《創(chuàng)新設(shè)計(jì)-TRIZ系統(tǒng)化創(chuàng)新教程》課件 第8章 TRIZ中思維工具

第8章TRIZ中的思維工具創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究所主要內(nèi)容九窗口法空間-時(shí)間-成本算子聰明小人法8-1九窗口法九窗口法又稱(chēng)為系統(tǒng)算子，是處理由過(guò)去到現(xiàn)在及將來(lái)變化的動(dòng)態(tài)影像的具體方法。應(yīng)用系統(tǒng)算子是將系統(tǒng)問(wèn)題擴(kuò)展。當(dāng)設(shè)計(jì)者解決問(wèn)題時(shí)，通常在其頭腦里都會(huì)產(chǎn)生關(guān)于新設(shè)計(jì)或已有設(shè)計(jì)的靜態(tài)影像，僅有這類(lèi)影像是不夠的。如果我們頭腦中有動(dòng)態(tài)影像，會(huì)增加設(shè)計(jì)者的解決問(wèn)題的能力。8-1九窗口法應(yīng)用系統(tǒng)算子將問(wèn)題邊界擴(kuò)大，很多情況下系統(tǒng)內(nèi)難于解決的問(wèn)題換個(gè)角度分析則很容易解決，考慮在超系統(tǒng)、子系統(tǒng)、系統(tǒng)前后過(guò)程等尋找原問(wèn)題的替代解決方法。分析問(wèn)題角度替代問(wèn)題解決方法描述系統(tǒng)構(gòu)成超系統(tǒng)是否可在超系統(tǒng)做某些改進(jìn)，達(dá)到解決原問(wèn)題同樣效果。子系統(tǒng)是否可在子系統(tǒng)做某些改進(jìn)，達(dá)到解決原問(wèn)題同樣效果。時(shí)間過(guò)去在問(wèn)題發(fā)生的前過(guò)程做某些改進(jìn)，達(dá)到解決原問(wèn)題同樣效果。將來(lái)在問(wèn)題發(fā)生的后過(guò)程做某些改進(jìn)，達(dá)到解決原問(wèn)題同樣效果。因果關(guān)系原因消除問(wèn)題原因，使原問(wèn)題不發(fā)生。結(jié)果分析問(wèn)題不解決的不良結(jié)果，消除不良結(jié)果繞過(guò)原問(wèn)題。輸入-輸出輸入對(duì)系統(tǒng)輸入做出改進(jìn)，解決原問(wèn)題。輸出分析對(duì)系統(tǒng)輸出造成的不良結(jié)果，改變系統(tǒng)輸出解。解決原問(wèn)題8-1九窗口法實(shí)例1：對(duì)系統(tǒng)輸入做出改進(jìn)解決問(wèn)題統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示服用安眠藥已成為自殺的最主要途徑，為防止自殺對(duì)安眠藥成分（系統(tǒng)發(fā)揮作用前）作出改進(jìn)。增加安眠藥外衣，達(dá)到緩釋效果；在安眠藥外衣中增加可導(dǎo)致服用者嘔吐物質(zhì)；少量服用時(shí)對(duì)服用者無(wú)作用，大量服用時(shí)嘔吐劑發(fā)生作用。8-1九窗口法實(shí)例2：對(duì)超系統(tǒng)作出改進(jìn)解決問(wèn)題作戰(zhàn)半徑是衡量戰(zhàn)機(jī)乃至空軍作戰(zhàn)能力的重要指標(biāo)之一。為了提高飛機(jī)的作戰(zhàn)半徑，人們總是盡可能地增大飛機(jī)的載油量，但過(guò)大的油料載荷，只能以犧牲飛機(jī)的其他性能為代價(jià)。在單一飛機(jī)技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)解決這個(gè)沖突非常困難。在超系統(tǒng)內(nèi)，在飛行編隊(duì)中增加專(zhuān)用的加油機(jī)，就能較好地解決這一沖突。經(jīng)過(guò)一次空中加油，轟炸機(jī)的作戰(zhàn)半徑可以增加25～30％；戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)半徑可增加30～40％；運(yùn)輸機(jī)的航程差不多可增加一倍。如果實(shí)施多次空中加油，作戰(zhàn)飛機(jī)就可以做到“全球到達(dá)，全球作戰(zhàn)”。8-1九窗口法實(shí)例3：對(duì)系統(tǒng)后過(guò)程作出改進(jìn)解決問(wèn)題圓木裝車(chē)前需要測(cè)量計(jì)算圓木體積，傳統(tǒng)方法測(cè)量費(fèi)時(shí)，費(fèi)力。在系統(tǒng)后過(guò)程解決原問(wèn)題，裝車(chē)以后，相機(jī)拍照采用圖片對(duì)比測(cè)量計(jì)算圓木體積，提高了效率。8-2空間-時(shí)間-成本算子TRIZ中將空間-時(shí)間-成本（Space-Time-Cost）方法稱(chēng)為稱(chēng)為STC算子（STCoperator），該算子也翻譯為尺寸-時(shí)間-成本(Dimensions-Time-Cost,DTC)算子，簡(jiǎn)稱(chēng)參數(shù)算子。其基本思想是將待改變的系統(tǒng)（如汽車(chē)、飛機(jī)、機(jī)床等）與DTC建立關(guān)系，以打破人們的思維慣性，思考尺寸參數(shù)、時(shí)間參數(shù)、成本的變化會(huì)給問(wèn)題解決帶來(lái)的改變，得到創(chuàng)新解。8-2空間-時(shí)間-成本算子DTC算子的規(guī)則為：將系統(tǒng)的尺寸從目前的狀態(tài)減小到0，再將其增加到無(wú)窮大，觀(guān)察系統(tǒng)的變化。將系統(tǒng)的作用時(shí)間由目前狀態(tài)減小到0，再將其增加到無(wú)窮大，觀(guān)察系統(tǒng)的變化。將系統(tǒng)的成本由目前狀態(tài)減小到0，再將其增加到無(wú)窮大，觀(guān)察系統(tǒng)的變化。參數(shù)算子不能給出一個(gè)精確的答案，它的目的是產(chǎn)生幾個(gè)“指向問(wèn)題解”的想法，幫助克服分析問(wèn)題時(shí)的思維慣性。8-2空間-時(shí)間-成本算子按照上述規(guī)則改變?cè)到y(tǒng)后，使人們能從不同的角度去觀(guān)察與研究系統(tǒng)，這往往可以幫助人們打破思維慣性的束縛，從而發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新解。為了使上述規(guī)則更有效，變化的過(guò)程需與系統(tǒng)功能有關(guān)：尺寸變化的過(guò)程直接與系統(tǒng)的功能相關(guān)。如汽車(chē)的功能是載貨，可以考慮貨物是一個(gè)原子，或一個(gè)星系。時(shí)間變化的過(guò)程與系統(tǒng)功能所對(duì)應(yīng)的性能相關(guān)。如汽車(chē)的功能是載貨，載貨的過(guò)程可以一瞬間，也可以是一千年。成本與實(shí)現(xiàn)功能的系統(tǒng)相關(guān)。如汽車(chē)的功能是載貨，汽車(chē)的成本可以是1分錢(qián)，也可以是1000萬(wàn)人民幣。8-2空間-時(shí)間-成本算子實(shí)例8.4:廢舊電線(xiàn)回收方法廢舊電線(xiàn)回收以后，需要將沒(méi)有利用價(jià)值的電線(xiàn)絕緣層和金屬分離，以回收金屬?，F(xiàn)在采用的方法是燃燒電線(xiàn)絕緣層，但對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重?，F(xiàn)在需要找到一種方法回收金屬并不污染環(huán)境。參數(shù)改變改變的物體或過(guò)程會(huì)給問(wèn)題解決方法帶來(lái)哪些改變得到的問(wèn)題解決途徑尺寸→

電線(xiàn)長(zhǎng)度非常長(zhǎng)對(duì)問(wèn)題解決沒(méi)有帶來(lái)任何好處無(wú)尺寸→0電線(xiàn)長(zhǎng)度非常限短當(dāng)電線(xiàn)長(zhǎng)度大大小于電線(xiàn)直徑成片狀時(shí)，電線(xiàn)表面的絕緣層很容易剝離。首先將電線(xiàn)破碎，再考慮絕緣層和金屬的分離。時(shí)間→0所用時(shí)間非常短對(duì)問(wèn)題解決沒(méi)有帶來(lái)任何好處無(wú)時(shí)間→

所用時(shí)間非常長(zhǎng)可以通過(guò)絕緣層的在特定條件下的自降解來(lái)剝離絕緣層，但必須保證電線(xiàn)在正常使用時(shí)不會(huì)降解。改進(jìn)電線(xiàn)絕緣層材料成本→0所用成本非常低對(duì)問(wèn)題解決沒(méi)有帶來(lái)任何好處無(wú)成本→

所用成本非常高通過(guò)化學(xué)試劑實(shí)現(xiàn)金屬的置換和還原提取金屬。采用化學(xué)試劑提取金屬8-3聰明小人法聰明小人法（SmartLittlePeople,SLP）是由Altshuller上個(gè)世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)的一種方法。該方法能幫助設(shè)計(jì)者理解物理的、化學(xué)的微觀(guān)過(guò)程，并采用特殊術(shù)語(yǔ)克服思維慣性。一串高舉手臂的小人，可以表示一個(gè)實(shí)體，如棒料、水泥塊、金屬塊等；該串小人之間的距離變大，但處于連接狀態(tài)，表示物體的熱膨脹；處于奔跑中的一批小人可以描述一團(tuán)運(yùn)動(dòng)中的氣體。小人雖然不懂語(yǔ)言，但按照?qǐng)龅囊?guī)律存在。如增加溫度，由小人組成的液體之間的連接緊密程度下降，溫度進(jìn)一步提高，液體將變成氣體。因此，聰明小人法是一種處理復(fù)雜情景的有效方法。向微觀(guān)系統(tǒng)傳遞是技術(shù)進(jìn)化的一種趨勢(shì)。描述該趨勢(shì)的基本思想是宏觀(guān)系統(tǒng)的微觀(guān)特性的應(yīng)用。如熱膨脹可以用于產(chǎn)生顯微鏡的微位移，而不采用機(jī)械齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生微位移。材料的各種特性均可用于微觀(guān)資源，如熱膨脹、磁、壓電等性能。小人法是描述該類(lèi)傳遞技術(shù)的一種方法，并在后續(xù)的發(fā)明問(wèn)題解決算法（ARIZ）中得到了應(yīng)用。8-3聰明小人法實(shí)例5：水輪發(fā)電機(jī)葉片加工問(wèn)題。葉片材料是特殊鋼，首先鍛造成型，之后用銑削方法進(jìn)行粗加工。加工中出現(xiàn)的問(wèn)題：長(zhǎng)葉片支撐在夾具之間，由于自重及銑削力的影響，葉片向下彎曲，影響其加工精度。已有的解決方案為：專(zhuān)門(mén)增加葉片支撐，防止葉片彎曲變形，保證精度。但新問(wèn)題依然存在：為了保證銑刀軸向移動(dòng)，葉片支撐要移動(dòng)新位置，不僅需要時(shí)間調(diào)整葉片支撐，調(diào)整后的新位置也影響加工精度?，F(xiàn)采用聰明小人法提出解決方案。8-3聰明小人法問(wèn)題描述：下圖是目前系統(tǒng)的聰明小人模型。刀具一面銑削，一面向右移動(dòng)。葉片下一批小人向葉片施力，保證葉片不產(chǎn)生向下彎曲變形。在刀具右側(cè)還有一部分小人向左推刀具，影響刀具軸向運(yùn)動(dòng)。8-3聰明小人法小人法解決方案描述：如下圖，刀具作軸向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，上部的小人也向右奔跑，不影響刀具運(yùn)動(dòng)，下部小人還能支撐葉片，不使其向下彎曲。

基于該圖的模型，可以構(gòu)造理想解，即發(fā)現(xiàn)某種可用資源（X-資源），消除葉片下面的支撐，但不致弱化支撐功能、不能使系統(tǒng)太復(fù)雜、不要引出新的問(wèn)題。8-3聰明小人法最終的解決方案在銑削開(kāi)始前，一圓柱型保護(hù)套套在葉片外部，保護(hù)套用泡沫塑料類(lèi)軟材料制成，置于改進(jìn)設(shè)計(jì)的原支撐之上，隨工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使葉片不產(chǎn)生向下彎曲的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)刀具加工過(guò)程中很容易將一部分構(gòu)成保護(hù)套的材料去掉，即刀具一面加工葉片，一面去掉保護(hù)套材料，保證刀具軸向運(yùn)動(dòng)。本章小結(jié)九窗口法（系統(tǒng)算子）從時(shí)間和系