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1、 39个通用工程参数和40个发明原理技术矛盾与发明原理 发明人 TRIZ法是由前苏联人Altschuller创建的 从小就有发明思想 14岁时申请过专利 第二次大战期间在专利机构工作 从1946年起因一项成功的专利被安排在海军专利局工作 储备 他分析数以万计的专利 1956年开始提出专利按技术水平可分为5级 1969年提出专利中解决的问题只涉及到39个通用工程参数之间的矛盾 可应用40条发明创新原理中的若干项来解决 等等 诞生 他于1948年写信给斯大林 但因其内容有唯心主义成分被视为异端 被判刑25年流放到西伯利亚 在那里 他有机会接触许多工程师和科学家 又加以深入的思考 渐渐形成了TRIZ
2、的基本格局 2 TRIZ法的诞生 TRIZ法迅速在全球传播 在欧洲建有TRIZ协会 即EuropaeischeTRIZAssociation 简称ETRIZ 德国的斯图加特工业大学 卡塞尔工业大学和伊尔玛瑙工业大学都已开设TRIZ法的课程 自动化公司Rockwell在一位TRIZ法咨询师的帮助下成功地把一个刹车系统的零件由12件减为4件 同时造价下降50 Ford公司从1995年起举办TRIZ法培训 已培养掌握TRIZ法的工程师800人 Ford发动机公司为一种传动轴承探索问题的解决办法 在有载负时 该轴承经常会偏离正常工作位置 应用TRIZ法后产生了28个新的设计方案 其中一种设计很有意思的
3、显示 这种轴承具有很小的热膨胀系数 在较高载荷而产生高温时其优点很明显 载荷越大 轴承的位置越稳定 从而解决了这个难题 在日本 三菱研究所在1998年开办TRIZ法培训班 已有超过2000人接受培训 产生了100多个达到较高水平的创新案例 4 TRIZ法的应用和发展 什么是TRIZ 全球发明专利 解决问题的过程分析 自然科学知识 TRIZ 分析总结归纳 TRIZ的来源 概念 矛盾资源技术系统理想化发明级别工具及模型 39个通用工程参数40条发明原理分离原理物质 场分析模型76个标准解知识库 效应库ARIZ 发明问题解决算法 TRIZ主要内容 TRI体系 二 物理矛盾与技术矛盾的关系 8 阿奇舒
4、勒1970矛盾矩阵表上的39个通用工程参数 9 2003矛盾矩阵表上的48个通用工程参数 在很多时候 技术矛盾是更显而易见的矛盾 而物理矛盾是隐藏的更深的 更尖锐的矛盾 是本质矛盾或内在矛盾 二 物理矛盾与技术矛盾的关系 技术矛盾原因当改善技术系统中某一特性或参数时 同时引起系统中有用和有害两种结果 也可能有用作用的引入或有害效应的消除导致其他的一个或几个子系统性能的劣化 技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突技术矛盾出现的几种情况1 在一个子系统中引入一个有用功能 导致另一个子系统产生一有害功能或是加强了已存在的有害功能2 消除一有害功能时导致另一子系统有用功能降低3 有用功能的加强
5、或有害功能的减少使另一子系统或系统变得复杂化 三 TRIZ解决矛盾的流程 Step1 问题是什么 找到问题的入手点Step2 现在有什么办法解决 现在的解决办法 改进了什么参数Step3 上述办法有什么缺点 此办法导致了什么参数的变化 四 如何定义技术矛盾 案例 在射击运动员训练时要有靶标 当运动员击中后靶标破裂成大量的碎片落在地面上 难以打扫Step1 问题是什么 射击需要靶标Step2 现在有什么办法解决 制造飞碟做靶标 7运动物体的体积 Step3 上述办法有什么缺点 碎片不易清扫 25时间损失 技术矛盾 运动物体的体积VS时间损失 参数A 参数B 14 五 39个通用工程参数 1 运动
6、物体的重量是指在重力场中运动物体多受到的重力 如运动物体作用于其支撑或悬挂装置上的力 2 静止物体的重量是指在重力场中静止物体所受到的重力 如静止物体作用于其支撑或悬挂装置上的力 3 运动物体的长度是指运动物体的任意线性尺寸 不一定是最长的 都认为是其长度 4 静止物体的长度是指静止物体的任意线性尺寸 不一定是最长的 都认为是其长度 5 运动物体的面积是指运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积 6 静止物体的面积是指静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积 7 运动物体的体积 是指运动物体所占有的空间体积 8 静止物体的体积是指静止物体所占有的空间体积 9 速度是指物体的运动速度
7、 过程或活动与时间之比 10 力是指两个系统之间的相互作用 对于牛顿力学 力等于质量与加速度之积 在TRIZ中 力是试图改变物体状态的任何作用 39个通用工程参数及定义 11 应力或压力是指单位面积上的力 12 形状是指物体外部轮廓或系统的外貌 13 稳定性是指系统的完整性及系统组成部分之间的关系 磨损 化学分解及拆卸都降低稳定性 14 强度是指物体抵抗外力作用使之变化的能力 15 运动物体作用时间是指物体完成规定动作的时间 服务期 两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量 16 静止物体作用时间是指物体完成规定动作的时间 服务期 两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量 17 温度是指物
8、体或系统所处的热状态 包括其他热参数 如影响改变温度变化速度的热容量 18 光照度是指单位面积上的光通量 系统的光照特性 如亮度 光线质量 19 运动物体的能量消耗是指能量是物体做功的一种度量 在经典力学中 能量等于力与距离的乘积 能量也包括电能 热能及核能等 20 静止物体的能量消耗是指能量是物体做功的一种度量 在经典力学中 能量等于力与距离的乘积 能量也包括电能 热能及核能等 39个通用工程参数及定义 21 功率是指单位时间内所做的功 即利用能量的速度 22 能量损失是指为了减少能量损失 需要不同的技术来改善能量的利用 23 物质损失是指部分或全部 永久或临时的材料 部件或子系统等物质的损
9、失 24 信息损失是指部分或全部 永久或临时的数据损失 25 时间损失是指一项活动所延续的时间间隔 改进时间的损失指减少一项活动所花费的时间 26 物质或事物的数量是指材料 部件及子系统等的数量 它们可以被部分或全部 临时或永久地改变 27 可靠性是指系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力 28 测试精度是指系统特征的实测值与实际值之间的误差 减少误差将提高测试精度 29 制造精度是指系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差 30 作用于物体有害因素是指物体对受外部或环境中的有害因素作用的敏感程度 31 物体产生的有害因素是指有害因素将降低物体或系统的效率 或完成功能的质量 这些有害因素是
10、由物体或系统操作的一部分而产生的 39个通用工程参数及定义 32 可制造性是指物体或系统制造过程中简单 方便的程度 33 操作流程的方便性是指要完成的操作应需要较少的操作者 较少的步骤以及使用尽可能简单的工具 一个操作的产出要尽可能多 34 可维修性是指对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短 方便和简单 35 适应性及通用性是指物体或系统响应外部变化的能力 或应用于不同条件下的能力 36 系统的复杂性是指系统中元件数目及多样性 如果用户也是系统中的元素将增加系统的复杂性 掌握系统的难易程度是其复杂性的一种度量 37 控制与测量的复杂度是指如果一个系统复杂 成本高 需要较长的时间建造及使用 或
11、部件与部件之间关系复杂 都使得系统的监控与测试困难 测试精度高 增加了测试的成本也是测试困难的一种标志 38 自动化程度是指自动化程度是指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力 自动化程度的最低级别是完全人工操作 最高级别是机器能自动感知所需的操作 自动编程和对操作自动监控 中等级别的需要人工编程 人工观察正在进行的操作 改变正在进行的操作及重新编程 39 生产率是指单位时间内所完成的功能或操作数 39个通用工程参数及定义 40个发明原理概述 阿茨舒勒通过对大量的专利进行了研究 分析 总结 提炼出了TRI中最重要 具有普遍用途的40个发明原理 40个发明原理开启了一道发明问题解决的天窗 将
12、发明从魔术推向科学 六 40个发明原理 40个发明原理 No 1分割 1 将一个物体分成相互独立的部分用个人计算机代替大型计算机 2 使物体分成容易组装及拆卸的部分总装车间的快接气线 组合家具 3 增加物体相互独立部分的程度用百叶窗代替整体窗帘 40个发明原理介绍 No 2抽取 1 将物体中的 负面 部分或特性抽取出来将嘈杂的压缩机放在室外 2 只从物体中抽取必要的部分和特性用狗叫声作为报警器的警声 而不用养一条真正的狗 40个发明原理介绍 No 3局部质量 1 将物体或环境的同类结构转化成异类结构采用温度 密度或压力的梯度 而不用恒定的温度 密度或压力 2 使组成物体的不同部分实现不同的功能
13、午餐盒被分成放热食 冷食及液体的空间 3 使组成物体的每一部分都最大限度地发挥作用带有橡皮的铅笔 带有起钉器的榔头等 40个发明原理介绍 No 4非对称 1 用不对称形式代替对称形式为了防止将插件装反 电脑中的插接件为非对称形式 2 如果对象已经是不对称的 增加其不对称的程度将圆形垫片改成椭圆形或异型 来提高垫片密封性 40个发明原理介绍 No 5合并 1 合并空间上的同类或相邻的物体或操作集成电路板上的多个电子芯片 2 合并时间上的同类或相邻的物体或操作同时分析多个血液参数的医疗诊断仪 40个发明原理介绍 使物体或物体的一部分实现多种功能 以代替其它部分的功能多用雨伞 No 6多用性 40个
14、发明原理介绍 No 7套装 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 俄罗斯套娃 2 使一个物体穿过另一物体的空腔收音机的伸缩天线汽车安全带卷收器 40个发明原理介绍 No 8重量补偿 1 用另一个能产生提升力的物体补偿第一个物体的重量用气球携带广告条幅 2 通过与环境 利用气体 液体的动力或浮力等 相互作用实现物体重量的补偿飞机机翼的形状使其上部空气压力减少 下部压力增加 从而产生升力 40个发明原理介绍 No 9预加反作用 1 预先施加反作用缓冲器能吸收能量 减少冲击带来的负面影响 2 如果物体处于或将处于受拉伸状态 预先增加压力浇混凝土之前的预压缩钢筋 40个发明原理
15、介绍 No 10预操作 1 事先完成部分或全部的动作或功能预制板 棉布预缩水处理 2 在方便的位置预先安置物体 使其在第一时间发挥作用 避免时间的浪费停车位的电子计时表 预着色 40个发明原理介绍 No 11预先应急措施采用预先准备好的应急措施补偿物体相对较低的可靠性汽车安全气囊应急电路照明防火通道 安全气囊 40个发明原理介绍 No 12等势性在势能场中 避免物体位置的改变运河上 在两个不同高度的水域之间设置水闸电梯运送乘客 避免其爬楼梯修汽车时保持汽车位置不变 修理工改变位置 40个发明原理介绍 No 13逆向思维 1 颠倒过去解决问题的办法为了松开粘连在一起的物体 不是加热外部件 而是冷
16、却内部件 2 使物体中的运动部分静止 静止部分运动使工件旋转 刀具固定跑步机 机动人不动 3 使一个物体的位置颠倒翻转型窗户便于擦拭外玻璃 40个发明原理介绍 No 14曲面化 1 将直线 平面用曲线 曲面代替 将立方结构改变成球体结构在结构设计中用圆角过渡 避免应力集中 2 采用滚筒 球体 螺旋状等结构螺旋形楼梯 3 用旋转运动代替直线运动 利用离心力甩干洗衣机 40个发明原理介绍 No 15动态化 1 使物体或其环境自动调整 以使其在每个动作阶段的性能达到最佳可调整座椅 可调整反光镜 2 把物体分成几个部分 各部分之间可改变相对位置笔记本电脑 3 将静止的物体变成可动的 或使物体具有自适应性用来检查发动机的柔性内孔窥视仪 40个发明原理介绍 No 16不足或超额行动如果用现有方法很难完成对象的100 可用同样的方法 稍多 或 稍少 一点 问题的解决将大大简化缸筒外壁刷漆 可将缸筒浸泡在盛漆的容器中完成 但取出缸筒后外壁粘漆太多 通过快速旋转可以甩掉多余的漆 40个发明原理介绍 No 17维数变化 1 将物体从一维变到二维或三维空间螺旋楼梯可以减少占用的房屋面积 2 将物
