第10章 TRIZ理论与创新设计(具体内容要看书)

一、解决产品设计面临的方法
人们进行机械产品设计通常面临两类需 要解决的问题：一类是知道一般的解决方法， 一类是不知道解决方法。 对于知道一般的解决方法的问题，人们 通常可以通过查找书籍、技术文献或相关专家 提供信息来解决。
另一类问题是没有解决方法的，这被称 为发明问题。
二、发明的级别与应用前提概述
第十章
第一节
TRIZ理论与创新设计(需看书)
TRIZ理论的概念
TRIZ为俄文字母对应的拉丁字母缩写，含
义为发明问题的解决理论，也有人将其译为技
术冲突的解决原理。其英语名词为：Theory of Inventive Problem Solving。TRIZ理论认为发 明问题的核心是解决冲突，在设计过程中，不 断发现冲突，利用发明原理解决冲突，才能获 得理想的产品
系统升迁法则，向微观系统升迁法则，协调法则
等。这些技术系统进化法则基本涵盖了各种产品
核心技术的进化规律，每条法则又包含多种具体
进化路线和模式。
2、技术系统进化法则
1）完备性法则 要实现某项功能，一个完整的技术系统 必须包含以下四个部件：动力装置、传输装置、 执行装置和控制装置。
例如汽车这个完整的技术系统，就包括
分离原理与发明原理的对应关系
发 明 原 理
分 离 原 理 空间分离 1、2、3、4、7、13、17、24、26、30 时间分离 9、10、11、15、16、18、19、20、21、 29、34、37 整体与部分 12、28、31、32、35、36、38、39、40 分离 条件分离 1、7、25、27、5、22、23、33、6、8、 14、25、35、13
较成熟。
4、衰退期：衰退期表明应用于系统的技术已经 发展到极限，很难再进一步的突破。
产品进化曲线
性能
产品优化
新产品替代

婴儿期
成长期
成熟期
衰退期
时期
二、技术系统及其进化法则
1、技术系统
技术系统由多个子系统组成，并通过 子系统间的相互作用实现一定的功能。
子系统本身也是系统，是由元件和操
作构成的。
系统的更高级系统称为超系统。
功能。
例如微机械系统（MEMS）、电子元器件的进化过
程从真空管→晶体管→集成电路。
2、技术系统进化法则
8）协调性法则 技术系统的进化是沿着各个子系统相互之 间更协调的方向发展，即系统的各个部件在保
持协调的前提下，充分发挥各自的功能。这也
是整个技术系统能发挥其功能的必要条件，子
系统间协调性可以表现在结构上的协调、各性
序号 1 2 3 4 参数 运动物体的质量 静止物体的质量 运动物体的长度 静止物体的长度 序号 14 15 16 17 参数 强度 运动物体作用的时间 静止物体作用的时间 温度 序 号 27 28 29 30 参数 可靠性 测试精度 制造精度 外部有害因素作用的敏感 性
解决冲突矩阵：
39项通用技术特性参数描述了问题的技术 特性，40条发明原理表明了问题的解决方法。 TRIZ理论研究人员通过长时间的分析与研究， 提出了冲突解决矩阵的概念。
2、TRIZ的理论前提
TRIZ的理论前提和基本认识是： 1、产品或技术系统的进化有规律可循； 2、生产实践中遇到的工程冲突重复出现； 3、彻底解决工程冲突的发明原理容易掌握； 4、其它领域的科学原理可解决本领域技术问题。
三、TRIZ解决发明问题的方法
TRIZ核心是技术系统进化原理及冲突解决原 理，并建立了基于知识消除冲突的逻辑方法， 用通用解的方法解决特殊问题和冲突。
通用问题 通用解决方法 找到通用问题 的通用解决方 法 建立问题 找到特定问 的通用模 题的特定解 型 决方法 特定问题 特定解决方法
第二节 技术系统及进化法则
一、产品的进化分析
1、婴儿期：婴儿期代表产品处于原理实现阶段 2、成长期：成长期代表产品处于性能优化和商 品化开发阶段。 3、成熟期：成熟期说明该产品技术发展已经比
可能的
4、整体与部分的分离：在同一种物质中相
反的特性共存。
物质在特定的条件下表现为唯一的特性，
在另一种条件下表现为另一种特性。整体与部
分的分离原理是将冲突双方在不同的层次分离，
以降低解决问题的难度。当冲突双方在关键子
系统层次只出现一方，而该方在子系统、系统 或超系统层次内不出现时，整体与部分的分离 是可能的。
每个技术系统都由多个实现不同功能的子系统组成。
任何技术系统所包含的各个子系统都不会同步、均衡
地进化，每个子系统都是沿着自己的技术进化路径向 前发展。这种不均衡的进化经常会导致子系统之间的 冲突出现。整个技术系统的进化速度取决于系统中发 展最慢的子系统的进化速度。找到关键的子系统，可
以帮助人们及时发现并改进最不理想的子系统。
一子系统产生一个有害功能； 2、消除一个有害功能导致另一个子系统有用功 能劣化； 3、有用功能的加强或有害功能的减少使另一个
子系统或系统变得太复杂；
在TRIZ理论中，不同领域中相互冲突的
特性经过高度概括，被抽象为39个技术特性
参数，它们可对不同问题中所包含的各种冲
突进行统一、明确的描述，如下表所列。
行---冲突中恶化的参数
列---表示改善的参数
单元格---推荐的解决该问题的发明原理(用发明 原理的序号表示)，具体矩阵如下表（书中P189 表106或见下页）：
表10-6：冲突解决矩阵
发明 原理 1 2 3 恶 化 的 技 术 特 性 参 数 4 5 6 … 14 15 … 39 改 善 的 技 术 特 性 参 数
动力总成、传动总成、底盘总成和操作总成等
装置。
2、技术系统进化法则
2）能量传递法则 技术系统要实现其功能，必须保证能量 能够从能量源流向技术系统的所有元件。
例如收音机在金属屏蔽的环境（如汽车）中就
不能正常收听高质量广播。尽管收音机内各子系统工 作都正常，但电台传导的能量源（作为系统的组成部 分）受阻，使整个系统不能正常工作，需要在汽车上 增加车外天线来解决问题。
2、技术系统进化法则
4）提高理想度法则 最理想的技术系统应该是作为物理实体时 并不存在也不消耗任何的资源，却能够实现所 有必要的功能。
不需要能量、没有消耗磨损、不传递有害功能，但是
却能够在任何需要的时间和场合实现其制动功能。
例如最理想的汽车制动系统应该不占用任何空间、
2、技术系统进化法则
5）子系统不均衡进化法则
2、技术系统进化法则
3）动态性进化法则
技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、
可控性增加的方向发展，以适应环境状况和执
行方式的变化。
动态性法则包括三个子法则：
（1）提高柔性法则：提高系统柔性的进化过程为刚
体→单铰链→多铰链→柔性体→液体/气体→场。例
如门锁进化过程为从挂锁→链条锁→电子锁→指纹锁。
3）动态性进化法则—续
1、发明的级别
G.S.Altshuller将发明问题的解决方法
分为五级.
发明的级别表
级别
1
发明程度
方法明显
解决方法 %
32%
知识来源
个人知识
考虑的 问题 10
2 3
4 5
小的改进 大的改进
新概念 新发现
45% 18%
4% 1%
公司知识 行业知识
行业以外知 识 所有的知识
100 1000
10000 100000
物理冲突
几何类 长与短 材料及能量类 多与少 功能类 喷射与卡住
对称与不对称 平行与交叉 厚与薄 圆与非圆 锋利与钝 窄与宽 水平与垂直
密度大与小 导热率高与低 温度高与低 时间长与短 粘度高与低 功率大与小 摩擦系数大与小
推与拉 冷与热 快与慢 运动与静止 强与弱 软与硬 成本高与低
四、解决技术冲突
能参数的协调和工作节奏的协调。
2、技术系统进化法则
8）协调性法则---续 例如：网球拍重量与力量的协调，较轻的球 拍更灵活，较重的球拍能产生更大挥拍力量。 因此需要考虑两个性能参数的协调，设计师将 球拍整体重量降低，提高了灵活性，同时增加
球拍头部的重量，保证了挥拍的力量。
第三节 TRIZ 理论及其应用
发明问题的核心就是解决冲突，而解决冲突 所应遵循的规则是：改进系统中的一个零部件或 性能的同时，不能对系统或相邻系统中的其他零 部件或性能造成负面影响。 冲突可分为物理冲突和技术冲突。对于物 理冲突可以采用分离原理寻找解决方案。对于技 术冲突，则依据冲突矩阵找到相应的发明原理，
找出解决冲突的方法。
问题分析
三、解决物理冲突
物理冲突的一般描述方法为： 但为了避免出现有害功能，子系统又不能具有
1、为了实现关键功能，子系统要具有有用功能， 该有用功能。
2、关键子系统的特性必须是以大值以能取得有 用功能，但又必须是以小值避免出现有害功能 3、关键子系统必须出现以取得有用功能，但又 不能出现以避免出现有害功能。
1、技术系统
如电冰箱这个技术系统，其压缩机、散 热板、温控管、照明灯、门、壳体等都是电 冰箱的子系统。 电冰箱所处的环境，如房间就可以称为 电冰箱这个技术系统的超系统。
2、技术系统进化法则
技术系统进化法则主要包含提高理想度法则， 完备性法则，能量传递法则，提高柔性、移动性 和可控性法则，子系统非一致性进化法则，向超
冲突 物理冲突 分离原理 技术冲突 恶化技术特性 改善技术特性 其他方法
解 冲 突 决 流 程
冲突解决矩阵 发明原理 评价解 最终解 科学原理库
一、发明原理
发明原理共40条
序 号 名 称
说 明
示 例
a. 把一个物体分成相互独立的部分 组合音响，组合式家俱，模块化 b. 物体分成容易组装和拆卸的部分 计算机组件，可折叠木尺，活动 1 分 割 c. 提高物体的可分性 百叶窗帘; 花园里浇水的软管可以接起来以 增加长度; 为不同材料的再回收设置不同的 回收箱；