第六章TRIZ技术进化理论及其应用案例ppt课件

第六章TRIZ技术进化理论及其应用 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 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 TRIZ理论认为所有产品都是处于进化中的 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 为系统选择零部件 改善零部件 系统动态化 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 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 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 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 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 弓 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 马车 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 汽车手动刹车 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 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 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 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 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 USPatent4893641 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 34 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 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 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 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 理想键盘 一个小的投影器 1 4 by1 4 by2 6 inch 在您面前的桌面上传递显示器 触摸每个字母或数字 您都可以听到一个舒适的敲击声记载下您的输入 占用较少的空间 消耗较少的能量 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 现代无绳电话 它是由单片铝精心制成 它柔美的曲线与人类的脸型相匹配 很自然的握在手中 更小 消耗更少的能量 更多的功能 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 手表电视 占用较小的空间 消耗较少的能量 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 Adidas立体豪华太阳镜 镜片和镜框 一个部件 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 无壳 子弹 新型的子弹技术 无壳 子弹的G11步枪 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 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 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下列的方向进化 从单系统到双系统和多系统到不同系统的组合 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 到双系统和多系统 潮汐涡轮机 单一系统 双系统 多系统 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 从一个机身的单架飞机 双机身 多个机身 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 焊接 fromonelaserbeam doublelaserbeam 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 不同系统的组合 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 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 瑞典 丹麦 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 69 TRIZ主要工具 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 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 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 系统进化定律 定律的第三组 定律的第三组指定在物理因素 限制条件 向微级别 纳米级别 过渡的定律该定律指出系统是向着组件分割的方向进化 首先是 工作方式的分割 增加系统的可控性 柔性的定律技术系统的进化是朝着下列方向 增加可控性 从 刚性 到柔性结构 从 刚性 到柔性参数 物理限制条件 光学测量法的准确性受光的波长限制 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 向微级别 纳米级别 过渡的定律该定律指出系统是向着组件分割的方向进化 首先是 工作方式的分割 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 微型发动机 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 系统进化定律 定律的第三组 定律的第三组指定在物理因素 限制条件 向微级别 纳米级别 过渡的定律该定律指出系统是向着组件分割的方向进化 首先是 工作方式的分割 增加系统的可控性 柔性的定律技术系统的进化是朝着下列方向 增加可控性 从 刚性 到柔性结构 从 刚性 到柔性参数 增加系统的可控性 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 增加系统的可控性 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 动态化 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 倾转旋翼机 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 可携带的EZ床 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 站姿角度 柔性 椅 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 二 系统进化模式 模式1 技术系统的进化的阶段性 模式2 向增加系统理想化水平的方向进化 模式3 技术系统的不均衡进化 模式4 向增加动态性和可控性方向进化 模式5 先使系统的复杂性增加而后向减少系统的复杂性方向进化 模式6 部件的匹配与不匹配交替出现 模式7 由宏观系统向微观系统的进化 模式8 增加自动化程度 减少人的介入 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 三 技术进化路线 相似的单一系统到集成系统的进化路线 单系统 两系统 多系统 集成多系统 并行设计 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 不同的单一系统到集成系统的进化路线 单系统 两系统 多系统 多系统的集成 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 物体和物质的分割进化路线 单一物体 分割的多个物体 液体或粉末 气体 场 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 空间分割程度的进化路线 实体物体 空心物体 具有多空穴的物体 具有毛细管的系统 具有活性毛细管的系统 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 表面分割的进化路线 平面 具有凸起的表面 粗糙表面 具有活性孔的表面 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 流体分割的进化路线 连续流体 分成两部分的流体 分成几部分的流体 分成很多部分的流体 增加动态性的进化路线 刚性体 单铰体 多铰体 柔性体 液体或气体 场 超系统 系统 子系统 物质 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 节奏的一致性进化路线 连续作用 脉动 以共振的方式脉动 几个作用 移动波 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 动作一致性进化路线 不同步作用 局部同步作用 同步作用 在间歇期间作用 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 可控性增加的进化路线 直接对作用物体的控制 通过中间物的控制 具有反馈的控制 具有智能反馈的控制 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 维度的进化路线 点 线 面 体 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 线性结构的几何进化路线 线 2维曲线 3维曲线 复合3维曲线 表面的几何进化路线 平面 单一曲率的平面 两个曲率的平面 组合平面 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 立体结构的几何进化路线 立方体 圆柱体 球体 组合体 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 场的可控性进化路线 重力场 机械场 热场 电磁场 化学场 生物场 机械场 摩擦场 压力场 移动场 流场 振动场 电磁场 磁场 电场 光场 单一场 两个混合场 多个混合场的螺旋式进化 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 构件裁剪的进化路线 多构件执行功能的系统 裁剪不执行功能的构件 减少执行功能的构件数 增加执行构件的功能 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 材料的进化路线 贵重材料 一般材料 复合材料 功能材料 信息饱和度的进化路线 机械系统 自动化系统 自我检测系统 自我复制系统 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 物场作用加强的进化路线 非物场系统 简单的物场系统 改变的物质和场 物质和场的一致性 改变的物场结构 加强的物场系统 改变的物场结构 简单的物场 综合的物场 扩展的物场 综合的物场 内部综合的物场 外部综合的物场 使用外部环境的综合物场 扩展的物场 链式物场 双重物场 混合的物场 增强的物场 简单增强的物场 综合增强的物场 扩展增加的物场 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 引入物质或场的进化路线 引入物质与已有两物质中之一在广义概念上相同 内部添加 外部添加 环境添加 两物质之间添加 引入物质与已有两物质不同 内部添加 外部添加 环境添加 两物质之间添加 引入场 内部添加 外部添加 环境添加 两物质之间添加 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 技术系统的进化潜能是为了实现TRIZ进化模式与现代产品设计方法学的融合而提出的新概念 将技术系统的进化潜能定义为当前技术系统的相对成熟度与其能够达到的进化极根之间的差值 进化潜能可通过图所示的进化潜能图直观地表示给定技术系统进化情况 四 技术进化潜能 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 产品进化位置的量化 产品相对进化模式位置的确定 表1产品进化位置的模糊量化 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 基于进化路线创新解产生过程 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 问题描述往复密封是液压缸关键技术 其性能对液压缸的低速特性 运动的灵敏性和动 静刚度起决定性作用 通过市场调研 用户要求对液压往复密封提出改进设计要求 液压往复密封的进化路线液压往复密封创新包括新的密封材料和功能性材料的应用 密封件的截面形状设计 密封结构的改进和密封件的组合 本文从材料 结构 截面形状和功能几方面来分析往复密封技术的进化历程 并归纳和总结出与往复密封进化相关的进化路线如图所示 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 a 材料进化路线 b 增加系统的动态性进化 c 增加系统分割的进化路线 d 增加空间分割的进化路线 基于TRIZ技术进化理论的创新设计案例 e 增加表面分割的进化路线 f 增加可控性的进化路线 g 向超系统进化的进化路线 h 增加几何体复杂性的进化路线 基于TRIZ技术进化理论的创新