《RIZ培训》PPT课件.ppt
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1、1,2,目录,创新问题解决理论与最佳概念设计-TRIZ最终理想解与理想性40个发明原则技术矛盾物理矛盾,3,4,5,6,第一节,创新问题解决理论与最佳概念设计-TRIZ,7,TRIZ简介,(Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch),创新问题解决理论,The Theory of Inventive Problem Solving(TRIZ),TRIZ,正体中文翻译为“萃思”,取其“萃取思考”之义,TRIZ 的发展历史,8,9,10,11,12,13,心理惯性,心理惯性说明了众所周知抗拒变化的现象,人们常局限在一个固定的轨迹上,不能够跳出盒子之外进行思
2、考。这个现象的一个后果就是当科技发生变化时,或当新的想法被提出时,常常被一些阻力所妨碍只能缓慢的被接受。,14,2种传统的创新方法,头脑风暴(BRAIN STORMING)。,在头脑风暴中产生想法,然后对想法进行过滤,效率底下,浪费时间。,15,2种传统的创新方法,2.尝试错误法(Trial and Error Method):从尝试错误中寻求成功是发明家长久以来最常使用的创新问题解决方法,连发明天才爱迪也没有其他的捷径,其效率很低,以致陷于问题的同一层次中。,Trial and Error Method,16,TRIZ 演绎法,概念选取,分离原理,物理矛盾,使用39个参数,确认在系统级的矛盾
3、,矛盾矩阵理论,技术矛盾,把设计后的理想性与现有的系统比较,与最终理想解相比较,实现,如果新系统的理想性是少于旧系统的理想性,应该继续问题解决。,应该向最终理想解逐步形成系统,细部设计,17,进化路线,人的进化路线,技术的进化路线?,18,技术进化路线的8个原则,生命周期曲线:曲线有助于预估理想性递增:发展及评估产品概念系统与系统部件不平均发展:分析次系统环境动力和运用之增加:提高自由度从复杂到简化协调度增高从宏观到微观调整性、自我调整及自动化趋势,19,原则之四:环境动力和运用之增加,在系统的进化过程中,技术系统总是通过增加动态化和可控性而不断地得到进化。也就是说,系统会增加本身灵活性和可变
4、性以适应不断变化的环境和满足多重需求。,20,电脑键盘的进化,21,原则之五:从复杂到简化,在进化过程中,技术系统总是趋向于具备更强的通用性和多功能性,这样就能提供便利和满足多种需求。,22,原则之七:从宏观到微观,在这个演变过程中,不同类型的场可以用来获得更好的系统功能,实现更好的系统控制。,23,原则之八:调整性、自我调整及自动化趋势,提高系统的自动化程度,减少人的介入。比如城市街灯,为增加其控制,经历了以下进化路径:专人开关、定时控制、感光控制、光度分级调节控制。,24,第二节,最终理想解与理想性,25,最终理想解(IFR),在解决问题之初,首先抛开各种客观限制条件,通过理想化来定义问题
5、的最终理想解(Ideal Final Result,IFR),以确定理想解的方向和位置,保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解,从而避免了传统创新设计方法中缺乏目标的弊端,额外提升了创新设计的效率。,26,最终理想解(IFR),一磅金子 在一个实验室里,实验者在研究热酸对多种金属的腐蚀作用,他们将 大约20个各种金属的实验块摆放在容器底部,然后泼上酸液,关上容器的 门并开始加热。实验持续约2周后,打开容器,取出实验块在显微镜下观 察表面的腐蚀程度。真糟糕,实验室主任说,酸把容器壁给腐蚀了。“我们应该在容器壁上加一层耐酸蚀的材料,比如金子。”一位实验员说,“或者白金。”另一位实验员说
6、。不行的,主任说,那需要大约1磅的金子,成本太高了!突然,发明家诞生了!“为什么一定要用金子呢?”发明家说,“让我们看一下这个问题的模式 来找到理想答案。”,27,理想性是对IFR的进展衡量,开始,IFR,最终理想解,没有有害的副作用无成本满足使用者的需求,常用的方法,创新的方法,28,IFR问题定义/解决的思考程序,什么是系统的最终目标?(设计最终目的为何)什么是理想化最终结果?(理想解是什么)哪些事情阻止我们完成理想化最终结果(达成理想解的障碍是什么)这些事情为什么阻止我们完成理想化最终结果?(出现这障碍的结果是什么)如何使前项“阻碍因素”消失?(不出现这障碍的条件是什么)可以使用哪些资源
7、建构环境?(创造这条件存在哪些可用资源)是否已有其他产业或研究能解决此问题?,29,如何降低割草机的马达噪音?,割草机在割草时,发出噪音、消耗能源、产生空气污染、高速飞出的草有时会伤害到操作者。现在的第一任务是改进已有的割草机,解决噪音问题。传统设计中,为了达到降低噪音的目的,一般的设计者要为系统增加减震器等等的子系统,这不仅增加了系统的复杂性,而且增加的子系统也降低了系统的可靠性。显然,这不符合IFR的4个特点中的后2个。试问:什么是系统的最终目标?什么是理想化最终结果?,30,如何使草不会长高?,当传统工程的思考方式:如何降低割草机的马达噪音?时,从TRIZ最终理想结果(IFR)角度思考,
8、应该是如何不使用割草机?,进而转向思考如何使草不会长高?,31,练习,农场主人有一大片农场,饲养大量的兔子。兔子需要吃新鲜的青草,农场主人不希望兔子跑太远而看顾不到。现在的难题是:农场主人不大可能花钱请人割草,运回来喂兔子。请问:这问题可以如何解?,32,练习参考答案,设计最终目的为何:兔子能够吃到新鲜的青草理想解是什么:兔子永远能自己吃到青草达成理想解的障碍是什么:为了防止兔子跑掉,农场用笼子养兔子。出现这障碍的结果是什么:笼子不能移动,可被兔子吃到的草有限。不出现这障碍的条件是什么:当兔子吃光笼下的草时,笼子可移动到有青草的草地上。创造这条件存在哪些可用资源:可用的资源是兔子与笼子。是否已
9、有其他产业或研究能解决此问题:NA解:给笼子装上轮子,兔子可以自己推着笼子移动,去不断的获得青草。,33,第三节,40个发明原则,34,40 发明原则_锦囊妙计,35,40发明原则在矩阵中使用的频率,36,原则_1.分割(Segmentation),原理说明:分割原理是虚拟或实际地将系统分割成几个部分的程序,以隔离或整合某种有害或有用的系统性质。在大部分的案例中,通过重新组装(整合)被分割的元件,以执行新的功能或解决问题。原理活用:试着分割系统,以解决系统中具挑战难题的部分。举例来说,假如系统有超重的难题,应评估如何分割此系统,使它变成数个较轻的子系统;若系统太大难以实际搬运,应寻找使各个零件
10、变得容易处理的分割方法。请谨记:分割原理不仅适用于几何观念,也可应用于非物理的领域,如心理上的分割及想法的整合。分割原理可用于创造新颖或有用的系统性质,并能横跨各种尺度应用,从奈米尺度到银河般大的尺度。,37,分割物体为独立的零件分离式内盒的奶粉分装盒。分割物体成为组合式的物件 在大项目中应用工作细分结构。组合式家俱、拼装地垫。增加物体分割的程度用软的百叶窗帘代替整幅大窗帘。购物采分期付款。云端运算(Cloud-computing)将集合庞大的运算作业,拆成千百个较小的作业,交给远端、多台服务器同时运算。,原则_1.分割(Segmentation),38,分割物体为独立的零件,将大型通风道的9
11、0度弯管分割成多个小管子,改善空气流动,并减少涡流产生,原则_1.分割(Segmentation),39,原则_1.分割(Segmentation),分割物体成为组合式的物件,临时交通号志的电杆,是由有弹性、可折叠的接管连接组成,以方便运送和安装,40,原则_1.分割(Segmentation),组合式挖掘爪,挖掘爪的磨损速度不一,更换成本增加,组合式挖掘爪可以个别更换,41,原则_1.分割(Segmentation),【图例】:可拆卸式直排轮溜冰鞋,卸下轮座后,鞋子直接当普通鞋子穿,可直接行走,【图例】:可以更換刷毛,而不用整支拋棄,省錢、方便、環保,42,原则_2.抽出(Taking ou
12、t/Extraction),原理说明:分离原理是从整个系统中分离出中有害或有用的元件、性质;分离的方式可以是人为假想或实际分离。原理活用:辨认系统中有害或有用的元件、性质:分离后可增加系统价值,接着寻找此元件、性质的独特特征,使其容易被分离。藉由分离原理,有许多方式可以增加价值;有时从系统中分离出来的元件,会比存在整个系统内更有价值。例如,装饰在新居家中的旧谷仓横梁,比在旧谷仓内作为支撑的结构更具价值。,43,原则_2.抽出(Taking out/Extraction),例:使用录音机录制可使鸟被吓离机场的声音,此声音是从老鹰叫声中萃取出来。可以应用为分离、萃取、移除,从物体中移除令人不快的零
13、件或特性无线电话(电话-线)、无线鼠标器(鼠标器-线)、无骨凤爪由于压缩机用于压缩空气,所以将嘈杂的压缩机放在室外。只保留想要的零件(特性),其余去除传统的唱片或CD(不管喜不喜欢,必须购买整张)vs.mp3下载(分离出自己想听的曲子)。专为儿童所设计的四键手机,44,原则_3.局部特性/局部质量(Local Conditions/Quality),原理说明:改变特定区域内某种东西(气体、液体或固体)的特性,以获得所需要的功能。此原理或许称为最佳化资源(Optimal Resources)会更贴切。因为使用本原理时,是针对每个特定的区域或时间进行最佳化,或使特征变成非均匀一致。,45,原则_3
14、.局部特性/局部质量(Local Conditions/Quality),将相同成份或均质结构的物件或外在环境转变成不同成份或非均质结构 可放置冰块,但却不会冲淡饮料风味的冷水壶。采用温度、密度或压力的梯度,而不用恒定的温度、密度或压力。使物件的各部份有不同的功能 带橡皮擦的铅笔。多功能的工具,包括普通钳子、剥线钳、普通螺丝刀、十字螺丝刀和指甲剪等。使物体的各部份处于最适合操作的状况快餐饭盒中设置不同的间隔区来分别存放热、冷食物和汤。,46,原则_ 4.不对称(Asymmetry),原理说明:不对称性原理包含从等方向性性质转换至非等方向性性质,反之亦然。等方向性为对称性质,不管量测方向或物件定
15、位;非等方向性为非对称性质,或依物体定位、量测方向产生不同的性质。原理活用:先从目前系统为什么设计成对称的原因开始评估。大部分情形,对称设计只是因为过去向来如此设计,而不管是否较有效率。例如,圆规是历史上最便利、普遍用来画圆的常见工具,所以许多元件就被画成圆形;只是因为画圆形比画其他形状容易。,47,原则_ 4.不对称(Asymmetry),例:使轮胎靠外的一面更耐磨;用不对称形状的漏斗消除架桥现象以不对称取代对称模具设计中,对称位置的定位插销设计成不同直径,以防安装或使用中出错。以客制化服务取代标准化服务。如果一个物体已经不对称了,增加其不对称的程度将圆形的垫片改成椭圆形甚至特别的形状来提高
16、密封程度。重力前倾锤锤头前倾,可以将重力的中心更多地转移到锤头)。,48,如果一个物体已经不对称了,增加其不对称的程度。,电子式熔炉采用非对称方式安置电极,连续装填矿石及排出熔融的金属,原则_ 4.不对称(Asymmetry),49,原则_5:结合(Merging),原理说明:将系统的机能、特色及元件重新整合,创造出新颖、令人满意或独一无二的特性。可结合原本不存在的机能创造出新的机能。原理活用:思考目前系统与其呈现的效能、功能。通常藉由添加或合并新的物质、技术进人旧系统,以改进物理系统的效能及功能。这原理同样可运用在心理学、人力资源领域,能够改变人际关系或创造出新的人力资源才能。,50,原则_
17、5:结合(Merging),例:旋转挖掘机的工作元件具有特别的蒸汽喷嘴以融化并软化结冻的土地。同质的物体或产生连续作业的物体在空间上加以结合平行处理计算器中的多个微处理器。多层式碎纸剪刀同质的或连续的作业在时间上加以结合把百叶窗中的窄条连起来。同时分析多项血液指针的医疗诊断仪器。十三合一笔型瑞士刀。现代冷热水龙头,调温通过转动完成,将过去的2个龙头合并为一个龙头。,51,原则_6:多样性/多面(Universality),原理说明:使得物体或者物体的一部分实现多种功能,以替代其他部分的功能。原理活用:多样性原理包含了在空间或时间中,一致的特征、行动或条件。一物体的使用方式相同,目的不同。使用相
18、同的物体、动作或特征,目的或使用方式不同。应用相同的条件、特征于不同的物体、状况或动作等。万用性原理相对于任何事物都是独立且用途有限的假设。,52,原则_6:多样性/多面(Universality),例:在白天为沙发而在晚上可转换为床的沙发椅、迷你客货车坐椅可调整成适合乘坐、睡觉或载货具备多功能的物件,可消除对其他物体的需求内部装有牙膏的牙刷柄。将汽车上的小孩安全座位转变成小孩推车。小组领导人充当记录员和记时员。多功能沙发床:沙发-变形-上下层床,53,原则_7:套叠(Nested doll),原理说明:套叠结构是使系统可紧密结合,或元件彼此紧密结合的一种性质。原理活用:人们通常较难接受套叠结
19、构原理,因为它违反对现状的认知。观察并控制隐藏的假设,必须跳脱系统内部必定均匀一致或没有任何东西可以存在系统内部的思维限制。以如何使用套叠结构原理增加系统价值的方式评估系统,通过不同的方向如水平、垂直、旋转或包含其他不同的方向思考套叠结构原理。可应用套叠结构原理,将不同功能的物体以套叠结构方式整合成单一系统,产生具有多重与不同性质的系统。,54,原则_7:套叠(Nested doll),例:伸缩天线、可堆叠的塑料椅、内部可存贮笔心的自动铅笔把物体放在其他物体之内量杯或量匙。俄罗斯玩偶娃娃。伸展天线扩充指示器 伸缩变焦镜头。可收起的航空起落架超市推车,55,【图例】:Casio 的超薄数位相机,
20、使用套叠式伸缩镜头,可将镜头收纳在超薄机身中,原则_7:套叠(Nested doll),56,原则_8:配重(Anti-weight),原理说明:将一个物体与另一个能产生提升力的物体组合,来补偿其重量。或者与环境的相互作用来实现重量的补偿。原理活用:寻找平衡或相反的方式,寻找使偏离的事情回归正途的方法,通过相反的作用以平衡降低的效率。确定系统中何处是可修正的缺陷和程序的损失,寻找产生均匀分布的方法。力学上的平衡原埋,如最常使用等量的偏移压载重量;利用空气、重力、流体等升力或效应,修正系统、母系统(super system)或环境中不想要的作用(如重量作用、力的强度)。这原理不只应用于力学,也可
21、应用于商业、人际关系或其他领域(如化学)。对资产负债表的结存、资产赎回、契约宣告无效、无效宣判等进行补偿以维持平衡。,57,原则_8:配重(Anti-weight),反应器充填陶瓷圈时,因为投入之撞击力大,容易打破,充满液体时可以减缓下沉速度,58,原则_9.预先反作用力(Preliminary anti-action),原理说明:事先知道可能出错的地方,采取行动以消除、降低或防范错误的发生。原理活用:使用这原理消除、降低或防止产生未来不想要的机能、事件或条件。例如,即使在执行有用功能的程序、实现有用的事件或创造有用的条件以达成想要的结果时,有些事情仍有可能出错。一旦确认潜在的失效,就可采取事
22、先行动,以移除、减少或防范潜在失效方式的发生。,59,原则_9.预先反作用力(Preliminary anti-action),例:安眠药外覆催吐剂,如果一次吞过量时就会造成呕吐预先施加反作用力,以抵消工作状态下不期望的过大应力在溶液中加入缓冲剂来防止高PH值带来的危害。如果一个物体将受到拉力,事先给予压力在浇注混凝土之前对钢筋进行预压处理。在有害物揭露前进行掩饰:在身体的部分使用铅防护板可阻挡X 光。用保护胶带保护物体的某一部分免于着色。,60,原则_10.预先动作(Preliminary action),原理说明:在事件发生之前,预先行动。原理活用:预先行动原理通常应用于改进效能与安全、协
23、助正常运作、减少痛苦、使事情更简单、获得情报、创造优势及简化流程。评估系统或情境,找出具附加价值的行动可以在程序发生之前事先采取行动。,61,原则_10.预先动作(Preliminary action),例:美工刀片上的沟槽让使用者可以折断钝的刀片;管状固定剂的施工不美观,可以改为条状以便定量事先完成全部或部份动作早期的无孔齿邮票 vs.1854年后的有孔齿邮票 把需要进行外科手术的所有器具一起预先消毒放在密封的盘上。事先准备使物体可及时并在适当的地方作用在及时系统的工厰以招牌,广告牌安排甲地租车、乙地还车。,62,原则_10.预先动作(Preliminary action),容易拆的石膏模,
24、锯开石膏模时,容易使病人受伤。,预先安置锯子在石膏模中。,63,原则_11:预先补偿/事先缓和(Beforehand Cushioning),原理说明:预先准备、并了解没有任何事情是完美可靠的。原理活用:先承认没有任何事情是完美无瑕的事实。在许多情况下,系统的可靠度可被管理。在复杂、高产量的系统中,可能产生无法接受的失效。假如不能完全排除失效,事先准备或修补低可靠度就变得很重要;同时针对有高风险及高成本失效的状况,进行事先准备。,64,原则_11:预先补偿/事先缓和(Beforehand Cushioning),为了补偿低可靠性的物体,可事先采取对策成像膜上的磁条指引开发者对低的曝光进行补偿预
25、防热胀冷缩:桥面接缝 Email寄出前先拼字检查 降落伞、消防设施。,65,原则_12.等位性(Equipotentiality),原理说明:等位能原理与三个主要概念有关,可单独使用,也可合并使用。在系统或程序内所有的通过点,建立在同一个位能状态下已达成系统效益。在系统内部建立相关性,使系统可以支持等位能状态。建立连续与完全相连接的结合与关系。原理活用:等位能原理主要用于建立使用最少能量的程序,集中使用同一位能的方法通过程序或系统。同时,寻找建立等位能关联性的方法,这些等位能关联性也许是随机或抽象的,因为系统内部可能没有现存与直接的关系。最后,找出可以连续或完全连接的能量,用以支持等位能关系。
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