1、第九章 運用TRIZ處理創新問題的實例124335第一節 污水管材的創新設計第二節 薄板玻璃的加工第三節 減少熱處置過程中的煙霧污染第四節 寶馬汽車的外形設計第五節 飛機機翼的進化下一頁前往.第九章 運用TRIZ處理創新問題的實例67938第六節 提高智能吸塵器的清潔效果第七節 破冰船的創新設計第八節 滾動直線導軌的集成化創新設計第九節 計算機輔助創新設計簡介上一頁前往.第九章 運用TRIZ處理創新問題的實例利用TRIZ實際處理發明問題時，能夠運用到該實際的一個或多個工具，圖9-1所示為利用TRIZ實際處理問題的流程圖，該圖不僅描畫了TRIZ實際各工具之間的關系，也描畫了產品創新設計問題的處理

2、方法。在處理發明問題時，首先是對給定的問題進展分析，包括系統的功能分析、理想化目的分析以及可用資源分析等。假設發現系統存在技術沖突，那么利用TRIZ實際提供的技術沖突矩陣加以處理;假設所需處理的問題明確，但不知道如何進展處置，那么可經過功能分析運用效應知識庫直接來處理;也可對需求創新的技術系統進展進化過程的預測，并運用物場實際和76個規范解法找到進化途徑。當利用TRIZ實際的工具獲得問題的處理方案后，需對候選方案進展評價，包括理想化評價和系統特性評價，檢驗候選方案能否滿足系統目的要求，能否符合進化方式要求。下一頁前往.第九章 運用TRIZ處理創新問題的實例在對候選方案進展評價后，假設候選方案到

3、達稱心的要求，那么進展后續的設計任務;反之，需求利用TRIZ對問題進展反復循環的分析，直到找出處理問題的最終可行方案。由此可見，利用TRIZ實際處理問題的關鍵是運用之前的前處置和運用之后的后處置。TRIZ作為處理發明問題的比較適用的創新實際，更應強調其在科研和消費實際中的運用，強調由運用而給企業帶來的實踐效益。下面經過一些實例，引見TRIZ實際在科研和消費中的運用情況。上一頁前往.第一節 污水管材的創新設計一、運用背景隨著國家對環境維護力度的加大，傳統的水泥管正在逐漸退出市場。20世紀90年代后期，新型替代產品各類環保排水管材開場在工程上運用。在排污管道領域，運用較多的是塑料管，如PV C雙壁

4、波紋管、PE雙壁波紋管、高密度聚乙烯(HDPE)纏繞構造壁管等。近年來，采用歐洲瑞士與美國技術制造的鍍鋅螺旋鋼管開場進入國內市場，廣泛運用于通風、雨水管道系統中，由于受防腐性能的限制，還沒有大量在污水管道工程中運用。二、問題描畫下一頁前往.第一節 污水管材的創新設計污水管道系統要求管材具有較高的可靠性，由于管材既要求接受靜載荷又要求接受動載荷，所以要求管材必需具有較高的環剛度。由于污水具有一定的酸堿度并伴有沙土等，所以要求管材既要耐腐蝕，又要耐磨損。分析塑料管及鍍鋅螺旋鋼管的性能差別，主要是由于材質不同，而呵斥兩類管材性能上具有的優勢不同。鍍鋅螺旋鋼管的優點是環剛度較大，耗材較少，缺乏是防腐性

5、能普通，并且不耐磨損;塑料管的優點是耐腐蝕、耐磨損，但是環剛度的提高遭到限制，耗材較多。三、問題分析根據以上對問題的描畫，從接受載荷、提高剛度的角度講，鍍鋅螺旋鋼管本身強度好，運用鍍鋅螺旋鋼管具有明顯的優勢，但其本身不耐腐蝕、不耐磨損，可靠性下降，致使其運用壽命降低。上一頁下一頁前往.第一節 污水管材的創新設計因此，假設要改善鍍鋅螺旋鋼管的耐腐蝕、耐磨損性能，提高其可靠性，就要添加鍍鋅層的鋼板厚度，使運動物體分量添加，提高剛度與耗費鋼材之間構成一對明顯沖突;從耐腐蝕、耐磨損角度講，運用塑料管有一定的優勢，但當管道直徑超越一定值時，塑料管接受載荷加大，其任務可靠性降低，提高剛度與耗費管材之間也構

6、成一對明顯沖突。在提高管材可靠性的同時，應降低資料耗費，減輕介質對管道內壁的流動磨損和減少有害介質的濃度。從資料力學的角度思索，當經過提高資料彈性模量受限時，只能另辟新徑采用加強設計，但加強設計只是一個實現理想化的命題，終究應采用怎樣的設計方案可以處理提高剛度與減少資料之間的沖突，從而設計消費出一種新型管材，使其既具有鋼管的高剛度性能，又具有塑料管的耐腐蝕、耐酸堿性能呢?上一頁下一頁前往.第一節 污水管材的創新設計四、問題處理1.將普通領域間題描畫轉換成39項工程參數中的兩項，即轉換為TRIZ規范間題無論是塑料管還是鍍鋅螺旋鋼管，假設要提高其環剛度，就要添加耗材，技術沖突是既要提高管材強度，同

7、時管材的單位分量還要下降。根據對技術沖突的描畫，將該技術沖突轉換為39項工程參數中的兩項:(1)工程參數14號強度:強度指物體遭到外力作用時，抵抗使其發生變化的才干;或者在外部影響下的抵抗破壞(分裂)和不發生形變的性質。在此問題中，管材強度要提高，為改善的參數。(2)工程參數1號運動物體的分量:運動物體的分量指重力場中的運動物體作用在阻止其自在下落的支撐物上的力，分量也經常表示物體的質量。上一頁下一頁前往.第一節 污水管材的創新設計在此問題中，管材的單位分量要提高，為惡化的參數。2.根據得到的工程參數，確定處理間題需求的發明原理根據得到的兩個工程參數，改善參數14為強度，惡化參數1為運動物體的

8、分量，查閱阿奇舒勒技術沖突矩陣得到4個創新原理:1號、8號、15號、40號。(1) 1號分割原理的根本內容是:將物體分成獨立的部分;使物體成為可裝配的;添加物體的分割程度。(2) 8號質量補償原理的根本內容是:將物體與具有上升力的另一物體結合以抵消其質量;將物體與介質(最好是氣動力和液動力)相互作用以抵消其質量。上一頁下一頁前往.第一節 污水管材的創新設計(3)15號動態化原理的根本內容是:物體(或外部介質)的特性的變化該當在每一任務階段都是最正確的;將物體分成彼此相對挪動的幾個部分;使不動的物體成為動的。(4) 40號復合資料原理的根本內容是:用復合資料替代單一資料。綜合分析以上4條發明原理

9、，其中1號分割原理、8號質量補償原理、15號動態化原理對該問題的徹底處理指點意義不大，而40號復合資料原理是處理該問題最有價值的發明原理。3. TRIZ解的類比運用得到間題的最終解高密度聚乙烯(HDPE )的物理性能:密度為0. 941 0. 970 g/cm3，熔點為131。上一頁下一頁前往.第一節 污水管材的創新設計有較好的耐磨性、耐寒性、透氣性、不透水性、耐化學藥品性、電氣絕緣性、耐應力開裂性、硬度和機械強度，較高的結晶度、軟化點和運用強度，在室溫下幾乎不溶于任何有機溶劑。在空氣中加熱或在日光中照射易老化作用。HDPE具有很好的抗沖擊性、耐腐性，在埋地運用上備受歡迎，然而由于它較低的彈性

10、模量值，這使其在用于大口徑管道時，遇到一個不可抑制的瓶頸管的環剛度無法提升到符合要求。按照ISO的定義，環剛度由下式表述: SN=EI/D3當直徑D添加一倍時，環剛度SN那么相應地降低8倍。因此做2 000 mm口徑的管與做500 mm口徑的管，在技術上的難度不可同日而語。上一頁下一頁前往.第一節 污水管材的創新設計由于直徑D添加了4倍使得環剛度減少了64倍。假設要求堅持環剛度SN不變，必需經過添加截面慣性矩I或資料彈性模量E至相當倍數，以抵消直徑添加對環剛度產生的影響。而單靠添加I值是不現實的，由于幾十倍I值的添加，意味著資料本錢成數十倍的添加，同時當I值添加到一定程度時，工藝技術必然遇到難

11、以實現的問題。故必需同時在提升E值方面做文章，才干實現SN值的堅持。鋼材的高彈性模量剛好使它可以擔此重擔。表9-1是鋼與HDPE的彈性模量的比較。可見在長期條件下，鋼的彈性模量是HDPE的近200倍。鋼的這一杰出性能是鋼塑復合的實際根底。以TRIZ實際中40號復合資料原理用復合資料替代單一資料為指點，采用二層共擠技術復合壓延工藝，制成塑料(PVC , PE , PP )膜。上一頁下一頁前往.第一節 污水管材的創新設計再與鍍鋅鋼板采用熔融粘貼的工藝制成塑鋼復合板材，再以塑鋼復合板材為原資料，在公用成管設備上制成復合螺旋波紋管材，如圖9-2所示。五、結論將研討對象理想化是自然科學的根本方法之一。理

12、想化是對客觀世界中存在物體的一種籠統，這種籠統客觀世界既不存在，又不能經過實驗驗證。理想化的物體是真實物體存在的一種極限形狀，對于某些研討起著重要的作用。在TRIZ中理想化是一種強有力的工具，在創新過程中起著重要的作用。上一頁下一頁前往.第一節 污水管材的創新設計塑鋼復合螺旋波紋鋼管與塑料管材相比，管材剛度大幅度提高;與鍍鋅螺旋鋼管相比抗腐蝕性、耐磨損性能提高。以鍍鋅板材作基體資料延續成型為骨架內管，以塑料片層為防腐抗磨資料，使管材的抗壓強度目的、耐腐蝕性、耐磨損性能都得到保證。以TRIZ實際為根底研發的污水管材既具備鋼管的高剛度性又有塑料管的高防腐性，因此該產品填補了國內同時具備高剛度性和高

13、防腐性的鋼管的空白。上一頁前往.第二節 薄板玻璃的加工一、運用背景某企業需求消費大量的、各種外形的玻璃板。在玻璃板的加工過程中，首先工人需求將玻璃板切生長方形，然后根據客戶的要求，加工成一定的外形。然而，在加工過程中，由于薄板玻璃受力時很容易斷裂，容易出現玻璃破碎景象，而且玻璃的厚度是客戶訂單上要求的，不能經過添加玻璃厚度來到達防止玻璃破碎的目的。二、問題描畫為了加工出各種外形的玻璃板，薄板玻璃在加工過程中必然會遭到力的作用，由于薄板玻璃無法接受該力的作用而發生破碎，從而添加了加工過程的難度。下一頁前往.第二節 薄板玻璃的加工為了防止發生玻璃破碎的景象，工人們在加工過程中必需非常小心。因此，在

14、加工過程中，對薄板玻璃的加工操作就要進展嚴厲的控制，保證玻璃受力不超越極限，以到達加工成型玻璃板的目的。三、問題分析根據以上對問題的描畫，發現加工過程的現狀是:要消費出滿足客戶要求的玻璃板，在制造過程中極容易出現玻璃破碎的情況;而要防止玻璃破碎，需求添加玻璃厚度，可這又無法滿足客戶要求。分析得出薄板玻璃加工過程中存在著一對技術沖突，即玻璃板的可制造性與制造流程的方便性之間的沖突。四、問題處理上一頁下一頁前往.第二節 薄板玻璃的加工1.將普通領域間題描畫轉換成39項工程參數中的兩項，即轉換為TRIZ規范間題“既要保證玻璃板能加工成型又要防止玻璃的破碎，從待處理問題的文字表達中，試著找出問題是由哪

15、些相互矛盾沖突的屬性所引起，將文字表達轉換成39項工程參數中的兩項:工程參數32號可制造性:可制造性指物體或系統制造過程中簡單、方便的程度。這是欲改善的特性，以此作為改善的參數。工程參數33號操作流程的方便性:操作流程的方便性指在操作過程中，假設需求的人數越少，操作步驟越少，以及所需的工具越少，同時又有較高的產出，那么代表方便性越高。這是被惡化的特性，以此作為被惡化的參數。上一頁下一頁前往.第二節 薄板玻璃的加工2.根據得到的工程參數，確定處理間題需求的發明原理查找阿奇舒勒技術沖突矩陣，從矩陣表查找第32列和第33行對應的方格，得到方格中引薦的發明原理序號共4個，分別是2號、5號、13號、16

16、號與前面的發明原理序號對應，得到4條發明原理及其解釋如下:(1) 2號分別原理:將物體中“負面的部分或特性抽取出來;只從物體中抽取出必要的部分或特性。(2) 5號合并原理:合并空間上的同類或相鄰的物體或操作;合并時間上的同類或相鄰的物體或操作。(3) 13號反向作用原理:顛倒過去處理問題的方法;使物體的活動部分改動為固定的，讓固定的部分變為活動的;翻轉物體(或過程)。上一頁下一頁前往.第二節 薄板玻璃的加工(4) 16號未到達或超越的作用原理:主要表達在現有的方法難以完成對象的100% ,可用同樣的方法完成“稍少或“稍多一點，使問題簡化。綜合分析以上4條發明原理的解釋，其中2號分別原理、13號

17、反向作用原理、16號未到達或超越的作用原理對問題徹底處理的奉獻有限，而5號合并原理對問題的徹底處理奉獻最大，是最有價值的發明原理。 3. TRIZ解的類比運用得到間題的最終解由5號合并原理的解釋“合并空間上的同類或相鄰的物體或操作，想到將多層薄板玻璃疊放在一同，從而構成一疊玻璃，而且事先在每層玻璃面上灑一層水或涂一層油，以保證堆疊后的玻璃可以構成足夠強的豁附力。一疊玻璃的強度會遠大于單層玻璃的強度，在加工中就可以接受較大的力的作用，從而改善了薄板玻璃的可制造性。上一頁下一頁前往.第二節 薄板玻璃的加工當加工完成后，再分開每層玻璃，從而獲得了滿足客戶要求的產品。五、結論經過薄板玻璃加工過程中“可

18、制造性與操作流程的方便性問題的處理，闡明了利用TRIZ的沖突處理原理，將沖突規范化，運用沖突矩陣，選擇TRIZ中的發明原理處理沖突，從而構成了確定沖突及處理沖突問題的系統化方法與過程。上一頁前往.第三節 減少熱處置過程中的煙霧污染一、運用背景某工廠得到一份訂單，需求對大型的金屬零件進展熱處置。進展這項任務的操作程序是:吊車司機必需從加熱爐中吊出通紅的鑄鐵，將它運到一個油槽的上方并將其緩慢地放入油槽中。每次當炙熱的鑄鐵被放入到油槽中去的時候，都會產生大量的煙霧，會讓吊車司機的喉嚨覺得很不溫馨。任務了幾天后，吊車司機找到車間經理埋怨說:“天天覆蓋在煙霧中，這樣干我很難呼吸。我的控制室離房頂很近，一

19、切從油槽里升起的煙都向我飄來，我不干了。在對小型零件進展熱處置的時候，煙霧本來不是問題，由于車間里的通風設備可以滿足要求。下一頁前往.第三節 減少熱處置過程中的煙霧污染但是，在對大型零件做熱處置時，煙霧就變成了主要問題，由于熱處置工藝不能改動，如圖9-3所示。車間經理面臨一個典型的管理情況:他必需想出一種方法來處理煙霧的問題，但他并不知道方法在哪里。二、問題分析1.分析技術系統從定義上來說，一個技術系統應該包括3個部分:兩種物質和一個場。要處理問題，首先應明確引起問題的技術系統。在這個例子中，引起問題的技術系統是油槽里的油、金屬部件，以及該部件的熱能。煙是這個過程的副產物，對吊車司機呵斥危害。

20、我們可以列出該技術系統中的主要成分及其相應功能，如表9 -2所示。上一頁下一頁前往.第三節 減少熱處置過程中的煙霧污染在本例中，吊車司機將通紅的部件放到裝滿油的油槽中，金屬部件一接觸油就會產生濃煙，污染環境。我們的目的就是希望經過消除煙霧或降低煙霧呵斥的危害，改善吊車司機的任務環境。2.陳說技術沖突在本例中，需求被消除的負面特性是煙霧。最直接的方法就是用金屬蓋把油槽蓋住，這樣可以防止油煙四散。但是，這樣做會使系統的復雜性和分量添加。針對這種情況，可以構建出以下技術沖突:技術沖突1:假設利用金屬蓋將特性(濃煙帶來的有害作用)減少(消除)，那么系統的“復雜性添加。上一頁下一頁前往.第三節 減少熱處

21、置過程中的煙霧污染技術沖突2:假設利用金屬蓋將特性(濃煙帶來的有害作用)減少(消除)，那么系統的“分量添加。3.處理技術沖突1)技術沖突1讓我們對照沖突矩陣來看一下技術沖突1。與特性“濃煙帶來的有害作用在意義上最接近的是“物體產生的有害要素，與“復雜性在意義上最接近的是“系統的復雜性。在沖突矩陣表中，對應的單元格中的創新原理是:19 , 1 , 31。讓我們來分析一下這些創新原理。原理19“周期性作用原理建議:(1)用周期性動作或脈激動作替代延續動作。上一頁下一頁前往.第三節 減少熱處置過程中的煙霧污染(2)假設周期性動作正在進展，改動其運動頻率。(3)在脈沖周期中利用暫停來執行另一有用動作。

22、運用原理19意味著間歇地將金屬部件放入油槽加溫，這只需經過翻開和封鎖油槽的蓋子才干實現。惋惜的是，現存的條件不允許這樣做，所以該原理不適用。原理1“分割原理建議:(1)將一個物體分成相互獨立的部分;(2)將一個物體分成容易組裝和裝配的部分;(3)添加一個物體的可分性。運用原理1 (1)意味著將蓋子分割成不同的部分，運用1 (2)將蓋子分割程度添加至成千上萬，甚至上百萬份。上一頁下一頁前往.第三節 減少熱處置過程中的煙霧污染進一步延伸這個概念，蓋子即可由非常細小的球體(甚至是液體)構成。這樣的活動蓋就不會影響將熾熱部件放入油中。原理31“多孔資料原理建議:(1)給物體加孔，或運用輔助的有孔資料(

23、插入或覆蓋等);(2)假設一物體曾經有孔，事先向孔中充入相應物質運用原理31 (1)意味著用多孔資料制成蓋子。將原理1 (2)和原理31 (1)結合，使我們想到用有孔的小球或液體來做油槽蓋。有孔資料可以吸收煙霧。2)技術沖突2讓我們對照沖突矩陣來看一下技術沖突2。上一頁下一頁前往.第三節 減少熱處置過程中的煙霧污染與特性“濃煙帶來的有害作用在意義上最接近的是“物體產生的有害要素，與“分量在意義上最接近的是“靜止物體的分量。在沖突矩陣表中，對應的單元格中的創新原理是:35, 22, 1、39。下面來分析一下這些創新原理。原理35“參數變化原理建議:(1)改動物體的物理形狀。(2)改動濃度或密度。

24、(3)改動物體的柔性。(4)改動溫度或體積。原理35 (1)建議改動系統的物理性能，即將目前固態的系統變成液態或氣態。在技術沖突1中已涉及利用液態。上一頁下一頁前往.第三節 減少熱處置過程中的煙霧污染將油槽蓋變為氣態是很有趣的一項建議，但我們如何實現呢?種比空氣重的惰性氣體，可以覆蓋在油的外表充任油槽蓋。原理22“變有害為有益原理建議:(1)利用有害要素獲得積極的效果，尤其是環境中的有害要素。(2)經過與一個有害要素結合，消除另一個有害要素。(3)在一定的范圍內添加有害作用，來停頓原有的有害作用。原理22(3)提出添加煙霧使其成為在油和氧氣間的屏障，而防止油槽冒煙。原理1“分割原理再次出現，請

25、參看上面的分析。原理39“惰性環境原理建議:(1)用惰性環境替代通常的環境。(2)在物體中添加惰性或中性添加劑。上一頁下一頁前往.第三節 減少熱處置過程中的煙霧污染(3)運用真實環境。三、最終方案將原理3s (1)和原理39 ( 1)結合起來，提出了一個簡單的處理方案:用一種液體(35(1)或惰性(39 (1)氣體作為油槽蓋來防止油槽冒煙，這樣既能防止冒煙，又不會添加系統的復雜性，還不影響司機的任務。上一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計一、運用背景在歐洲那些最初為行人和馬車建筑的城市道路上，由于汽車持有量的添加，交通變得非常擁堵，雖然政府采取了提高燃料費的措施，但交通擁堵的情況并沒有得到明顯

26、改善。為了改動這種情況，市政府經過添加稅收以進一步提高大型汽車在城市里的運用費用，目的在于鼓勵小型汽車的消費。然而由于市場上沒有非常有特征的小型汽車，在某種意義上小型汽車還不能成為有錢人身份、位置的意味。因此，以消費大型私人奢華轎車為主的德國寶馬和飛馳公司，預備結合開發一種名牌智能化的小型汽車，使其在汽車市場上能獨領風騷，滿足有錢人的需求。寶馬和飛馳公司決議開發的系列新款迷他型汽車，不僅在城市中運用非常方便。下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計可以添加道路的運用空間，減輕空氣污染，緩解交通擁堵，容易停車，而且價錢更為經濟、性能更為有效。二、問題描畫當汽車的車身較長時，在碰撞過程中會有一個較大

27、的變形空間，可以吸收碰撞過程中產生的能量，緩解交通事故對人的沖擊力，減輕對乘車者的人身損傷。但這種汽車的分量與體積較大，轉彎半徑大，機動性差，非常蠢笨，在一定程度上呵斥了交通擁堵。而迷他型汽車體積小、分量輕，轉彎半徑小，機動靈敏性好，可以減輕交通擁堵問題，但由于車身較短，不具備變形緩沖功能，因此在碰撞時容易呵斥人員的傷亡。三、問題分析上一頁下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計根據以上對問題的描畫，發如今汽車制造過程中，假設縮短車身長度，那么汽車的平安性降低，碰撞時容易呵斥人員的傷亡，而添加車身長度，在一定程度上會呵斥交通擁堵。分析得出在汽車制造過程中存在著一對物理沖突:交通擁堵與防撞性能的沖

28、突。既要減輕交通擁堵、提高機動靈敏性，又要防止因車身長度縮短呵斥的在交通事故中防撞性能降低的沖突。四、問題處理1.將普通領域間題描畫轉換成39項工程參數中的兩項，即轉換為TRIZ規范間題“既要減輕交通擁堵、提高機動靈敏性，又要防止因車身長度縮短呵斥的在交通事故中防撞性能降低 。上一頁下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計從待處理問題的文字描畫中，試著找出問題是由哪些相互矛盾沖突的屬性所引起，將文字描畫轉換成39項工程參數中的兩項:工程參數5號運動物體的面積參數:運動物體的面積指運動物體被線條封鎖的一部分或者外表的幾何度量，或者運動物體內部或者外部外表的幾何度量。面積是以填充平面圖形的正方形個數

29、來度量的，如面積不僅可以是平面輪廓的面積，也可以是三維外表的面積，或一個三維物體一切平面、凸面或凹面的面積之和，此例中為物體的長度，屬于改善的參數。工程參數22號能量損失:能量損失指做無用功耗費的能量為了減少能量損失，有時需求運用不同的技術手段，來提高能量利用率。2.根據得到的工程參數，確定處理問題需求的發明原理上一頁下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計根據上述兩個工程參數，查閱阿奇舒勒技術沖突矩陣，可以得到對該問題的處理有指點意義的兩條創新原理:(1)15號動態化原理:使一個物體或其環境在操作的每一個階段自動調整，以到達優化的性能;劃分一個物體成具有相互關系的元件，元件之間可以改動相對位置

30、;假設一個物體是靜止的，使之變為運動的或可改動的。(2) 17號維數變化原理:將一維空間中運動或靜止的物體變成在二維空間中運動或靜止的物體，將二維空間中運動或靜止的物體變成在三維空間中運動或靜止的物體;將物體用多層陳列替代單層陳列;使物體傾斜或改動其方向;運用給定外表的反面。3. TRIZ解的類比運用得到問題的最終解上一頁下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計運用巧號動態化創新原理可以得到以下處理方案:15號創新原理為動態化原理，提高運動物體的面積參數。迷他型汽車的發動機被安裝在車身下面，以添加發動機與乘客分隔空間的大小。與客車相比，碰撞影響區域位于車身下面發動機的位置，因此可提升位于碰撞影響

31、區域上面的乘客空間。其動力安裝采用完全電控的發動機系統，是一臺600cc渦輪控制的三氣缸發動機，沒有機械連桿與油門或變速桿銜接。這種安裝激活六速自動變速箱，變速箱可以在假設干方式下運作，從完全自動到手工觸摸轉移，不用運用離合器。運用17號維數變化創新原理可以得到如下處理方案:17號創新原理為“維數變化原理，將物體一維直線運動變為二維平面運動。上一頁下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計迷他型汽車的動力機車安裝在滑翔架上，碰撞時車身沿斜面運動，減輕碰撞時的沖擊力，并加強了其抵抗外力變形的才干。與其他類似的概念車進展比較發現，這種迷他型智能汽車雖然微小，但空間似乎極其寬闊。乘車者坐在前、后縱向陳列

32、的兩個座位里，前面兩個車輪由鉸鏈銜接，車身坐落在此懸浮臂上，像摩托車一樣，經由一種傾角控制系統控制轉向端活動，并且車身前部可以斜靠進入邊角。五、結論迷他型汽車本身并沒有運用特殊資料來吸收能量，僅僅做了構造上的創新，其抵抗外力變形的才干便可堪與一輛普通轎車相媲美。本實例遵照了TRIZ實際的根本原那么:沒有添加新的資料而實現了其預定功能。上一頁前往.第五節 飛機機翼的進化一、運用背景早期的飛機機翼都是平直的。最初，飛機采用的是矩形機翼，這種機翼很容易制造。但由于其翼端較寬，會給飛機帶來很大的飛行阻力，因此，也就嚴重影響了飛機的飛行速度。后來，德國、英國、美國的噴氣式飛機先后上天。飛機開場進入了噴氣

33、式時代，其飛行速度迅速提高，接近音速。這時，機翼出現“激波，使機翼外表的空氣壓力發生變化。同時，飛機的前進阻力驟然劇增，比低速飛行時達十幾倍甚至幾十倍，這就是所謂的“音障。為了突破“音障，許多國家都在研制新型機翼。后掠翼型機翼一舉突破了“音障的妨礙。當時德國人發現把機翼做成向后掠的方式，像燕子的翅膀一樣，可以延遲“激波的產生，緩和飛機接近音速時的不穩定景象。下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計但是，新的問題又隨之出現了。向后掠的機翼，與不向后掠的平直機翼相比，在同樣的條件下產生的升力要小。這不僅對飛機的起飛、著陸和巡航帶來了不利影響，而且浪費了很多珍貴的燃料。能否設計出一種順應飛機的各種飛行

34、速度又具有快慢兼顧特點的機翼呢，這成為當時航空界所面臨的一大難題。二、問題描畫根據上述分析，系統存在的技術沖突為:(1)傳統固定機翼不適宜高空飛行。這是由于，在突破“音障的時候，會產生非常大的阻力，容易導致飛機在空中解體，而且此時飛機耗費的能量也相應加大。上一頁下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計(2)改良的三角機翼不適宜低速飛行。這是由于，當起飛與降落以及巡航時，在一樣推力條件下，飛機產生的升力小。當然，飛機耗費的能量，也相應的加大了。總之，矛盾集中表達在飛機的飛行速度與其在飛行時能量的耗費這兩個工程參數之間。三、問題分析我們要處理的這個問題，涉及兩個工程參數:19號運動物體的能量耗費和9

35、號速度。根據這兩個工程參數，可從沖突矩陣中得到以下4條創新原理:8號質量補償原理;15號動態化原理;35號參數變化原理;上一頁下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計38號加速強氧化原理。顯然，質量補償原理不適宜用來處理這個問題。由于，戰斗機要求機身輕便、靈敏、機動。而且，加重機身還會使速度這個技術特性惡化。可以運用加速強氧化原理，使燃料的熄滅更加充分，以使飛機獲得更大的推力。但是眾所周知，戰斗機上運用的是特制的、高熱量的航空油，它們在渦輪噴氣發動機中的熄滅，也曾經比較充分了。所以，再運用加速強氧化原理來改善燃油的充分熄滅率，效果就不是很明顯了。再來看一看后面兩個原理:15號動態化原理和35號參

36、數變化原理。按照這兩條創新原理提供的方法，技術人員對機翼進展改良，使其成為活動部件。上一頁下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計并且，在飛機飛行的時候，飛行員可以自在地控制機翼的形狀，使之可以在比較大的范圍內改動“后掠角的大小，從而獲得從平直翼到三角翼的變化。這樣就順應了飛機從低速到高速不同飛行形狀下的要求。以F111戰斗機為例，它在起飛階段，處于低速度飛行形狀，如圖9 -4所示。此時，機翼呈平直狀，可以獲得較大升力，飛機表現出良好的低速特性。另一方面，由于防止了長間隔滑行所浪費的能量，也有效地處理了飛機在低速度形狀下，速度與能量耗費之間的矛盾。F111在云層之上高速飛行時，兩翼后掠以減小飛行

37、阻力，如圖9-5所示。這樣，不僅減小了飛機的能耗，也延遲了“激波的產生，從而緩和了飛機接近音速時的不穩定景象，使飛機可以平安地到達更高的速度。飛機在不同的速度之下，采用不同的后掠角，可很好地順應不同的飛行要求。上一頁下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計四、討論結果綜合思索上面幾個創新原理，最終的處理方案為:(1)運用15號動態化原理;(2)運用35號參數變化原理。改動飛機的飛行形狀，使飛機在不同的飛行形狀下，得到不同的氣動外形，可以在很大程度上節約不用要的能耗。根據35號參數變化原理，并結合15號動態化原理給出的啟示，技術人員將飛機的機翼設計成一個活動的可變翼。這是飛機設計理念上一個大膽的創

38、新，它一舉突破了傳統的固定翼設計理念，在飛行器設計領域開辟了一片新天地。反思傳統的妥協設計思想方式，就只能在速度與能耗之間，做拆中性的設計了。上一頁下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計采用沖突矩陣查出的創新原理啟示，那么防止了傳統的妥協設計方式，從一個全新的角度，更好地處理了速度與能量這對技術沖突。TRIZ實際與妥協設計的不同之處，在此得到了充分的表達，這是TRIZ實際運用的一個經典例證。五、設計思緒如今，設計人員曾經找到了最稱心的設計思緒:可以在同一架飛機上得到平直翼和三角翼的優良的飛行特性，極大地節約了在起飛與降落過程(平直翼在低速飛行中，可得到較大的升力，從而縮短跑道的長度，借此節約了

39、能源)和高速飛行過程(三角翼在高速飛行中，可以隨便地突破音障，減輕機翼的受力，提高飛機在高速飛行時的強度，最終的結果也是降低了能量的耗費)耗費的能量。上一頁下一頁前往.第四節 寶馬汽車的外形設計六、最終方案根據上述分析的結果，技術人員勝利地設計出F111這種在當時是最新型的可變后掠翼戰斗/轟炸機。這是世界上第一架采用后掠翼思想設計的飛機，它開創了新一代超音速戰斗機的新紀元。從此以后，世界戰機家族又多了“可變后掠翼戰斗機這個新成員。在此之后設計出的一系列戰斗機，如英國、德國、意大利三國結合成立的帕納維亞飛機公司的狂風超音速戰斗機等(見圖9-6)，都采用了這種全新的設計思想。上一頁下一頁前往.第四

40、節 寶馬汽車的外形設計新的設計方案雖然丟棄了傳統的固定翼設計概念，但可變翼飛機仍保管了平直機翼升力大的優點。而在高速飛行時，它的兩翼又盡量后掠，飛機變得像三角機翼一樣，能輕而易舉地突破“音障，從而有效地降低了飛機迎風面積大的缺乏，實現了節能減耗以及提高飛行速度的期望，最終實現了提高其戰斗力的根本目的。上一頁前往.第六節 提高智能吸塵器的清潔效果一、背景技術簡介吸塵器機器人又稱清潔機器人，自動吸塵器或智能吸塵器，它是目前家用電器領域最具挑戰性的搶手研發課題，而且開發的難度極大。作為一種令人稱心的智能化的吸塵機器人，它該當具備能自動并徹底清潔家庭或辦公室中它能走得到的地面的功能不需求人彎著腰操作，

41、不需求人拖著電線移來移去，不需求人把它拆開把累積在內部的渣滓傾倒出來，不需求人在旁邊忍受它的噪聲，需求的只是人們一次性設定它的任務方式(例如，一次性任務還是每天任務一次，還是隔天任務，還是3天或隔幾天任務一次，每次任務在什么時辰等)，其他人們便不用管它(當然人們也可把它當作普通吸塵器運用插上導管清潔如床或茶幾底下等它走不進去的地方)。下一頁前往.第六節 提高智能吸塵器的清潔效果它能自動充電，自動把內部渣滓傳送到一個大容量渣滓箱中去。同時它還很平安:不會有觸電危險，不會撞壞東西，不會被撞壞，不會跌落至樓梯下，也不會走得太遠而消逝得無影無蹤，更重要的是作為一種家用電器而非奢侈品，它的價錢不會太貴，

42、普通家庭完全買得起。日本日立公司自20世紀80年代后期，便開場研發這樣的吸塵機器人，但是至今尚未有成熟的產品面世。其他如日本松下、韓國三星、LG、 Hanool Robotics、瑞典伊萊克斯、荷蘭飛利浦、德國Karcher、英國Dyson、澳大利亞Floorbotics、美國Eureka及iRobot , Evolution Robotic、中國臺灣聯騰電子等公司均曾經開發并提供了一些樣品或小批量產品。上一頁下一頁前往.第六節 提高智能吸塵器的清潔效果有的如玩具般在房間內隨意挪動(如iRobotics的Roomba被周刊評為2002年度全球最正確發明，最近中國臺灣聯騰電子公司也推出了同它類似

43、的產品)，有的能在單個房間內較簡單地按一定的道路挪動并能自動充電(如伊萊克斯公司的Trilobite )，有的還能在渣滓回收站清理掉內部渣滓(如karcher ) 。現實上，雖然有了這樣一些樣品或產品，但并不能到達令人稱心的程度，尚存的缺陷是:清潔效果不佳，功能沒有完全到達，還有價錢更是不能讓人接受。因此，均只能算是早期產品或稱第一代產品。二、初始問題情境三星公司開發的是一種全新的機器人真空清潔器，如圖9 -7所示。機器人可充任自主真空清潔器，從而在無需人工參與的情況下清潔房間地面。上一頁下一頁前往.第六節 提高智能吸塵器的清潔效果電池充電后大約可運用50 60 min。當任務期間電池電量缺乏

44、時，機器人會自動將真空封鎖，并前往充電座重新充電。當充電終了后，它會回到原來的位置繼續進展清潔。三星公司面對的主要難題是:為了提高機器人的清潔才干，消費者嘗試過用更大功率的電機增大吸力，雖然縮短了清潔時間，但卻需求更頻繁地為電池充電。所以，該工程的目的是:需求對現有真空清潔器進展最小的改動，以提供更高的真空清潔才干，同時不增大電池容量和吸風電機功率。三、運用TRIZ進展矛盾問題求解1.定義問題模型上一頁下一頁前往.第六節 提高智能吸塵器的清潔效果技術沖突1:假設機器人真空清潔器的吸入功率足夠大，那么灰塵可從被清潔外表上很好地除去，但電池電量會由于耗電量的增大而快速用完，并且真空任務時間會縮短。

45、技術沖突2:假設機器人真空清潔器的吸入功率足夠小，那么電池的任務時間可延伸，但吸塵器沒有足夠的吸力來吸收微塵。整個系統的主要功能:提供更高的真空清潔才干(即技術沖突1要改善的功能)。整個系統的作用對象:塵埃和污物。系統實現主要功能所運用工具:機器人真空清潔器吸氣口中的氣流。根據TRIZ實際的發明問題處理算法，為理處理此問題，應該找出一些特殊的功能單元(在TRIZ實際中把它們稱為X-element ) 。上一頁下一頁前往.第六節 提高智能吸塵器的清潔效果并把它們轉變為技術系統，在吸氣口處提供強大的氣流，同時不增大耗電量，并不因此而增大電池和電機的容量。2.研討理想處理方案物理沖突:吸氣口處的吸力

46、應該足夠大，以便除去灰塵，同時又應該足夠小，以便減小耗電量。技術最終理想結果:經過對機器人真空清潔器進展最小的改動，讓其本身提供大的吸力并作用在吸氣口處的灰塵上，同時使電池堅持足夠長的任務時間。物理理想最終結果:經過對吸氣口進展最小的改動，讓氣流在吸氣口與被清潔外表的相互作用任務區中，本身提供大的吸力并作用在吸氣口處的灰塵上，同時使電池堅持足夠長的任務時間。上一頁下一頁前往.第六節 提高智能吸塵器的清潔效果 3.詳細處理方案研討詳細處理方案:利用空氣攪動原理任務的機器人真空清潔器。詳細處理方案實例:怎樣運用整個真空清潔器的物場資源獲得最終理想結果?對真空清潔器的物場資源分析見表9-3。最終三星

47、公司采用如圖9-8所示的技術方案，讓過濾后的排出氣流重新進入任務區。該方案采用了一個吸氣口，以經過它從被清潔外表吸入灰塵，該方案還至少采用了一種包含空氣循環機構的攪動安裝，以從空氣中過濾灰塵。那些污濁的空氣經過吸氣口吸入并被過濾。上一頁下一頁前往.第六節 提高智能吸塵器的清潔效果過濾后的空氣回流到排氣管線內，排氣管線上有一個空氣放射口，用于協助從需求清潔的外表移走灰塵。空氣放射口位于吸氣口附近，并被一個密封件包圍。經過在清潔器機殼附近對被清潔外表的一部分進展密封，我們可防止灰塵被空氣射流驅散到外面。上一頁前往.第七節 破冰船的創新設計一、運用背景冬季經過水路運輸貨物時，常用破冰船(見圖9 -9

48、)穿過冰層封鎖的航道。破冰船用尖而硬的船頭，或使船頭翹起、落下，船身左右搖擺，從而壓破冰層，在這種情況下破冰船只能以較低的速度前進。現希望添加其前進的速度。添加破冰船前進速度的常用方法是添加其發動機的功率，但發動機功率添加會帶來一系列的負面影響，如傳動系統體積添加、船的質量添加等。這些改動都是不理想的，因此存在技術沖突。為了提高船速，必需抑制技術沖突。二、問題描畫下一頁前往.第七節 破冰船的創新設計當前的技術沖突為:速度與功率之間的沖突;消費率(消費才干)與功率之間的沖突在工程參數表中，速度是No. 9，消費率是No. 39，功率是No. 21。在沖突矩陣中可以找到相應的發明原理，見表9-4。

49、三、問題分析1. 19號周期性作用原理(1)用周期性運動或脈沖替代延續運動。(2)對周期性的運動改動其運動頻率(3)在兩個無脈動的運動之間添加脈動。目前的破冰船用尖而硬的船頭，或使船頭翹起、落下，船身左右搖擺，從而壓破冰層。上一頁下一頁前往.第七節 破冰船的創新設計運用該原理可知，改動船頭翹起與落下的頻率、船身左右搖擺的頻率或添加船頭與冰之間的脈動性等，都有能夠提高船的運轉速度。2. 35號參數變化原理(1)改動物體的物理形狀，即使物體在氣態、液態和固態之間變化。(2)改動物體的濃度或茹度。(3)改動物體的柔性。(4)改動溫度。該原理建議改動船頭與冰接觸處的物理形狀或密度等參數。3. 2號分別

50、原理(1)將一個物體中的“干擾部分分別出去。(2)將物體中的關鍵部分挑選或分別出來。上一頁下一頁前往.第七節 破冰船的創新設計該原理建議分別船頭與冰接觸的部分。4. 10號預操作原理(1)在操作開場前，使物體部分或全部產生所需的變化。(2)預先對物體進展特殊安排，使其在時間上有預備，或已處于易操作的位置。該原理建議在破冰之前能對冰有一定的預處置。四、問題處理對這幾條原理進展詳細分析闡明:必需改動船與冰接觸的部分。上一頁下一頁前往.第七節 破冰船的創新設計假設將與冰接觸的部分全部移走，速度將會提高，但船體冰層以下的部分將會沉入大海為了防止這種情況，可以將船體上下兩部分用一垂直放置的刀片銜接，在冰

51、層以下的船艙放貨物，冰層以上部分可以包容乘客或貨物。刀片在行進中的破冰阻力減小，能使速度提高。改良后的破冰船原理圖如圖9-10所示。上一頁前往.第八節 滾動直線導軌的集成化創新設計隨著社會的提高和科學技術的開展，人們對產品設計的要求越來越高。如何盡快地推出新產品不斷滿足顧客個性化需求成為企業吸引顧客，進而占有更大市場份額的關鍵要素。這就要求采用新的設計方法和手段來提高產品的功能，從而滿足用戶的需求，實現產品的創新設計。發明問題處理實際TRIZ的興起為滿足該要求提供了強有力的手段，除此之外還有許多重要的設計方法，如質量功能配置QFD、基于實例推理CBR等，這些方法在產品創新設計的某個步驟或方面存

52、在本身的優勢和缺乏，因此將它們與TRIZ實際進展集成是現代產品創新設計的開展方向。因此在產品創新設計中應采用將QFD , TRIZ和CBR等方法進展集成的戰略，以滿足現代產品創新設計的需求。下一頁前往.第八節 滾動直線導軌的集成化創新設計一、基于發明性思想和發明性技法的創新設計產品創新設計過程是一個提出新概念、設計新方案、開發新產品的過程，因此產品創新離不開人的發明性思想。經過產品創新使其具有更新更好的功能來滿足用戶的需求，因此創新是設計的靈魂，是產品的生命。產品創新需求將邏輯思想和籠統思想協調運用，設計者靠邏輯思想進展嚴密的邏輯推理，而靠籠統思想判別許多由邏輯無法決議的問題，并使設計具有發明

53、性。創新設計既要利用領域知識和閱歷，也要運用模糊和非定量的感性認識，是邏輯思想和籠統思想綜協作用的結果。由于產品設計問題本身是一種病態構造，設計過程無法完全用數學公式來建模，即設計不是單純的邏輯推理過程，設計知識和閱歷起著關鍵作用。上一頁下一頁前往.第八節 滾動直線導軌的集成化創新設計因此創新設計的中心是領域知識、設計閱歷在設計各階段的運用，而設計過程中那些對產品最具有發明性的、最有價值的設計思想仍需主要由人的發明性思想來產生并被有機地、實時地交融到設計過程中去。在劇烈的創新認識驅動下，往往經過直覺、靈感、頓悟、類比等方式遭到啟發，經過騰躍式思想和大范圍搜索，靈敏地運用人類已有的知識和閱歷，進

54、展重新組合、疊加、聯想、綜合、推理及籠統等過程，并構成新思想和新概念。因此發明性思想具有自動性、目的性、預見性、求異性、發散性、獨創性和突變性等特征為了使創新構思得到有效的發明結果，可以在創新設計中綜合運用各種發明性技法，例如智暴法、組合法、移植法、復原法、分解法、仿生法和聯想法等。上一頁下一頁前往.第八節 滾動直線導軌的集成化創新設計這些創新技法主要是基于認知的方法，它們只限于提出問題，而沒有進展過多的約束及建立相關的模型。由于基于認知的方法不利于創新設計的自動化，同時在詳細運用時操作性欠佳，因此還需求結合TRIZ實際與方法來實現。二、基于發明發明方法學TRIZ的創新設計TRIZ實際是產品開

55、發過程中處理技術沖突和實現創新設計的有力工具，利用該實際可以為產品開發過程中沖突的處理提供技術協助。TRIZ以為，創新并不是靈感的閃現和隨機的探求，它存在處理問題的普通規律，這些規律通知人們按照什么樣的方法和過程去進展創新并對結果具有預測性和可控性。上一頁下一頁前往.第八節 滾動直線導軌的集成化創新設計因此，在處理技術問題時，將已有處理方法建立知識庫，使問題可以經過選擇類似的方法得到處理。而對于一些能夠從未遇到過的創新性問題，也可以從現有專利中總結出設計的根本原那么、方法和方式，經過這些方法和原那么的運用進展處理，同時反過來它又可以擴展類似問題的知識庫。用TRIZ求解問題是基于技術進化不是一個

56、隨機的過程，而是遵照某種方式的客觀現實，根據技術系統的進化法那么，人們可以預測產品的開展趨勢，把握新產品的開發方向。基于TRIZ技術進化定律及進化道路的解空間搜索過程為:設計者從問題出發，首先選擇一條或幾條進化定律，其次在進化定律下選擇進化道路，之后在進化道路下尋覓產品目前的形狀，及能夠變動到的新的構造形狀，參照已有的工程實例，確定在新的構造形狀下產品的任務原理，該任務原理即為問題的解。上一頁下一頁前往.第八節 滾動直線導軌的集成化創新設計TRIZ實際為創新問題求解提供了有效工具，使設計者能正確地發現產品設計中存在的技術沖突，找到具有創新性的處理方案，從而保證了產品開發方向的正確性。基于TRI

57、Z實際的計算機輔助創新設計軟件TechOptmize:將多個領域的科學知識有機地綜合起來，可以輔助設計人員進展產品創新，以便協助設計者從問題空間(市場需求)推理到達解空間(創新設計)。由于TechOptmize:中的產品改良過程有非常豐富的知識庫支持，因此用它來處理產品的技術問題和進展創新比傳統的方法更為有效，可以協助設計者快速找到完成所需功能的方法。假設運用該軟件還不能處理問題，那么就需求借助創新思想庫來進展產品創新構思。上一頁下一頁前往.第八節 滾動直線導軌的集成化創新設計由于計算機軟件并不能完全取代人，它只能提供進展產品創新的思緒，還需求設計人員將新的想法詳細化，以構成新產品方案，這種情

58、況下人們習慣采用基于實例推理的設計方法來完成創新產品的開發。三、基于質量功能配置QFD的創新設計質量功能配置QFD (Quality Function Deployment)是在產品設計階段運用的一種重要的質量設計方法，它采用一定的方法保證未來自顧客或市場的需求準確無誤地轉移到產品壽命循環中每個階段的有關技術和措施中去，是滿足顧客需求、博得市場競爭的有效方法QFD的主要功能就是確定產品最主要的問題和參數，明確優先權及各參數與最終目的值的關系，采用規范化方法將顧客所需特性轉化為一系列工程特性。所用的根本工具是質量屋(HOQ, House of Quality)。上一頁下一頁前往.第八節 滾動直線

59、導軌的集成化創新設計質量功能配置不但可以建立用戶需求與設計要求之間的關系，而且可以支持產品設計及制造的全過程。它用設計要求替代顧客需求，然后用零件特性替代設計要求，依次類推，將上一個質量屋的輸出作為下一個質量屋的輸入，就可以得到質量功能配置的質量屋系列。從整個產品開發過程來看，需求產品規劃、概念設計、技術設計和詳細設計4個質量屋，就可以將顧客需求和設計義務轉化為最終的產品制造要求。經過QFD方法可以了解客戶需求、明確新產品設計的客觀條件，但由于問題的模糊性，很難明確問題本質。因此，需求結合發明問題處理實際TRIZ的原理，對產品設計的過程加以完善。TRIZ實際主要是處理設計中怎樣做的問題，對設計

60、中做什么的問題未能給出適宜的工具。而質量功能配置QFD方法恰恰能處理做什么的問題。上一頁下一頁前往.第八節 滾動直線導軌的集成化創新設計所以將它們有機地結合起來，發揚各自的優勢，將更有助于產品創新。TRIZ與QFD都沒有給出需求產品詳細的設計過程，而基于實例推理的設計卻可以經過檢索到的最類似實例給出完好的設計過程，因此可以結合TRIZ實際來處理實例調整中的技術沖突，并借助于領域設計知識在修正的根底上構成完好的創新設計方案。四、基于實例推理方法CBR的創新設計基于實例推理CBR( Case-Based Reasoning)的設計方法是基于實例的推理方法在設計領域中的運用，其設計思想來源于人類習慣