生產(chǎn)運(yùn)作管理課堂報(bào)告：s03 TRIZ理論介紹

1、TRIZ發(fā)明問題解決理論,引子：神話故事中會飛的魔毯,生活中毯子不會飛原因：,地球引力， 毯子具有重量 毯子比空氣重。,施加向上的力？ 毯子的重量小于空氣的重量？ 來自地球的重力不存在？,毯子及周圍的環(huán)境：,空氣中的中微子流、空氣流、地球磁場、地球重力場、陽光等， 毯子本身包括其纖維材 料，形狀、質(zhì)量等。,比如毯子的纖維與中微子相互作用可使毯子飛翔，在毯子上安裝提供反向作用力的發(fā)動機(jī)， 毯子在沒有來自地球重力的宇宙空間，毯子由于下面的壓力增加而懸在空中（氣墊毯）， 利用磁懸浮原理，或者毯子比空氣輕。采用比空氣輕的材料制作毯子，或者毯子象空中的塵埃微粒一樣大小，等等。,引子：“蘿卜白菜，各有所愛

2、”,土地面積一定，愛吃蘿卜和愛吃白菜的肯定產(chǎn)生矛盾，如何選擇種白菜還是種蘿卜？,傳統(tǒng)做法,折衷法 誰都不會很滿意,有沒有更好的解決辦法呢？,蘿卜有用的是土下的根 白菜有用的是土上的葉,傳統(tǒng)創(chuàng)新方法,頭腦風(fēng)暴法,試錯(cuò)法,像沒頭蒼蠅，誤打誤撞。,效率低下,一種在解決問題之初先確定“解”的位置，再利用工具去解決。,TRIZ,TRIZ概述：發(fā)明問題解決理論,創(chuàng)始人：根里奇阿奇舒勒（俄國）。 阿奇舒勒說： “我不但自己發(fā)明，我還有責(zé)任幫助那些想發(fā) 明創(chuàng)造的人?！?“你可以等待100年獲得頓悟，也可以利用這些 原理用15分鐘解決問題?！?發(fā)明也有規(guī)律、原理？ YES！ TRIZ是基于知識的、面向人的發(fā)明問

3、題解決系統(tǒng)化方法學(xué)。,TRIZ從何而來？,TRIZ理論來源,TRIZ概述：發(fā)明問題解決理論,為何優(yōu)于傳統(tǒng)創(chuàng)新方法呢？,TRIZ概述：發(fā)明問題解決理論,TRIZ確定解的模型,如同射擊一樣，先確定靶心的位置和方向，進(jìn)行有效瞄準(zhǔn)，擊中目標(biāo)。,方法是什么呢？,TRIZ概述：發(fā)明問題解決理論,TRIZ方法論,TRIZ適用范圍,創(chuàng)新的級別,TRIZ適用于第2級到第4級的創(chuàng)新。,TRIZ理論的主要體系,第五節(jié)：物理矛盾和分離原理,體系各部分關(guān)系,技術(shù)系統(tǒng) 進(jìn)化法則,科學(xué)原理知識庫,把握規(guī)律，預(yù)測趨勢,解決問題的過程即解決矛盾的過程,最終理想解,矛盾,技術(shù)矛盾,物理矛盾,矛盾矩陣,工程參數(shù),發(fā)明原理,未確定矛

4、盾類型,物-場模型,簡單：分離原理,復(fù)雜：發(fā)明問題解決算法,技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化原則,1.技術(shù)系統(tǒng)的S曲線進(jìn)化法則 2.提高理想度法則 3.子系統(tǒng)的不均衡進(jìn)化法則 4.動態(tài)性和可控性進(jìn)化法則 5.增加集成度再進(jìn)行簡化的法則 6.子系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進(jìn)化法則 7.向微觀級和增加場應(yīng)用的進(jìn)化法則 8.減少人工介入的進(jìn)化法則,S曲線進(jìn)化法則技術(shù)系統(tǒng)的生命周期,進(jìn)行優(yōu)化 盡快成熟,推出新產(chǎn)品，戰(zhàn)略制定的時(shí)機(jī),技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化原則,1.技術(shù)系統(tǒng)的S曲線進(jìn)化法則 2.提高理想度法則 3.子系統(tǒng)的不均衡進(jìn)化法則 4.動態(tài)性和可控性進(jìn)化法則 5.增加集成度再進(jìn)行簡化的法則 6.子系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進(jìn)化法則 7.向微觀級和增加場應(yīng)用的進(jìn)化

5、法則 8.減少人工介入的進(jìn)化法則,提高理想度法則,理想度是指有用作用和有害作用的比值。 任何系統(tǒng)都沿著提高理想度向最理想方向進(jìn)化。 最理想技術(shù)系統(tǒng)：“功能俱全，結(jié)構(gòu)消失”。 提高理想度可以從以下方向考慮： 1）增加系統(tǒng)的功能； 2）傳輸盡可能多的功能到工作原件上； 3）將一些系統(tǒng)功能移轉(zhuǎn)到超系統(tǒng)或外部環(huán)境中； 4）利用內(nèi)部或外部已存在的可利用資源。,技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化原則,1.技術(shù)系統(tǒng)的S曲線進(jìn)化法則 2.提高理想度法則 3.子系統(tǒng)的不均衡進(jìn)化法則 4.動態(tài)性和可控性進(jìn)化法則 5.增加集成度再進(jìn)行簡化的法則 6.子系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進(jìn)化法則 7.向微觀級和增加場應(yīng)用的進(jìn)化法則 8.減少人工介入的進(jìn)化法則,子

6、系統(tǒng)的不均衡進(jìn)化法則,技術(shù)系統(tǒng)由多個(gè)子功能組成，每個(gè)子系統(tǒng)及子系統(tǒng)間的進(jìn)化都存在著不平衡。 每個(gè)子系統(tǒng)都有各自的進(jìn)化S曲線； 不同子系統(tǒng)依據(jù)自己的時(shí)間進(jìn)度進(jìn)化； 不同子系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)達(dá)到自己的極限，導(dǎo)致子系統(tǒng)間矛盾的出現(xiàn)； 系統(tǒng)中最先達(dá)到其極限的子系統(tǒng)抑制整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)化。（木桶效應(yīng)） 定位系統(tǒng)中最需要改進(jìn)的子系統(tǒng)，以提高整個(gè)產(chǎn)品的水平。,技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化原則,1.技術(shù)系統(tǒng)的S曲線進(jìn)化法則 2.提高理想度法則 3.子系統(tǒng)的不均衡進(jìn)化法則 4.動態(tài)性和可控性進(jìn)化法則 5.增加集成度再進(jìn)行簡化的法則 6.子系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進(jìn)化法則 7.向微觀級和增加場應(yīng)用的進(jìn)化法則 8.減少人工介入的進(jìn)化法則,動態(tài)性和可控

7、性進(jìn)化法則,增加系統(tǒng)動態(tài)性，以更大柔性和可移動性來獲得功能的實(shí)現(xiàn)。 電話： 固定電話子母機(jī)手機(jī)。 增加系統(tǒng)的動態(tài)性要求增加可控性。 城市街燈： 專人開關(guān)定時(shí)控制感光控制光度分級調(diào)節(jié)控制。,技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化原則,1.技術(shù)系統(tǒng)的S曲線進(jìn)化法則 2.提高理想度法則 3.子系統(tǒng)的不均衡進(jìn)化法則 4.動態(tài)性和可控性進(jìn)化法則 5.增加集成度再進(jìn)行簡化的法則 6.子系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進(jìn)化法則 7.向微觀級和增加場應(yīng)用的進(jìn)化法則 8.減少人工介入的進(jìn)化法則,5.增加集成度再進(jìn)行簡化法則 技術(shù)系統(tǒng)趨向于先向集成度增加的方向，接著進(jìn)行簡化。 比如先集成系統(tǒng)的數(shù)量和質(zhì)量，然后用更簡單的系統(tǒng)提供相同或更好的性能來進(jìn)行替代。（電動

8、車安裝音響） 6.子系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進(jìn)化法則 技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化沿著各個(gè)子系統(tǒng)相互之間更協(xié)調(diào)的方向發(fā)展。 7.向微觀級和場的應(yīng)用進(jìn)化法則 技術(shù)系統(tǒng)趨向于從宏觀向微觀系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化中，使用不同能量場來獲得更佳 的性能或控制性。 8.減少人工介入的進(jìn)化法則 系統(tǒng)的發(fā)展用來實(shí)現(xiàn)那些枯燥的功能，以解放人們?nèi)ネ瓿筛哂兄橇π缘墓ぷ鳌?TRIZ理論的主要體系,第五節(jié)：物理矛盾和分離原理,第一節(jié)：技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化法則,理想化水平 理想化方法 理想化設(shè)計(jì) 最終理想解的確定,IFR（ideal final result）最終理想解,理想化水平,理想化水平 理想化方法 理想化設(shè)計(jì) 最終理想解的確定,IFR（ideal fi

9、nal result）最終理想解,理想化方法,部分理想化 加強(qiáng)有用功能 降低有害功能 功能通用化（手機(jī)擁有mp3功能） 增加集成度 個(gè)別功能專用化 增加柔性 全部理想化 功能的剪切 系統(tǒng)的剪切 原理的改變 系統(tǒng)換代,理想化水平 理想化方法 理想化設(shè)計(jì) 最終理想解的確定,IFR（ideal final result）最終理想解,理想化設(shè)計(jì),理想化設(shè)計(jì)幫助我們跳出傳統(tǒng)問題解決辦法的思維圈子。 理想設(shè)計(jì)和現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)之間的距離從理論上講可以縮小到零，這距離取決于設(shè)計(jì)者是否具有理想設(shè)計(jì)的理念，是否在追求理想化設(shè)計(jì)。 我們通過一個(gè)案例來看理想化設(shè)計(jì)。,一磅金子（案例） 實(shí)驗(yàn)者研究熱酸對多種金屬的腐蝕作用，他

10、們將大約20個(gè)各種金屬的試驗(yàn)塊擺放在容器底部，潑上酸液，關(guān)上容器開始加熱，持續(xù)兩周，打開之后，在顯微鏡下觀察試驗(yàn)塊表面的腐蝕程度。 實(shí)驗(yàn)者觀察到 ：“酸把容器壁給腐蝕了”。 有人提議在容器壁上加一層耐酸蝕的材料金子，有人說白金，有人說這成本太高，需要1磅金子。,將試驗(yàn)塊做成容器，倒入酸液，觀察對容器壁的腐蝕狀況即可。,從理想化設(shè)計(jì)角度，容器是個(gè)輔助子系統(tǒng)，可以舍棄。 酸液如何裝呢？ 從理想化來看，容器功能可有試驗(yàn)中的試驗(yàn)塊承擔(dān)。,理想化水平 理想化方法 理想化設(shè)計(jì) 最終理想解的確定,IFR（ideal final result）最終理想解,最終理想解的確定,最終理想解確定的步驟 1.設(shè)計(jì)的最終

11、目的是什么？ 2.理想解是什么？ 3.達(dá)到理想解的障礙是什么？ 4.出現(xiàn)這種障礙的結(jié)果是什么？ 5.不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么？創(chuàng)造這些條件的可用資源是什么？,下面通過一個(gè)案例來看如何確定最終理想解。,農(nóng)場養(yǎng)兔子的難題 一大片農(nóng)場，放養(yǎng)兔子。兔子需要吃新鮮的青草，農(nóng)場主不希望兔子跑太遠(yuǎn)而照看不到。 難題：農(nóng)場主不愿意也不可能花大量資源割草回來喂兔子。,根據(jù)5個(gè)步驟分析如下 1.目的：兔子能夠吃到新鮮青草。 2.理想解：兔子永遠(yuǎn)自己吃到青草。 3.障礙：為防止兔子跑遠(yuǎn)，使用籠子，不能移動。 4.障礙結(jié)果：兔子吃到有限面積的草，短時(shí)間吃光。 5.不出現(xiàn)障礙條件，可用資源：兔子吃光周圍草時(shí)，籠子可以

12、移動到另一塊草地上；可用資源是兔子。,解決方案： 給籠子裝上輪子,TRIZ理論的主要體系,第五節(jié)：物理矛盾和分離原理,第一節(jié)：技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化法則,第二節(jié)：IFR最終理想解,發(fā)明原理,阿奇舒勒在對大量專利進(jìn)行研究、分析、總結(jié)之后，提煉出了TRIZ中最重要、具有普遍用途的40個(gè)發(fā)明原理。,發(fā)明原理分割,1.將物體分割成獨(dú)立的部分,比如： 用個(gè)人計(jì)算機(jī)代替大型計(jì)算機(jī)； 考試時(shí)，將會做的和不會做的分開，先做會做的，節(jié)省時(shí)間； 在大項(xiàng)目中應(yīng)用工作分解結(jié)構(gòu)等。,3.增加物體被分割的程度,2.使物體成為可組合的（易于拆卸組裝）,比如： 組合式家具； 橡膠軟管可利用快速拆卸街頭連接成所需長度等。,比如： 用軟

13、的百葉窗簾代替整幅大窗簾等。,發(fā)明原理分割（案例）,通紅的玻璃板 玻璃大批量生產(chǎn)線上，玻璃先加熱后加工，加工后仍是通紅狀態(tài)，需要輸送到指定位置冷卻。 問題：玻璃處于高溫、柔軟狀態(tài)，滾軸傳輸過程中會因重量下垂而變形，需要大量打磨工作進(jìn)行修正。 年輕工程師說將滾軸直徑做到盡量小，老工程師說這傳輸線造價(jià)高。,怎么辦？,利用分割原理： 將滾軸直徑無限縮小，1/100毫米、1/1000毫米一直分割，然后呢？物質(zhì)呈現(xiàn)分子原子狀態(tài)。,解決方案：用熔化的錫來代替滾軸。 錫的熔點(diǎn)低沸點(diǎn)高，正適合通紅的玻璃板的冷卻溫度區(qū)間，熔化的錫在重力作用下，呈現(xiàn)一個(gè)絕對平面。,發(fā)明原理分割（案例）,思考題,一碗黃豆和一碗大米

14、，混在一起，你用什么方法很快將其分開？,發(fā)明原理預(yù)先作用,預(yù)先作用原理體現(xiàn)在兩個(gè)方面： 事先完成部分或全部的動作或功能。 卷裝食品保鮮袋，事先在2個(gè)保鮮袋間切口，但保留部分相連，使用時(shí)可以輕易拉斷相連部分； 創(chuàng)可貼，藥物預(yù)先以在膠帶上了，用時(shí)只要把包裝揭開即可使用。 在方便的位置預(yù)先安置物體，使其在第一時(shí)間發(fā)揮作用，避免時(shí)間的浪費(fèi)。 停車位的咪表,發(fā)明原理預(yù)先作用（案例）,請你做偵探 一家糧油公司用油罐車運(yùn)送食用油，每罐3000升。但是老板發(fā)現(xiàn)每次卸出的油都少30升，核準(zhǔn)流量儀，檢查封條和所有可能漏油部位，都沒找到原因。 請偵探暗地跟蹤，發(fā)現(xiàn)油罐車在運(yùn)送中也沒有停過，但還是少30升。 請問：這

15、是怎么回事呢？,解釋：司機(jī)事先在油罐內(nèi)掛了一個(gè)桶，當(dāng)油罐中注滿油時(shí)，桶中也滿了，但卸完時(shí)，桶中的油保存了下來。司機(jī)隨后去除這桶油。,TRIZ理論的主要體系,第四節(jié)：通用參數(shù)和矛盾矩陣,第五節(jié)：物理矛盾和分離原理,第一節(jié)：技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化法則,第二節(jié)：IFR最終理想解,第三節(jié)：40個(gè)發(fā)明原理,通用參數(shù)和矛盾矩陣,TRIZ理論，將問題用工程參數(shù)進(jìn)行描述，克服工程參數(shù)之間的技術(shù)矛盾。 阿奇舒勒總結(jié)提煉出工程領(lǐng)域內(nèi)常用的表述系統(tǒng)性能的39個(gè)通用工程參數(shù)。 39個(gè)通用工程參數(shù) 將具體問題轉(zhuǎn)化為TRIZ問題的橋梁，即在對問題的定義、分析過程中，用這些通用參數(shù)去表述系統(tǒng)性能。 例如：1運(yùn)動物體的重量；9速度；

16、25時(shí)間損失；39生產(chǎn)率 分類：改善的參數(shù)；惡化的參數(shù),通用參數(shù)和矛盾矩陣,阿奇舒勒矛盾矩陣 39個(gè)工程參數(shù)中的任意2個(gè)參數(shù)發(fā)生矛盾（技術(shù)矛盾）時(shí)，化解矛盾所使用的發(fā)明原理（之前提到的40個(gè)發(fā)明原理）39 X 39矩陣,物理矛盾,發(fā)明原理,通用參數(shù)和矛盾矩陣,案例快速且安全的拆信方法,傳統(tǒng)拆信方式 最快拆信方法 -直接撕開 -缺點(diǎn)：損毀內(nèi)部文件 最可靠拆信 -輔助工具：搖晃信封、剪刀、拆信刀 -優(yōu)點(diǎn)：信封口漂亮、不損文件 -缺點(diǎn)：麻煩,27 可靠度 24 確保信內(nèi)資訊不被損毀,改善的參數(shù),33 方便性 （不需要使用外在工具）,25快速拆信 （減少拆信時(shí)間）,不希望變壞的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),

17、如何使用最少的時(shí)間（最方便）打開信封且不損資料的安全,問題核心VS技術(shù)矛盾,解決方案,25快速拆信 （減少拆信時(shí)間）,27 可靠度,改善的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),#30彈性膜或薄片 #10預(yù)先作用 #4非對稱性,#30彈性膜或薄片,#10預(yù)先作用,事先加一物體,于物體外加上一個(gè) 彈性膜、薄片或撕帶,預(yù)先將物體做部分或全部的變更,預(yù)先將封口打洞,TRIZ理論的主要體系,第五節(jié)：物理矛盾和分離原理,第一節(jié)：技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化法則,第二節(jié)：IFR最終理想解,第三節(jié)：40個(gè)發(fā)明原理,第四節(jié)：通用參數(shù)和矛盾矩陣,矛盾中與改善的與被惡化的參數(shù)是同一個(gè)是，就是物理矛盾。 比如：要求某個(gè)參數(shù)既出現(xiàn)又不出現(xiàn)，或既要

18、大又要小，或既要高又要低等。 如何解決此類矛盾？ 4種分離原理 空間分離 時(shí)間分離 基于條件的分離 系統(tǒng)級別的分離,物理矛盾和分離原理,物理矛盾和分離原理,1）空間分離 矛盾的需求在整個(gè)空間中，是否都在沿著某個(gè)方向變化？ 當(dāng)系統(tǒng)或關(guān)鍵子系統(tǒng)矛盾雙方在某一空間上只出現(xiàn)一方時(shí)，則使用空間的分離原理是可能的。 案例：魚雷引擎 物理矛盾：魚雷引擎足夠大以驅(qū)動魚雷，又必須小，以適配魚雷體積。,解決方案： 引擎分離放置岸邊，通過纜線給魚雷傳遞能量。,解決方案： 折疊式自行車。,物理矛盾和分離原理,2）時(shí)間分離 矛盾的需求在整個(gè)時(shí)間段上，是否都在沿著某個(gè)方向變化？ 當(dāng)系統(tǒng)或關(guān)鍵子系統(tǒng)矛盾雙方在某一時(shí)間段上只

19、出現(xiàn)一方時(shí)，則使用時(shí)間的分離原理是可能的。 案例：自行車 物理矛盾：自行車在騎乘時(shí)體積要大，以便載人，在停放時(shí)要小，以節(jié)省空間。,3）基于條件的分離 矛盾的需求在各種條件下，是否都在沿著某個(gè)方向變化？ 當(dāng)系統(tǒng)或關(guān)鍵子系統(tǒng)矛盾雙方在某一條件下只出現(xiàn)一方時(shí)，則使用基于條件的分離原理是可能的。 案例：水管 物理矛盾：水管剛性要好，以免因水的重量而變形，但水管要軟，避免冬天被凍裂。,解決方案： 彈塑性好的復(fù)合材料。,物理矛盾和分離原理,基于條件的分離原理的思考題 查理大帝的加冕 公元800年，羅馬教皇要給查理大帝加冕，遇到嚴(yán)重矛盾： 一方面，臣民會認(rèn)為查理大帝成為教會同意的合法皇帝。 另一方面，臣民會

20、有一種印象：查理大帝從教皇處得到權(quán)力，教皇也可以將權(quán)力收回。查理是何等人物？教皇明白。 教皇該怎么辦呢？,物理矛盾和分離原理,4）系統(tǒng)級別的分離 將矛盾雙方在不同的系統(tǒng)級別分離出來，以獲得問題的解決或降低問題的解決難度。 案例：如何用普通溫度計(jì)測量甲殼蟲的體溫 甲殼蟲太小了，不容易用常規(guī)的溫度計(jì)進(jìn)行測量，設(shè)計(jì)新的專用儀器又需要很長時(shí)間才能完成實(shí)驗(yàn)和制造，怎么辦呢？,物理矛盾和分離原理,物理矛盾和分離原理,當(dāng)物理矛盾情況復(fù)雜（非標(biāo)準(zhǔn)問題）時(shí)，一般的分離原理難以解決，TRIZ理論提供了發(fā)明問題解決算法。(9步驟法),TRIZ理論的主要體系,第一節(jié)：技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化法則,第二節(jié)：IFR最終理想解,第三

21、節(jié)：40個(gè)發(fā)明原理,第四節(jié)：通用參數(shù)和矛盾矩陣,第五節(jié)：物理矛盾和分離原理,物場模型分析,物場模型簡介 物場模型分類 物場分析一般解法,物場模型簡介,解決技術(shù)矛盾需要通過矛盾矩陣來找到相符合的發(fā)明原理，再根據(jù)原理進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造。 很多未知領(lǐng)域無法確定技術(shù)矛盾類型，怎么辦？ 物場模型，引領(lǐng)我們找到技術(shù)矛盾的類型。,物質(zhì)S2通過能量F作用于物質(zhì)S1，產(chǎn)生輸出（功能）。 S1、S2是具體的，是“物”。 F是抽象的，是“場”。,物場模型簡介,物場模型舉例 火車要有高速度，必須行駛在鋼軌上，但是輪子和鋼軌之間有摩擦力，一直存在的摩擦力阻礙了速度的進(jìn)一步提升。 火車和鋼軌構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)，速度和能量的損失是發(fā)明中的問題，我們需要一個(gè)功能來解決問題，火車和鋼軌是2個(gè)物，所以我們需要一個(gè)場來構(gòu)成物場模型。 發(fā)明家引入了磁場，令火車和鋼軌之間產(chǎn)生排斥的力，使其分離，導(dǎo)致摩擦力減到最小值趨近于零。這樣可以最大限度地使用能量提高速度。,機(jī)車是S1，鋼軌是S2，磁場是F,物場模型分析,物場模型簡介 物場模型分類 物場分析一般解法,物場模型分類,物場模型分析,物場模型簡介 物場模型分類 物場分析一般解法,物場分析一般解法,一、不完整模型 補(bǔ)齊缺失元素，增加場F或工具S2。 系統(tǒng)研究各種能量場，機(jī)