TRIZ创新设计.ppt

创新设计-TRIZ理论,第一节 创新设计的基本概念第二节 设计中的冲突及其解决原理第三节 利用技术进化模式实现创新第四节 计算机辅助创新设计软件（CAI）,第一节 创新设计的基本概念,1.1 创新设计,设计是人类的基本活动。按研究目的的不同，设计可以分为三个层面，即：设计哲学，从心理学及认知的层面研究设计的本质；设计理论与方法，依据设计哲学的研究结果设计的实践，建立分步的或细化的设计过程模型、研究过程模型的支持工具、开发工具软件；设计的应用，包括产品设计、稳健设计、可靠性设计、优化设计、动态设计等。创新设计是解决发明问题的设计，该过程的核心是概念设计。创新设计的特征是在概念设计阶段解决设计中的冲突和矛盾，提出新的或有竞争力的概念与思想。,1.2 TRIZ的基本概念,TRIZ是解决发明问题的理论，是实现发明创造、创新设计、概念设计的最有效方法之一。TRIZ（系俄文首字母的缩写）意为解决发明创造问题的理论，起源于原苏联。1946年，以前苏联海军专利部G.S.Altshuller（阿奇舒勒）为首的专家开始对数以百万计的专利文献加以研究，经过50多年的搜集整理、归纳提炼，发现技术系统的开发创新是有规律可循的，并在此基础上建立了一整套体系化的、实用的解决发明创造问题的方法。TRIZ是基于知识的、面向人的解决发明问题的系统化方法学，其核心是技术系统进化原理。,1TRIZ的产生和主要内容,第一节 创新设计的基本概念,根里奇阿奇舒勒(Genrich Saulovich Altshuller）：前苏联发明家、教育家，TRIZ理论之父。1926年10月15日出生于苏联的塔什罕干（现乌兹别克首都）。,TRIZ理论的创始人,阿奇舒勒在14岁时就获得了首个专利证书,专利作品是水下呼吸器.15岁时,他制作了一条船,船上装有使用碳化物作燃料的喷气发动机.,阿奇舒勒在海军专利局工作.从1946年开始,经过研究成千上万的专利,发现了发明背后存在的模式并形成TRIZ理论的原始基础.科学家声称发明是偶然的结果，或者跟一个人的情绪或血型有关。阿奇舒勒不能接受这种说法-如果还不曾有发明创造法的话，总要有人来做这件事。,第一节 创新设计的基本概念,第一节 创新设计的基本概念,1）在以往不同领域的发明中所用到的原理（方法）并不多，不同时代的发明，不同领域的发明，其应用的原理（方法）被反复利用。2）每条发明原理（方法）并不限定应用于某一特殊领域，而是融合了物理的、化学的和各工程领域的原理，这些原理适用于不同领域的发明创造和创新。3）类似的冲突或问题与该问题的解决原理在不同的工业及科学领域交替出现。4）技术系统进化的模式（规律）在不同的工程及科学领域交替出现。5）创新设计所依据的科学原理往往属于其他领域。,2TRIZ的重要发现,从专利中总结出最常用的方法和原理,第一节 创新设计的基本概念,不同行业中的问题，采用了相同的解决方法,根据热胀冷缩原理，在用火加热时，密封铁罐内的温度不断升高，罐子里的空气不断膨胀，压强越来越大，同时，罐子里的大米也在被加热，当温度升高到一定程度，米粒便会逐渐变软，米粒内的水分变成水蒸气蒸发出来。一方面，大米里的水分要蒸发；另一方面，罐子里面大米外面的空间已被高压空气占满，阻止米中的水分继续向外蒸发。于是米中残存的水分也逐渐升温升压，使已变软的米粒膨胀成了一个个憋足了气的小气球。但此时米粒内外的压强是平衡的，所以成为小足球的米粒不会在罐内爆开。当罐内压强升到45个大气压时，猛地打开盖子，罐内的气体迅速膨胀泻出，压强很快释放，使得米粒内外压强差变大，米粒被高压空气吹出密封罐。这时，一直憋在米粒中的高温高压水分突然失去了约束力，米粒内的高压水蒸气便在瞬间急剧膨胀，瞬时爆开米粒，迅速胀大成蓬松的爆米花。,第一节 创新设计的基本概念,例:美国的F-117隐身战斗机，其隐身的主要原理是依靠奇特的外形设计、特种材料及特种涂料的共同作用，其他国家另辟蹊径研究使用其他原理实现隐身。如:俄罗斯已经开始试验研究，利用在飞机周围产生离子云的原理实现战斗机的隐身。为实现某一功能，可以采用不同的原理。,最早的发明课题是靠试误（错）方法，即不断选择各种解决方案来解决问题。直至今天，要想找到一个需要的解决方案，也得作大量的无效尝试。,3TRIZ解决发明创造问题的一般方法,第一节 创新设计的基本概念,传统的创新方法的特点,试错法,头脑风暴法,适于简单创新问题，不能揭示矛盾本质,适于可能解不多于10到20个的简单创新问题,更多依赖心理因素，具有很大的无序性、随机性和偶然性,第一节 创新设计的基本概念,TRIZ解决发明创造问题的一般方法是：首先,将要解决的特殊问题加以定义、明确；然后，根据TBIZ理论提供的方法，将需解决的特殊问题转 化为类似的标准问题，而针对类似的标准问题总结、归纳出类似的标准解决方法；最后，依据类似的标准解决方法就可以解决用户需要解决 的特殊问题了。,效率=,第一节 创新设计的基本概念,第一节 创新设计的基本概念,第二节 设计中的冲突及其解决原理,2.1 概述,2.1.1 冲突的概念,当改变某个零部件的设计，即提高产品某方面的性能时，可能会影响到与这些被改进零部件相关联的零部件的设计，即提高产品某方面的性能时，可能会影响到与这些被改进零部件相关联的零部件，结果可能使产品或系统的另一些方面的性能受到影响。如果这些影响是负面影响，则设计出现了冲突。,例2-1：飞机设计中，如果使其垂直的稳定器的面积加大一倍，将减少飞机振动幅值的50，但这将增加了飞机的质量，导致飞机对阵风和阵雨较为敏感。,按传统设计中的折中法，冲突并没有得到彻底解决，而只是在冲突双方取得折中方案，或称降低冲突的程度。TRIZ理论认为，产品创新的标志是解决移走设计中的冲突，而产生新的有竞争力的解。发明问题的核心是发现冲突并解决冲突，未克服冲突的设计并不是创新设计。,2.1.2 冲突的分类,自然冲突自然定律冲突和宇宙定律冲突,1通常的分类：自然冲突，社会冲突及工程冲突,自然定律冲突是指由于自然定律所限制的不可能的解。如：温度不可能低于华氏零度以下，速度不可能超过光速。宇宙定律冲突是指由于地球本身的条件限制所引起的冲突。如由于地球引力的存在，一座桥梁所能承受的物体质量不能是无限的。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,工程冲突技术冲突，物理冲突及数学冲突。工程冲突是解决发明创造问题的理论（TRIZ）研究的重点。,只熟悉绘图，而不具备创新知识的设计人员从事产品创新就出现了个性冲突；一个企业中部门与部门之间的不协调造成组织冲突；对改革与创新的偏见就是文化冲突。,2基于TRIZ的冲突分类 TRIZ理论将冲突分为三类，即管理冲突、物理冲突及技术冲突。,社会冲突个性冲突，组织冲突和文化冲突,第二节 设计中的冲突及其解决原理,2.2 物理冲突及其解决原理,2.2.1 物理冲突的概念及类型,物理冲突为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性。,例如：为了容易起飞，飞机的机翼应有较大的面积，但为了高速飞行，机翼又应有较小的面积，这种要求机翼同时具有大的面积与小的面积的情况，对于机翼的设计就是物理冲突，解决该冲突是机翼设计的关键。,物理冲突出现的情况有以下两种：1）一个子系统中有害功能降低的同时导致该子中有用功能的降低；2）一个子系统中有用功能加强的同时导致该子系统中有害功能的加强。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,2.2.2 物理冲突的解决原理,Altshuller在20世纪70年代提出了11种解决方法，20世纪90年代Savransky提出了14种解决方法。现代TRIZ理论在总结物理冲突的各种解决方法的基础上，提出了采用如下的分离原理解决物理冲突。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,当关键子系统冲突双方在某一空间只出现一方时，空间分离是可能的。使用空间分离原理首先应回答如下的问题：1）是否冲突一方在整个空间中“正向”或“负向”变化?2）在空间中的某一处，冲突的一方是否可以不按一个方向变化?如果冲突的一方可不按一个方向变化，利用空间分离原理解决冲突是可能的。,1空间分离原理,空间分离原理将冲突双方在不同的空间上分离，以降低解决问题的难度。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-2 自行车采用链轮与链条传动是一个采用空间分离原理的典型例子。两个物理冲突：其一为了高速行走需要一个直径大的车轮，而为了乘坐舒适，需要一个小的车轮，车轮又要大又要小，形成物理冲突；其二骑车人既要快蹬脚蹬，以提高速度，又要慢蹬以感觉舒适。链轮、链条及飞轮的发明解决了两组物理冲突。首先，链条在空间上将链轮的运动传给飞轮，飞轮驱动自行车后轮旋转；其次链轮直径大于飞轮直径，链轮以较慢的速度旋转将导致飞轮以较快的速度旋转。另一例，为防止名贵鞋子在加工地点被窃。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,使用时间分离原理之前应该先回答以下问题：1）是否冲突一方在整个时间段中“正向”或“负向”变化?2）在时间段中冲突的一方是否可不按一个方向变化?如果冲突的一方可不按一个方向变化，利用时间分离原理是可能的。,例2-3 折叠式自行车 自行车在行走时体积较大，在储存时因已折叠体积变小。行走与储存发生在不同的时间段，因此采用了时间分离原理实现了体积的变化。飞机机翼在起飞、降落与在某一高度正常飞行时几何形状发生变化，这种变化亦采用了时间分离原理。,2时间分离原理时间分离原理将冲突双方在不同的时间段上分离，以降低解决问题的难度。,当关键子系统冲突双方在某一时间段上只出现一方时，时间分离是可能的。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,3基于条件的分离 所谓基于条件的分离原理是指将冲突双方在不同的条件下分离，以降低解决问题的难度。当关键子系统的冲突双方在某一条件下只出现一方时，基于条件分离是可能的。使用基于条件的分离时，应首先问以下问题：1）是否冲突一方在所有的条件下都要求“正向”或“负向”变化?2）在某些条件下，冲突的一方是否可不按一个方向变化?如果冲突的一方可不按一个方向变化，利用基于条件的分离原理是可能的。,例2-4 在水与跳水运动员所组成的系统中，水即是硬物质，又是软物质。这主要取决于运动员入水时的相对速度和相对角度。入水时运动员身体与水平面的夹角为90时，运动员身体受力小，否则受力大。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,分离钢渣和钢水 问题：炼钢过程中钢渣和钢水很难分开？冲突：炼钢需要填加某些成分，又要使钢纯净。解决方案：在完炼钢后，浇铸时利用磁场来使他们分离。（钢渣不能被磁场作用）,第二节 设计中的冲突及其解决原理,4总体与部分的分离 所谓总体与部分的分离原理是指将冲突双方在不同的层次上分离，以降低解决问题的难度。当冲突双方在关键子系统的层次上只出现一方，而该方在子系统、系统或超系统层次上不出现时，总体与部分的分离是可能的。,例2-6 自行车链条微观层面上是刚性的，宏观层面上是柔性。,例：自动装配生产线与零部件供应的批量化之间存在冲突。自动生产线要求零部件连续供应，但零部件从自身的加工车间或供应商运到装配车间时要求批量运输。专用转换装置接受批量零部件，再连续地将零部件输送给自动装配生产线。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,5实例分析,在起降过程中要求飞机有起落架，在飞行中则要求不要有起落架，以免增加飞行阻力。采用时间分离原理。为了使煎锅很好地加热食品，要求煎锅是热的良导体，而为了避免烫手，又要求煎锅是热的不良导体。设计了带手柄的煎锅，这是第二种方法（即空间分离原理）的体现。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,2.3 技术冲突及其解决原理,2.3.1 技术冲突的概念,技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。,1）一个子系统中引入一种有用功能后，导致另一个子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能。2）一有害功能导致另一个子系统有用功能的变化。3）有用功能的加强或有害功能的减少使另一个子系统或系统变得更加复杂。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-7 波音公司改进737的设计时，需要将使用中的发动机改为功率更大的发动机。发动机功率越大，工作时需要的空气就越多，发动机机罩的直径就会增大。而随着机罩直径的增大，机罩离地面的距离就会减少，但该距离的减少是设计所不允许的。技术冲突既希望发动机吸入更多的空气，但是又不希望发动机机罩与地面的距离减少。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,2.3.2 技术冲突的一般化处理,TRIZ理论提出用39个通用工程参数描述冲突。目的是把实际工程设计中的冲突转化为一般的或类似标准的技术冲突。1通用工程参数,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-8 很多铸件或管状结构是通过法兰联接的，为了机器或设备维护，法兰联接处常常还要被拆开。有些连接处还要承受高温、高压，并要求密封良好。有的重要法兰需要很多个螺栓联接，如一些气轮涡轮机的法兰需要100多个螺栓联接。但为了减轻质量、减少安装时间或维护时间、减少拆卸的时间，则螺栓越少越好。传统的设计方法是在螺栓数目与密封性之间取得折中方案。,2应用实例,分析可发现本例存在的技术冲突是：1）如果密封性良好，则操作时间变长且结构的质量增加。2）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。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,希望改进的特性,以上特性改善将导致这些特性的降低,第二节 设计中的冲突及其解决原理,按39个通用工程参数描述，希望改进的特性：1）静止物体的质量。2）可操作性。3）装置的复杂性。以上三种特性改善将导致如下特性的降低：1）可靠性。2）结构的稳定性。3技术冲突与物理冲突 技术冲突总是涉及到两个基本参数A与B，当A得到改善时，B变的更差。物理冲突仅涉及系统中的一个子系统或部件，而对该子系统或部件提出了相反的要求。往往技术冲突的存在隐含着物理冲突的存在，有时物理冲突的解比技术冲突的解更容易获得。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-9 用化学的方法为金属表面镀层的过程如下：金属制品放置于充满金属盐溶液的池子中，溶液中含有镍、钴等金属元素。在化学反应过程中，溶液中的金属元素凝结到金属制品表面形成镀层。温度越高，镀层形成的速度越快，但温度高，使有用的元素沉淀到池子底部与池壁的速度也越快，而温度低又降低生产率。,技术冲突为：生产率（A）与材料浪费（B）将该问题转化为物理冲突，选温度作为另一参数（C）。物理冲突可描述为：溶液温度（C）增加，生产率（A）提高，材料浪费（B）增加；反之，生产率（A）降低，材料（B）浪费减少；溶液温度既应该高，以提高生产率，又应该低，以减少材料消耗。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,2.3.3 技术冲突的解决原理,1概述 为了指导技术创新，一些研究人员开始总结前人发明创造的经验。这种经验的总结分为以下两类：适应于本领域的经验（第一类经验）适应于不同领域的通用经验（第二类经验）TRIZ的技术冲突解决原理属于第二类经验，这些原理是在分析全世界大量专利的基础上提出的。240条发明创造原理 在对全世界专利进行分析研究的基础上，TRIZ理论提出了40条发明创造原理，它们是解决技术冲突的核心内容。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.1 分割原理 1）将一个物体分成相互独立的部分。2）使物体分成容易组装及拆卸的部分。3）增加物体相互独立部分的程度。,例2-10 受损的油箱经常会引起燃料燃烧爆炸事故的发生，将油箱分割成许多分割间，就可以有效阻止这种事故的发生。建议解决的方法是在油箱里装满一种多细胞或蜂窝状材料，是一种多孔的海绵体。单元细胞（或蜂窝）可以将油箱分割为无数小的“隔间”，可以在不影响燃料流动的基础上防止燃料膨胀，而这些材料本身只占用很小的空间。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.2 分离（分开）原理1）将一个物体中的“干扰”部分分离出去。2）将物体中的关键部分挑选或分离出来。,例2-11 普通轮船航行过程中自身产生的电磁振动严重干扰了水底位置探测器的正常工作。使用分离原理，我们可以用一条牵引线将其拖在轮船后方1000m的地方，这样就可以减少噪声的干扰。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.3 局部质量原理 1）将物体或环境的均匀结构变成不均匀结构。2）使组成物体的不同部分完成不同的功能。3）使组成物体的每一部分都最大限度的发挥作用。,例2-12 当在一个熔炉里燃烧煤粉时，大颗粒煤粉总是没有足够的时间充分燃烧，就会随着燃烧的火焰被喷出烟筒，造成资源浪费还造成了环境污染，将大颗粒煤粉和小颗粒的煤粉分开，这样大颗粒的煤粉就可以得到充分燃烧。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.4 不对称原理 1）将物体形状由对称变为不对称。2）如果物体是不对称的，增加其不对称的程度。,例2-13 考虑外形美观，电动机和发电机的底座一般都设计成对称形状。但是左右底座所承受的载荷是不对称的,底座可以设计成不对称的。,例：使用一个对称的漏斗卸载湿沙时，在漏斗口处湿沙很容易形成一种拱形体，造成一种不规则的流动。形状不对称的漏斗就不会存在这种拱形效应。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.5 合并原理 1）在空间上将相似的物体连接在一起，使其完成并行的操作。2）在时间上合并相似或相连的操作。,例2-14 在运输玻璃片时可以将玻璃当作一个固体块运输，而不是让它们处于分离状态。每片玻璃上面都涂上一层油，再将玻璃都粘在一起形成一个玻璃块，其强度比单片玻璃的要大很多。测试表明，即便将玻璃块从两米高的地方丢下，造成的损失也很小.,高速公路多功能路面养护车,第二节 设计中的冲突及其解决原理,应用组合原理发明一个在冰上行驶的自行车,第二节 设计中的冲突及其解决原理,激光锯子吸尘器扫帚雨伞衣带吸管的勺子带放大镜的镊子,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.6 多用性原理 使一个物体能完成多项功能，可以减少原设计中完成这些功能多个物体的数量。,例2-15 怎样测量婴儿的体温而不激起婴儿啼哭？在奶嘴里放一个由天然胆固醇制成的热敏盘,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-16 海上石油钻塔有一个很高的铁制框架塔。高高的钻塔在船上很难运输。改进后的钻塔分为几段套在一起。,No.7 嵌套原理1）将一个物体放在第二个物体中，将第二个物体放在第三个物体中，可这样在进行下去。2）使一个物体穿过另一个物体的空腔。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,俄罗斯套娃：400多项专利,生活中的嵌套在书柜里的椅子多层环保垃圾桶,第二节 设计中的冲突及其解决原理,A.把一个物体放入另一个物体，然后将这两个物体再放入第三个物体，依此类推；B.让某个物体穿过另一个物体的空腔。,伸缩式皮带输送机,第二节 设计中的冲突及其解决原理,线、面、体、螺旋嵌套,第二节 设计中的冲突及其解决原理,中国四代战机的矢量发动机涡扇发动机尾喷管的收敛-扩张，喷口各有16个调节片和封严片，随着喷口落压比的变化，靠气动力改变喷口的出口面积。机场行李传送带,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-17 具有球形重物的速度调节器常被用来调节回转速度。通过减少零件的尺寸大小（或零件质量）来改进传统设计。比如：速度调节器上的球形重物可以改做成机翼形，这样就会增加调节器的提升力。,No.8 质量补偿原理 1）用另一个能产生提升力的物体补偿第一个物体的质量。2）通过与环境相互作用产生空气动力或液体动力的方法补偿第一个物体的质量。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.9 预加反作用原理1）预先施加反作用。2）如果一物体处于或将处于受拉伸状态，预先增加压力。,例2-18 用割草机修剪的草坪不是很平整，因为割草机工作时其刀片接触到了即将要割的草，使得草向前倾斜，这样就会使草在不同的高度上被修剪。当然修剪的草坪就会参差不齐。新设计的割草机有一个专用部件，可以在即将修剪的草上预加反作用力，使其向前倾斜，被释放后反弹回来，这样割草机的刀片接触到的草就是直立的草。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.10 预操作原理1）在操作开始前，使物体局部或全部产生所需的变化。2）预先对物体进行特殊安排，使其在时间上有准备，或已处于易操作的位置。,例2-19 工程中，需要在一个封闭的空间里产生足够的压力。除了用一个泵来提供,还可以预先将一种在分解过程中能放出气体的物质，比如固体二氧化碳（干冰）放入封闭的空间，在加热（或常温）过程中，干冰气化，就会在空间里产生很大的压力。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.11 预补偿原理采用预先准备好的应急措施补偿物体相对较低的可靠性。,例2-20 塑料很难分解，造成了非常严重的环境问题。把玉米淀粉与塑料加工成化合物，该化合物中的玉米淀粉可以促使塑料分解。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-21 1834年的春天，一个重9.6t的大钟要在泥泞的土路上被运输到300km之外的地方。将大钟沿着其侧面平躺，然后用圆木和木板将其包起来，这个“车轮”可以被一群马拉着慢慢向前滚动，实现运输功能。,No.12 等势性原理改变工作条件，使物体不需要被升起或降低,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-22 操场上教练与跑步运动员之间的相互联系很困难，让运动员在跑步机上练习。,No.13 反向原理1）将一个问题中所规定的操作改为相反的操作。2）使物体中的运动部分静止，静止部分运动。3）使一个物体的位置倒置,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-23 当土豆收割机的滚筒运动时，它的形状会和变化的地面始终保持相应的一致。滚筒可以成为一个旋转的双曲面体，当盘子相对旋转时，滚筒外部的轮廓就会随着地形的改变而改变。,No.14 曲面化原理1）将直线或平面部分用曲线或曲面代替，立方体用球体代替。2）采用辊、球和螺旋。3）用旋转运动代替直线运动，采用离心力。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-24 直升飞机上有没有一个便利的位置用来安装一个比较大的无线电接收装置。天线可以被固定在直升飞机推进器。,No.15 动态化原理1）使一个物体或其环境在操作的每一个阶段自动调整，以达到优化的性能。2）把一个物体划分成具有相互关系的元件，元件之间可以改变相对位置。3）如果一个物体是静止的，使之变为运动的或可改变的。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.16 未到达或超过的作用原理要想100%达到所希望的效果是困难的，而稍微未达到或稍微超过预期的效果将大大简化问题。,例：未完成的船 依托河流所制造的船如果太大就不能穿过桥梁，那么怎么让它驶入大海？建议先将未完成的船（没有上部结构）驶过桥梁，而船的上部结构通过公路运送到港口，并安装到船的甲板上。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.17 维数变化原理 1）将一维空间中运动或静止的物体变成二维空间中运动或静止的物体，将二维空间中的物体变成三维空间中的物体。2）将物体用多层排列代替单层排列。3）使物体倾斜或改变其方向。如自卸车。4）使用给定表面的反面。如叠层集成电路。,例2-26 当宽银幕的电影刚刚出现时，并没有得到广泛的传播，主要因为用于宽幅电影胶片的放映机使用很不方便。一种解决方案是将宽屏电影图像纵向录制在窄电影胶卷上。另一种解决方法是光学压缩电影图像，这样就可以用窄屏放映机来放映宽屏电影。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.18振动原理1）使物体处于振动状态。如具有振动刀片的电动雕刻刀具、电动剃须刀。2）如果振动存在，增加其频率，甚至可以增加到超声。3）使用共振频率。如利用超声共振消除胆结石或肾结石。4）使用电振动代替机械振动。如石英晶体振动驱动高精度表。5）使用超声波与电磁场耦合。如在高频炉中混合合金。,例2-27 熔丝里装入一定量的氧化铝，熔丝的评定等级就是根据所含氧化铝颗粒的密度而确定的。那么怎样才能知道熔丝是不是合格的?为了测定熔丝所含氧化铝密度，可以使熔丝在正常频率下振动，采集实验信号。如果氧化铝颗粒太松散，由于熔丝内部的摩擦力，所得信号就会很弱，通过对信号的分析就可以对熔丝进行正确的评定。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.19 周期性作用原理1）用周期性运动或脉动代替连续运动。如用鼓锤反复地敲击某物体。2）对周期性的运动改变其运动频率。如通过调频传递信息。3）在两个无脉动的运动之间增加脉动。,例：用板钳通过振动的方法就可以拧开生绣的螺母，而不需要持续的力。例：报警灯总是一闪一闪,比起持续的发光，这样更能引起人们的注意力。,例：控制车床切削时的振动 如何控制车床在进行金属切削时的振动呢？建议用“机械振动”原理和“周期性作用”原理。按预先确定的频率，短时间周期性的停止切削操作。切削数圈后，撤回刀具。切削圈数与车床的振动阻尼（刚度、转速和固有阻尼）及工件的材料有关。这种方法也可以防止切屑堆积在刀具边缘。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.20 有效作用的连续性原理1）不停顿地工作，物体的所有部件都应满负荷地工住。2）消除运动过程中的中间间歇。如针式打印机的双向打印。3）用旋转运动代替往复运动。,例2-29 火车车轮经常把轮子卸下来修复、调整其外形。不需要卸下轮子，还能重新快速修复车轮形状的办法是：在火车轮子的上方安装一个特殊的切割刀具，通过轮子的旋转切割轮子的外轮廓。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.21 紧急行动原理以最快的速度完成有害的操作。,例2-30 表面附着细菌的土豆，加热可以除去细菌，也会把土豆烧熟。解决的办法是：可以将土豆暴露在温度高达500850的火焰中48s。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-31不平坦的地基易造成建筑物的倾斜建议方法是沿着最大压力线将建筑物分成两部分，每一部分根据实际压力进行加固。有害因素的影响就提供了如下的有益因素：受压区域可以很容易地根据墙壁的裂纹判断出来，进而确定切割线。,No.22 变有害为有益原理1）利用有害因素，特别是对环境有害的因素，获得有益的结果。2）通过与另一种有害因素结合消除一种有害因素。3）加大一种有害因素的程度使其不再有害。如森林灭火时用逆火灭火。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.23 反馈原理1）引入反馈以改善过程或动作。如音频电路中的自动音量控制。2）如果反馈已经存在，改变反馈控制信号的大小或灵敏度。,例：轧机钢板厚度控制 控制被轧钢板的厚度，重要的是控制钢板温度。最终的厚度是温度和接近辊子的板的厚度共同作用的结果。建议使用“反馈”控制输出厚度。可以将接近辊子的钢板的厚度与加热器（电子枪）电子束的进给速度结合起来，电子束通过钢板被传感器监控。钢板越厚，接受到的辐射密度越低。那么发信号降低电子束的进给速度以增加钢板的温度，这种反馈控制改善了输出厚度的精度。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.24 中介物原理1）使用中介物传送某一物体或某一种中间物体。2）将一容易移动的物体与另一物体暂时结合。,例2-33 在一艘沉船中发现了一些古代日本宫廷用的花瓶。要想打捞这些花瓶并不是一件容易的事，因为当时没有任何可以利用的潜水装置。在这种情况下，为了打捞上这些花瓶，可以这样做：将一个拴在绳子上的章鱼潜到沉船位置处，章鱼会爬进花瓶里以寻找掩蔽。过一段时间，当拉紧绳子时，章鱼为了避免被拽上来就会用力抓住花瓶。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.25 自服务原理1）使一物体通过附加功能产生自己服务于自己的功能。2）利用废物的材料、能量与物质。如钢厂余热发电装置。,例2-34 在绝对低压下长时间工作的水管会产生很多小孔或裂纹，这些小孔或裂纹通常会被水里的一些腐蚀材料堵住或产生锈蚀，进而实现自修复。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.26 复制原理1）用简单、低廉的复制品代替复杂的、昂贵的、易碎的或不易操作的物体。2）用光学拷贝或图像代替物体本身，可以放大或缩小图像。3）如果已使用了可见光复制，那么可用红外线或紫外线代替。,例2-35 确定一个两维图形所占面积的最简单办法是将其分割为若干个正方形，从正方形的个数进一步估算面积。然而这种方法不太适合于复杂几何图形的面积计算，例如地图上的地理区域的面积计算。建议方法：将印在地图上的地形精确轮廓裁剪下来，然后通过称量纸的质量来计算出土地面积（前提是已知每平方米面积所对应纸的质量）。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.27 低成本、不耐用的物体代替贵重、耐用的物体原理 用一些低成本物体代替昂贵物体，用一些不耐用物体代替耐用物体。,例2-36 测量水深的一种方法是使用水深测量管，将测量管安置在电缆线的端部，随着电缆的下沉而逐渐下沉。测量管内的空气所受的压力越来越大，水位逐渐上升。需要解决的问题是如何标记上升水位所达到的最大高度的位置。解决的方法是：在管内水面的顶部放上有色油漆，水位上升就会推动油漆上升，当达到水的底面时，油漆就会在管内留下痕迹。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.28 机械系统的替代原理1）用视觉、听觉、嗅觉系统代替部分机械系统。2）用电场、磁场及电磁场完成物体间的相互作用。3）将固定场变为移动场，将静态场变为动态场，将随机场变为确定场。4）将铁磁粒子用于场的作用之中。,例2-37 为了生产高质量的金属，在金属的熔化过程中就必须持续不断地搅动金属。最近几年，开始使用电磁混频器来实现更有效的搅动。将一些与普通发电机线圈相类似的线圈放置在熔炉下面以产生流动性的电磁场。该电磁场在熔融金属上产生的电力学压力可以搅动金属，从而替代机械搅动，并可根据具体情况调整搅动的频率和振幅。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,NO.29：气动与液压结构 物体的固体零部件可以用气动或液压零部件代替，将气体或液压用于膨胀或减振。如车辆减速时由液压系统储存能量，车辆运行时放出能量；气垫运动鞋，减少运动对足底的冲击；运输易损物品时，经常使用发泡材料保护。,例2-38 发生交通事故时，由于惯性作用，司机会受到强烈的撞击。尽管安全带可以起到一定的防护作用，但这是远远不够的。利用安全气囊保护司机解决问题的方法是使用安全气囊。当汽车受到撞击时它会迅速膨胀以保护司机的安全。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,NO.30：柔性壳体或薄膜1）用柔性壳体或薄膜代替传统结构 如用薄膜制造的充气结构作为网球场的冬季覆盖物。2）使用柔性壳体或薄膜将物体与环境隔离,例2-39 货舱内货物的移动是航行中的一种潜在危险。防止货物移动的一种方法是将其放在一个比较广阔的空间内，用带有弹性衬垫的箱子密封好货物，然后抽出里面的空气，产生低压，这样箱子的板面就可以贴紧货物了。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-40 由人造聚合体制成的修复管可以部分替代人体的静脉、肠等。与人体组织中的任何一种夹杂物一样，人造聚合体管会逐渐凝结。比如，管的里外会被结缔体素所覆盖。这一种可供选择的修复管是一种多孔结构和充满多孔材料的聚合体。聚合体在人体内会逐渐的溶解，产生足够的空间满足人体组织的连接，并使囊状物的内外表面最终连接起来，实现替代功能。,No.31 多孔材料原理 1）使物体多孔或通过插入、涂层等增加多孔元素。如在一结构上钻孔，以减轻质量。2）如果物体已是多孔的，用这些孔引入有用的物质或功能。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.32 改变颜色原理 1）改变物体或环境的颜色。2）改变一个物体的透明度。3）采用有颜色的添加物。,例2-41 1903年，德国北极探险队的一艘轮船不幸卡在冰面上不能移动，尽管距离流动海水只有2km，船员们还是不能打破冰面，甚至使用炸药也不能解决问题。最后使用炉灰解决了这个难题，船员们把黑色的炉灰撒在冰面上，黑色炉灰吸收阳光的能量，沿着冰面就融化出一条水路，从而使轮船顺利航行。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-42 存放在一般容器里的高纯度铜都很容易被污染。为了避免出现这种情况，可以将高纯铜储存在以同质材料制成的容器里，保证被储存的高纯铜不被污染。,No.33 同质性原理 采用相同或相似的物体制造与某物体相互作用的物体。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.34 抛弃与修复原理 1）当一个物体完成了其功能或变得无用时，抛弃或修复该物体中的一个物体。2）立即修复一个物体中所损耗的部分。,例2-43 某些零部件，内部流道非常复杂，有很多复杂的凹槽，解决的方法是：先把电线弯成所需形状，然后紧贴在板面上以形成这些凹槽，再在各条电线之间的空余地方添加熔融的金属或环氧树脂。当添加物变硬后，利用化学腐蚀的方法把其中的电线除掉就形成了所需要的复杂的内部凹槽。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.35参数变化原理1）改变物体的物理状态，2）改变物体的浓度和粘度。3）改变物体的柔性。4）改变温度。,例2-44 通过将颗粒材料和液体相混合的方法，可以实现材料按颗粒大小逐渐分层。大颗粒会迅速沉到最底端，依次是比较小的颗粒。我们仍然很难移走材料层，因为轻微的动作都会引起不同颗粒的材料再次混合。将已经分开的材料冻结，那么就会很容易地分开颗粒层了。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.36 状态变化原理在物质状态变化过程中实现某种效应。,例：水冻结实现强压 水冻结的时候体积膨胀很大，但是产生的压力很有限。已设计的冰压设备可以用来克服这个缺陷。该设备包括三个形状相同尺寸不同的锥形瓶，每次只冻结一个锥形瓶。第一个瓶子里的冻结水通过一个小洞在其余两个瓶子里产生很大的压力；然后，第二个瓶子里的冻结水会在第三个瓶子里产生很大的压力；最终第三个瓶子里的冻结水会产生很大的压力。这种压力可以被用在重达几千吨的钢铁冲床上。整个设备（包括冷藏库）的质量一共几千克，携带方便。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.37 热膨胀原理1）利用材料的热膨胀或热收缩性质。2）使用具有不同热膨胀系数的材料。,例：为了使混凝土产生预应力，加强筋一般被加热到700度后被夹到合适的位置。紧接着在加强筋的周围注入混凝土。只有耐高温材料制成的加强筋才能承受这么高的温度，可是这样的加强筋造价太昂贵。为了在降低成本的同时增加加强筋的预应力，可以将一个型钢和加强筋连接起来。然后型钢被加热到700度。在型钢被加热的过程中，其体积逐渐膨胀，冰冷的加强筋被拉伸，同时产生预应力。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.38 加速强氧化原理使氧化从一个级别转变到另一个级别，如从环境气体到充满氧气，从充满氧气到纯氧气，从纯氧气到离子态氧气。,例2-47 防止用乙炔切割钢板时，在气体压力熔化的金属会带着火星飞溅出来。可以在乙炔的周围环绕一圈纯氧，当中心火焰温度到1500C时，飞溅的金属熔物会在纯氧层里烧掉而不带着火星飞溅出来。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,No.39 惰性环境原理1）用惰性环境代替通常环境。2）让一个过程在真空中发生。,例2-48 二战期间，因着火而着陆的飞机很多，因为当飞机的油箱被子弹击中时，因为油箱不满，部分空间充满着燃料的挥发气体。为了解决这个问题，可以把废气充进油箱。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,例2-49 一般使用轻且薄的材料制造防火服。然而，隔热性能比较低。可以在外界温度升高的同时逐渐膨胀，这样就可以有效的起到隔热的作用，是制作防火服的合适材料。,No.40 复合材料原理将材质单一的材料改为复合材料。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,2.4 利用冲突矩阵实现创新,1冲突矩阵 通过多年的研究、分析和比较，Altshuller提出了冲突矩阵。该矩阵将描述技术冲突的39个通用工程参数与40条发明创造原理建立了对应关系。应用该矩阵的过程步骤是：首先在39个通用工程参数中，确定使产品某一方面质量提高及降低（恶化）的工程参数A及B的序号，然后将参数A及B的序号从第一行及第一列中 选取对应的序号，最后在两序号对应行与列的交叉处确定一特定矩阵元素，该元素所给出的数字为推荐解决冲突可采用的发明原理序号。,第二节 设计中的冲突及其解决原理,2利用冲突矩阵实现创新 TRIZ的冲突理论似乎是产品创新的灵丹妙药。实际上，在应用该理论之前的前处理与应用后的后处理仍然是关键的问题。当针对具体问题确认了一个技术冲突后，要用该问题所处的技术领域中的特定术语描述该冲突。然后，要将冲突的描述翻译成一般术语