創(chuàng)新思維與方法第12章-用TRIZ解決發(fā)明問題課件

目錄1破壞性創(chuàng)新方法2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化3飛機機翼的進(jìn)化4提高智能吸塵器的清潔效果5寶馬汽車的外形設(shè)計目錄1破壞性創(chuàng)新方法2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化3飛機第12章用TRIZ解決發(fā)明問題按照TRIZ對發(fā)明問題的五級分類，一般較為簡單的一到三級發(fā)明問題運用發(fā)明原理或者發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)解法就可以解決，而那些復(fù)雜的非標(biāo)準(zhǔn)發(fā)明問題，如四級問題，往往需要應(yīng)用發(fā)明問題解決算法ARIZ做系統(tǒng)的分析和求解。在利用TRIZ理論解決發(fā)明問題時，其一般過程可以分為以下幾個步驟：步驟1：對給定問題的性質(zhì)進(jìn)行分析，如果發(fā)現(xiàn)問題存在沖突，則應(yīng)用“原理”去解決；如果問題明確，但不知道該如何處理，則應(yīng)用“效應(yīng)”去解決；如果是對系統(tǒng)的進(jìn)化過程進(jìn)行分析，就應(yīng)用“預(yù)測”去解決。第12章用TRIZ解決發(fā)明問題按照TRIZ對發(fā)明問題的五第12章用TRIZ解決發(fā)明問題步驟2：在解決具體問題時，針對問題確定一個技術(shù)矛盾后，要用該技術(shù)領(lǐng)域的一般術(shù)語來描述該技術(shù)矛盾，通過這些一般術(shù)語來選擇通用技術(shù)參數(shù)，再由通用技術(shù)參數(shù)在矛盾矩陣中選擇可用的發(fā)明原理。步驟3：當(dāng)某個發(fā)明原理被選定后，必須要根據(jù)特定的問題將發(fā)明原理轉(zhuǎn)化為一個特定的解。在對問題的處理結(jié)果進(jìn)行評價后，如果發(fā)現(xiàn)新問題，則要求對問題繼續(xù)分析，直到不出現(xiàn)新問題。步驟4：找出解決問題的最終方案。第12章用TRIZ解決發(fā)明問題步驟2：在解決具體問題時，第12章用TRIZ解決發(fā)明問題下面我們通過幾個實例，來綜合闡述TRIZ理論是如何幫助工程設(shè)計人員及管理人員迅速發(fā)現(xiàn)主要問題并提供解決問題的相應(yīng)原理，從而證明TRIZ理論在創(chuàng)新設(shè)計中的重要作用。第12章用TRIZ解決發(fā)明問題下面我們通過幾個實例，來綜

破壞性創(chuàng)新方法12.1破壞性創(chuàng)新方法12.1512.1破壞性創(chuàng)新方法破壞性創(chuàng)新亦被稱作破壞性科技，是指將產(chǎn)品或服務(wù)透過科技性的創(chuàng)新，并以低價特色針對特殊目標(biāo)消費族群，突破現(xiàn)有市場所能預(yù)期的消費改變（見圖12-1）。12.1破壞性創(chuàng)新方法破壞性創(chuàng)新亦被稱作破壞性科技，是指12.1破壞性創(chuàng)新方法圖12-1破壞性創(chuàng)新12.1破壞性創(chuàng)新方法12.1破壞性創(chuàng)新方法破壞性創(chuàng)新最初是由哈佛商學(xué)院教授克里斯坦森（ClaytonChristensen）提出來的，他寫的兩本書《創(chuàng)新的困境》和《困境與出路》，都對如何提高創(chuàng)新的成功率有非常深刻的認(rèn)識?？死锼固股J(rèn)為創(chuàng)新有兩種類型，一是維持性的創(chuàng)新，即向市場提供更高品質(zhì)的東西；二是破壞性創(chuàng)新，即利用技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)，從產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)入，顛覆市場結(jié)構(gòu)，進(jìn)而不斷升級自身的產(chǎn)品和服務(wù)，爬到產(chǎn)業(yè)鏈的頂端。12.1破壞性創(chuàng)新方法破壞性創(chuàng)新最初是由哈佛商學(xué)院教授克12.1破壞性創(chuàng)新方法實現(xiàn)破壞性創(chuàng)新必須具備三個條件：（1）是否由于新技術(shù)發(fā)展，使得應(yīng)用這樣的產(chǎn)品和服務(wù)變得更加簡便？（2）是否存在一些人愿意以較低價格獲得質(zhì)量較差但尚能接受的產(chǎn)品和服務(wù)？（3）該項創(chuàng)新是否對市場現(xiàn)存者都有破壞性？12.1破壞性創(chuàng)新方法實現(xiàn)破壞性創(chuàng)新必須具備三個條件：12.1破壞性創(chuàng)新方法例如：破壞性產(chǎn)品：索尼把原有的卡帶錄放機的喇叭取掉，讓顧客把它跨在腰上，將微小的喇叭塞進(jìn)耳朵里，為其創(chuàng)造了數(shù)以億計的銷售神話。破壞性方法：戴爾公司采用準(zhǔn)時制（just-in-time）方式組織電腦配件生產(chǎn)，充分降低了倉儲費用，從而超越了競爭者，成為行業(yè)翹楚。破壞性商業(yè)模式：Google瓦解了在線廣告領(lǐng)域，并通過出售搜索結(jié)果旁的高度精準(zhǔn)的文本廣告創(chuàng)造出新的收益源。根據(jù)哈佛大學(xué)的ClaytonChristensen理論研究表明，在如今迅猛演變的商業(yè)世界里，通過破壞性創(chuàng)新創(chuàng)建的新業(yè)務(wù)成功概率比通過維持性創(chuàng)新要高10倍以上。12.1破壞性創(chuàng)新方法例如：12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新我們來回答這樣兩個問題：第一，在什么樣的競爭環(huán)境下，領(lǐng)先企業(yè)總能保持長盛不衰？第二，在什么樣的競爭環(huán)境下，領(lǐng)先企業(yè)總是輸給新興企業(yè)？答案是：在持續(xù)性技術(shù)競爭環(huán)境中，領(lǐng)先企業(yè)無人能敵。在破壞性創(chuàng)新競爭環(huán)境中，領(lǐng)先企業(yè)卻多有落敗。大公司的邏輯就是持續(xù)性技術(shù)，而小公司的機會或者大公司的盲區(qū)就是破壞性創(chuàng)新。也就是說，大公司的邏輯自洽體系是持續(xù)性技術(shù)，而大公司下面的黑洞是破壞性創(chuàng)新。12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新我們來回答這樣兩個問12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新這種邏輯關(guān)系可以用一個矩陣來體現(xiàn)（見圖12-2），即把成熟的產(chǎn)品、成熟的技術(shù)賣給主流客戶，這是第一象限；把新產(chǎn)品、新技術(shù)賣給一個新興市場，這是第四象限。第一象限是持續(xù)性技術(shù)的主場，第四象限是破壞性創(chuàng)新的唯一機會。12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新這種邏輯關(guān)系可以用一12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新圖12-2破壞性創(chuàng)新象限圖12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新第一象限屬于大公司，第四象限屬于小公司。第一象限是大公司的邏輯自洽體系，而第四象限則是大公司邊界之外的地方，是小公司的唯一機會。大公司的持續(xù)性技術(shù)就好像是相撲，相撲是要比分量的，所以小個子無法跟大個子比，這是大個子的主場；而小公司的破壞性創(chuàng)新就好像是柔道，我雖然個子小，但是我不跟你正面打。這是兩個思路。所以在互聯(lián)網(wǎng)時代，小公司打敗大公司，改良沒有出路，只能靠顛覆。大公司做什么，你就做什么，你認(rèn)為你比大公司更有效率、更有執(zhí)行力、更勤奮，這里的改良就是持續(xù)性技術(shù)，是在第一象限；第四象限叫顛覆，就是破壞性創(chuàng)新，做跟大公司不一樣的事情，去顛覆它。12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新第一象限屬于大公司，12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新持續(xù)性技術(shù)有兩個特征：第一，持續(xù)性地改善原有的產(chǎn)品性能，客戶需要什么樣的產(chǎn)品，就做什么樣的產(chǎn)品，而且越做越好；第二，技術(shù)進(jìn)步的速度一定會超過市場的需求。事實上，許多企業(yè)為了保持領(lǐng)先地位，會努力開發(fā)具有更強競爭力的產(chǎn)品，但是這些企業(yè)沒有意識到，隨著他們競相參與更高性能、更高利潤市場的競爭，它們追逐高端市場、提高產(chǎn)品性能的速度已經(jīng)超出了顧客的實際需求，并最終失去意義。而破壞性創(chuàng)新雖然最初只能應(yīng)用于遠(yuǎn)離主流市場的小型市場，但是它日后將逐漸進(jìn)入主流市場，而且其性能將足以與主流市場的成熟產(chǎn)品一爭高下。12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新持續(xù)性技術(shù)有兩個特征12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新破壞性創(chuàng)新的特征是：第一，一方面降低原有的性能指標(biāo)，不求改善、提高原有的主流性能特征，另一方面進(jìn)入新的性能改善曲線。第二，這個新的性能改善通常更方便、更簡單、更便宜、更小、更容易操作，作為破壞性創(chuàng)新的通路。12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新破壞性創(chuàng)新的特征是：12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新大公司做的產(chǎn)品通常問題是“繁”，而且這個問題幾乎解決不了。舉個例子，請想象一下，你買了一個新房，并且為新房買了很多新的家具，裝修設(shè)計得非常漂亮，非常簡潔，但你會發(fā)現(xiàn)，住著住著家里的東西就越來越多、越來越亂、越來越滿。你老想扔掉一批，可是扔了也沒辦法，家里的東西就是越來越多、越來越亂、越來越滿。大公司就是這樣子。透過這個現(xiàn)象層面，背后有一點哲理：對大公司來講，技術(shù)一定越來越高級，產(chǎn)品一定越來越復(fù)雜，客戶必然越來越高端，定位必然越來越高大上，這是一個必然的“勢”。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新大公司做的產(chǎn)品通常問題是“繁”12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新大公司在做加法，小公司務(wù)必要做減法。當(dāng)大公司往上去追求更高的技術(shù)、更高的性能的時候，小公司要大道至簡。在大道至簡的法則里，有兩個要點：一是產(chǎn)品至簡，二是成本至簡。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新大公司在做加法，小公司務(wù)必要做12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新第一，產(chǎn)品至簡。產(chǎn)品至簡有兩句話：第一，從麻煩到方便；第二，從復(fù)雜到簡潔。這里的“簡潔”不是簡單。因為簡單是工業(yè)時代的思維，強調(diào)的是功能性的因素；而在互聯(lián)網(wǎng)時代，簡潔充滿了情感因素。有人是這樣描述蘋果公司的，“在很多領(lǐng)域，蘋果并沒有真正從零開始發(fā)明產(chǎn)品。蘋果吸納了原本比較復(fù)雜的東西，巧妙地把它們變成了簡潔的東西。”這被認(rèn)為是蘋果獲得成功的最重要因素。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新第一，產(chǎn)品至簡。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新以iPod為例，喬布斯當(dāng)時為了尋找一款簡單功能的音樂播放器，iPod因此而誕生了。據(jù)說在iPod設(shè)計之初，喬布斯會瀏覽用戶界面的每一個頁面，并且會做嚴(yán)格的測試：如果找某一首歌或者使用某項功能，按鍵次數(shù)超過3次，喬布斯便會非常生氣。為了將簡潔做到極致，喬布斯甚至還要求iPod上不能有開關(guān)鍵。與iPod同時代的索尼當(dāng)時也出了一款系列產(chǎn)品，叫SonyClie，主要定位個人數(shù)字助理。這款產(chǎn)品是索尼集大成之作，各種高端技術(shù)融為一體，可以聽歌，可以錄像，可以上網(wǎng)……但最終這款“萬能”的產(chǎn)品敗給了功能單一的iPod。2004年6月，SonyClie退出了歐美市場；2005年2月，停止了在日本的生產(chǎn)和銷售。這再次證明了復(fù)雜并不等于成功，而簡潔常常意味著成功。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新以iPod為例，喬布斯當(dāng)時為了12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新第二，成本至簡。成本至簡也有兩句話：一是從貴到便宜；二是從收費到免費。例如，據(jù)《財富》雜志報道，調(diào)研公司CIRP通過對300名亞馬遜Kindle用戶的調(diào)研統(tǒng)計結(jié)果顯示：擁有Kindle的用戶在亞馬遜上的年平均支出為1233美元，而沒有Kindle的用戶在亞馬遜上的年平均支出則為790美元，兩者相差443美元。也就是說，購買Kindle的用戶每年會在亞馬遜上多消費443美元。在這種情況下，亞馬遜可不可以把Kindle送給用戶呢？更別說是成本價銷售了。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新第二，成本至簡。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新又例如，博客那么偉大，為什么被140字的微博打敗了？微博又為什么被微信打敗了？不過，微信是不是也會被打敗呢？微信還是有點重，是不是還會有新的更輕的產(chǎn)品出現(xiàn)？所以，簡單、便宜的力量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎想象。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新又例如，博客那么偉大，為什么被12.1.3市場破壞性創(chuàng)新在傳統(tǒng)性能維度里，大公司的技術(shù)創(chuàng)新大多是持續(xù)性技術(shù)創(chuàng)新。如果你進(jìn)入原有性能維度的低端，這就叫“屌絲逆襲”；如果你進(jìn)入到一個全新的維度，這就叫“跨界打劫”。這是兩種不同的創(chuàng)新方式。我們來看一個1975年到1990年美國鋼鐵行業(yè)里小鋼廠怎么把大鋼廠一步一步推向破產(chǎn)的故事。在鋼材里大概有幾類產(chǎn)品，要求最低的品類就是鋼筋，鋼筋占有大約4%的市場份額，并且毛利率極低，只有7%。比鋼筋好一點的品類是角鋼、條鋼和棒鋼，占有8%的市場份額，毛利率為12%；再往上的品類是結(jié)構(gòu)鋼，占有22%的市場份額，毛利率為18%；最高端的品類是鋼板，占有55%的市場份額，毛利率為23%~30%。12.1.3市場破壞性創(chuàng)新在傳統(tǒng)性能維度里，大公司的技術(shù)12.1.3市場破壞性創(chuàng)新如圖12-3，大型鋼廠的投資特別巨大，建一個大型鋼廠可能要80億美元，而建一個小型鋼廠大概只要4億美元，它們之間質(zhì)量和技術(shù)的差別都很大。但是，小型鋼廠有一個優(yōu)勢，即效率比大型鋼廠要高，所以小型鋼廠比大型鋼廠有20%的成本優(yōu)勢。正是由于這20%的成本優(yōu)勢，才有了下面的故事。12.1.3市場破壞性創(chuàng)新如圖12-3，大型鋼廠的投資特12.1.3市場破壞性創(chuàng)新圖12-3鋼鐵廠12.1.3市場破壞性創(chuàng)新12.1.3市場破壞性創(chuàng)新假如你是一個小公司，想做一個小型鋼廠，你想先從鋼板市場進(jìn)入還是從鋼筋市場進(jìn)入？事實上，小型鋼廠是先從鋼筋市場進(jìn)入的。它去找大型鋼廠，希望承接大型鋼廠的鋼筋業(yè)務(wù)。對于大型鋼廠來講，鋼筋業(yè)務(wù)只有4％的市場占有率、7%的毛利率，屬于雞肋市場。所以，大型鋼廠很高興地把鋼筋業(yè)務(wù)外包給了小型鋼廠。由于小型鋼廠比大型鋼廠有20%的成本優(yōu)勢，所以大型鋼廠不能盈利，小型鋼廠卻能盈利。結(jié)果，大型鋼廠迅速退出了鋼筋市場。但是隨著更多的小型鋼廠加入，鋼筋市場開始打價格戰(zhàn)，變得沒人能從中賺錢。12.1.3市場破壞性創(chuàng)新假如你是一個小公司，想做一個小12.1.3市場破壞性創(chuàng)新再想一下，如果你是一個有作為的小型鋼廠的CEO，這時候只有一個策略——往高端走。剛開始，小型鋼廠因為技術(shù)門檻無法涉足角鋼市場，但是隨著持續(xù)性技術(shù)進(jìn)步，小型鋼廠突破了技術(shù)門檻。然后，大型鋼廠又很高興地把角鋼外包給了小型鋼廠。同時，當(dāng)大型鋼廠把這些低端業(yè)務(wù)外包出去的時候，它的利潤率反而提高了。接下來，當(dāng)角鋼市場只剩下小型鋼廠的時候，又變成了價格戰(zhàn)，誰都無法盈利。同樣的路徑，小型鋼廠又成功占領(lǐng)了結(jié)構(gòu)鋼市場。大家都認(rèn)為小型鋼廠無論如何都不可能做好最高端的鋼板，因為技術(shù)實在太復(fù)雜了。但結(jié)果是，在高毛利率的推動下，小型鋼廠的技術(shù)又有了突破性的進(jìn)展，居然又跨過了技術(shù)門檻。12.1.3市場破壞性創(chuàng)新再想一下，如果你是一個有作為的12.1.3市場破壞性創(chuàng)新到1997年的時候，全世界巨頭之一的伯利恒鋼鐵公司破產(chǎn)了。這是一個典型的低端顛覆高端的例子。進(jìn)入低端并不意味著永遠(yuǎn)低端，技術(shù)進(jìn)步的步伐會超過市場需要的步伐。12.1.3市場破壞性創(chuàng)新到1997年的時候，全世界巨頭航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.22912.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化隨著發(fā)動機性能的不斷提高（推重力增加、耗油率下降），發(fā)動機的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。由此而帶來了系統(tǒng)總重量增加、維修困難等一系列問題。下面，我們以技術(shù)系統(tǒng)提高理想度進(jìn)化法則在航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的進(jìn)化中的體現(xiàn)為例，說明技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則對復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)研發(fā)的指導(dǎo)意義。圖12-4是20世紀(jì)30年代由噴氣發(fā)動機的發(fā)明人之一弗蘭克·惠特設(shè)計的世界上第一臺燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其轉(zhuǎn)子部分由單轉(zhuǎn)子、單級整體壓氣機和60個葉片的單級渦輪組成。12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化隨著發(fā)動機性能的不斷12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-4第一臺燃?xì)鉁u輪發(fā)動機12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化到了20世紀(jì)70年代，英國的RB199三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機（加力式渦扇發(fā)動機）用于狂風(fēng)戰(zhàn)斗機，由3級風(fēng)扇，3級中壓壓氣機，6級高壓壓氣機，燃燒室，1級高壓渦輪，1級中壓渦輪和2級低壓渦輪組成。整臺發(fā)動機已經(jīng)有三個轉(zhuǎn)子，共有上千個葉片（其中渦輪葉片超過300個）、上萬個零件（見圖12-5）。12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化到了20世紀(jì)70年代12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-5英國RB199三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化到了20世紀(jì)90年代，發(fā)動機的性能進(jìn)一步提高，但發(fā)動機的結(jié)構(gòu)卻越來越簡單。圖12-6和圖12-7分別為用于歐洲戰(zhàn)斗機的EJ200發(fā)動機和用于空客A318的PW6000發(fā)動機。與20世紀(jì)70年代的發(fā)動機相比，新一代發(fā)動機的零件數(shù)目減少三分之一；軍用發(fā)動機的推重比正在向15邁進(jìn)（而最早噴氣發(fā)動機的推重比只有2）；耗油率比70年代下降了20%，比最初的噴氣發(fā)動機下降了60%；新一代發(fā)動機的壽命、平均故障時間、平均大修時間大幅度提高，而生命期成本和噪聲水平等持續(xù)下降。12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化到了20世紀(jì)90年代12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-6EJ200發(fā)動機12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-7PW6000發(fā)動機12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-8顯示了從20世紀(jì)30年代至今，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機主要性能指標(biāo)的螺旋上升的進(jìn)化趨勢?？梢钥闯?，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度與其系統(tǒng)進(jìn)化趨勢密切相關(guān)。12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-8顯示了從212.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-8航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機主要性能指標(biāo)的發(fā)展變化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化如何綜合運用技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則，判斷目前技術(shù)狀態(tài)下航空發(fā)動機的進(jìn)化潛能，為預(yù)研投入提供決策支持，以簡化的結(jié)構(gòu)完成更多的功能是航空發(fā)動機在今后一段時期內(nèi)的發(fā)展方向。由此也可以看出，TRIZ理論的技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則對復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)的指導(dǎo)意義：（1）分析技術(shù)發(fā)展的可能方向；（2）指出需要改進(jìn)的子系統(tǒng)和改進(jìn)方法；（3）避免對成熟期和退出期（衰退期）的產(chǎn)品或技術(shù)大量投入；（4）對新技術(shù)和成長期產(chǎn)品進(jìn)行專利保護(hù)；（5）用戶和市場調(diào)研人員在進(jìn)化法則的指導(dǎo)下參與研發(fā)，加速產(chǎn)品進(jìn)化。12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化如何綜合運用技術(shù)系統(tǒng)飛機機翼的進(jìn)化12.3飛機機翼的進(jìn)化12.34012.3飛機機翼的進(jìn)化早期的飛機機翼都是平直的。最初，飛機采用的是矩形機翼。這種機翼很容易制造。但由于其翼端較寬，會給飛機帶來很大的飛行阻力，因而，也就嚴(yán)重地影響了飛機的飛行速度。后來，德國、英國、美國的噴氣式飛機先后上天。飛機開始進(jìn)入噴氣機時代，其飛行速度迅速提高，接近音速。這時，機翼上出現(xiàn)“激波”，使機翼表面的空氣壓力發(fā)生變化。同時，飛機的前進(jìn)阻力驟然劇增，比低速飛行時大十幾倍甚至幾十倍，這就是所謂的“音障”。為了突破“音障”，許多國家都在研制新型機翼。后掠翼型機翼一舉突破了“音障”。首先，德國人發(fā)現(xiàn)，把機翼做成向后掠的形式，像燕子的翅膀一樣，可以延遲“激波”的產(chǎn)生，緩和飛機接近音速時的不穩(wěn)定現(xiàn)象。12.3飛機機翼的進(jìn)化早期的飛機機翼都是平直的。最初，飛12.3飛機機翼的進(jìn)化但是，新的問題又出現(xiàn)了。向后掠的機翼，比不向后掠的平直機翼，在同樣的條件下產(chǎn)生的升力要小。這不僅對飛機的起飛、著陸和巡航帶來了不利的影響，而且浪費了很多寶貴的燃料。能否設(shè)計出一種適應(yīng)飛機的各種飛行速度又具有快慢兼顧特點的機翼呢，這成為當(dāng)時航空界所面臨的一大難題。12.3飛機機翼的進(jìn)化但是，新的問題又出現(xiàn)了。向后掠的機12.3飛機機翼的進(jìn)化1）問題描述根據(jù)上述分析，系統(tǒng)存在的技術(shù)矛盾為：（1）傳統(tǒng)的固定翼不適合高速飛行。這是因為，在突破“音障”的時候，會產(chǎn)生非常大的阻力，容易導(dǎo)致飛機在空中解體。而且，此時飛機消耗的能量也相應(yīng)加大。（2）改進(jìn)的三角翼不適合低速飛行。這是因為，當(dāng)起飛與降落以及巡航時，在相同推力條件下，飛機產(chǎn)生的升力小。當(dāng)然，飛機消耗的能量，也相應(yīng)地加大了?？傊?，矛盾集中體現(xiàn)在飛機的飛行速度與其在飛行時能量的消耗這兩個工程參數(shù)之間。12.3飛機機翼的進(jìn)化1）問題描述12.3飛機機翼的進(jìn)化2）問題分析要解決的這個問題涉及到兩個工程參數(shù)：19#：運動物體的能量消耗；9#：速度。根據(jù)這兩個工程參數(shù)，我們從矛盾矩陣得到以下四條發(fā)明原理：8#：重量補償原理；15#：動態(tài)特性原理；35#：物理或化學(xué)參數(shù)改變原理；38#：強氧化劑原理。12.3飛機機翼的進(jìn)化2）問題分析12.3飛機機翼的進(jìn)化顯然，重量補償原理不適合用來解決這個問題。因為，戰(zhàn)斗機要求機身輕便、靈活、機動。而且，加重機身還會使速度這個技術(shù)特性惡化。可以使用強氧化劑原理，使燃料的燃燒更加充分，以使飛機獲得更大的推力。但是我們知道，戰(zhàn)斗機上使用的是特制的、高熱量的航空油，它們在渦輪噴氣發(fā)動機中的燃燒已經(jīng)比較充分了。所以，再使用強氧化劑原理來改善燃油的作用，就不是很明顯了。12.3飛機機翼的進(jìn)化顯然，重量補償原理不適合用來解決這12.3飛機機翼的進(jìn)化再來看看后面兩個原理：15#動態(tài)特性原理和35#物理或化學(xué)參數(shù)改變原理。按照這兩條發(fā)明原理提供的方法，技術(shù)人員對機翼進(jìn)行改進(jìn)，使其成為活動部件。并且，在飛機飛行的時候，飛行員可自由地控制機翼的形態(tài)，使之能夠在比較大的范圍內(nèi)改變“后掠角”的大小，從而獲得從平直翼到三角翼的變化。這就適應(yīng)了飛機從低速到高速不同飛行狀態(tài)下的要求。12.3飛機機翼的進(jìn)化再來看看后面兩個原理：15#動態(tài)特12.3飛機機翼的進(jìn)化以F111戰(zhàn)斗機（見圖12-9）為例，它在起飛階段，處于低速度飛行狀態(tài)（見圖12-10）。此時，機翼呈平直狀，可以獲得較大的升力，飛機表現(xiàn)出良好的低速特性。另一方面，由于避免了長距離滑行所浪費的能量，也有效地解決了飛機在低速度狀態(tài)下，速度與能量消耗之間的矛盾。12.3飛機機翼的進(jìn)化以F111戰(zhàn)斗機（見圖12-9）為12.3飛機機翼的進(jìn)化圖12-9美國通用動力于1960年代時開發(fā)制造F111戰(zhàn)斗轟炸機12.3飛機機翼的進(jìn)化12.3飛機機翼的進(jìn)化圖12-10低速飛行狀態(tài)12.3飛機機翼的進(jìn)化12.3飛機機翼的進(jìn)化F111在云層之上高速飛行時，兩翼后掠以減小飛行阻力（見圖12-11）。這樣，不僅減小了飛機的能耗，也延遲“激波”的產(chǎn)生，從而緩和了飛機接近音速時的不穩(wěn)定現(xiàn)象，使飛機能夠安全地達(dá)到更高的速度。飛機在不同的速度之下，采用不同的后掠角，可以很好地適應(yīng)不同的飛行要求。12.3飛機機翼的進(jìn)化F111在云層之上高速飛行時，兩翼12.3飛機機翼的進(jìn)化圖12-11高速飛行狀態(tài)12.3飛機機翼的進(jìn)化12.3飛機機翼的進(jìn)化3）設(shè)計思路綜合考慮上面的幾個發(fā)明原理，形成最終的解決方案為：應(yīng)用15#動態(tài)特性原理和35#物理或化學(xué)參數(shù)改變原理。改變飛機的飛行形態(tài)，使飛機在不同的飛行狀態(tài)下，得到不同的氣動外形，可以在很大程度上節(jié)約不必要的能耗。根據(jù)35#發(fā)明原理，并結(jié)合15#發(fā)明原理給出的啟示，技術(shù)人員將飛機的機翼設(shè)計成一個活動的部件（可變翼）。這是飛機設(shè)計觀念上的一個大膽的創(chuàng)新，它一舉突破了傳統(tǒng)的固定翼設(shè)計理念，在飛行器設(shè)計領(lǐng)域開辟了一塊新天地。12.3飛機機翼的進(jìn)化3）設(shè)計思路12.3飛機機翼的進(jìn)化反觀傳統(tǒng)的妥協(xié)設(shè)計思維方式，就只能在速度與能耗之間，做取舍性質(zhì)的設(shè)計了。我們采用矛盾矩陣給出的發(fā)明原理的啟示，則避免了傳統(tǒng)的妥協(xié)設(shè)計方式，從一個全新的角度，更好地解決了速度與能量這對技術(shù)矛盾。TRIZ理論與妥協(xié)設(shè)計的不同之處，在這里得到了充分的體現(xiàn)。這是TRIZ理論應(yīng)用的一個經(jīng)典的例證。設(shè)計人員找到了滿意的設(shè)計思路：能夠在同一架飛機上得到平直翼和三角翼的優(yōu)良的飛行特性，極大地節(jié)約了在起飛與降落過程（平直翼在低速飛行中，可得到較大的升力，從而縮短跑道的長度，借此節(jié)約了能源）和高速飛行過程（三角翼在高速飛行中，可以輕易地突破音障，減輕機翼的受力，提高飛機在高速飛行時的強度，最終的結(jié)果也是降低了能量的消耗）消耗的能量。12.3飛機機翼的進(jìn)化反觀傳統(tǒng)的妥協(xié)設(shè)計思維方式，就只能12.3飛機機翼的進(jìn)化4）最終方案依據(jù)上述分析的結(jié)果，技術(shù)人員成功地設(shè)計出這種在當(dāng)時是最新型的F111可變后掠翼戰(zhàn)斗/轟炸機。這是世界上第一架采用可變后掠翼思想設(shè)計的飛機，開創(chuàng)了新一代超音速戰(zhàn)斗機的新紀(jì)元。在此后設(shè)計出的一系列戰(zhàn)斗機，如英國、德國、意大利三國聯(lián)合成立的帕那維亞飛機公司的狂風(fēng)超音速戰(zhàn)斗機等（見圖12-12），都采用了這種全新的設(shè)計思想。12.3飛機機翼的進(jìn)化4）最終方案12.3飛機機翼的進(jìn)化圖12-12狂風(fēng)超音速戰(zhàn)斗機12.3飛機機翼的進(jìn)化12.3飛機機翼的進(jìn)化新的設(shè)計方案雖然拋棄了傳統(tǒng)的固定翼設(shè)計概念，但仍保留了平直機翼升力大的優(yōu)點。而在高速飛行時，它的兩翼又盡量后掠，飛機變得像三角機翼一樣，又能輕而易舉地突破“音障”，從而有效地降低了飛機迎風(fēng)面積大的不足，實現(xiàn)了節(jié)能降耗以及提高飛行速度的期望，最終實現(xiàn)了提高其戰(zhàn)斗力的根本目的。12.3飛機機翼的進(jìn)化新的設(shè)計方案雖然拋棄了傳統(tǒng)的固定翼提高智能吸塵器的清潔效果12.4提高智能吸塵器的清潔效果12.45712.4提高智能吸塵器的清潔效果吸塵機器人又稱清潔機器人、自動吸塵器或智能吸塵器，它是目前家用電器領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的熱門研發(fā)課題，但是開發(fā)的難度較大（見圖12-13）。12.4提高智能吸塵器的清潔效果吸塵機器人又稱清潔機器人12.4提高智能吸塵器的清潔效果圖12-13地面清潔機器人（地寶）12.4提高智能吸塵器的清潔效果12.4提高智能吸塵器的清潔效果作為一種令人滿意的智能化的吸塵機器人，它應(yīng)當(dāng)能自動并徹底清潔家庭或辦公室中它所能走得到的地面——不需要人彎腰操作、不需要人拖著電線移來移去、不需要人把它拆開以便把累積在內(nèi)部的垃圾傾倒出來、不需要人在旁邊忍受它的噪聲，需要的只是人們一次性設(shè)定它的工作方式：工作一次還是幾天工作一次，每次在什么時間工作等等。它應(yīng)該能自動充電，自動把內(nèi)部垃圾傳送到一個大容量垃圾箱中去。同時它還很安全：不會有觸電危險、不會撞壞東西、不會被撞壞、不會跌落至樓梯下、也不會走得太遠(yuǎn)而消失得無影無蹤，更重要的是，作為一種家用電器而非奢侈品，它的價格不會太貴，普通家庭完全買得起。12.4提高智能吸塵器的清潔效果作為一種令人滿意的智能化12.4提高智能吸塵器的清潔效果日立公司自20世紀(jì)80年代后期便開始研發(fā)這樣的吸塵機器人，各國很多知名企業(yè)都在研發(fā)這樣的產(chǎn)品。事實上，雖然有了這樣一些產(chǎn)品，但還不能達(dá)到令人滿意的程度，尚存的缺點主要是：清潔效果不佳，功能完全沒有達(dá)到，價格更是不能讓人接受。因此，都只能算是早期產(chǎn)品或稱第一代產(chǎn)品。12.4提高智能吸塵器的清潔效果日立公司自20世紀(jì)80年12.4提高智能吸塵器的清潔效果1）初始問題情境三星公司開發(fā)一種新的機器人真空清潔器。機器人可充當(dāng)自主真空清潔器，從而在無需人工參與的情況下清潔房間地面。電池充電后大約可使用50~60分鐘。當(dāng)工作期間電池電量不足時，機器人會自動返回充電座重新充電。當(dāng)充電完畢后，它會回到原來的位置繼續(xù)進(jìn)行清潔。三星公司面臨的主要問題是：為了提高機器人的清潔能力，嘗試過用更大功率的電機增大吸力，但卻縮短了清潔時間，因為需要更頻繁地為電池充電。所以，該項目的目標(biāo)為：需要對現(xiàn)有真空清潔器進(jìn)行最小的改動，以提供更高的真空清潔能力，同時不增大電池容量和吸風(fēng)電機功率。12.4提高智能吸塵器的清潔效果1）初始問題情境12.4提高智能吸塵器的清潔效果2）應(yīng)用TRIZ進(jìn)行矛盾問題求解（1）定義問題模型。技術(shù)矛盾1：如果機器人真空清潔器的吸入功率足夠大，則灰塵可從被清潔表面上很好地除去，但電池電量會由于耗電量的增大而快速用完，使其工作時間縮短；技術(shù)矛盾2：如果機器人真空清潔器的吸入功率足夠小，則電池的工作時間可延長，但微塵不能從被清潔表面上除去。12.4提高智能吸塵器的清潔效果2）應(yīng)用TRIZ進(jìn)行矛盾12.4提高智能吸塵器的清潔效果系統(tǒng)的主要功能：提供更高的真空清潔能力（即技術(shù)矛盾1要改善的功能）。系統(tǒng)的作用對象：塵埃和污物。系統(tǒng)實現(xiàn)主要功能所使用工具：機器人真空清潔器吸氣口中的氣流。根據(jù)TRIZ理論，為解決此問題，我們應(yīng)該找出一些特殊的功能單元，并把它們轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)系統(tǒng)，在吸氣口處提供強大的氣流，同時不增大耗電量，并不因此而增大電池和電機的容量。12.4提高智能吸塵器的清潔效果系統(tǒng)的主要功能：提供更高12.4提高智能吸塵器的清潔效果（2）研究理想解決方案。物理矛盾：吸氣口處的吸力應(yīng)該足夠大，以便除去灰塵，同時又應(yīng)該足夠小，以便減小耗電量。技術(shù)最終理想結(jié)果：通過對機器人真空清潔器進(jìn)行最小的改動，讓其自身提供大的吸力并作用在吸氣口處的灰塵上，同時使電池保持足夠長的工作時間。物理理想最終結(jié)果：通過對吸氣口進(jìn)行最小的改動，讓氣流在吸氣口與被清潔表面的相互作用工作區(qū)中，自身提供大的吸力并作用在吸氣口處的灰塵上，同時使電池保持足夠長的工作時間。12.4提高智能吸塵器的清潔效果（2）研究理想解決方案。12.4提高智能吸塵器的清潔效果（3）具體解決方案。利用空氣攪動原理工作的機器人真空清潔器。具體解決方案實例：怎樣使用整個真空清潔器的物-場資源取得理想最終結(jié)果？對真空清潔器的物-場資源分析如表12-1所示。最終三星公司采用的技術(shù)方案是，讓過濾后的排出氣流重新進(jìn)入工作區(qū)。12.4提高智能吸塵器的清潔效果（3）具體解決方案。12.4提高智能吸塵器的清潔效果表12-1真空清潔器物-場資源分析12.4提高智能吸塵器的清潔效果表12-1真空清潔器12.4提高智能吸塵器的清潔效果該方案采用了一個吸氣口，以通過它從被清潔表面吸入灰塵，該方案還至少采用了一種包含空氣循環(huán)機構(gòu)的攪動裝置，以從空氣中過濾灰塵。那些污濁的空氣通過吸氣口吸入并被過濾。過濾后的空氣回流到排氣管線內(nèi)，排氣管線上有一個空氣噴射口，用于幫助從被清潔表面上移走灰塵?？諝鈬娚淇谖挥谖鼩饪诟浇⒈灰粋€密封件包圍。通過在清潔器機殼附近對被清潔表面的一部分進(jìn)行密封，可防止灰塵被空氣射流驅(qū)散到外面。12.4提高智能吸塵器的清潔效果該方案采用了一個吸氣口，

寶馬汽車的外形設(shè)計12.5寶馬汽車的外形設(shè)計12.56912.5寶馬汽車的外形設(shè)計在歐洲那些最初為行人和馬車修建的城市道路上，由于汽車保有量的增加，交通變得十分擁擠，雖然政府采用了提高燃料費用的方法，但交通擁擠的狀況并沒有得到明顯改善。為改變這種狀況，市政府通過增加稅收以進(jìn)一步提高大型汽車在城市里的使用費用，目的在于鼓勵小型汽車的生產(chǎn)。然而由于市場上沒有非常有特色的小型汽車，在某種意義上小型汽車還不能成為有錢人身份、地位的象征。因此，以生產(chǎn)大型豪華私人轎車為主的德國寶馬（BMW）和奔馳公司，準(zhǔn)備聯(lián)合開發(fā)出一種名牌智能化的迷你型汽車，不僅在城市中使用非常方便，可以增加道路的使用空間，減輕空氣污染，緩解交通擁擠，容易停車，而且價格更為經(jīng)濟(jì)、性能更為有效。12.5寶馬汽車的外形設(shè)計在歐洲那些最初為行人和馬車修建12.5寶馬汽車的外形設(shè)計1）問題描述汽車的車身較長，在碰撞過程中會有一個較大的變形空間，可以吸收碰撞過程中的能量，緩解交通事故對人的沖擊力，減輕對乘車者的人身傷害。但此種汽車重量與體積較大，轉(zhuǎn)彎半徑大，機動性差，非常笨拙，在一定程度上造成交通擁擠。而迷你型汽車體積小、重量輕，轉(zhuǎn)彎半徑小，機動靈活性好，可以減輕交通擁堵問題，但因為車身較短，不具備變形緩沖功能，因此在碰撞事故發(fā)生時容易造成人員的傷亡。12.5寶馬汽車的外形設(shè)計1）問題描述12.5寶馬汽車的外形設(shè)計2）問題分析根據(jù)以上對問題的描述，發(fā)現(xiàn)汽車在制造過程中，如果縮短車身長度，則汽車的安全性降低，碰撞事故發(fā)生時容易造成人員的傷亡，而增加車身長度，在一定程度上造成交通擁擠。分析得出在汽車制造過程中存在著一組物理矛盾：交通擁堵與防撞性能的沖突。既要減輕交通擁堵、提高其機動靈活性又要避免因縮短車身造成的在交通事故中防撞性能降低的矛盾。12.5寶馬汽車的外形設(shè)計2）問題分析12.5寶馬汽車的外形設(shè)計3）問題解決（1）將一般領(lǐng)域問題描述轉(zhuǎn)換成39項工程參數(shù)中的2項，即轉(zhuǎn)換為TRIZ標(biāo)準(zhǔn)問題。12.5寶馬汽車的外形設(shè)計3）問題解決12.5寶馬汽車的外形設(shè)計“既要減輕交通擁堵、提高其機動靈活性又要避免因縮短車身造成的在交通事故中防撞性能降低”，從待解決問題的文字?jǐn)⑹鲋?，試著找出問題是由哪些相互矛盾沖突的屬性所引起，將文字?jǐn)⑹鲛D(zhuǎn)換成39項工程參數(shù)中的2項。工程參數(shù)5號運動物體的面積參數(shù)：運動物體的面積指運動物體被線條封閉的一部分或者表面的幾何度量，或者運動物體內(nèi)部或者外部表面的幾何度量。面積是以填充平面圖形的正方形個數(shù)來度量的，如面積不僅可以是平面輪廓的面積，也可以是三維表面的面積，或一個三維物體所有平面、凸面或凹面的面積之和，此例中為物體的長度，屬于改善的參數(shù)。12.5寶馬汽車的外形設(shè)計“既要減輕交通擁堵、提高其機動12.5寶馬汽車的外形設(shè)計工程參數(shù)22號能量損失：能量損失指做無用功消耗的能量。為了減少能量損失，有時需要應(yīng)用不同的技術(shù)手段，來提高能量利用率。12.5寶馬汽車的外形設(shè)計工程參數(shù)22號能量損失：能量損12.5寶馬汽車的外形設(shè)計（2）根據(jù)得到的工程參數(shù)，確定解決問題需要的發(fā)明原理。根據(jù)上述兩個工程參數(shù)，查閱矛盾矩陣，可以得到對該問題的解決有指導(dǎo)意義的兩條發(fā)明原理：15號動態(tài)特性原理：①使一個物體或其環(huán)境在操作的每一個階段自動調(diào)整，以達(dá)到優(yōu)化的性能。②劃分一個物體成具有相互關(guān)系的元件，元件之間可以改變相對位置。③如果一個物體是靜止的，使之變?yōu)檫\動的或可改變的。12.5寶馬汽車的外形設(shè)計（2）根據(jù)得到的工程參數(shù)，確定12.5寶馬汽車的外形設(shè)計17號一維變多維原理：①將一維空間中運動或靜止的物體變成在二維空間中運動或靜止的物體，將二維空間中運動或靜止的物體變成在三維空間中運動或靜止的物體。②將物體用多層排列代替單層排列。③使物體傾斜或改變其方向。④使用給定表面的反面。12.5寶馬汽車的外形設(shè)計17號一維變多維原理：①將一12.5寶馬汽車的外形設(shè)計（3）TRIZ解的類比應(yīng)用得到問題的最終解。應(yīng)用15號動態(tài)特性發(fā)明原理可以得到如下解決方案：15號發(fā)明原理為動態(tài)特性原理，提高運動物體的面積參數(shù)。迷你型汽車的發(fā)動機被安裝在車身下面，以增加發(fā)動機與乘客分隔空間的大小。與客車相比，碰撞影響區(qū)域位于車身的下面、發(fā)動機的位置，因此可提升位于碰撞影響區(qū)域上面的乘客空間。其動力裝置采用完全電控的發(fā)動機系統(tǒng)，是一臺600cc渦輪控制的3氣缸發(fā)動機，沒有機械連桿與油門或變速桿連接。這種裝置激活6速自動變速箱，變速箱可以在若干模式下運作，從完全自動到手工觸摸轉(zhuǎn)移，不必使用離合器。12.5寶馬汽車的外形設(shè)計（3）TRIZ解的類比應(yīng)用得到12.5寶馬汽車的外形設(shè)計應(yīng)用17號一維變多維發(fā)明原理可以得到如下解決方案：17號發(fā)明原理為“一維變多維”，將物體一維直線運動變?yōu)槎S平面運動。迷你型汽車的動力機車安裝在滑翔架上，碰撞時車身沿斜面運動，減輕碰撞時的沖擊力，并增強了其抵抗外力變形的能力。與其他類似的概念車做比較發(fā)現(xiàn)，這種迷你型智能汽車雖然微小，但空間似乎極其寬敞。乘車者坐在前、后縱向排列的兩個座位里，前面兩個車輪由鉸鏈連接，車身坐落在此懸浮臂上，像摩托車一樣，經(jīng)由一種傾角控制系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)向端活動，并且車身前部可以斜靠進(jìn)入邊角。12.5寶馬汽車的外形設(shè)計應(yīng)用17號一維變多維發(fā)明原理可12.5寶馬汽車的外形設(shè)計4）結(jié)論迷你型汽車本身并沒有使用特殊材料來吸收能量，僅僅做了結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，其抵抗外力變形的能力便可堪與一輛普通轎車相媲美。本實例遵循了TRIZ理論的基本原則：沒有增加新的材料而實現(xiàn)了其預(yù)定功能（見圖12-14）。12.5寶馬汽車的外形設(shè)計4）結(jié)論12.5寶馬汽車的外形設(shè)計圖12-14迷你寶馬12.5寶馬汽車的外形設(shè)計目錄1破壞性創(chuàng)新方法2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化3飛機機翼的進(jìn)化4提高智能吸塵器的清潔效果5寶馬汽車的外形設(shè)計目錄1破壞性創(chuàng)新方法2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化3飛機第12章用TRIZ解決發(fā)明問題按照TRIZ對發(fā)明問題的五級分類，一般較為簡單的一到三級發(fā)明問題運用發(fā)明原理或者發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)解法就可以解決，而那些復(fù)雜的非標(biāo)準(zhǔn)發(fā)明問題，如四級問題，往往需要應(yīng)用發(fā)明問題解決算法ARIZ做系統(tǒng)的分析和求解。在利用TRIZ理論解決發(fā)明問題時，其一般過程可以分為以下幾個步驟：步驟1：對給定問題的性質(zhì)進(jìn)行分析，如果發(fā)現(xiàn)問題存在沖突，則應(yīng)用“原理”去解決；如果問題明確，但不知道該如何處理，則應(yīng)用“效應(yīng)”去解決；如果是對系統(tǒng)的進(jìn)化過程進(jìn)行分析，就應(yīng)用“預(yù)測”去解決。第12章用TRIZ解決發(fā)明問題按照TRIZ對發(fā)明問題的五第12章用TRIZ解決發(fā)明問題步驟2：在解決具體問題時，針對問題確定一個技術(shù)矛盾后，要用該技術(shù)領(lǐng)域的一般術(shù)語來描述該技術(shù)矛盾，通過這些一般術(shù)語來選擇通用技術(shù)參數(shù)，再由通用技術(shù)參數(shù)在矛盾矩陣中選擇可用的發(fā)明原理。步驟3：當(dāng)某個發(fā)明原理被選定后，必須要根據(jù)特定的問題將發(fā)明原理轉(zhuǎn)化為一個特定的解。在對問題的處理結(jié)果進(jìn)行評價后，如果發(fā)現(xiàn)新問題，則要求對問題繼續(xù)分析，直到不出現(xiàn)新問題。步驟4：找出解決問題的最終方案。第12章用TRIZ解決發(fā)明問題步驟2：在解決具體問題時，第12章用TRIZ解決發(fā)明問題下面我們通過幾個實例，來綜合闡述TRIZ理論是如何幫助工程設(shè)計人員及管理人員迅速發(fā)現(xiàn)主要問題并提供解決問題的相應(yīng)原理，從而證明TRIZ理論在創(chuàng)新設(shè)計中的重要作用。第12章用TRIZ解決發(fā)明問題下面我們通過幾個實例，來綜

破壞性創(chuàng)新方法12.1破壞性創(chuàng)新方法12.18612.1破壞性創(chuàng)新方法破壞性創(chuàng)新亦被稱作破壞性科技，是指將產(chǎn)品或服務(wù)透過科技性的創(chuàng)新，并以低價特色針對特殊目標(biāo)消費族群，突破現(xiàn)有市場所能預(yù)期的消費改變（見圖12-1）。12.1破壞性創(chuàng)新方法破壞性創(chuàng)新亦被稱作破壞性科技，是指12.1破壞性創(chuàng)新方法圖12-1破壞性創(chuàng)新12.1破壞性創(chuàng)新方法12.1破壞性創(chuàng)新方法破壞性創(chuàng)新最初是由哈佛商學(xué)院教授克里斯坦森（ClaytonChristensen）提出來的，他寫的兩本書《創(chuàng)新的困境》和《困境與出路》，都對如何提高創(chuàng)新的成功率有非常深刻的認(rèn)識。克里斯坦森認(rèn)為創(chuàng)新有兩種類型，一是維持性的創(chuàng)新，即向市場提供更高品質(zhì)的東西；二是破壞性創(chuàng)新，即利用技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)，從產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)入，顛覆市場結(jié)構(gòu)，進(jìn)而不斷升級自身的產(chǎn)品和服務(wù)，爬到產(chǎn)業(yè)鏈的頂端。12.1破壞性創(chuàng)新方法破壞性創(chuàng)新最初是由哈佛商學(xué)院教授克12.1破壞性創(chuàng)新方法實現(xiàn)破壞性創(chuàng)新必須具備三個條件：（1）是否由于新技術(shù)發(fā)展，使得應(yīng)用這樣的產(chǎn)品和服務(wù)變得更加簡便？（2）是否存在一些人愿意以較低價格獲得質(zhì)量較差但尚能接受的產(chǎn)品和服務(wù)？（3）該項創(chuàng)新是否對市場現(xiàn)存者都有破壞性？12.1破壞性創(chuàng)新方法實現(xiàn)破壞性創(chuàng)新必須具備三個條件：12.1破壞性創(chuàng)新方法例如：破壞性產(chǎn)品：索尼把原有的卡帶錄放機的喇叭取掉，讓顧客把它跨在腰上，將微小的喇叭塞進(jìn)耳朵里，為其創(chuàng)造了數(shù)以億計的銷售神話。破壞性方法：戴爾公司采用準(zhǔn)時制（just-in-time）方式組織電腦配件生產(chǎn)，充分降低了倉儲費用，從而超越了競爭者，成為行業(yè)翹楚。破壞性商業(yè)模式：Google瓦解了在線廣告領(lǐng)域，并通過出售搜索結(jié)果旁的高度精準(zhǔn)的文本廣告創(chuàng)造出新的收益源。根據(jù)哈佛大學(xué)的ClaytonChristensen理論研究表明，在如今迅猛演變的商業(yè)世界里，通過破壞性創(chuàng)新創(chuàng)建的新業(yè)務(wù)成功概率比通過維持性創(chuàng)新要高10倍以上。12.1破壞性創(chuàng)新方法例如：12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新我們來回答這樣兩個問題：第一，在什么樣的競爭環(huán)境下，領(lǐng)先企業(yè)總能保持長盛不衰？第二，在什么樣的競爭環(huán)境下，領(lǐng)先企業(yè)總是輸給新興企業(yè)？答案是：在持續(xù)性技術(shù)競爭環(huán)境中，領(lǐng)先企業(yè)無人能敵。在破壞性創(chuàng)新競爭環(huán)境中，領(lǐng)先企業(yè)卻多有落敗。大公司的邏輯就是持續(xù)性技術(shù)，而小公司的機會或者大公司的盲區(qū)就是破壞性創(chuàng)新。也就是說，大公司的邏輯自洽體系是持續(xù)性技術(shù)，而大公司下面的黑洞是破壞性創(chuàng)新。12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新我們來回答這樣兩個問12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新這種邏輯關(guān)系可以用一個矩陣來體現(xiàn)（見圖12-2），即把成熟的產(chǎn)品、成熟的技術(shù)賣給主流客戶，這是第一象限；把新產(chǎn)品、新技術(shù)賣給一個新興市場，這是第四象限。第一象限是持續(xù)性技術(shù)的主場，第四象限是破壞性創(chuàng)新的唯一機會。12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新這種邏輯關(guān)系可以用一12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新圖12-2破壞性創(chuàng)新象限圖12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新第一象限屬于大公司，第四象限屬于小公司。第一象限是大公司的邏輯自洽體系，而第四象限則是大公司邊界之外的地方，是小公司的唯一機會。大公司的持續(xù)性技術(shù)就好像是相撲，相撲是要比分量的，所以小個子無法跟大個子比，這是大個子的主場；而小公司的破壞性創(chuàng)新就好像是柔道，我雖然個子小，但是我不跟你正面打。這是兩個思路。所以在互聯(lián)網(wǎng)時代，小公司打敗大公司，改良沒有出路，只能靠顛覆。大公司做什么，你就做什么，你認(rèn)為你比大公司更有效率、更有執(zhí)行力、更勤奮，這里的改良就是持續(xù)性技術(shù)，是在第一象限；第四象限叫顛覆，就是破壞性創(chuàng)新，做跟大公司不一樣的事情，去顛覆它。12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新第一象限屬于大公司，12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新持續(xù)性技術(shù)有兩個特征：第一，持續(xù)性地改善原有的產(chǎn)品性能，客戶需要什么樣的產(chǎn)品，就做什么樣的產(chǎn)品，而且越做越好；第二，技術(shù)進(jìn)步的速度一定會超過市場的需求。事實上，許多企業(yè)為了保持領(lǐng)先地位，會努力開發(fā)具有更強競爭力的產(chǎn)品，但是這些企業(yè)沒有意識到，隨著他們競相參與更高性能、更高利潤市場的競爭，它們追逐高端市場、提高產(chǎn)品性能的速度已經(jīng)超出了顧客的實際需求，并最終失去意義。而破壞性創(chuàng)新雖然最初只能應(yīng)用于遠(yuǎn)離主流市場的小型市場，但是它日后將逐漸進(jìn)入主流市場，而且其性能將足以與主流市場的成熟產(chǎn)品一爭高下。12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新持續(xù)性技術(shù)有兩個特征12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新破壞性創(chuàng)新的特征是：第一，一方面降低原有的性能指標(biāo)，不求改善、提高原有的主流性能特征，另一方面進(jìn)入新的性能改善曲線。第二，這個新的性能改善通常更方便、更簡單、更便宜、更小、更容易操作，作為破壞性創(chuàng)新的通路。12.1.1大公司的黑洞：破壞性創(chuàng)新破壞性創(chuàng)新的特征是：12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新大公司做的產(chǎn)品通常問題是“繁”，而且這個問題幾乎解決不了。舉個例子，請想象一下，你買了一個新房，并且為新房買了很多新的家具，裝修設(shè)計得非常漂亮，非常簡潔，但你會發(fā)現(xiàn)，住著住著家里的東西就越來越多、越來越亂、越來越滿。你老想扔掉一批，可是扔了也沒辦法，家里的東西就是越來越多、越來越亂、越來越滿。大公司就是這樣子。透過這個現(xiàn)象層面，背后有一點哲理：對大公司來講，技術(shù)一定越來越高級，產(chǎn)品一定越來越復(fù)雜，客戶必然越來越高端，定位必然越來越高大上，這是一個必然的“勢”。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新大公司做的產(chǎn)品通常問題是“繁”12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新大公司在做加法，小公司務(wù)必要做減法。當(dāng)大公司往上去追求更高的技術(shù)、更高的性能的時候，小公司要大道至簡。在大道至簡的法則里，有兩個要點：一是產(chǎn)品至簡，二是成本至簡。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新大公司在做加法，小公司務(wù)必要做12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新第一，產(chǎn)品至簡。產(chǎn)品至簡有兩句話：第一，從麻煩到方便；第二，從復(fù)雜到簡潔。這里的“簡潔”不是簡單。因為簡單是工業(yè)時代的思維，強調(diào)的是功能性的因素；而在互聯(lián)網(wǎng)時代，簡潔充滿了情感因素。有人是這樣描述蘋果公司的，“在很多領(lǐng)域，蘋果并沒有真正從零開始發(fā)明產(chǎn)品。蘋果吸納了原本比較復(fù)雜的東西，巧妙地把它們變成了簡潔的東西?！边@被認(rèn)為是蘋果獲得成功的最重要因素。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新第一，產(chǎn)品至簡。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新以iPod為例，喬布斯當(dāng)時為了尋找一款簡單功能的音樂播放器，iPod因此而誕生了。據(jù)說在iPod設(shè)計之初，喬布斯會瀏覽用戶界面的每一個頁面，并且會做嚴(yán)格的測試：如果找某一首歌或者使用某項功能，按鍵次數(shù)超過3次，喬布斯便會非常生氣。為了將簡潔做到極致，喬布斯甚至還要求iPod上不能有開關(guān)鍵。與iPod同時代的索尼當(dāng)時也出了一款系列產(chǎn)品，叫SonyClie，主要定位個人數(shù)字助理。這款產(chǎn)品是索尼集大成之作，各種高端技術(shù)融為一體，可以聽歌，可以錄像，可以上網(wǎng)……但最終這款“萬能”的產(chǎn)品敗給了功能單一的iPod。2004年6月，SonyClie退出了歐美市場；2005年2月，停止了在日本的生產(chǎn)和銷售。這再次證明了復(fù)雜并不等于成功，而簡潔常常意味著成功。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新以iPod為例，喬布斯當(dāng)時為了12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新第二，成本至簡。成本至簡也有兩句話：一是從貴到便宜；二是從收費到免費。例如，據(jù)《財富》雜志報道，調(diào)研公司CIRP通過對300名亞馬遜Kindle用戶的調(diào)研統(tǒng)計結(jié)果顯示：擁有Kindle的用戶在亞馬遜上的年平均支出為1233美元，而沒有Kindle的用戶在亞馬遜上的年平均支出則為790美元，兩者相差443美元。也就是說，購買Kindle的用戶每年會在亞馬遜上多消費443美元。在這種情況下，亞馬遜可不可以把Kindle送給用戶呢？更別說是成本價銷售了。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新第二，成本至簡。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新又例如，博客那么偉大，為什么被140字的微博打敗了？微博又為什么被微信打敗了？不過，微信是不是也會被打敗呢？微信還是有點重，是不是還會有新的更輕的產(chǎn)品出現(xiàn)？所以，簡單、便宜的力量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎想象。12.1.2產(chǎn)品破壞性創(chuàng)新又例如，博客那么偉大，為什么被12.1.3市場破壞性創(chuàng)新在傳統(tǒng)性能維度里，大公司的技術(shù)創(chuàng)新大多是持續(xù)性技術(shù)創(chuàng)新。如果你進(jìn)入原有性能維度的低端，這就叫“屌絲逆襲”；如果你進(jìn)入到一個全新的維度，這就叫“跨界打劫”。這是兩種不同的創(chuàng)新方式。我們來看一個1975年到1990年美國鋼鐵行業(yè)里小鋼廠怎么把大鋼廠一步一步推向破產(chǎn)的故事。在鋼材里大概有幾類產(chǎn)品，要求最低的品類就是鋼筋，鋼筋占有大約4%的市場份額，并且毛利率極低，只有7%。比鋼筋好一點的品類是角鋼、條鋼和棒鋼，占有8%的市場份額，毛利率為12%；再往上的品類是結(jié)構(gòu)鋼，占有22%的市場份額，毛利率為18%；最高端的品類是鋼板，占有55%的市場份額，毛利率為23%~30%。12.1.3市場破壞性創(chuàng)新在傳統(tǒng)性能維度里，大公司的技術(shù)12.1.3市場破壞性創(chuàng)新如圖12-3，大型鋼廠的投資特別巨大，建一個大型鋼廠可能要80億美元，而建一個小型鋼廠大概只要4億美元，它們之間質(zhì)量和技術(shù)的差別都很大。但是，小型鋼廠有一個優(yōu)勢，即效率比大型鋼廠要高，所以小型鋼廠比大型鋼廠有20%的成本優(yōu)勢。正是由于這20%的成本優(yōu)勢，才有了下面的故事。12.1.3市場破壞性創(chuàng)新如圖12-3，大型鋼廠的投資特12.1.3市場破壞性創(chuàng)新圖12-3鋼鐵廠12.1.3市場破壞性創(chuàng)新12.1.3市場破壞性創(chuàng)新假如你是一個小公司，想做一個小型鋼廠，你想先從鋼板市場進(jìn)入還是從鋼筋市場進(jìn)入？事實上，小型鋼廠是先從鋼筋市場進(jìn)入的。它去找大型鋼廠，希望承接大型鋼廠的鋼筋業(yè)務(wù)。對于大型鋼廠來講，鋼筋業(yè)務(wù)只有4％的市場占有率、7%的毛利率，屬于雞肋市場。所以，大型鋼廠很高興地把鋼筋業(yè)務(wù)外包給了小型鋼廠。由于小型鋼廠比大型鋼廠有20%的成本優(yōu)勢，所以大型鋼廠不能盈利，小型鋼廠卻能盈利。結(jié)果，大型鋼廠迅速退出了鋼筋市場。但是隨著更多的小型鋼廠加入，鋼筋市場開始打價格戰(zhàn)，變得沒人能從中賺錢。12.1.3市場破壞性創(chuàng)新假如你是一個小公司，想做一個小12.1.3市場破壞性創(chuàng)新再想一下，如果你是一個有作為的小型鋼廠的CEO，這時候只有一個策略——往高端走。剛開始，小型鋼廠因為技術(shù)門檻無法涉足角鋼市場，但是隨著持續(xù)性技術(shù)進(jìn)步，小型鋼廠突破了技術(shù)門檻。然后，大型鋼廠又很高興地把角鋼外包給了小型鋼廠。同時，當(dāng)大型鋼廠把這些低端業(yè)務(wù)外包出去的時候，它的利潤率反而提高了。接下來，當(dāng)角鋼市場只剩下小型鋼廠的時候，又變成了價格戰(zhàn)，誰都無法盈利。同樣的路徑，小型鋼廠又成功占領(lǐng)了結(jié)構(gòu)鋼市場。大家都認(rèn)為小型鋼廠無論如何都不可能做好最高端的鋼板，因為技術(shù)實在太復(fù)雜了。但結(jié)果是，在高毛利率的推動下，小型鋼廠的技術(shù)又有了突破性的進(jìn)展，居然又跨過了技術(shù)門檻。12.1.3市場破壞性創(chuàng)新再想一下，如果你是一個有作為的12.1.3市場破壞性創(chuàng)新到1997年的時候，全世界巨頭之一的伯利恒鋼鐵公司破產(chǎn)了。這是一個典型的低端顛覆高端的例子。進(jìn)入低端并不意味著永遠(yuǎn)低端，技術(shù)進(jìn)步的步伐會超過市場需要的步伐。12.1.3市場破壞性創(chuàng)新到1997年的時候，全世界巨頭航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.211012.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化隨著發(fā)動機性能的不斷提高（推重力增加、耗油率下降），發(fā)動機的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。由此而帶來了系統(tǒng)總重量增加、維修困難等一系列問題。下面，我們以技術(shù)系統(tǒng)提高理想度進(jìn)化法則在航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的進(jìn)化中的體現(xiàn)為例，說明技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則對復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)研發(fā)的指導(dǎo)意義。圖12-4是20世紀(jì)30年代由噴氣發(fā)動機的發(fā)明人之一弗蘭克·惠特設(shè)計的世界上第一臺燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其轉(zhuǎn)子部分由單轉(zhuǎn)子、單級整體壓氣機和60個葉片的單級渦輪組成。12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化隨著發(fā)動機性能的不斷12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-4第一臺燃?xì)鉁u輪發(fā)動機12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化到了20世紀(jì)70年代，英國的RB199三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機（加力式渦扇發(fā)動機）用于狂風(fēng)戰(zhàn)斗機，由3級風(fēng)扇，3級中壓壓氣機，6級高壓壓氣機，燃燒室，1級高壓渦輪，1級中壓渦輪和2級低壓渦輪組成。整臺發(fā)動機已經(jīng)有三個轉(zhuǎn)子，共有上千個葉片（其中渦輪葉片超過300個）、上萬個零件（見圖12-5）。12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化到了20世紀(jì)70年代12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-5英國RB199三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化到了20世紀(jì)90年代，發(fā)動機的性能進(jìn)一步提高，但發(fā)動機的結(jié)構(gòu)卻越來越簡單。圖12-6和圖12-7分別為用于歐洲戰(zhàn)斗機的EJ200發(fā)動機和用于空客A318的PW6000發(fā)動機。與20世紀(jì)70年代的發(fā)動機相比，新一代發(fā)動機的零件數(shù)目減少三分之一；軍用發(fā)動機的推重比正在向15邁進(jìn)（而最早噴氣發(fā)動機的推重比只有2）；耗油率比70年代下降了20%，比最初的噴氣發(fā)動機下降了60%；新一代發(fā)動機的壽命、平均故障時間、平均大修時間大幅度提高，而生命期成本和噪聲水平等持續(xù)下降。12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化到了20世紀(jì)90年代12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-6EJ200發(fā)動機12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-7PW6000發(fā)動機12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-8顯示了從20世紀(jì)30年代至今，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機主要性能指標(biāo)的螺旋上升的進(jìn)化趨勢?？梢钥闯觯l(fā)動機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度與其系統(tǒng)進(jìn)化趨勢密切相關(guān)。12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-8顯示了從212.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化圖12-8航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機主要性能指標(biāo)的發(fā)展變化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化如何綜合運用技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則，判斷目前技術(shù)狀態(tài)下航空發(fā)動機的進(jìn)化潛能，為預(yù)研投入提供決策支持，以簡化的結(jié)構(gòu)完成更多的功能是航空發(fā)動機在今后一段時期內(nèi)的發(fā)展方向。由此也可以看出，TRIZ理論的技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則對復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)的指導(dǎo)意義：（1）分析技術(shù)發(fā)展的可能方向；（2）指出需要改進(jìn)的子系統(tǒng)和改進(jìn)方法；（3）避免對成熟期和退出期（衰退期）的產(chǎn)品或技術(shù)大量投入；（4）對新技術(shù)和成長期產(chǎn)品進(jìn)行專利保護(hù)；（5）用戶和市場調(diào)研人員在進(jìn)化法則的指導(dǎo)下參與研發(fā)，加速產(chǎn)品進(jìn)化。12.2航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的技術(shù)進(jìn)化如何綜合運用技術(shù)系統(tǒng)飛機機翼的進(jìn)化12.3飛機機翼的進(jìn)化12.312112.3飛機機翼的進(jìn)化早期的飛機機翼都是平直的。最初，飛機采用的是矩形機翼。這種機翼很容易制造。但由于其翼端較寬，會給飛機帶來很大的飛行阻力，因而，也就嚴(yán)重地影響了飛機的飛行速度。后來，德國、英國、美國的噴氣式飛機先后上天。飛機開始進(jìn)入噴氣機時代，其飛行速度迅速提高，接近音速。這時，機翼上出現(xiàn)“激波”，使機翼表面的空氣壓力發(fā)生變化。同時，飛機的前進(jìn)阻力驟然劇增，比低速飛行時大十幾倍甚至幾十倍，這就是所謂的“音障”。為了突破“音障”，許多國家都在研制新型機翼。后掠翼型機翼一舉突破了“音障”。首先，德國人發(fā)現(xiàn)，把機翼做成向后掠的形式，像燕子的翅膀一樣，可以延遲“激波”的產(chǎn)生，緩和飛機接近音速時的不穩(wěn)定現(xiàn)象。12.3飛機機翼的進(jìn)化早期的飛機機翼都是平直的。最初，飛12.3飛機機翼的進(jìn)化但是，新的問題又出現(xiàn)了。向后掠的機翼，比不向后掠的平直機翼，在同樣的條件下產(chǎn)生的升力要小。這不僅對飛機的起飛、著陸和巡航帶來了不利的影響，而且浪費了很多寶貴的燃料。能否設(shè)計出一種適應(yīng)飛機的各種飛行速度又具有快慢兼顧特點的機翼呢，這成為當(dāng)時航空界所面臨的一大難題。12.3飛機機翼的進(jìn)化但是，新的問題又出現(xiàn)了。向后掠的機12.3飛機機翼的進(jìn)化1）問題描述根據(jù)上述分析，系統(tǒng)存在的技術(shù)矛盾為：（1）傳統(tǒng)的固定翼不適合高速飛行。這是因為，在突破“音障”的時候，會產(chǎn)生非常大的阻力，容易導(dǎo)致飛機在空中解體。而且，此時飛機消耗的能量也相應(yīng)加大。（2）改進(jìn)的三角翼不適合低速飛行。這是因為，當(dāng)起飛與降落以及巡航時，在相同推力條件下，飛機產(chǎn)生的升力小。當(dāng)然，飛機消耗的能量，也相應(yīng)地加大了。總之，矛盾集中體現(xiàn)在飛機的飛行速度與其在飛行時能量的消耗這兩個工程參數(shù)之間。12.3飛機機翼的進(jìn)化1）問題描述12.3飛機機翼的進(jìn)化2）問題分析要解決的這個問題涉及到兩個工程參數(shù)：19#：運動物體的能量消耗；9#：速度。根據(jù)這兩個工程參數(shù)，我們從矛盾矩陣得到以下四條發(fā)明原理：8#：重量補償原理；15#：動態(tài)特性原理；35#：物理或化學(xué)參數(shù)改變原理；38#：強氧化劑原理。12.3飛機機翼的進(jìn)化2）問題分析12.3飛機機翼的進(jìn)化顯然，重量補償原理不適合用來解決這個問題。因為，戰(zhàn)斗機要求機身輕便、靈活、機動。而且，加重機身還會使速度這個技術(shù)特性惡化?？梢允褂脧娧趸瘎┰恚谷剂系娜紵映浞?，以使飛機獲得更大的推力。但是我們知道，戰(zhàn)斗機上使用的是特制的、高熱量的航空油，它們在渦輪噴氣發(fā)動機中的燃燒已經(jīng)比較充分了。所以，再使用強氧化劑原理來改善燃油的作用，就不是很明顯了。12.3飛機機翼的進(jìn)化顯然，重量補償原理不適合用來解決這12.3飛機機翼的進(jìn)化再來看看后面兩個原理：15#動態(tài)特性原理和35#物理或化學(xué)參數(shù)改變原理。按照這兩條發(fā)明原理提供的方法，技術(shù)人員對機翼進(jìn)行改進(jìn)，使其成為活動部件。并且，在飛機飛行的時候，飛行員可自由地控制機翼的形態(tài)，使之能夠在比較大的范圍內(nèi)改變“后掠角”的大小，從而獲得從平直翼到三角翼的變化。這就適應(yīng)了飛機從低速到高速不同飛行狀態(tài)下的要求。12.3飛機機翼的進(jìn)化再來看看后面兩個原理：15#動態(tài)特12.3飛機機翼的進(jìn)化以F111戰(zhàn)斗機（見圖12-9）為例，它在起飛階段，處于低速度飛行狀態(tài)（見圖12-10）。此時，機翼呈平直狀，可以獲得較大的升力，飛機表現(xiàn)出良好的低速特性。另一方面，由于避免了長距離滑行所浪費的能量，也有效地解決了飛機在低速度狀態(tài)下，速度與能量消耗之間的矛盾。12.3飛機機翼的進(jìn)化以F111戰(zhàn)斗機（見圖12-9）為12.3飛機機翼的進(jìn)化圖12-9美國通用動力于1960年代時開發(fā)制造F111戰(zhàn)斗轟炸機12.3飛機機翼的進(jìn)化12.3飛機機翼的進(jìn)化圖12-10低速飛行狀態(tài)12.3飛機機翼的進(jìn)化12.3飛機機翼的進(jìn)化F111在云層之上高速飛行時，兩翼后掠以減小飛行阻力（見圖12-11）。這樣，不僅減小了飛機的能耗，也延遲“激波”的產(chǎn)生，從而緩和了飛機接近音速時的不穩(wěn)定現(xiàn)象，使飛機能夠安全地達(dá)到更高的速度。飛機在不同的速度之下，采用不同的后掠角，可以很好地適應(yīng)不同的飛行要求。12.3飛機機翼的進(jìn)化F111在云層之上高速飛行時，兩翼12.3飛機機翼的進(jìn)化圖12-11高速飛行狀態(tài)12.3飛機機翼的進(jìn)化12.3飛機機翼的進(jìn)化3）設(shè)計思路綜合考慮上面的幾個發(fā)明原理，形成最終的解決方案為：應(yīng)用15#動態(tài)特性原理和35#物理或化學(xué)參數(shù)改變原理。改變飛機的飛行形態(tài)，使飛機在不同的飛行狀態(tài)下，得到不同的氣動外形，可以在很大程度上節(jié)約不必要的能耗。根據(jù)35#發(fā)明原理，并結(jié)合15#發(fā)明原理給出的啟示，技術(shù)人員將飛機的機翼設(shè)計成一個活動的部件（可變翼）。這是飛機設(shè)計觀念上的一個大膽的創(chuàng)新，它一舉突破了傳統(tǒng)的固定翼設(shè)計理念，在飛行器設(shè)計領(lǐng)域開辟了一塊新天地。12.3飛機機翼的進(jìn)化3）設(shè)計思路12.3飛機機翼的進(jìn)化反觀傳統(tǒng)的妥協(xié)設(shè)計思維方式，就只能在速度與能耗之間，做取舍性質(zhì)的設(shè)計了。我們采用矛盾矩陣給出的發(fā)明原理的啟示，則避免了傳統(tǒng)的妥協(xié)設(shè)計方式，從一個全新的角度，更好地解決了速度與能量這對技術(shù)矛盾。TRIZ理論與妥協(xié)設(shè)計的不同之處，在這里得到了充分的體現(xiàn)。這是TRIZ理論應(yīng)用的一個經(jīng)典的例證。設(shè)計人員找到了滿意的設(shè)計思路：能夠在同一架飛機上得到平直翼和三角翼的優(yōu)良的飛行特性，極大地節(jié)約了在起飛與降落過程（平直翼在低速飛行中，可得到較大的升力，從而縮短跑道的長度，借此節(jié)約了能源）和高速飛行過程（三角翼在高速飛行中，可以輕易地突破音障，減輕機翼的受力，提高飛機在高速飛行時的強度，最終的結(jié)果也是降低了能量的消耗）消耗的能量。12.3飛機機翼的進(jìn)化反觀傳統(tǒng)的妥協(xié)設(shè)計思維方式，就只能12.3飛機機翼的進(jìn)化4）最終方案依據(jù)上述分析的結(jié)果，技術(shù)人員成功地設(shè)計出這種在當(dāng)時是最新型的F111可變后掠翼戰(zhàn)斗/轟炸機。這是世界上第一架采用可變后掠翼思想設(shè)計的飛機，開創(chuàng)了新一代超音速戰(zhàn)斗機的新紀(jì)元。在此后設(shè)計出的一系列戰(zhàn)斗機，如英國、德國、意大利三國聯(lián)合成立的帕那維亞飛機公司的狂風(fēng)超音速戰(zhàn)斗機等（見圖12-12），都采用了這種全新的設(shè)計思想。12.3飛機機翼的進(jìn)化4）最終方案12.3飛機機翼的進(jìn)化圖12-12狂風(fēng)超音速戰(zhàn)斗機12.3飛機機翼的進(jìn)化12.3飛機機翼的進(jìn)化新的設(shè)計方案雖然拋棄了傳統(tǒng)的固定翼設(shè)計概念，但仍保留了平直機翼升力大的優(yōu)點。而在高速飛行時，它的兩翼又盡量后掠，飛機變得像三角機翼一樣，又能輕而易舉地突破“音障”，從而有效地降低了飛機迎風(fēng)面積大的不足，實現(xiàn)了節(jié)能降耗以及提高飛行速度的期望，最終實現(xiàn)了提高其戰(zhàn)斗力的根本目的。12.3飛機機翼的進(jìn)化新的設(shè)計方案雖然拋棄了傳統(tǒng)的固定翼提高智能吸塵器的清潔效果12.4提高智能吸塵器的清潔效果12.413812.4提高智能吸塵器的清潔效果吸塵機器人又稱清潔機器人、自動吸塵器或智能吸塵器，它是目前家用電器領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的熱門研發(fā)課題，但是開發(fā)的難度較大（見圖12-13）。12.4提高智能吸塵器的清潔效果吸塵機器人又稱清潔機器人12.4提高智能吸塵器的清潔效果圖12-13地面清潔機器人（地寶）12.4提高智能吸塵器的清潔效果12.4提高智能吸塵器的清潔效果作為一種令人滿意的智能化的吸塵機器人，它應(yīng)當(dāng)能自動并徹底清潔家庭或辦公室中它所能走得到的地面——不需要人彎腰操作、不需要人拖著電線移來移去、不需要人把它拆開以便把累積在內(nèi)部的垃圾傾倒出來、不需要人在旁邊忍受它的噪聲，需要的只是人們一次性設(shè)定它的工作方式：工作一次還是幾天工作一次，每次在什么時間工作等等。它應(yīng)該能自動充電，自動把內(nèi)部垃圾傳送到一個大容量垃圾箱中去。同時它還很安全：不會有觸電危險、不會撞壞東西、不會被撞壞、不會跌落至樓梯下、也不會走得太遠(yuǎn)而消失得無影無蹤，更重要的是，作為一種家用電器而非奢侈品，它的價格不會太貴，普通家庭完全買得起。12.4提高智能吸塵器的清潔效果作為一種令人滿意的智能化12.4提高智能吸塵器的清潔效果日立公司自20世紀(jì)80年代后期便開始研發(fā)這樣的吸塵機器人，各國很多知名企業(yè)都在研發(fā)這樣的產(chǎn)品。事實上，雖然有了這樣一些產(chǎn)品，但還不能達(dá)到令人滿意的程度，尚存的缺點主要是：清潔效果不佳，功能完全沒有達(dá)到，價格更是不能讓人接受。因此，都只能算是早期產(chǎn)品或稱第一代產(chǎn)品。12.4提高智能吸塵器的清潔效果日立公司自20世紀(jì)80年12.4提高智能吸塵器的清潔效果1）初始問題情境三星公司開發(fā)一種新的機器人真空清潔器。機器人可充當(dāng)自主真空清潔器，從而在無需人工參與的情況下清潔房間地面。電池充電后大約可使用50~60分鐘。當(dāng)工作期間電池電量不足時，機器人會自動返回充電座重新充電。當(dāng)充電完畢后，它會回到原來的位置繼續(xù)進(jìn)行清潔。三星公司面臨的主要問題是：為了提高機器人的清潔能力，嘗試過用更大功率的電機增大吸力，但卻縮短了清潔時間，因為需要更頻繁地為電池充電。所以，該項目的目標(biāo)為：需要對現(xiàn)有真空清潔器進(jìn)行最小的改動，以提供更高的真空清潔能力，同時不增大電池容量和吸風(fēng)電機功率。12.4提高智能吸塵器的清潔效果1）初始問題情境12.4提高智能吸塵器的清潔效果2）應(yīng)用TRIZ進(jìn)行矛盾問題求解（1）定義問題模型。技術(shù)矛盾1：如果機器人真空清潔器的吸入功率足夠大，則灰塵可從被清潔表面上很好地除去，但電池電量會由于耗電量的增大而快速用完，使其工作時間縮短；技術(shù)矛盾2：如果機器人真空清潔器的吸入功率足夠小，則電池的工作時間可延長，但微塵不能從被清潔表面上除去。12.4提高智能吸塵器的清潔效果2）應(yīng)用TRIZ進(jìn)行矛盾12.4提高智能吸塵器的清潔效果系統(tǒng)的主要功能：提供更高的真空清潔能力（即技術(shù)矛盾1要改善的功能）。系統(tǒng)的作用對象：塵埃和污物。系統(tǒng)實現(xiàn)主要功能所使用工具：機器人真空清潔器吸氣口中的氣流。根據(jù)TRIZ理論，為解決此問題，我們應(yīng)該找出一些特殊的功能單元，并把它們轉(zhuǎn)