创新课期末报告
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创新课期末报告
案例:飞机机翼的声音传感器设计
背景:
在客机设备试验中,有一项重要的检测任务,要求在飞机航行过程中对机翼的声发射进行测量,,并且要保证数据的准确性。然而,在实施过程中受到实验环境的影响,很难在飞机上安装一种精确的传感器。出于安全考虑,当局对在飞机上安装一定重量和体积的实验设备有严格的限制。
工程师对此先是提出了两种可能的方法。
第一种是电子传感器,系统设计完美,能提供准确的测量,但重量超过要求。
第二种是光学传感器,重量轻但准确度不高。
问题讨论
我们想要获得优越的性能(声发射测量的准确性),不幸的是可能会引发危害、成本或是其他方面的问题(传感器重量增加),这是一对技术矛盾。
当我们试图改变一个技术参数(准确性)是,会造成其他指标(重量)的恶化,反之亦然。起初,工程师在分析问题时,他们的思路被限制在妥协曲线上,难以自拔。而找到真正有效的办法却应该像其斜下方移动。为了做到这点,需要好到有效的方案来解决这个矛盾。
发现矛盾并找到解决它的方案是triz最精要的部分。任何问题都包含了至少一个以上的矛盾,我们的任务就是要想办法解决它。在这个案例中,如果能释疑测量准确性与传感器质量大小之间的制约干系,就能设计出更好的方案。
针对这个案例中的问题,我们试图找到:
一种传感器能提供准确的声发射测量(电子传感器测量精度高但较重);
一种传感器重量比较轻(光学传感器较轻但测量精度不高)
理想的传感器的解决方案应该是在保证测量结果准确的情况下,自身的重量较轻。
乍一看,这样的结果似乎不现实。我们不妨将这个疑惑搁置,沿着TRIZ 系统解决问题的思路,看看是否能找到矛盾的解决方案,即便没有很大的把我。当然,这种潜在的方案在呢能够实现我们的既定收益的同时,减少危害,不会有额外的成本产生。只要一开放的思维面对世界一直的解决办法,就能最终找到合理的解决方案。
问题处置。
矛盾矩阵法,这种方法吸收了当今世界解决问题的相关经验,特别是解决这类矛盾的有效做法,对我们所面临的问题会有很大的帮助。解决问题的程序如下:
步骤一:发现矛盾,并按照技术参数的性质进行归类。
步骤二:借助矛盾矩阵,找到世界上能够解决此类矛盾的方法,机器所采用的发明原则等。
步骤三:把上一步骤所得的发明原理应用于具体问题。据此,我们可以获得大量的备选方案,并从中选取最适合的一种,应用到本案中。
第一步:发现矛盾
Triz处理的矛盾分为两种,意识技术矛盾,另一个是物理矛盾。技术矛盾是系统中两个参数相互制约而产生的,如本案例中的折发射测量与准确性。物理矛盾是有系统中同一技术参数引起的,比如一把雨伞在使用时要大,不用时则要小。
在定义矛盾的过程中,在正常的情况下,建议进行多方面的尝试,设想更多的可能性,切忌在一棵树上吊死,比如:
我们发现本案例这里存在两种矛盾,比如:我们想要传感器测量非常准确,但不想它太重。对于这样一个矛盾,需进一步提问,为什么传感器比较重?答案可能是为了获取足够的能量。这样一来变衍生出另外一对矛盾,即:我们需要传感器的测量结果非常准确,担忧不想它拥有太大的功率。
第二步,使用矛盾矩阵
在使用矛盾矩阵之前那,有必要将实际问题的参数(传感器衡量的准确性、重量和能量)与TRIZ矛盾矩阵中的一般技术参数进行匹配。
从一定程度上讲,实际问题的参数与39个技术参数之间的对应关系有些微妙,矛盾矩阵中的参数是一般意义上的表述,需要仔细地斟酌和思考才能把“现实世界”中的问题参数与矛盾矩阵中的参数对应起来。在这个案例中,这样的匹配关系似乎不那末困难,可直接应用。
参数28——测量精度,与声发射测量的准确性比较吻合;
参数1——运动物体重量,与传感器的重量比较吻合;
参数21——功率,与传感器要求的能量比较吻合。
对照实际问题与矛盾矩阵中的参数,便形成了一下俩都一技术矛盾;
1测量的准确性与运动物体重量
2测量准确性与功率
利用矛盾矩阵就能找出处理这两队技术矛盾所需要的发明原则。
第一个矛盾
参数改善(改善一个方面):量准确性。
参数恶化(防止另一个方面恶化):运动物体重量
矛盾矩阵给出了4条发明原则。他们能很好滴解决这对矛盾。在提升测量准确性的同时,不会造成运动物体(传感器)重量的增加。
处理“衡量准确性与运动物体重量”这对技术矛盾的4条发明原则包括:32改变颜色35改变参数26防制28替代机械系统
第二个矛盾
参数改善(改善一个方面):测量准确性。
参数恶化(防止另一个方面恶化):功率。
(不想让传感器拥有太大的功率)
针对“测量准确性与功率”这对技术矛盾,矛盾矩阵给出了以下三条发明原则:3局部质量6多用行32改变颜色。
第三部:应用所建议的发明原则。
从矛盾矩阵找到一般的发明原则后,接下来的任务就是把这些原则应用到具体的问题上。这就是triz解决矛盾的一般程序:从具体问题出发,通过抽象和概括成一般性概念(问题0,寻访一般性解决方案,最后将这些一
般性方案应用到具体问题上。
在处理以上两队技术矛盾(测量准确性与运动物体重量、测量准确性与功率)的发放中,同时涉及到第32条发明原则——改变颜色,因此,可以把它作为解决问题的一个重要的切入点。
改变颜色的内涵包括:1改变物体的颜色或者它的外部环境。2改变物体的透明度或他的外部环境。3为了提升对不可见物的观察能力,使用颜色添加剂或者冷光元素。4改变物体的辐射率以增加热辐射。
接下来的任务就是要深入理解改变颜色的发明原则。这一i但非常重要,因为40条发明原则犹如一些便于查找的标签,在正式运用之前俺必须对它们做深入地解读。在本案中需要了解改变颜色的区域、对象(物体本身还是环境)、技术、方法等,需要在较宽的范围内掌握有关知识。
在改变颜色这个发明原则的引导下,案例中,研发团队发明了一种新型压电式传感器。它采用了一种电致变色材料,吧从电子感应器上接受的信号转化成颜色,并通过光纤进行传到,输送到数据库中。对于所需的材料,工程师通过研究现有的伪装术及应用,很快找到了解决方案。
这一案例说明,triz能够帮助我们以最快的速度找到正确的解决方案。一旦确定了问题并发现其中的矛盾,就可以通过40条发明原则找到所有相关的解决方案。TRIZ独具特色的地方在于,它拥有一个简单的解决方案清单,凝结了世界已知的40种解决吗逗你的方法。人人都可以自由访问,快速找到解决问题的方案,消除其中所包含的矛盾。