发明创新问题解题理论

1TRIZTeoriyaResheniyaIzobretatelskikhZadatchTheoryoftheSolutionofInventiveProblems發明創新問題解題理論中州技術學院莊錦賜教授2TRIZ理論基礎•衝突理論(Contradiction)•系統演化論(EvolutionofSystem)•理想性法則(LawofIdeality)中州技術學院莊錦賜教授3TRIZ技法演化過程中州技術學院莊錦賜教授4TRIZ與傳統設計策略比較傳統的設計策略中州技術學院莊錦賜教授5問題分析1.功能分析2.最後理想結果分析3.資源分析4.確立抵觸區選擇TRIZ工具發明原理工具系統演化預測工具效應工具解答評估實施新問題衝突問題發生系統須要改善已知作什麼不知如進行TRIZ解題流程圖中州技術學院莊錦賜教授6Altshuller技術系統衝突之類型•技術衝突(Technicalcontradictions)•物理衝突(Physicalcontradictions)中州技術學院莊錦賜教授7TRIZ-8種技術演化類型（1）增加理想性類型（2）演化階段類型（3）系統元件非均衡發展類型（4）增加動態與可控制性類型（5）增加複雜性再簡單化（6）部份耦合與非耦合類型（7）過渡至微觀水準與利用場觀念（8）減少人之交互作用增加自動化中州技術學院莊錦賜教授8最後理想結果(IFR)分析一個設計或製程發展，從某一起始點向最後理想結果之演進，一般稱為理想性理想性(I)＝Σ利益(Σ成本+Σ損失)中州技術學院莊錦賜教授9最後理想結果(IFR)四個特性1.消除原系統缺點。2.保留原系統之優點。3.不會使系統複雜化(利用免費或可利用資源)。4.不導入新的缺點。中州技術學院莊錦賜教授10技術系統•任何物品能執行某種機能者，一般稱為技術系統。•任何技術系統可能由一個或多個次系統構成。•在TRIZ方法論中，最簡單的技術系統是由兩元件所組成，而必須有一種能量從一元件作用到那一元件。中州技術學院莊錦賜教授11外在系統系統元件系統成品有用功能有害功能功能模型分析符號中州技術學院莊錦賜教授12技術衝突技術衝突代表一系統中兩個子系統間之衝突。•在某一子系統建立有利功能，引起另一子系統產生有害功能。•在某一子系統消除有害功能，引起另一子系統有用功能之損壞。•強化有用功能或減少有害功能，引起另一子系統或全體系統產生無法接受之併發症。中州技術學院莊錦賜教授13圖解技術衝突中州技術學院莊錦賜教授14XYZXYZXY技術衝突數學模式型一型二型三(XYZ元件性能參數)中州技術學院莊錦賜教授15技術衝突型態型一型二型三外殼開洞元件散熱效能元件結構強度液態膠有洞零件酸合金容器增進降低接合堵塞裝載腐蝕中州技術學院莊錦賜教授16物理衝突為某一目的，必須增加技術系統某參數狀態如溫度，同時為某一目的，必須降低技術系統該參數狀態。溫度低溫度高？中州技術學院莊錦賜教授17解決物理衝突原則時間分離：NO.9,10,11,15,16,18,19,20,21,22,29.空間分離：NO.1,2,3,4,7,17,24,26,30.構造分離(轉變至上位、次、對立系統)：NO.5,22.、NO.1,27、NO.25,6.改變物質形態(相變化)：NO.13,28,32,35,36,38,39.與相關TRIZ40發明原理中州技術學院莊錦賜教授181.移動件重量21.動力2.固定件重量22.能源浪費3.移動件長度23.物質浪費4.固定件長度24.資訊喪失5.移動件面積25.時間浪費6.固定件面積26.物料數量7.移動件體積27.可靠度8.固定件體積28.量測精確度9.速度29.製造精確度10.力量30.物體上有害因素11.張力,壓力31.有害側效應12.形狀32.製造性13.物體穩定性33.使用方便性14.強度34.可修理性15.移動物件耐久性35.適合性16.固定物件耐久性36.裝置複雜性17.溫度37.控制複雜性18.亮度38.自動化程度19.移動件消耗能量39.生產性20.固定件消耗能量Altshuller衝突表39個工程參數中州技術學院莊錦賜教授19TRIZ40發明原理1.Segmentation分割2.Takingout提鍊3.LocalQuality局部品質4.Asymmetry非對稱性5.Merging組合6.Universality普遍性7.'Nesteddoll'重疊放置8.Anti-weight配重9.Preliminaryanti-action事先的平衡動作10.Preliminaryaction事先動作11.Beforehandcushioning進一步緩衝12.Equipotentiality均衡潛能13.'Theotherwayaround'反置14.Spheroidality球體化15.Dynamics動態性16.Partialorexcessiveactions部份或過量作動17.Anotherdimension移至新的維度18.Mechanicalvibration機械振動19.Periodicaction週期性動作20.Continuityofusefulaction利用動作連續性21.Skipping急衝22.'Blessingindisguise'轉變害處為利處23.Feedback回饋24.'Intermediary'調節器25.Self-service自我服務26.Copying複製27.Cheapshort-living以便宜物體取代28.Mechanicssubstitution置換機械系統29.Pneumaticsandhydraulics氣壓或液壓構造30.Flexibleshellsandthinfilms可撓性薄板或薄膜31.Porousmaterials使用多孔性材料32.Colorchanges改變顏色33.Homogeneity均質性34.Discardingandrecovering去除且重新產生零件35.Parameterchanges轉換物體之物理、化學狀態36.Phasetransitions相變化37.Thermalexpansion熱膨脹38.Strongoxidants使用強氧化劑39.Inertatmosphere鈍氣環境40.Compositematerial複合材料中州技術學院莊錦賜教授20如何降低馬達轉速設計一台旋轉式切削機器---需具備低轉速(100rpm)與高動力以取代一般高轉速3600rpm之AC馬達利用齒輪箱或傳動系統齒輪箱以適當之尺寸、重量、轉速、扭力等加以設計以符合切削加工之需求標準問題標準解答我的問題我的解答TRIZ解題模式中州技術學院莊錦賜教授21步驟名稱內容說明步驟名稱內容說明步驟一：確認並說明問題操作環境資源需求主要有利功能相關有害效應理想結果步驟五：確認與提出所有可能解題概念利用發明原則提出解題概念步驟二：擬定問題找出技術性之衝突把多個無法解決技術性之衝突轉化為物理性之衝突輸入：以功能方式描述相關之有利或有害之功能及兩者關係輸出：問題之敘述步驟六：評估解題概念擬定標準確認理想解題概念步驟三：問題敘述之分類問題敘述將以下列三種方式分類：解決問題之重要性改善系統之重要性問題太一般化而不被考慮步驟七：實施理想解題概念工程計算工程設計原型製作系統、產品測試步驟四：確認適當發明原則對每一問題敘述依技術衝突表確認適當發明原則TRIZ解題程序中州技術學院莊錦賜教授22等級系統之變化變數個數引用知識範圍佔全部發明比率1標準解答互換、定量改善數個個人專業知識32﹪2改變系統定性改變數十個一種工業知識45﹪3跨工業界解答系統根本改變數百個多種工業知識19﹪4跨科學界解答建立新系統數千個至數萬個多種科學知識4﹪5發現新發現數十萬個至數億個建立新知識0.3﹪發明等級區分中州技術學院莊錦賜教授23範例:發明原理29-氣壓或液壓1.問題惡化改善參數1移動件重量參數5移動件面積原理2:提煉原理17:移至新維度原理29:氣壓或液壓原理4:非對稱目標:提升機翼升力方法:增加機翼面積新問題:機翼重量增加2.衝突表3.解答美國專利US04648571中州技術學院莊錦賜教授24美國專利US464857:TRANSVERSETHRUSTLIFTAUGMENTATIONSYSTEM中州技術學院莊錦賜教授25範例：自行車座椅設計目標:舒適的座椅方法:增加座椅寬度新問題:腳踏動作不方便惡化改善參數12座椅形狀參數4固定件長度原理13:反置使移動件固定固定件移動原理14:球體化原理15:動態性分割物體成可相對移動原理7:重疊放置Figure:ABSSports‘DualActionSeat’1.問題2.衝突表3.解答中州技術學院莊錦賜教授26ALARGENUMBEROFBOLTSANDASMALLNUMBEROFBOLTSOr:GOODSEALINGANDLOWWEIGHTAltshullerContradictionMatrix:Thingswearetryingtoimprove:•WeightofStationaryObject•EaseofOperation•DeviceComplexityThingswhichtendtogetworse:•StabilityofComposition•ReliabilityInventivePrinciples:•AnotherDimension•TakingOut•FlexibleShellsandThinFilms範例：渦輪機凸緣接合(1)中州技術學院莊錦賜教授27InventivePrinciples:•AnotherDimensionUSpatent5230540Typicalflangecross-section範例：渦輪機凸緣接合(2)中州技術學院莊錦賜教授28範例:CNC刀把設計問題:刀把剛性與定位精度衝突解決:引用彈性鋼球中州技術學院莊錦賜教授29賽車重覆使用自鎖螺帽設計(1)輪圈之理想螺帽設計演進圖理想化例子中州技術學院莊錦賜教授30典型自鎖螺帽設計5.Nyloninserts6.Non-roundnuts7.Segmentednuts1.Wirelocking2.Springwasher3.Double/jamsnuts4.Solutionsinvolvingglueing賽車重覆使用自鎖螺帽設計(2)中州技術學院莊錦賜教授31Double-nut:onetolockthewheel,theothertolockthefirstnut.thedoublenutneedtoperformtwoseparatetighteningoperationsTheInventivePrinciple‘Merging’USpatent5,662,443‘onenutthatthinksitistwo’賽車重覆使用自鎖螺帽設計(3)中州技術學院莊錦賜教授32Anarticleengagableandretainableaboutathreadedshaft,whichinoneembodimentisaselflockingnutafirstend,anopposingsecondend,andathreadedborewithanaxialdimensionforreceivingthethreadedshaft.Apluralityofresilientpostsextendalongthebodymemberandareinclinedinwardlytowardtheboreaxistoprovideaprevailingtorqueonathreadedshaftdisposedinthethreadedbore.Apairofresilientarmswithendportionsextendfromeachresilientpost.Eachresilientarmsisinclinedtowardthesecondendofthebodymembertoprovideaprevailing