng)輸出場(chǎng),通常在接近狀態(tài)轉(zhuǎn)換點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)。
(74)通過分解獲得物質(zhì)粒子。
(75)通過結(jié)合獲得物質(zhì)。
(76)假如高等結(jié)構(gòu)物質(zhì)需分解但又不能分解,可用次高一級(jí)的物質(zhì)狀態(tài)替代;反之,如低等結(jié)構(gòu)物質(zhì)不能應(yīng)用,則用高一級(jí)的物質(zhì)代替。
應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解法的4個(gè)步驟
從第一類解到第四類解的求解過程中,可能使系統(tǒng)變得更復(fù)雜,因?yàn)橥胄碌奈镔|(zhì)或場(chǎng);第五類解是簡(jiǎn)化系統(tǒng)的方法,以保證系統(tǒng)理想化。當(dāng)從第一到第三類有了解以后,或解決第四類檢測(cè)測(cè)量問題后,再回到第五類去解,這是正確的方法。一般應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解法可以遵循下列4個(gè)步驟:
(1)確定所面臨的問題類型。首先要確定所面臨的問題是屬于哪類問題,是要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),還是要求對(duì)某件物體有測(cè)量或探測(cè)的需求。
(2)如果面臨的問題是要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),則建立現(xiàn)有系統(tǒng)或情況的物-場(chǎng)模型。
(3)如果問題是對(duì)某件東西有測(cè)量或探測(cè)的需求,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解法第4級(jí)中的17個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解法。
(4)當(dāng)你獲得了對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)解法和解決方案,檢驗(yàn)?zāi)P停聪到y(tǒng))是否可以應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解法第5級(jí)中的17個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解法來進(jìn)行簡(jiǎn)化。標(biāo)準(zhǔn)解法第5級(jí)也可以被考慮為是否有強(qiáng)大的約束限制著新物質(zhì)的引入和交互應(yīng)用。
在應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解法的過程中,必須緊緊圍繞系統(tǒng)所存在問題的最終理想解,并考慮系統(tǒng)的實(shí)際限制條件,靈活進(jìn)行應(yīng)用,并追求最優(yōu)化的解決案。很多情況下,綜合應(yīng)用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解法,對(duì)問題的解決徹底程度具有積極意義。
科學(xué)和技術(shù)效果數(shù)據(jù)庫
所謂效果是指兩個(gè)或多個(gè)參數(shù)間在一定條件下的相互作用并產(chǎn)生輸出。在傳統(tǒng)的專利庫中,效果都是按題目或發(fā)明者名字進(jìn)行組織的,那些需要實(shí)現(xiàn)特定功能的發(fā)明者不得不根據(jù)與類似效果相聯(lián)系的人名從其他領(lǐng)域?qū)で蠼鉀Q方法,由于發(fā)明者可能除了自身領(lǐng)域外對(duì)其他領(lǐng)域一無所知,那么搜索就比較困難。1965~1970年,阿奇舒勒與同事開始以“從技術(shù)目標(biāo)到實(shí)現(xiàn)方法”方式組織效果庫,這樣,發(fā)明者可以首先根據(jù)物質(zhì)場(chǎng)模型決定需要實(shí)現(xiàn)的基本功能,然后能夠很容易地選擇所需要的實(shí)現(xiàn)方法。
效果庫是triz知識(shí)庫的主要組成部分。知識(shí)庫和分析工具的區(qū)別在于,知識(shí)庫是在解決問題過程中提供轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方法,而分析工具是幫助分析問題和提出問題的。