《創(chuàng)新設(shè)計(jì)-TRIZ系統(tǒng)化創(chuàng)新教程》 課件 第7章 資源分析；第8章 TRIZ中思維工具；第9章 效應(yīng)知識庫

第7章資源分析創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究所引言從資源角度，創(chuàng)新過程就是資源的運(yùn)用與重新配置的過程。應(yīng)用系統(tǒng)或超系統(tǒng)資源解決系統(tǒng)存在的問題是TRIZ的一個(gè)基本觀點(diǎn)。如何確認(rèn)所有的可用資源并合理利用是資源分析的基本任務(wù)。主要內(nèi)容概述資源分類資源分析方法案例分析7-1概述自然資源土地氣候水生物…礦產(chǎn)海洋能源旅游社會資源資本人才智力信息科技管理…

資源分為自然資源和社會資源。7-1概述在TRIZ中，發(fā)明資源定義為：

（1）任何由系統(tǒng)或環(huán)境中存在的物質(zhì)（包括廢物）變換后得到新物質(zhì)。（2）儲存的能量、自由時(shí)間、未占用的空間、信息等。（3）實(shí)現(xiàn)附加功能的技術(shù)能力，包括物質(zhì)的特性，物理、幾何、或其它效應(yīng)。

對工程系統(tǒng)而言，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)向提高理想化的方向進(jìn)化，最主要的是發(fā)現(xiàn)能夠利用的發(fā)明資源。發(fā)明資源通常是隱藏的、不可直接利用的或隱藏在系統(tǒng)或環(huán)境中。

7-1概述7-2資源分類（1）按照解決工程問題過程中發(fā)明資源的可及性和資源所在區(qū)域內(nèi)部資源（沖突區(qū)域內(nèi)部資源）外部資源（沖突區(qū)域外部系統(tǒng)內(nèi)資源）超系統(tǒng)資源（2）按照資源的可用狀態(tài)直接應(yīng)用資源導(dǎo)出資源（衍生資源）差動資源1.按照資源形式7-2資源分類物質(zhì)資源組成元素原材料產(chǎn)物廢棄物環(huán)境中廉價(jià)物質(zhì)場資源系統(tǒng)內(nèi)能源系統(tǒng)周圍的能源可轉(zhuǎn)化利用的資源信息資源物質(zhì)或場的屬性內(nèi)部信息流狀態(tài)改變的信息差異性信息臨時(shí)性信息功能資源系統(tǒng)的主要功能有害作用的利用元件或系統(tǒng)的潛在功能時(shí)間資源作用前時(shí)間作用后時(shí)間間歇時(shí)間壓縮產(chǎn)生的時(shí)間并行時(shí)間空間資源閑置的空間三維空間重新布置產(chǎn)生的空間空間屬性（3）

按照資源形式7-2資源分類發(fā)明資源內(nèi)部資源超系統(tǒng)資源直接應(yīng)用資源導(dǎo)出資源差動資源物質(zhì)資源場資源信息資源功能資源時(shí)間資源空間資源發(fā)明資源的分類外部資源7-2資源分類

2.物質(zhì)資源

（1）物質(zhì)資源的構(gòu)成物質(zhì)資源包含系統(tǒng)及其周圍環(huán)境的物質(zhì)組成。（2）物質(zhì)的狀態(tài)

7-2資源分類（3）形態(tài)易轉(zhuǎn)換物質(zhì)7-2資源分類

（4）具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)

7-2資源分類（5）導(dǎo)出物質(zhì)資源

由直接應(yīng)用資源，如物質(zhì)或原材料變換或施加作用所得到的物質(zhì)。（6）差動物質(zhì)資源差動物質(zhì)資源是指可被使用的物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性或不同物質(zhì)材料性質(zhì)的差異性。

7-2資源分類1）材料的各向異性①光學(xué)特性。是指光在物質(zhì)中不同方向上的折射率、吸收率不同。②電/磁特性。是指材料某些電學(xué)方面的性質(zhì)沿材料不同方向存在差異。③聲學(xué)特性。是指物質(zhì)在不同方向上聲學(xué)傳導(dǎo)特性的差異。④力學(xué)特性。是指物體的力學(xué)性能隨測量方向而異的現(xiàn)象。⑤化學(xué)特性。是指物質(zhì)不同方向、不同位置上化學(xué)性質(zhì)的差異性。⑥幾何特性。是指物質(zhì)幾何非一致性導(dǎo)致的物質(zhì)其它特性的不同。

7-2資源分類2）材料間相異性①物理性質(zhì)相異性。

利用不同材料具有的不同物理性質(zhì)在設(shè)計(jì)中用于實(shí)現(xiàn)有用功能。②化學(xué)特性相異性。

利用不同材料具有的不同的化學(xué)性質(zhì)完成一定的功能。③幾何相異性。

利用不同物質(zhì)幾何形狀、尺寸等的不同完成一定的功能。

7-2資源分類3.場資源元件間通過場發(fā)生作用完成功能，場本質(zhì)上就是能量的不同形式。（1）場的種類

TRIZ理論中，“場”的概念定義為一個(gè)物體對另一個(gè)物體施加的作用。

7-2資源分類（2）常見的作用形式7-2資源分類（3）導(dǎo)出的場資源

通過對直接應(yīng)用場資源的變換或改變其作用的強(qiáng)度、方向及其它特性所得到的場資源。

（4）差動場資源

差動場資源是指可被利用的場分布的不均勻性。包括：

①場梯度的利用。是利用場的強(qiáng)度在某一方向上的差異。

②空間不均勻場的利用。如精密加工或測量車間應(yīng)遠(yuǎn)離振動源。

③場值與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差。所有的診斷都是基于這一原理。7-2資源分類4.空間資源（1）直接可用空間資源空間資源包括系統(tǒng)內(nèi)部及其所處環(huán)境中未被占用的空間或“空洞”，這種資源可以用來放置新的物體，也可用來在空間緊張時(shí)節(jié)約空間。（2）導(dǎo)出空間資源

由于幾何形狀或效應(yīng)引起的變化所得到的額外的空間。5.時(shí)間資源

（1）直接可用時(shí)間資源

時(shí)間資源是指可被用來改善系統(tǒng)操作的時(shí)間區(qū)間

（2）導(dǎo)出的時(shí)間資源

由于加速、減速或中斷所獲得的時(shí)間間隔。7-2資源分類7.信息資源（1）直接可用信息資源

信息資源是描述物質(zhì)、場、屬性改變或元件的參數(shù)的數(shù)據(jù)，是描述系統(tǒng)、元件及其所處環(huán)境狀態(tài)的所有信息，包括系統(tǒng)及其環(huán)境的變化信息。（2）導(dǎo)出的信息資源

所有的間接檢測都是利用了導(dǎo)出信息資源。8.功能資源（1）直接應(yīng)用功能資源

功能資源是系統(tǒng)及其所處的環(huán)境執(zhí)行額外功能的能力。（2）導(dǎo)出的功能資源

經(jīng)過合理變化后，系統(tǒng)完成輔助功能的能力。7-3資源分析方法

1.資源列表

7-3資源分析方法2.資源搜索方向在明確所需資源類型和資源屬性描述之后，按照一定順序進(jìn)行可用資源搜索。資源搜索方向搜索輔助功能元件資源搜索與工具相關(guān)資源搜索與制品相關(guān)資源搜索有害資源、廢棄物搜索直接應(yīng)用資源搜索導(dǎo)出資源搜索差動資源應(yīng)用資源列表應(yīng)用資源組合在超系統(tǒng)搜索資源7-3資源分析方法3.資源選擇原則（1）資源可及性

從資源可及性方面，內(nèi)部資源是首選，然后是系統(tǒng)內(nèi)資源，再是超系統(tǒng)或環(huán)境資源。（2）資源可用性及成本（3）資源數(shù)量

優(yōu)先選用過剩資源、其次選擇供應(yīng)充足的資源、最后選擇供應(yīng)不足的資源（4）資源質(zhì)量

優(yōu)先選用有用資源、其次選擇不確定的資源、最后選擇有害資源。7-4案例分析如圖所示中藥滴丸機(jī)工作原理

7-4案例分析滴嘴結(jié)構(gòu)示意圖該問題的理想解是：不需額外裝置或操作，滴嘴能夠自己完成清洗過程。

7-4案例分析對滴嘴進(jìn)行資源分析：分析結(jié)果

7-4案例分析資源列表

7-4案例分析最終，根據(jù)資源分析結(jié)果設(shè)計(jì)出了一種針閥式滴嘴（ZL200420028766.2）。

本章小結(jié)資源的分類沖突區(qū)域內(nèi)部、系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)外部直接、導(dǎo)出、差動功能、能量、物質(zhì)、信息、時(shí)間、空間資源分析方法資源列表方法資源搜索方向資源選擇順序謝謝！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為系統(tǒng)算子，是處理由過去到現(xiàn)在及將來變化的動態(tài)影像的具體方法。應(yīng)用系統(tǒng)算子是將系統(tǒng)問題擴(kuò)展。當(dāng)設(shè)計(jì)者解決問題時(shí)，通常在其頭腦里都會產(chǎn)生關(guān)于新設(shè)計(jì)或已有設(shè)計(jì)的靜態(tài)影像，僅有這類影像是不夠的。如果我們頭腦中有動態(tài)影像，會增加設(shè)計(jì)者的解決問題的能力。8-1九窗口法應(yīng)用系統(tǒng)算子將問題邊界擴(kuò)大，很多情況下系統(tǒng)內(nèi)難于解決的問題換個(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)前后過程等尋找原問題的替代解決方法。分析問題角度替代問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)到解決原問題同樣效果。時(shí)間過去在問題發(fā)生的前過程做某些改進(jìn)，達(dá)到解決原問題同樣效果。將來在問題發(fā)生的后過程做某些改進(jìn)，達(dá)到解決原問題同樣效果。因果關(guān)系原因消除問題原因，使原問題不發(fā)生。結(jié)果分析問題不解決的不良結(jié)果，消除不良結(jié)果繞過原問題。輸入-輸出輸入對系統(tǒng)輸入做出改進(jìn)，解決原問題。輸出分析對系統(tǒng)輸出造成的不良結(jié)果，改變系統(tǒng)輸出解。解決原問題8-1九窗口法實(shí)例1：對系統(tǒng)輸入做出改進(jìn)解決問題統(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)對服用者無作用，大量服用時(shí)嘔吐劑發(fā)生作用。8-1九窗口法實(shí)例2：對超系統(tǒng)作出改進(jìn)解決問題作戰(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)中增加專用的加油機(jī)，就能較好地解決這一沖突。經(jīng)過一次空中加油，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：對系統(tǒng)后過程作出改進(jìn)解決問題圓木裝車前需要測量計(jì)算圓木體積，傳統(tǒng)方法測量費(fèi)時(shí)，費(fèi)力。在系統(tǒng)后過程解決原問題，裝車以后，相機(jī)拍照采用圖片對比測量計(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）方法稱為稱為STC算子（STCoperator），該算子也翻譯為尺寸-時(shí)間-成本(Dimensions-Time-Cost,DTC)算子，簡稱參數(shù)算子。其基本思想是將待改變的系統(tǒng)（如汽車、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)、成本的變化會給問題解決帶來的改變，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，再將其增加到無窮大，觀察系統(tǒng)的變化。將系統(tǒng)的作用時(shí)間由目前狀態(tài)減小到0，再將其增加到無窮大，觀察系統(tǒng)的變化。將系統(tǒng)的成本由目前狀態(tài)減小到0，再將其增加到無窮大，觀察系統(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)“指向問題解”的想法，幫助克服分析問題時(shí)的思維慣性。8-2空間-時(shí)間-成本算子按照上述規(guī)則改變原系統(tǒng)后，使人們能從不同的角度去觀察與研究系統(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，變化的過程需與系統(tǒng)功能有關(guān)：尺寸變化的過程直接與系統(tǒng)的功能相關(guān)。如汽車的功能是載貨，可以考慮貨物是一個(gè)原子，或一個(gè)星系。時(shí)間變化的過程與系統(tǒng)功能所對應(yīng)的性能相關(guān)。如汽車的功能是載貨，載貨的過程可以一瞬間，也可以是一千年。成本與實(shí)現(xiàn)功能的系統(tǒng)相關(guān)。如汽車的功能是載貨，汽車的成本可以是1分錢，也可以是1000萬人民幣。8-2空間-時(shí)間-成本算子實(shí)例8.4:廢舊電線回收方法廢舊電線回收以后，需要將沒有利用價(jià)值的電線絕緣層和金屬分離，以回收金屬?，F(xiàn)在采用的方法是燃燒電線絕緣層，但對環(huán)境污染比較嚴(yán)重。現(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程會給問題解決方法帶來哪些改變得到的問題解決途徑尺寸→

電線長度非常長對問題解決沒有帶來任何好處無尺寸→0電線長度非常限短當(dāng)電線長度大大小于電線直徑成片狀時(shí)，電線表面的絕緣層很容易剝離。首先將電線破碎，再考慮絕緣層和金屬的分離。時(shí)間→0所用時(shí)間非常短對問題解決沒有帶來任何好處無時(shí)間→

所用時(shí)間非常長可以通過絕緣層的在特定條件下的自降解來剝離絕緣層，但必須保證電線在正常使用時(shí)不會降解。改進(jìn)電線絕緣層材料成本→0所用成本非常低對問題解決沒有帶來任何好處無成本→

所用成本非常高通過化學(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)的微觀過程，并采用特殊術(shù)語克服思維慣性。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)動中的氣體。小人雖然不懂語言，但按照場的規(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。向微觀系統(tǒng)傳遞是技術(shù)進(jìn)化的一種趨勢。描述該趨勢的基本思想是宏觀系統(tǒng)的微觀特性的應(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)械齒輪傳動系統(tǒng)產(chǎn)生微位移。材料的各種特性均可用于微觀資源，如熱膨脹、磁、壓電等性能。小人法是描述該類傳遞技術(shù)的一種方法，并在后續(xù)的發(fā)明問題解決算法（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)的問題：長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：專門增加葉片支撐，防止葉片彎曲變形，保證精度。但新問題依然存在：為了保證銑刀軸向移動，葉片支撐要移動新位置，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。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。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)動的同時(shí)，上部的小人也向右奔跑，不影響刀具運(yùn)動，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、不要引出新的問題。8-3聰明小人法最終的解決方案在銑削開始前，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，使葉片不產(chǎn)生向下彎曲的運(yùn)動，同時(shí)刀具加工過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。本章小結(jié)九窗口法（系統(tǒng)算子）從時(shí)間和系統(tǒng)維度拓展問題，幫助打破慣性思維，本質(zhì)上把沖突區(qū)域在時(shí)間維度轉(zhuǎn)換到?jīng)_突發(fā)生前、發(fā)生后，在系統(tǒng)維度擴(kuò)展到超系統(tǒng)層次。STC（DTC）算子，通過在空間（尺寸）參數(shù)、時(shí)間參數(shù)、成本的變化會給問題解決帶來的改變，從而發(fā)現(xiàn)更多可能性。聰明小人法（SLM），幫助把微觀層面的作用和變化顯示出來，以利于尋找問題的解。謝謝！第9章效應(yīng)知識庫創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究所主要內(nèi)容效應(yīng)效應(yīng)應(yīng)用范例效應(yīng)知識庫及應(yīng)用過程案例分析9-1效應(yīng)1.效應(yīng)效應(yīng)是發(fā)明問題解決理論(Theoryofinventiveproblemsolving,TRIZ)中一種基于知識的工具。產(chǎn)品功能是輸入到輸出能量、物料和信息的轉(zhuǎn)換，本質(zhì)上是描述這些能量、物料和信息的屬性的變化。這些屬性的變化可以用科學(xué)效應(yīng)描述。科學(xué)效應(yīng)一般可用科學(xué)定律或定理描述，應(yīng)用效應(yīng)，可以利用本領(lǐng)域特別是其它領(lǐng)域的有關(guān)定律解決設(shè)計(jì)中的問題。按照效應(yīng)所包含的信息，效應(yīng)可分為物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)、幾何效應(yīng)。效應(yīng)輸入量輸出量摩擦效應(yīng)T1T2功能：傳遞扭矩圖9.1效應(yīng)示意圖及摩擦效應(yīng)9-1效應(yīng)1.效應(yīng)效應(yīng)是對系統(tǒng)輸入/輸出間轉(zhuǎn)換過程的描述，該過程由科學(xué)原理和系統(tǒng)屬性支配，并伴有現(xiàn)象發(fā)生。每一個(gè)效應(yīng)都有輸入和輸出，因此效應(yīng)模型有輸入和輸出兩個(gè)接口（兩極），如圖9.2（a）所示。效應(yīng)還可以通過輔助量來控制或調(diào)整其輸出，可控制的效應(yīng)模型擴(kuò)展為三個(gè)接口（三極），如圖9.2（b）所示。圖9.2效應(yīng)模型效應(yīng)效應(yīng)(a)兩極效應(yīng)模型(b)三極效應(yīng)模型效應(yīng)輸入流控制流Flow輸出流9-1效應(yīng)1.效應(yīng)一個(gè)效應(yīng)可以有多個(gè)輸入流、輸出流或控制流，例如庫侖效應(yīng)中帶電體所帶電量(Q1,Q2)為兩個(gè)輸入流，庫侖力(F)為輸出流，相對介電常數(shù)(εr)和帶電體間距離(r)為控制流，如圖9.3所示。效應(yīng)可以用具有多個(gè)輸入流、輸出流或控制流的多極效應(yīng)模型表示，如圖9.4所示。圖9.3庫倫效應(yīng)模型圖9.4具有多流的多極效應(yīng)模型9-1效應(yīng)2.效應(yīng)模式基于多流多極效應(yīng)模型構(gòu)建效應(yīng)鏈的基本組成方式稱為效應(yīng)模式，效應(yīng)模式有以下幾種：圖9.5串聯(lián)效應(yīng)模式圖9.6并聯(lián)效應(yīng)模式（1）串聯(lián)效應(yīng)模式：預(yù)期的輸入/輸出轉(zhuǎn)換由按順序相繼發(fā)生的多個(gè)效應(yīng)共同實(shí)現(xiàn)，如圖9.5所示。（2）并聯(lián)效應(yīng)模式：預(yù)期的輸入/輸出轉(zhuǎn)換由同時(shí)發(fā)生的多個(gè)效應(yīng)共同實(shí)現(xiàn)，如圖9.6所示?！?-1效應(yīng)2.效應(yīng)模式圖9.7環(huán)形效應(yīng)模式圖9.8控制效應(yīng)模式（3）環(huán)形效應(yīng)模式：預(yù)期的輸入/輸出轉(zhuǎn)換由多個(gè)效應(yīng)共同實(shí)現(xiàn)，后一效應(yīng)的輸出流通過一定的方式返回到前一效應(yīng)的輸入端，如圖9.7所示。（4）控制效應(yīng)模式：預(yù)期的輸入/輸出轉(zhuǎn)換由多個(gè)效應(yīng)共同實(shí)現(xiàn)，其中一個(gè)或多個(gè)效應(yīng)的輸出流由其他效應(yīng)的輸出流控制，如圖9.8所示。9-2效應(yīng)應(yīng)用范例效應(yīng)1：麥比烏斯圈圖9.9麥比烏斯圈拿一條紙，它有兩個(gè)面，把它的兩頭粘上就可以做成一個(gè)環(huán)，兩個(gè)面保持下來，一個(gè)內(nèi)表面，一個(gè)外表面。如果將紙條的一端扭轉(zhuǎn)180°然后再將兩端粘起來，會出現(xiàn)什么情況？如圖9.9所示，只有一個(gè)持續(xù)的面。這種扭轉(zhuǎn)的條粘成的環(huán)稱為“麥比烏斯圈”，是以首次描述了此圈奇妙特性的德國數(shù)學(xué)家的名字命名的?！?-2效應(yīng)應(yīng)用范例效應(yīng)1：麥比烏斯圈圖9.10麥比烏斯圈研磨帶工程應(yīng)用：工程上應(yīng)用的研磨帶，是在環(huán)形帶的外表面涂上研磨材料，當(dāng)研磨層磨完了就要更換研磨帶。怎樣才能既不增加皮帶長度又能使它的工作壽命延長呢?

運(yùn)用麥比烏斯圈特性可以解決這個(gè)問題，如圖9.10所示。皮帶圈的長短和通常的沒有兩樣，但由于它的工作面增加一倍，所以它的壽命也增加了一倍。

麥比烏斯圈還可用于過濾器、錄音機(jī)等創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，目前利用麥比烏斯圈申請的專利有100多項(xiàng)。9-2效應(yīng)應(yīng)用范例效應(yīng)2：超塑性（力學(xué)、熱物理學(xué)）圖9.11超塑性效應(yīng)金屬合金具有多晶結(jié)構(gòu)。晶粒結(jié)構(gòu)不是理想的，而存在變位。變位處的原子間引力比有序處的力弱。溫度升高使組成晶格原子的振動能量增加并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷的增加。當(dāng)溫度為熔點(diǎn)溫度一半時(shí)，具有細(xì)粒結(jié)構(gòu)合金的變位數(shù)目增加。如果在晶粒間的邊界有足夠多的變位，只需要很小的機(jī)械力就能引起晶粒間的滑動，如圖9.11所示，在宏觀上表現(xiàn)為變形，這種效應(yīng)稱為超塑性?！?-2效應(yīng)應(yīng)用范例圖9.12超塑性效應(yīng)在中空元件成形中的應(yīng)用工程應(yīng)用：利用超塑性制成中空元件。航空航天工業(yè)中采用質(zhì)量輕的管狀鋁鈦合金鋼生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的中空部件，這需要管狀合金鋼同時(shí)在不同的方向受到氣體壓力使其發(fā)生形變。然而，普通熱模成型達(dá)不到這個(gè)壓力值?？梢詫⒐軤詈辖痄摲胚M(jìn)壓力和溫度適當(dāng)?shù)募訜崞骰驙t中，利用合金的超塑性制成中空元件，如圖9.12所示。效應(yīng)2：超塑性（力學(xué)、熱物理學(xué)）9-2效應(yīng)應(yīng)用范例效應(yīng)3：離子束濺射（電學(xué)、微電子學(xué)）圖9.13離子束噴射表面原子用離子束轟擊表面，入射離子的能量將轉(zhuǎn)移到目標(biāo)材料的原子上。能量轉(zhuǎn)移通常導(dǎo)致表面原子的噴射，這使得表面被侵蝕或?yàn)R蝕，如圖9.13所示。為了防止離子與氣體原子相撞，需要將系統(tǒng)放在真空中?！?-2效應(yīng)應(yīng)用范例圖9.14利用離子束濺射制成電子發(fā)射器工程應(yīng)用：電子發(fā)射裝置。傳統(tǒng)的電子發(fā)射器利用熱陰極，這種方法能量損失大。利用冷陰極制成的電子發(fā)射器能夠解決能量損失的問題，但是設(shè)備的制造過程復(fù)雜，成本高，產(chǎn)量很低。為了生產(chǎn)電子發(fā)射器，可以利用離子濺射生成洞形發(fā)射器的方法，如圖9.14所示。底層之上有一絕緣層。利用熱酸有選擇的蝕刻絕緣層。絕緣層上被嵌入的地方為水滴形狀的洞。這些洞足夠深，能夠接觸到傳導(dǎo)層。通過離子束濺射，鎢（或其它電極材料）被沉積到洞里。門電極和錐形發(fā)射器同時(shí)形成。水滴形狀的洞的底部決定發(fā)射器的形狀。效應(yīng)3：離子束濺射（電學(xué)、微電子學(xué)）9-2效應(yīng)應(yīng)用范例效應(yīng)4：處于液體中的物體重量減少（力學(xué)、流體力學(xué)、幾何學(xué)）圖9.15將物體置于液體中會使物體的重量減少將物體置于液體中浮力會使物體的重量減少，如圖9.15所示。當(dāng)物體浸入液體且液體密度和物體密度一致時(shí)，會發(fā)生物體失重效應(yīng)。這種失重效應(yīng)作為整體系統(tǒng)而不是作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示出來。例如，靜止在水中的人的內(nèi)部器官會有失重的感覺。然而，在物體變形中并沒有發(fā)生由真正的完全失重所引起的變化。9-2效應(yīng)應(yīng)用范例圖9.16置物體于液體中減小該物體的加速度工程應(yīng)用：浮力裝置。空中交通工具產(chǎn)生高加速度，使飛行員和宇航員承受很高的機(jī)械超載。加速度不是均勻的傳送到身體的各個(gè)部分，因此擾亂了循環(huán)系統(tǒng)的正常機(jī)能。為了保護(hù)物體免受加速度方向的超載，使用了充氣裝置。然而，這種裝置需要復(fù)雜的閥門系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)。這是因?yàn)檠b置中的氣囊必須被快速控制以補(bǔ)償加速度。為了補(bǔ)償在具有很大加速的物體表面增加的壓力，建議將物體浸入液體介質(zhì)中，如圖9.16所示。物體浸入恰當(dāng)密度的液體媒介中會發(fā)生失重。如果物體密度均勻，它和液體介質(zhì)作為整體獲得加速度。人體能被認(rèn)為是近似均勻的。效應(yīng)4：處于液體中的物體重量減少（力學(xué)、流體力學(xué)、幾何學(xué)）9-3效應(yīng)知識庫及應(yīng)用過程1.效應(yīng)知識庫效應(yīng)是TRIZ中最容易使用的工具之一，而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)必須開發(fā)出一個(gè)大型的效應(yīng)知識庫。按照功能對現(xiàn)有效應(yīng)和實(shí)例進(jìn)行分類，建立效應(yīng)知識庫，通過關(guān)聯(lián)模式和控制模式對需求功能進(jìn)行改進(jìn)，產(chǎn)生新概念，使存在的問題得以解決。按照效應(yīng)所實(shí)現(xiàn)的功能，將效應(yīng)知識庫中的效應(yīng)和實(shí)例，與功能結(jié)構(gòu)樹中的基本子功能對應(yīng)起來，以確定效應(yīng)在知識庫中的位置。因此，依據(jù)需求功能，設(shè)計(jì)者能快速準(zhǔn)確地從效應(yīng)知識庫中找出所需要的效應(yīng)。9-3效應(yīng)知識庫及應(yīng)用過程1.效應(yīng)知識庫在解決問題過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)下述情況：需求功能已經(jīng)確定，用以實(shí)現(xiàn)功能的效應(yīng)也已經(jīng)找到，但仍然不能解決問題，原因在于設(shè)計(jì)者不知道如何將這些效應(yīng)應(yīng)用到實(shí)際問題中去。因此，效應(yīng)知識庫中除了效應(yīng)以外，還應(yīng)添加大量的工程實(shí)例，以提示設(shè)計(jì)者如何應(yīng)用效應(yīng)解決實(shí)際問題。另外，每個(gè)人的知識是有限的，不可能對各個(gè)領(lǐng)域的知識都有深入的了解。為了有效的應(yīng)用效應(yīng)知識庫和實(shí)例來解決問題，每一條效應(yīng)和實(shí)例都應(yīng)包含必要的說明、應(yīng)用條件、公式、應(yīng)用范圍等信息。由于不同效應(yīng)和實(shí)例存在于不同的技術(shù)領(lǐng)域，使用不同的技術(shù)術(shù)語，為使其更具有普遍性以解決其它領(lǐng)域的問題，對每一條效應(yīng)或?qū)嵗夹枰橄蟪銎浔举|(zhì)，忽略與特定領(lǐng)域相關(guān)的描述。9-3效應(yīng)知識庫及應(yīng)用過程2.應(yīng)用效應(yīng)知識庫求解功能的一般過程在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員首先要發(fā)現(xiàn)和確定問題，然后進(jìn)行系統(tǒng)分析，功能分析，進(jìn)而確定需求功能，建立功能結(jié)構(gòu)，進(jìn)而按照需求功能從效應(yīng)知識庫中查找恰當(dāng)?shù)男?yīng)和實(shí)例，利用關(guān)聯(lián)和控制方式對現(xiàn)有功能進(jìn)行改進(jìn)，確定出問題的原理解，并對該原理解進(jìn)行檢驗(yàn)，如果原理解不能滿足需求功能則應(yīng)該重新對問題進(jìn)行分析或選擇其他效應(yīng)。圖9.17應(yīng)用效應(yīng)解決問題的一般過程9-4案例分析：快速切斷閥的改進(jìn)設(shè)計(jì)1.問題背景根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況，TRT液壓系統(tǒng)及快速切斷閥存在著如下一些問題：高爐煤氣含塵量較高，插板閥在啟閉過程中液壓系統(tǒng)與煤氣直接接觸，使整個(gè)液壓系統(tǒng)的油質(zhì)清潔度難以滿足要求。液壓系統(tǒng)的儀表在使用過程中存在一些問題，如壓力控制開關(guān)和壓差發(fā)訊器的工作可靠性較差，伺服閥和伺服放大器的質(zhì)量和性能不穩(wěn)定。因操作環(huán)境較為惡劣，不經(jīng)常動作的快速切斷閥長期工作的可靠性較低。在快速切斷閥緊急關(guān)閉的最后階段，由于動力彈簧的彈力隨形變的減小而減小，而液壓系統(tǒng)不能提供與彈力同向的作用力，因此會出現(xiàn)動力不足，閥門無法完全關(guān)閉的情況。TRT系統(tǒng)正常工作時(shí)，快速切斷閥處于打開狀態(tài)，液壓系統(tǒng)需要長時(shí)間持續(xù)工作，消耗大量電能。9-4案例分析：快速切斷閥的改進(jìn)設(shè)計(jì)1.問題背景圖4.27已從系統(tǒng)功能的角度描述TRT系統(tǒng)中快速切斷閥存在的問題：有害作用：電機(jī)和液控箱消耗