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1、第六章 TRIZ技术进化理论及其应用 2 2 TRIZ主要工具 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 Altshuller 经过分析250万件世界专利发现任何领域的产品 改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生 长、成熟、衰老、灭亡的过程，是有规律可循的。 通过对世界专利库的分析，发现并确认了技术在结构上进化 的趋势，即进化模式与进化路线； 而且还发现，在一个工程领域中总结出的进化模式与进化路 线可在另一工程领域实现，即技术进化模式与进化路线具有 可传递性 根据技术系统进化曲线图，用户可对企业现有产品准确定位 ，同时可预测产品未来的发展趋势，最终实现生产一代、开 发下一代的企业发
2、展战略。为产品创新、市场经营策略的正 确制定提供依据，使企业用户在竞争中始终处于领先地位。 u系统进化原理 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 例子: 自行车进化过程 1818年，诞生了第一辆自行车，称为“木房子” 1840年，引入了脚踏板，可以提高速度 1845年，车闸出现了，可以对速度进行控制 1870年，木头车轮被金属材料的车轮所替代 1885年，链轮及链条传动的自行车设计成功 1888年，引入了充气轮胎 1890年，引入了飞轮离合器 20世纪，各种新材料用于自行车零件 在自行车进化的过程中，全世界申请了相关专利1万件。 从历史的观点看，产品处于不断进化之中。TRI认为所有产品都是
3、处于进化中的“技术系统”，进化是指技术系统特性参数即性能的进化 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 从历史的观点看，产品进化分为如下4个阶段： u为系统选择零部件； u改善零部件； u系统动态化； u系统的自控制。 产品进化四个阶段 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 为系统选择零部件： 飞机的发明是从100多年前开始的。当时的发明人所考虑的问题是：飞行的部 件是什么？发动机是否在机翼内？机翼是固定的还是活动的？如果是活动的， 是否与鸟的翅膀相同？发动机的类型是什么？蒸汽发动机还是电动发动机？经 过多次实验，选用了固定式机翼及内燃机。 改善零部件： 发明人改进组成技术系统的不同零部件，
4、对其形状、各种关系进行优化，采用 更合适的材料、尺寸等。对于飞机的改进，该阶段的问题是：一架飞机采用几 个机翼，一个、两个还是三个；控制系统放在什么位置，前部还是后部；发动 机的具体位置；螺旋浆应如何设计，是推动型还是拉动型；一架飞机应采用多 少个齿轮，等等。经过该阶段的进化所设计的飞机与今天的飞机已很相似了。 系统动态化： 在该阶段，很多采用刚性连接的零部件改为柔性连接，如发明了飞机的可伸缩 起落架，能改变形状的机翼，机身的前部可上下移动，发明了使飞机垂直升降 的发动机等。由于系统动态化进化，系统性能空前提高。 系统的自控制： 这一进化步骤还没有广泛实现，但可从火箭、航天器的设计中看出该进化
5、步骤 已初露端倪，如运行中的航天器可对其自身的某些行为进行自组织。这只是该 进化步骤的开始，未来的系统能自动的适应环境。 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 一、系统进化定律和系统进化阶段 系统进化定律是系统发展过程中组件和外部环境之间基本的、稳定的、可重复的关 系。这些定律的应用使工程师能够避免系统研发过程中的试验和尝试。 系统进化定律 定律的第一组 指定系统生命开始的 条件 定律的第二组 指定独立于技术和物理 因素的系统发展条件 定律的第三组 指定在技术和物理因 素影响下的系统研发 第一阶段 为新系统选择 零部件 第二阶段 为给定的新系 统改进零部件 第三阶段 系统的动态化 第四阶段
6、系统的自控制 、自我发展 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 系统进化定律定律的第一组 定律的第一组 指定系统生命开始 的条件 系统完整性定律 该定律指出一个独立的技术系统都必须包括 四个最基本的功能主件： 动力装置能源； 传动装置能源传递； 执行部件工具执行系统的主要功能 ； 控制部件导航和控制 系统中能量流缩短定律 该定律指出技术系统进化是沿着能量传递最 短的方向进化（从动力装置到执行部件 系统参数的同步/协调定律 该定律指出一个有效的技术系统存在的 必要条件是作用周期和其他任何相关参 数值的协调性（或自然频率）。 系统完整性定律 该定律指出一个独立的技术系统都必须包括四个最基本的功能
7、主 件： 动力装置能源； 传动装置能源传递； 执行部件工具执行系统的主要功能； 控制部件导航和控制 能源动力装置传送装置执行部件产品 控制部件 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 能源动力装置传送装置执行部件产品 控制部件 弓 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 能源动力装置传送装置执行部件产品 控制部件 马车 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 能源动力装置传送装置执行部件产品 控制部件 汽车手动刹车 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 能源动力装置传送装置执行部件产品 控制部件 汽车 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 练习 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 练习
8、 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 练习 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 定律的第一组 指定系统生命开始 的条件 系统完整性定律 该定律指出一个独立的技术系统都必须包括 四个最基本的功能主件： 动力装置能源； 传动装置能源传递； 执行部件工具执行系统的主要功能 ； 控制部件导航和控制 系统中能量流缩短定律 该定律指出技术系统进化是沿着能量传递最 短的方向进化（从动力装置到执行部件 系统参数的同步/协调定律 该定律指出一个有效的技术系统存在的 必要条件是作用周期和其他任何相关参 数值的协调性（或自然频率）。 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 定律的第一组 指定系统生命开始 的
9、条件 系统完整性定律 该定律指出一个独立的技术系统都必须包括 四个最基本的功能主件： 动力装置能源； 传动装置能源传递； 执行部件工具执行系统的主要功能 ； 控制部件导航和控制 系统中能量流缩短定律 该定律指出技术系统进化是沿着能量传递最 短的方向进化（从动力装置到执行部件 系统参数的同步/协调定律 该定律指出一个有效的技术系统存在的 必要条件是作用周期和其他任何相关参 数值的协调性（或自然频率）。 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 系统参数的同步/协调定律 该定律指出一个有效的技术系统存在的必 要条件是协调： 作用周期的协调（或自然频率） 其他任何相关参数值的协调。 频率协调 新工程系
10、统按照这样的方向来发展：一个物体对另一个物体或者一个工件 对另一个工件的作用变得更具动态性和更与工况匹配。 连续的作用被脉动取代，脉动的频率可以选择与系统的大部分工况相匹配 。额外的作用可以引入，有效的相互作用进行排列 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 应用 可调模板 一块模板（带有孔的厚板）引导在曲面上钻孔。 缺点：重新调整模板或孔的模式很费时间。 建议：使用弹性元件制成模板，带有刚性部分的多个系统。重新调整模板的过程 被减少到简单地 弯曲（在两个方向上拉伸）和固定模板。导孔自动放置在同样的倾斜度下。 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 弹性刀片 问题 当刮不规则的皮肤表面时，传统
11、的剃刀不能完全地将 胡须剃掉，同时会有刮破皮肤的危险。 解决方案 弹性刀片使用黏合剂连接在弹性支架上。握着剃刀的 使用者可以用他的手指使支架发生变形，这就使刀片 发生变形。刀片的弹性应变改变了它的曲率，结果， 剃刀刀片可以完全的配合被刮表面轮廓，有效地刮掉 胡须。除此之外，割伤皮肤的危险也大大降低了。 US Patent 4 893 641 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 汽车前灯在转弯时与方向盘同步 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 练习：参加婚礼的女孩 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 晚上
12、的祷告 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 重载的分担 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 家庭 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 3434 TRIZ主要工具 定律和系统进化阶段 系统进化定律是系统发展过程中组件和外部环境之间基本的、稳定的、可重复的关 系。这些定律的应用使工程师能够避免系统研发过程中的试验和尝试。 系统进化定律 定律的第一组 指定系统生命开始的 条件 定律的第二组 指定独立于技术和物理 因素的系统发展条件
13、 定律的第三组 指定在技术和物理因 素影响下的系统研发 第一阶段 为新系统选择 零部件 第二阶段 为给定的新系 统改进零部件 第三阶段 系统的动态化 第四阶段 系统的自控制 、自我发展 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 系统进化定律定律的第二组 定律的第二组 指出独立于技术和物理 因素的系统研发条件 增加理想化水平定律 技术系统进化的基本定律。它指出技术系统 是向着理想化水平增加的方向进化。任何一 个技术系统，在它的整个生命周期，都是朝 着更可靠、更简单、更有效、更完美的趋势 发展，包括： 增加功能数； 将一些功能转移到工件上； 将一些功能转移到超系统或外界环境中； 利用已经存在和可用的
14、内部和外部资源 子系统（系统组件）的不均衡进化定律 技术冲突 该定律指出技术系统不同的子系统（零件/组 件）在其整个生命周期总是以不同的频率进 化这就产生了技术冲突。 向超系统过渡的进化定律 该定律指出，系统在其整个生命周期总是朝 着从单系统到双系统和多系统或是不同系统 组合的方向进化。 理想解决方案，理想解和增加理想化水平定律 增加理想化水平定律 技术系统进化的基本定律。它指出技术系统是向着理想化水平增加的 方向进化。任何一个技术系统，在它的整个生命周期，都是朝着更可 靠、更简单、更有效、更完美的趋势发展，包括： 增加功能数； 将一些功能转移到工件上； 将一些功能转移到超系统或外界环境中；
15、利用已经存在和可用的内部和外部资源 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 理想的解决方案和最终理想解 理想的解决方案的概念是从为什么有些事情不能做到什么是可能的并 且如何实现它的过程中释放思维。 最终理想解是通过将您的思维集中到理想的解决方案是什么样的来从 TRIZ中产生一些最具创造性的概念。 最终理想解同时帮助您从理想状态回到现实（实际的工程问题及其所 有的约束条件）的过程中找出解决方案的范围。 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 完美（理想）系统 完美（理想）系统是要求不需要消耗能量、不需要 成本来生产和不占据空间。这样的系统虽然不存在 并且不能被创建，但是它是我们的目标，它为我们 的系统设置了模式。 它就像是一个完美的人或是完美的事。我们理解 我们不能做到完美，但是我们知道什么是一个完 美的人或者说他是我们完美的人或完美事的例子。 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 技术系统的理想化水平可用理想度D表示 增加理想化水平定律 式中Fu是有用功能；Fh是有害功能； Fc是与功能相关的成本。 理想度 = 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 Example: 注射器 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 太阳软管 在您的屋顶上可以捕获到阳光，然后将其沿着高反射轴导入，扩散到您的内部 空间
