產(chǎn)品創(chuàng)新思維與方法 課件 第7、8章 技術(shù)系統(tǒng)進化法則方法、矛盾分析與發(fā)明原理方法

第七章技術(shù)系統(tǒng)進化法則方法產(chǎn)品創(chuàng)新問題識別《產(chǎn)品創(chuàng)新思維與方法》目錄7.1什么是技術(shù)系統(tǒng)進化法則7.2技術(shù)系統(tǒng)進化法則的體系7.3技術(shù)系統(tǒng)進化法則的應(yīng)用——6個法則技術(shù)系統(tǒng)進化法則7.1技術(shù)系統(tǒng)進化法則定義：又稱工程系統(tǒng)進化法則，描述了工程系統(tǒng)從一種狀態(tài)自然進化到另外一種狀態(tài)的進化發(fā)展過程（適用于所有的工程系統(tǒng)）。技術(shù)系統(tǒng)進化法則一定的預(yù)見性、高層次的技術(shù)演進模式提高了產(chǎn)品改進或產(chǎn)品創(chuàng)新的效率技術(shù)系統(tǒng)進化發(fā)展特點高可預(yù)見性，更高的生產(chǎn)率和更低的創(chuàng)新風險廣泛和跨學科應(yīng)用由市場的關(guān)鍵價值參數(shù)驅(qū)動，最低的成本實現(xiàn)最大功能和價值技術(shù)系統(tǒng)進化法則（一）：系統(tǒng)完備性法則系統(tǒng)完備性法則定義作為一個具有一定實用價值的工程技術(shù)系統(tǒng)，其應(yīng)該具備相對完備的以下四種功能：執(zhí)行工程系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能傳動工程系統(tǒng)或超系統(tǒng)將一種場（能量）等從能量源傳遞到執(zhí)行機構(gòu)的部分控制工程系統(tǒng)或超系統(tǒng)控制其他部件的功能的部分，如空調(diào)控制系統(tǒng)中的恒溫控制器能源供能：工程系統(tǒng)或超系統(tǒng)提供給執(zhí)行系統(tǒng)能量的部分，例如，汽車中的引擎技術(shù)系統(tǒng)進化法則（一）：系統(tǒng)完備性法則思考：帆船的系統(tǒng)完備性法則的四個部分？例如：縫紉機設(shè)備技術(shù)系統(tǒng)進化法則（一）：系統(tǒng)完備性法則例如：帆船運輸系統(tǒng)定義技術(shù)系統(tǒng)的元素（組件或操作）被裁剪，而不影響系統(tǒng)的主要功能，這也是一個重要產(chǎn)品改進方向（功能不變，成本急劇下降）增加裁剪度趨勢法則三個子趨勢裁剪子系統(tǒng)裁剪操作裁剪價值度最低的組件技術(shù)系統(tǒng)進化法則（二）：增加裁剪度趨勢法則增加裁剪度趨勢法則子趨勢1-裁剪子系統(tǒng)實例：工廠傳動系統(tǒng)的進化技術(shù)系統(tǒng)進化法則（二）：增加裁剪度趨勢法則裁剪：傳動系統(tǒng)單一大型電機（皮帶驅(qū)動）現(xiàn)代機械（單獨電機驅(qū)動）增加裁剪度趨勢法則子趨勢2-裁剪操作實例：POS機用紙的生產(chǎn)工藝需要烘干工序技術(shù)系統(tǒng)進化法則（二）：增加裁剪度趨勢法則裁剪：操作增加裁剪度趨勢法則子趨勢3-裁剪價值度最低組件技術(shù)系統(tǒng)進化法則（二）：增加裁剪度趨勢法則裁剪價值度最低的組件趨勢認為，技術(shù)系統(tǒng)如果需要進一步裁剪，可以考慮對組件的價值（功能/成本）進行分析，并且優(yōu)先考慮裁剪那些價值最低的組件或輔助功能。思考：如何應(yīng)用“裁剪價值度最低的組件”趨勢，并舉出1個生活中的例子？定義工程技術(shù)系統(tǒng)在進化過程中，有著與超系統(tǒng)相結(jié)合、集成和整合的趨勢向超系統(tǒng)進化法則四個子趨勢:技術(shù)系統(tǒng)進化法則（三）：向超系統(tǒng)進化法則集成超系統(tǒng)，并且與原工程系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)差異化增加超系統(tǒng)與原工程系統(tǒng)的主要功能差異化增加工程系統(tǒng)與超系統(tǒng)集成水平層次增加超系統(tǒng)集成度增加1234子趨勢1：集成超系統(tǒng)，并且與原工程系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)差異化增加技術(shù)系統(tǒng)進化法則（三）：向超系統(tǒng)進化法則同質(zhì)性系統(tǒng)與原工程系統(tǒng)相比至少一項參數(shù)的差異競爭性系統(tǒng)種類技術(shù)系統(tǒng)進化法則（三）：向超系統(tǒng)進化法則子趨勢1：集成超系統(tǒng)實例：家用燃氣灶的進化子趨勢2：超系統(tǒng)與原工程系統(tǒng)的主要功能差異化增加的趨勢技術(shù)系統(tǒng)進化法則（三）：向超系統(tǒng)進化法則種類與原工程系統(tǒng)進行競爭（相同的功能）原工程系統(tǒng)的互補系統(tǒng)（不同的主要功能，相同的特征）原工程系統(tǒng)的異類系統(tǒng)（不同的主要功能，不同的特征）原工程系統(tǒng)的反相工程系統(tǒng)（相反的主要功能）1234技術(shù)系統(tǒng)進化法則（三）：向超系統(tǒng)進化法則實例：瑞士軍刀的功能集成過程子趨勢2：超系統(tǒng)與原工程系統(tǒng)的主要功能差異化增加的趨勢子趨勢3：工程系統(tǒng)與超系統(tǒng)集成水平層次增加技術(shù)系統(tǒng)進化法則（三）：向超系統(tǒng)進化法則種類非關(guān)聯(lián)順序關(guān)聯(lián)部分裁剪的工程系統(tǒng)（超系統(tǒng)完成部分功能）徹底裁剪的工程系統(tǒng)（主要功能由超系統(tǒng)完成）1234技術(shù)系統(tǒng)進化法則（三）：向超系統(tǒng)進化法則實例：醫(yī)院外科手術(shù)的縫合用具進化過程子趨勢3：工程系統(tǒng)與超系統(tǒng)集成水平層次增加技術(shù)系統(tǒng)進化法則（三）：向超系統(tǒng)進化法則實例：辦公設(shè)備的進化過程——集成度不斷增強子趨勢4：超系統(tǒng)集成度增加的趨勢定義工程技術(shù)系統(tǒng)的進化過程中，存在系統(tǒng)的組件沿著與其他組件和超系統(tǒng)更協(xié)調(diào)的方向發(fā)展趨勢協(xié)調(diào)性進化法則四個子趨勢:技術(shù)系統(tǒng)進化法則（四）：系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進化法則形狀的協(xié)調(diào)韻律的協(xié)調(diào)材料的協(xié)調(diào)動作的協(xié)調(diào)1234技術(shù)系統(tǒng)進化法則（四）：系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進化法則思考：那些通過導入人體工學設(shè)計的商品采用的是協(xié)調(diào)性進化法則的哪個趨勢呢？圖：導入人體工學設(shè)計的鍵盤和鼠標技術(shù)系統(tǒng)進化法則（四）：系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進化法則思考：美國2006年5月25日分布的20060107822A1專利展示了一款音樂同步裝置，并應(yīng)用于美國蘋果公司的iPod（隨身聽）設(shè)備?；谶@項專利技術(shù)，iPod自動將音樂播放節(jié)奏與運動者跑步節(jié)奏同步。請問，這項技術(shù)專利用到了系統(tǒng)協(xié)調(diào)性法則的哪個子趨勢？定義工程技術(shù)系統(tǒng)的可控性進化法則認為，產(chǎn)品或技術(shù)系統(tǒng)存在朝著增加可控性方向演進的趨勢系統(tǒng)可控性進化法則兩個子趨勢:技術(shù)系統(tǒng)進化法則（五）：系統(tǒng)可控性進化法則控制水平增加控制狀態(tài)增加12技術(shù)系統(tǒng)進化法則（五）：系統(tǒng)可控性進化法則實例：武器-火箭彈的演變過程子趨勢1：控制水平增加趨勢技術(shù)系統(tǒng)進化法則（五）：系統(tǒng)可控性進化法則實例：中國傘的控制狀態(tài)演變子趨勢2：工程系統(tǒng)的可控性狀態(tài)數(shù)量增加趨勢初始：只有一個狀態(tài)（打開）定義工程技術(shù)系統(tǒng)的動態(tài)性進化法則認為，提醒產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計工程師，產(chǎn)品或技術(shù)系統(tǒng)存在從靜態(tài)走向動態(tài)的重要演進趨勢動態(tài)性進化法則兩個子趨勢:技術(shù)系統(tǒng)進化法則（六）：動態(tài)性進化法則設(shè)計動態(tài)化（物質(zhì)或場的動態(tài)化）功能動態(tài)化12技術(shù)系統(tǒng)進化法則（六）：動態(tài)性進化法則實例：長度測量工具的演變生活中的動態(tài)性法則應(yīng)用-物質(zhì)動態(tài)化技術(shù)系統(tǒng)進化法則（六）：動態(tài)性進化法則實例：家用微波爐的功能演變生活中的動態(tài)性法則應(yīng)用-場的動態(tài)化其他例子？技術(shù)系統(tǒng)進化法則小結(jié)實踐案例：冰鎬還能繼續(xù)進化嗎PRODUCTINNOVATIONTHINKINGANDMETHODS感謝觀看

產(chǎn)品創(chuàng)新思維與方法高等院校精品程系列教材第八章矛盾分析與發(fā)明原理方法產(chǎn)品創(chuàng)新問題求解《產(chǎn)品創(chuàng)新思維與方法》目錄8.1TRIZ理論8.2技術(shù)矛盾8.3物理矛盾TRIZ：發(fā)明問題的解決理論根里奇·阿奇舒勒G.S.Altshuller（1926-1998），1946年創(chuàng)立的TRIZ：分析大量好的專利，提煉出問題的解決模式，就能夠?qū)W習這些模式，創(chuàng)造性地解決問題。通用工程參數(shù)阿奇舒勒的研究團隊：通過大量的專利文本分析和研究后發(fā)現(xiàn)，很多工程問題（engineeringproblems）或發(fā)明問題（inventiveproblems）可以使用一系列有限的通用工程（技術(shù)）參數(shù)來描述。分類物理屬性參數(shù)的面積、體積、重量等性能屬性參數(shù)能量、力、速度等能力屬性參數(shù)可靠性、可制造性、可保持性等環(huán)境方面的參數(shù)成本相關(guān)的參數(shù)等通用工程參數(shù)編號參數(shù)名稱編號參數(shù)名稱1運動物體的重量11應(yīng)力或壓力2靜止物體的重量12形狀3運動物體的長度13結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4靜止物體的長度14強度5運動物體的面積15運動物體作用時間6靜止物體的面積16靜止物體作用時間7運動物體的體積17溫度8靜止物體的體積18光照度9速度19運動物體的能量10力20靜止物體的能量阿奇舒勒39個通用工程參數(shù)通用工程參數(shù)編號參數(shù)名稱編號參數(shù)名稱21功率31物體產(chǎn)生的有害因素22能量損失32可制造性23物質(zhì)損失33可操作性24信息損失34可維修性25時間損失35適應(yīng)性及多用性26物質(zhì)或事物的數(shù)量36裝置的復(fù)雜性27可靠性37監(jiān)控與測試的困難程度28測試精度38自動化程度29制造精度39生產(chǎn)率30物體對外部有害因素作用的敏感性

阿奇舒勒39個通用工程參數(shù)定義：矛盾普遍存在于各種產(chǎn)品或技術(shù)系統(tǒng)中。技術(shù)系統(tǒng)進化過程就是不斷解決系統(tǒng)所存在矛盾的過程關(guān)于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中的矛盾分析TRIZ的兩種矛盾技術(shù)矛盾物理矛盾技術(shù)矛盾是針對兩個技術(shù)或性能參數(shù)之間的矛盾而物理矛盾是針對一個物理變量（參數(shù)）的矛盾把針對某個具體物理參數(shù)的相互矛盾的產(chǎn)品改進或創(chuàng)新設(shè)計需求，稱之為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的物理矛盾技術(shù)矛盾及描述方法技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾兩個參數(shù)的關(guān)系技術(shù)矛盾描述（1）技術(shù)矛盾描述（2）如果工程的解決方案（A）工程的解決方案（-A）那么優(yōu)化的參數(shù)（B）改善的參數(shù)（C）但是惡化的參數(shù)（C）惡化的參數(shù)（B）描述：現(xiàn)代TRIZ理論推薦采用“如果（If）……那么（Then）……但是（But）……”的語句來描述思考：根據(jù)技術(shù)矛盾定義，考慮如何在機翼設(shè)計中，述“飛機升力”與“飛機重量”這一對技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾及描述方法技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾描述（1）技術(shù)矛盾描述（2）如果增加機翼的尺寸減少機翼的尺寸那么提高飛機的升力減小飛機的重量但是飛機的重量增加飛機的升力降低機翼設(shè)計中一對技術(shù)矛盾的描述技術(shù)矛盾解決方法阿奇舒勒矛盾矩陣惡化的參數(shù)12345改善的參數(shù)運動物體的重量靜止物體的重量運動物體的長度靜止物體的長度運動物體的面積1運動物體的重量+-15,8,29,34-29,17,38,342靜止物體的重量-+-10,1,29,35-3運動物體的長度8,15,29,34-+-15,17,44靜止物體的長度-35,28,40,29-+-5運動物體的面積2,17，29,4-14,15，18,4-+3939技術(shù)矛盾解決方法經(jīng)典TRIZ理論40個發(fā)明原理序號發(fā)明原理序號發(fā)明原理序號發(fā)明原理序號發(fā)明原理1分割11事先防范21快速通過31多孔材料2抽取12等勢22變害為利32改變顏色3局部質(zhì)量13反向作用23反饋33同質(zhì)性4非對稱14曲面化24中介物34拋棄或再生5組合15動態(tài)特性25自服務(wù)35物理/化學狀態(tài)變化6多用性16不足或超額行動26復(fù)制36相變7嵌套17空間維數(shù)變化27廉價替代品37熱膨脹8重量補償18機械振動28機械系統(tǒng)替代38強氧化劑9預(yù)先反作用19周期性作用29氣壓和液壓結(jié)構(gòu)39惰性環(huán)境10預(yù)先作用20有效作用的連續(xù)性30柔性殼體或薄膜40復(fù)合材料技術(shù)矛盾解決方法發(fā)明原理4-非對稱原理的應(yīng)用實例：非對稱原理都在煤氣罐設(shè)計中的應(yīng)用為了顯示煤氣罐的煤氣快要用完，設(shè)計了一種非對稱的煤氣罐，如圖所示，請解釋其中的設(shè)計原理技術(shù)矛盾解決方法解決技術(shù)矛盾的步驟第一，準確描述要解決的工程問題。第二，將工程問題轉(zhuǎn)化為技術(shù)矛盾。第三，確定技術(shù)矛盾中欲改善和被惡化的參數(shù)，明確技術(shù)矛盾參數(shù)對。第四，將技術(shù)矛盾的參數(shù)一般化為阿奇舒勒通用工程參數(shù)。第五，在阿奇舒勒矛盾矩陣中定位改善和惡化通用工程參數(shù)交叉的單元，找到推薦的發(fā)明原理編號。第六，逐一應(yīng)用發(fā)明原理的實施細則，經(jīng)過類比和想象得到概念性的創(chuàng)意。第七，經(jīng)過對各種概念性的創(chuàng)意進行評估，選擇合適的創(chuàng)意進行具體方案設(shè)計和實施。技術(shù)矛盾解決方法發(fā)明原理實例應(yīng)用實例：開口扳手扳手在外力的作用下擰緊或松開一個六角螺母.由于螺釘或螺母的受力集中到兩條棱邊，容易產(chǎn)生變形，而使螺釘或螺母的擰緊或松開困難.技術(shù)矛盾解決方法發(fā)明原理實例應(yīng)用實例：開口扳手——改進改善的參數(shù)：物體產(chǎn)生的有害因素（31），減少對螺母棱邊的磨損.惡化的參數(shù)：制造精度（29），新的改進可能使制造困難發(fā)明原理：4：不對稱17：維數(shù)變化34：拋棄或再生26：復(fù)制矛盾原理中的物理矛盾物理矛盾定義：物理矛盾是在一個技術(shù)系統(tǒng)中同一個物理參數(shù)的矛盾，由表述系統(tǒng)性能的同一個參數(shù)具有相互排斥（相反的或不同的）需求所構(gòu)成的矛盾常見物理矛盾：長度長與短用量多與少密度大與小速度快與慢溫度高與低導熱率高與低時間長與短粘度高與低磁場強與弱功率大與小硬度軟與硬摩擦系數(shù)大與小物理矛盾物理矛盾實例實例：普通保溫杯示意圖針對保溫杯的直徑大小，在產(chǎn)品改進（創(chuàng)新）設(shè)計中存在矛盾的需求，請舉出一個矛盾的設(shè)計需求，來加深對物理矛盾的理解物理矛盾解決方法如何解決物理矛盾空間分離時間分離條件分離整體和局部分離1234核心思想：實現(xiàn)矛盾雙方的分離（空間、時間和條件等分離）物理矛盾四大分離原理：物理矛盾分離原理空間分離編號空間分離解決物理矛盾常用的發(fā)明原理及其實施細則1分割?將物體分為多個獨立單元；?使物體易于拆卸；?增加分裂或分割的程度。2抽取?抽出物質(zhì)中的“負面部分”或?qū)傩裕?抽取物質(zhì)中必要的、有用的部分或?qū)傩裕?將物質(zhì)中不需要的部分或有妨礙的性質(zhì)抽取出來。3局部質(zhì)量?將物體（或外部環(huán)境、外部作用）由同類結(jié)構(gòu)變成異類結(jié)構(gòu)；?使物體的不同部分具有不同功能；?物體的各部分都處于最有利于執(zhí)行工作的條件下。4不對稱性原理?將物體的形狀由對稱變?yōu)椴粚ΨQ；?已經(jīng)是不對稱形狀的物體，進一步加大其不對稱的程度7嵌套?把一個物體嵌入第二個物體，然后將這兩個物體再嵌入第三個物，依此類推；?使一物體穿過另一物體的空腔。17多維化?將物體由一維變?yōu)槎S或由二維變?yōu)槿S空間的運動；?利用多層結(jié)構(gòu)替代單層結(jié)構(gòu)；?將物體傾斜或側(cè)向放置；?利用物體所提供面的反面；?利用落在臨近面上的光流，或落在現(xiàn)有面的反面上的光流。物理矛盾分離原理空間分離實例：輪船進行聲吶測量定義所謂空間分離原理是將矛盾雙方在不同的空間上分離，即通過在不同的空間上滿足不同的需求，讓關(guān)鍵子系統(tǒng)矛盾的雙方在某一空間只出現(xiàn)一方（滿足其中一個設(shè)計需求），從而解決物理矛盾在利用輪船進行海底測量工作時，早期是將聲吶探測器安裝在輪船上的某個部位，在實際測量過程中，輪船上的各種干擾會影響測量精度和準確性。解決方法之一：將聲吶探測器用電纜連接置于船后千米之外，使得聲吶探測器與產(chǎn)生干擾的輪船之間在空間上處于分離狀態(tài)，互不影響，實現(xiàn)了矛盾的合理解決。物理矛盾分離原理實例思考：如何設(shè)計一把太空中可以用的錘子空間分離在地球上，由于錘子本身有重力，因此，當我們敲擊釘子的時候，反彈力會被錘子自身的重量所抵消很大一部分，很少有人會擔心錘子的反作用力。但在太空的空間工作站或失重的飛行器中，用普通錘子進行維修的時候，錘子敲擊的反作用力就比較危險。需要考慮如何改進已有的錘子設(shè)計，使其可以應(yīng)用在太空維修中？物理矛盾分離原理時間分離實例：艦載飛機的機翼設(shè)計定義所謂時間分離原理，是將矛盾雙方在不同的時間段上分離，即通過在不同的時刻滿足不同的需求，從而解決物理矛盾在艦載飛機的機翼設(shè)計中存在物理矛盾：首先設(shè)計師期望機翼面積大一些，這樣使飛機有更好的承載能力，大機翼提供更大的升力；但是又希望機翼面積小一些，因為要在航空母艦有限的空間上停放更多的飛機。解決方法之一：考慮用時間分離可解決這個物理矛盾，將艦載飛機的機翼設(shè)計為折疊的，飛機在航空母艦上存放時機翼折疊，在飛行時機翼再打開。物理矛盾分離原理時間分離編號時間分離解決物理矛盾常用的發(fā)明原理及其實施細則9預(yù)先反作用?按需要完成的作用預(yù)先完成反作用；?對處于受拉伸狀態(tài)的物體，給予預(yù)先施加壓力。10預(yù)先作用?預(yù)先部分或全部完成物體所需的作用；?預(yù)置物體，一旦需要時能及時地從最方便的位置發(fā)揮作用。11預(yù)先應(yīng)急措施?對可靠性較低的物體預(yù)置緊急防范措施15動態(tài)化?改變物體或外部環(huán)境，使在作用的任何階段，均能達到最佳性能；?將一物體分成彼此能相對改變位置的幾個部分；?將剛性不活動的物體變?yōu)榭苫顒拥模梢苿拥幕蚓哂锌勺赃m性的。34拋棄與再生?物體中已經(jīng)完成功能和無用的部分自動消失，或在工作過程中自動改變；?在工作過程中消耗或減少的部分自動再生。物理矛盾分離原理實例思考：考慮如何應(yīng)用時間分離來改進傳統(tǒng)的縫衣針時間分離物理矛盾：針眼應(yīng)該大而容易引導線通過；但是，針眼應(yīng)該小而避免損壞衣服考慮選擇哪個發(fā)明原理，為什么？如何改進？物理矛盾分離原理條件分離實例：廚房中的水池箅子定義條件分離是根據(jù)條件的不同將矛盾雙方不同的需求分離，即通過在不同的條件下滿足不同的需求，從而解決物理矛盾。存在物理矛盾：在廚房中使用的水池箅子，對水而言是多孔的，允許水流過；而對食物而言則是剛性的，不允許食物通過。嘗試進一步深入分析和解釋其用到的條件分離原理。對于該發(fā)明原理，你能否舉出類似的例子？物理矛盾分離原理條件分離編號條件分離解決物理矛盾常用的發(fā)明原理及其實施細則3局部質(zhì)量?將物體（或外部環(huán)境、外部作用）由同類結(jié)構(gòu)變成異類結(jié)構(gòu)；?使物體的不同部分具有不同功能；?物體的各部分都處于最有利于執(zhí)行工作的條件下。7嵌套?把一個物體嵌入第二個物體，然后將這兩個物體再嵌入第三個物，依此類推；?使一物體穿過另一物體的空腔。19周期性作用?用周期性作用（或脈沖動作）替代持續(xù)性作用；?如果作用已經(jīng)是周期性的，則改變其作用的周期頻率；?利用脈動的間歇來完成另一個作用。31多孔物質(zhì)?給物體加孔或加入（或涂上）輔助的多孔物質(zhì)；?若一物體已是多孔的，則利用這些孔預(yù)先引入有用的物質(zhì)。32變換顏色?改變物體或周圍