TRIZ創(chuàng)新方法課程報(bào)告-便攜入耳式耳機(jī)設(shè)計(jì)

課程名稱(chēng)創(chuàng)新方法題目名稱(chēng)便攜入耳式耳機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師楊杰/閔雁2016年12月1日目錄1緒論 2題目背景及目的 22問(wèn)題描述 2問(wèn)題情境描述 2問(wèn)題初始情境描述 2系統(tǒng)當(dāng)前存在的主要問(wèn)題 2系統(tǒng)主要缺點(diǎn)出現(xiàn)的情境 2初步解決思路 2明確要解決的問(wèn)題 2對(duì)新技術(shù)系統(tǒng)的要求 3技術(shù)系統(tǒng)IFR 33問(wèn)題分析 3系統(tǒng)功能分析與建立功能模型 3組件分析及相互作用分析 3建立功能模型 3通過(guò)功能模型的分析與裁剪的應(yīng)用 4通過(guò)功能模型分析與裁剪得到的關(guān)鍵問(wèn)題 4因果分析 5原因軸分析 5結(jié)果軸分析 5因果分析的規(guī)范化 5選擇解題的入手點(diǎn) 6識(shí)別出的問(wèn)題 64矛盾問(wèn)題求解 6技術(shù)矛盾分析與求解 6物理矛盾分析與求解 7物理矛盾識(shí)別 7空間分離 7時(shí)間分離 75方案評(píng)價(jià) 8方案原理說(shuō)明 8方案原理評(píng)價(jià)與決策 8借助技術(shù)系統(tǒng)物場(chǎng)模型分析解決方案 96結(jié)論與課程學(xué)習(xí)心得 10參考文獻(xiàn) 101緒論題目背景及目的背景：正當(dāng)使用者習(xí)以為常地將耳機(jī)插入手機(jī)然后享受私人音樂(lè)時(shí)，雖然技術(shù)上有很大的提升，但耳機(jī)外部形態(tài)變化很小。而現(xiàn)有手機(jī)的外形多是長(zhǎng)方體型，入耳式耳機(jī)和手機(jī)一起放入口袋很容易發(fā)生碰撞，人在運(yùn)動(dòng)時(shí)耳機(jī)在口袋內(nèi)也不能放得很牢固。目的：設(shè)計(jì)出一款方便攜帶且與眾不同的耳機(jī)。2問(wèn)題描述問(wèn)題情境描述技術(shù)系統(tǒng)名稱(chēng)：入耳式耳機(jī)技術(shù)系統(tǒng)功能：放入耳朵發(fā)出聲音，接收手機(jī)音頻訊號(hào)問(wèn)題初始情境描述手機(jī)發(fā)出音頻訊號(hào)，訊號(hào)經(jīng)耳機(jī)線(xiàn)或電磁波傳送到耳機(jī)左右處理單元，處理成聲音傳入耳朵被耳朵接收（完整描述系統(tǒng)的工作原理）。系統(tǒng)當(dāng)前存在的主要問(wèn)題耳機(jī)外形不方便攜帶。系統(tǒng)主要缺點(diǎn)出現(xiàn)的情境1.耳機(jī)與手機(jī)一同放置的時(shí)候2.放置口袋內(nèi)人劇烈運(yùn)動(dòng)的時(shí)候初步解決思路（或類(lèi)似問(wèn)題的解決方案及存在的缺陷）藍(lán)牙耳機(jī)（取消了耳機(jī)線(xiàn)）或是使用耳機(jī)收納盒明確要解決的問(wèn)題如何解決耳機(jī)外形不利于方便攜帶。對(duì)新技術(shù)系統(tǒng)的要求耳機(jī)便于和手機(jī)一同收納以及隨身攜帶。技術(shù)系統(tǒng)IFR將手機(jī)與耳機(jī)外形統(tǒng)一。3問(wèn)題分析系統(tǒng)功能分析與建立功能模型組件分析及相互作用分析組件A組件A對(duì)組件B的作用組件B補(bǔ)充功能級(jí)別手機(jī)產(chǎn)生聲音至引線(xiàn)一端主要功能引線(xiàn)連接左右發(fā)聲單元兩端封閉輔助功能左右發(fā)聲單元產(chǎn)生聲音至耳朵基礎(chǔ)功能音頻、視頻存在手機(jī)電子信號(hào)輔助功能建立功能模型通過(guò)功能模型的分析與裁剪的應(yīng)用將引線(xiàn)單元裁剪掉后再建立理想化的功能模型。分析新的功能模型可知：引線(xiàn)的功能是連接手機(jī)與左右發(fā)音單元。若符合以下條件，引線(xiàn)可被拆除：（1）沒(méi)有手機(jī)和左右發(fā)音單元，因此這兩者不需要引線(xiàn)連接；（2）手機(jī)自己本身能夠起連接作用，將其和左右發(fā)音單元連接起來(lái)；（3）技術(shù)系統(tǒng)中的其他組件起連接作用，如左右發(fā)音單元；超系統(tǒng)組件中有起連接作用的組件，如音頻、視頻。目前已有的解決方案：藍(lán)牙耳機(jī)經(jīng)過(guò)第1次裁剪，分析出結(jié)果是已經(jīng)存在的較好的解決方案，繼續(xù)對(duì)功能模型進(jìn)行裁剪。價(jià)值最低的組件一一左右發(fā)音單元。裁剪掉左右發(fā)音單元后建立一個(gè)新的理想化的功能模型。分析新的功能模型可知：左右發(fā)音單元的功能是將手機(jī)產(chǎn)生的電子信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械信號(hào)。若符合以下條件，左右發(fā)音單元可被拆除：（1）沒(méi)有手機(jī)，則不需要左右發(fā)音單元轉(zhuǎn)換信號(hào)；（2）手機(jī)本身能夠起轉(zhuǎn)換信號(hào)的作用，將電子信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械信號(hào)傳入耳中；（3）超系統(tǒng)組件中有起轉(zhuǎn)換信號(hào)作用的組件，如音頻、視頻。目前不存在解決方案。接下來(lái)分析上述可能條件得知，條件（1）與（2）均不是解決問(wèn)題的可行條件，條件（2）存在解決問(wèn)題的可能性。通過(guò)功能模型分析與裁剪得到的關(guān)鍵問(wèn)題手機(jī)與耳機(jī)外形不能統(tǒng)一。因果分析原因軸分析有線(xiàn)耳機(jī)有線(xiàn)耳機(jī)耳機(jī)線(xiàn)很長(zhǎng)耳機(jī)不便攜耳機(jī)在口袋內(nèi)與手機(jī)發(fā)生擦碰口袋內(nèi)裝了手機(jī)沒(méi)有攜帶藍(lán)牙耳機(jī)容易丟失耳機(jī)不能平穩(wěn)放置結(jié)果軸分析耳機(jī)不便攜耳機(jī)不便攜需要用耳機(jī)場(chǎng)合卻忘記帶耳機(jī)公共場(chǎng)合影響他人不聽(tīng)音視頻訊息心情不好錯(cuò)過(guò)重要訊息因果分析的規(guī)范化1） 缺乏——合理外形2） 存在——標(biāo)準(zhǔn)外形3） 有害的——多余體積4） 過(guò)度——體積5） 不足——6） 不可控——手機(jī)造型——手機(jī)廠(chǎng)商7） 不穩(wěn)定——口袋大小——用戶(hù)穿著選擇解題的入手點(diǎn)將手機(jī)設(shè)計(jì)成耳機(jī)或?qū)⒍鷻C(jī)設(shè)計(jì)成手機(jī)。識(shí)別出的問(wèn)題通過(guò)因果分析，引起耳機(jī)不便攜問(wèn)題的根本原因是：外形與手機(jī)不統(tǒng)一。4矛盾問(wèn)題求解技術(shù)矛盾分析與求解現(xiàn)在智能手機(jī)的造型特征是長(zhǎng)盒子式造型，并且由于手機(jī)廠(chǎng)商之間的硬件比拼，手機(jī)的顯示屏尺寸變得越來(lái)越大，手機(jī)尺寸也相應(yīng)增大，而耳機(jī)相對(duì)于手機(jī)最明顯的特征是小而輕。如果按照“將手機(jī)設(shè)計(jì)成耳機(jī)或?qū)⒍鷻C(jī)設(shè)計(jì)成手機(jī)”的思路直接進(jìn)行下去，其中必有一種產(chǎn)品喪失自己本身的功能。無(wú)論是手機(jī)還是耳機(jī)，若要實(shí)現(xiàn)互相轉(zhuǎn)變，尺寸問(wèn)題是制約兩者的關(guān)鍵因素。此問(wèn)題的技術(shù)矛盾就是大體積產(chǎn)品變成小體積產(chǎn)品，同時(shí)大體積產(chǎn)品形狀和尺寸不變。物理矛盾分析與求解物理矛盾識(shí)別用戶(hù)使用耳機(jī)希望佩戴舒適，因此尺寸要做得足夠大來(lái)配合耳朵，而使用便攜性的需求又要求尺寸要夠小才能方便攜帶?？臻g分離定義矛盾需求空間Step1：定義物理矛盾參數(shù)：耳機(jī)尺寸要求1：耳機(jī)的尺寸應(yīng)該盡量大，用以使用戶(hù)佩戴在耳朵上盡量舒適牢固。要求2：耳機(jī)的尺寸應(yīng)該盡量地小，方便嵌套在手機(jī)上攜帶。Step2：如果想實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的理想狀態(tài)，這個(gè)參數(shù)的不同要求應(yīng)該在什么空間得以實(shí)現(xiàn)空間1：耳朵空間2：手機(jī)Step3：以上兩個(gè)空間區(qū)域是否交叉□否：應(yīng)用空間分離□是：嘗試其他分離方法時(shí)間分離Step1：定義物理矛盾參數(shù)：耳機(jī)尺寸要求1：耳機(jī)的尺寸應(yīng)該盡量大，用以使用戶(hù)佩戴在耳朵上盡量舒適牢固。要求2：耳機(jī)的尺寸應(yīng)該盡量地小，方便嵌套在手機(jī)上攜帶。Step2：如果想實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的理想狀態(tài)，這個(gè)參數(shù)的不同要求應(yīng)該在什么時(shí)間得以實(shí)現(xiàn)空間1：使用耳機(jī)時(shí)，佩戴舒適牢固空間2：不使用耳機(jī)時(shí)，方便嵌套在手機(jī)上攜帶Step3：以上兩個(gè)時(shí)間區(qū)域是否交叉□否：應(yīng)用時(shí)間分離□是：嘗試其他分離方法解決方案：根據(jù)對(duì)技術(shù)矛盾的描述，將該問(wèn)題的技術(shù)矛盾轉(zhuǎn)換為39頂工程參數(shù)中的2頂。工程參數(shù)8號(hào)靜止物體的體積：靜止物體的體積以填充運(yùn)動(dòng)物體或者運(yùn)動(dòng)物體占用的單位立方體個(gè)數(shù)來(lái)度量。體積不僅可以是三維物體的體積，也可以是與表面結(jié)合、具有給定厚度的一個(gè)層的體積。工程參數(shù)12號(hào)形狀：形狀指一個(gè)物體的輪廓或外觀(guān)。形狀的變化可能表示物體的方向性變化，或者表示物體在平面和空間2種情況下的形變。根據(jù)得到的工程參數(shù)，確定解決問(wèn)題需要的發(fā)明原理。根據(jù)得到的2個(gè)工程參數(shù)，改善參數(shù)8為體積，惡化參數(shù)12為形狀，查閱阿奇舒勒的技術(shù)矛盾矩陣161得到3個(gè)創(chuàng)新原理：7號(hào)，2號(hào)和35號(hào)。5方案評(píng)價(jià)方案原理說(shuō)明（1）7號(hào)嵌套原理的基本內(nèi)容是：把一個(gè)物體嵌入另一個(gè)物體，然后再將這2個(gè)物體嵌入第3個(gè)物體，以此類(lèi)推；讓某物體穿過(guò)另一物體的空腔。（2）2號(hào)抽取原理的基本內(nèi)容是：從物體中抽取產(chǎn)生負(fù)面影響的部分或?qū)傩裕粌H抽出物體中必要的部分或?qū)傩?。?）35號(hào)改變物理或化學(xué)參數(shù)的基本內(nèi)容是：改變聚集態(tài)（物態(tài)）、改變濃度或密度、改變?nèi)岫?、改變溫度。方案原理評(píng)價(jià)與決策綜合分析以上3條發(fā)明原理，其中2號(hào)抽取原理和35號(hào)改變物理或化學(xué)參數(shù)原理，對(duì)徹底解決該問(wèn)題的指導(dǎo)意義不大，而7號(hào)嵌套原理是解決該問(wèn)題最有價(jià)值的發(fā)明原理。通過(guò)TRIZ標(biāo)準(zhǔn)解理論分析后，可以將耳機(jī)嵌套于手機(jī)當(dāng)中，原因如下：（1）攜帶性，雖然現(xiàn)在耳機(jī)攜帶方便，但是用戶(hù)總會(huì)遇到忘帶耳機(jī)卻需要使用耳機(jī)的場(chǎng)合；（2）獨(dú)創(chuàng)性，手機(jī)與耳機(jī)這兩者存在依托關(guān)系，在普通用戶(hù)的思維當(dāng)中，應(yīng)該是分離的，彼此可以獨(dú)立存在，不會(huì)依賴(lài)某一方同時(shí)存在，可以擺脫使用者在使用藍(lán)牙耳機(jī)打電話(huà)時(shí)被人誤以為自言自語(yǔ)的尷尬；（3）可行性，現(xiàn)在手機(jī)尺寸變得越來(lái)越大，除去操作屏的有效使用面積外，其他面積未被充分利用，耳機(jī)的技術(shù)也相對(duì)成熟，可以像攝像頭一樣集成于手機(jī)當(dāng)中。借助技術(shù)系統(tǒng)物場(chǎng)模型分析解決方案借助物一場(chǎng)模型分析手機(jī)與耳機(jī)之間較為有效、合理的功能實(shí)現(xiàn)方式。傳統(tǒng)的便攜式耳機(jī)都是入耳式耳機(jī)，并且發(fā)音單元和耳機(jī)之間有條長(zhǎng)長(zhǎng)的引線(xiàn)，根據(jù)TRIZ理論建立物一場(chǎng)模型分析。根據(jù)物一場(chǎng)模型中相對(duì)應(yīng)的解法再建立物一場(chǎng)模型分析。耳機(jī)根據(jù)傳輸方式不同可以分為有線(xiàn)耳機(jī)和無(wú)線(xiàn)耳機(jī)，在無(wú)線(xiàn)耳機(jī)中根據(jù)工作方式的不同又分為藍(lán)牙耳機(jī)和紅外線(xiàn)耳機(jī)。在圖中采用電磁場(chǎng)來(lái)替換電場(chǎng)而不用聲波場(chǎng)來(lái)替換的原因有：（1）普及性，藍(lán)牙耳機(jī)的普及程度明顯比紅外線(xiàn)耳機(jī)高，此外一般手機(jī)中都有藍(lán)牙功能，新式耳機(jī)不需要再引入其他電子模塊；（2）方便性，藍(lán)牙技術(shù)已發(fā)展得較為成熟，不需要再投入新人力和技術(shù)資源。耳機(jī)將聲音傳入耳朵是將電子信號(hào)轉(zhuǎn)變成機(jī)械振動(dòng)然后產(chǎn)生聲音，聲音再引起耳膜振動(dòng)進(jìn)而人聽(tīng)到聲音。機(jī)械振動(dòng)并不是直接傳入耳中，將機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的后續(xù)傳輸方式裁剪掉，借助入骨式傳輸技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)聲音傳輸，并產(chǎn)生出新式耳機(jī)設(shè)計(jì)，但是這樣產(chǎn)品成本將大大增加，因此，耳機(jī)與耳朵之間的傳輸方式依然采用現(xiàn)有的傳輸技術(shù)。6結(jié)論與課程學(xué)習(xí)心得結(jié)論：耳機(jī)嵌套于手機(jī)當(dāng)中，耳機(jī)與手機(jī)磁鐵吸附，方便拆裝；耳機(jī)與手機(jī)間采用藍(lán)牙技術(shù)傳輸，在手機(jī)與耳機(jī)之中分別內(nèi)置藍(lán)牙發(fā)射和接受裝置；耳機(jī)與耳朵之間采用現(xiàn)有的傳輸方式傳輸，即耳機(jī)塞入耳朵中。課程學(xué)習(xí)心得：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，基于TRIZ理論建立的設(shè)計(jì)方法模型能夠幫助設(shè)計(jì)師客觀(guān)、理性地分析設(shè)計(jì)命題，減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的時(shí)間。同時(shí)，該模型對(duì)于采用新技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)也有一定的幫助作用。參考文獻(xiàn)[1] 黑龍江省科學(xué)技術(shù)廳.TRIZ理論應(yīng)用與實(shí)踐[M].哈爾濱：黑龍江省科學(xué)技術(shù)出版社，2008.HeilongjiangScienceandTechnologyofInventiveProblemSolving[M].Harbin：HeilongjiangScienceandTechnologyPress，2008.[2] 陳國(guó)強(qiáng).產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序與方法[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.CHENandMethodofProductDesign[M].Beijing：MachineryIndustryPress，2011.[3] 楊清亮.發(fā)明是這樣誕生的：TRIZ理論全接觸[M].成都：四川大學(xué)出版社，2006.：ContactwithTRIZ[M].Chengdu：SichuanUniversityPress，2006.[4] 王亮申，孫峰華.TRIZ創(chuàng)新理論與應(yīng)用原理[M]北京：科學(xué)出版社，2010.WANGLiang-shen，SUNInnovationTheoryandApplicationPrinciples[M].Beijing：SciencePress，2010.[5] 張志遠(yuǎn)，何川.發(fā)明創(chuàng)造方法學(xué)[M].