TRIZ理论结课论文

内蒙古工业大学本科课程论文1第1章TRIZ理论概述TRIZ是俄文теориирешенияизобретательскихзадач的英文音译TeoriyaResheniyaIzobreatatelskikhZadatch的缩写，其英文全称是TheoryoftheSolutionofInventiveProblems（发明问题解决理论）TRIZ是基于知识的、面向人的发明问题解决系统化方法学。1.1TRIZ的起源TRIZ的研究始于1946年，创始人为前苏联海军工程师、发明家根里奇·阿奇舒勒。在苏联里海海军专利事务局处理专利事务的数年中，阿奇舒勒发现仅仅从心理学角度并不能很好地揭示发明创造的客观规律，他逐渐认识到发明的实质就是技术系统发生根本性变化，因此他将注意力转移到对高水平发明专利的分析研究上，其主要目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，并将之归纳总结，形成能指导技术创新、管理创新的理论方法体系。阿奇舒勒从来自于世界各地的20多万项专利中挑选了4万份发明专利开始进行严格的分析、筛选与统计，并多个学科领域的科学原理、法则相结合。这一高难度、费时费力的艰苦工作奠定了TRIZ的理论基础，也为日后将要开发的各种问题解决工具奠定了基础。自此，人们有了一种世界级的创新方法学——TRIZ。TRIZ与试错法、头脑风暴法以及其它的由前两种方法演变得到的各种创新技法有着本质上的区别。TRIZ成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，而不是逃避矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得理想化的最终结果，而不是采取折衷或者妥协的做法，而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程，而不再是随机的行为。TRIZ是创新方法学，有着成套的创新思维、方法和解题工具，不是一招一式的相对简单的创新技法。创新不再仅仅依赖试错了！这是人类创新史上的一个重大突破。运用TRIZ理论，可大大加快人们发明创造的进程而且能得到高质量的创新产品。TRIZ告诉我们，任何领域的产品改进、技术的变革与创新，都像生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来发展趋势。1.2TRIZ的发展首先，TRIZ的发展方向：TRIZ是在前苏联计划经济体制下形成的，企业间很难存在竞争，但是今天的企业不得不面临残酷激烈的竞争。传统TRIZ对于那些急于学习创新性方法的企业工程师来说，显得过于庞杂。另外，传统TRIZ还存在一些缺陷，如目前TRIZ知识库中还没有当前十分风行的信息技术和生物技术的成果。因此，为了适应现代产品设计的需要，TRIZ不得不面临自身现代化的建设问题，这是当前国际上TRIZ研究的重点一。其次，TRIZ自身的完善：TRIZ有4个发展方向：（1）技术起源和技术演化理论；（2）克服心理惯性的技术；（3）分析、明确描述和解决发明问题的技术；（4）指导建立技术功能和特定设计方法、技术和自然知识之间的关系。再次，TRIZ与其它方法的集成：TRIZ主要是解决设计中如何做的问题，对设计中做什么的问题未能给出合适的工具。大量的工程实例表明，TRIZ的出发点是借助于经验发现设计中的冲突，冲突发现的过程也是通过对问题的定性描述来实现的。因此，如何将TRIZ与其他设计方法相结合，以弥补TRIZ的不足，已经成为设计领域的重要研究方向。1.3关于TRIZ的几种发展模式1、III（IdeationInternationalInc)模式来自于前苏联Kishnev的TRIZ学校的专家们认为,TRIZ的许多方法分支太多,也过于复杂,因此必须提供一些方法和过程作为分析这些问题方法的统一入口。根据有害和有用影响的区分，手工绘出问题中各部分因果关系网络图，利用软件工具对图中每内蒙古工业大学本科课程论文2一个节点能够自动列出问题的看法或者解决方法意见。每一个看法为使用者推荐了合适的传统TRIZ工具。III模式还开发了“创新环境调查问卷”以及预期失效判定和演变指导。III模式的主要不足是得出的看法通常是节点的3~4倍，对于复杂问题有时会显得非常冗长。2、2、IMC(InventiveMachineCorp)模式IMC公司是由前苏联人工智能和TRIZ专家Tsourilov博士移民到美国后创建的。为了解决具有技术和物理矛盾的“困难”工程问题，IMC努力将解决矛盾的创新原则、分隔原则、效果库等知识库工具集成为软件TechOptimizer。由于引入了相应的现代软件开发和人工智能技术，该软件具有容易使用与界面友好的特点。该软件分为2个集合，包括5个模块。集合1：原则模块、预测模块、效果模块；集合2：TechOptimizer模块、特征转换模块。原则模块负责从知识库给出类似的例子消除矛盾，效果模块允许从专利数据库获取类似的物理、化学和地理成果，而预测模块则是参照其演化趋势数据库中的22个演化趋势和200多个分模式对问题得出未来的解决方法。集合2个模块则负责对问题进行分析，使问题清晰化。3、SIT/USIT模式SIT（SystematicInventiveThinking）模式原由移民到以色列的TRIZ专家Filkosky在1980年左右创立，目的是简化TRIZ以便使其被更多人接受。1995年福特公司Sickafus博士将SIT模式进行结构化形成USIT（UnifiedStrcturedInventiveThinking）模式，该模式能帮助公司工程师短时间内(3天培训期)接受和掌握TRIZ，为实际问题在概念产生阶段快速地产生多种解决方法)，USIT将TRIZ设计过程分为3个阶段：问题定义、问题分析和概念产生，它将解决方法概念的产生简化为只有4种技术（属性维度化、对象复数化、功能分布法和功能变换法），而不需要采用知识库或计算机软件。但USIT解决问题的好坏依赖于问题解决人员知识的广度和深度。4、RLI（RenaissanoeLeedershipInstiute）模式该模式是由RLI公司的分支机构LeonadndaVinci研究院的一些专家开发的。RLI模式对TRIZ的贡献主要体现在：（1）针对TRIZ的复杂性，开发了8个解决问题的算法；（2）针对物质场分析工具存在的缺陷，提出运用三元代替物质场的三元分析法（TriadAnalysis）,并其结合到所开发的8个发明算法中。内蒙古工业大学本科课程论文3第2章工程问题描述2.1工程问题概述园林不单纯是一种艺术形象，还是一种物质环境，园林艺术是对环境加以艺术处理的理论与技巧，它是与功能相结合的艺术，是有生命的艺术，是与科学相结合的艺术，是融汇多种艺术于一体的综合艺术。在中国文化土壤上孕育出来的园林艺术，同中国的文学、绘画有密切的关系。园林意境这个概念的思想渊源可以追溯到东晋到唐宋年间。当时的文艺思潮是崇尚自然，出现了山水诗、山水画和山水游记。园林创作也发生了转折，从以建筑为主体转向以艺术为主体。在园林内部马路旁灌木的修剪需要很多的资源，包括人力、物力、时间、经济等等。如果设计一台自动修剪的机器会给园林维护带来很大的便利。园林中灌木一般可分为观花、观果、观枝干等三类。应根据不同的观赏目的采用不同的修剪方法。以观花为主的灌木，北京地区常见的有迎春、连翘、黄刺玫、紫荆、丁香等，它们的花芽都是在头一年枝条上形成的，因此修剪宜在五六月开花过后进行。夏季修剪以疏枝整形为主，剪去交叉枝、徒长枝、密生枝、病虫枝及枯枝，以利通风透光，使养分集中;对花后残留枝梢可截短，促其生长，以利来年多开花。对于夏季开花的灌木，如玫瑰、木槿、枸杞、紫薇等，它们是在当年春季发出的新梢上开花，所以修剪在冬季落叶后进行。剪除过密枝、枯枝以及病虫害枝等。疏枝时残桩不能留得过长，一般上切口从分枝点起，按45°倾斜角剪截，切口要平滑。弱枝重剪，强枝轻剪，每个枝条上可保留4～6个芽子，其余部分截去。既能观花又能观果的灌木，如冬青、金银木等，花后适当剪除一些过密枝和病虫枝，使之通风透光，以利结果。对于观枝干一些灌木，如红瑞木、棣棠等，因主要是观赏其鲜艳的幼嫩枝条，所以可于每年冬季进行重剪，地上部分仅留15厘米～20厘米，其余部分剪去，促使其来年萌发更多的新枝。2.2已采取的措施苗木定植后，首先用修剪进行树冠整形，对于过长和过密的丛生枝进行短截和疏剪。对于即将用于重点部位进行细致观赏的一些灌木，如文冠果、火炬树等，应该根据造型的需要，将丛生枝剔除，保留侧枝匀称，主干光滑的主枝，通过修剪短截甚至牵拉把树形调整成圆整的小乔木状。在树苗定植后，还可以通过绳拉和木棍支撑等方法矫正下垂倾斜和平行的侧主枝和测枝，还应剪掉接近地面的枝条以及树膛内的直上枝交叉枝等。目前可用于园林修剪的工具有：大力粗枝剪、整篱剪、高空剪、剪枝剪、手锯等、喷灌设备、草坪草种及园林绿化、喷灌工程设计施工的专业销售和服务企业。新绿美园林机械经过多年的不断改良和完善生产出市场需求的格绿得割草机。格绿得割草机主要以本田发动机和美国百力通动力发动机两种割草机系列。新绿美园林机械提供各种型号斯蒂尔油锯、胡斯华纳油锯、新大华高枝油锯。并有各种油锯原装配件及油锯维修。以下为斯蒂尔系列工具模型。斯蒂尔割灌机FS200斯蒂尔油锯HS81T/HS86R斯蒂尔油锯MS180内蒙古工业大学本科课程论文42.3存在的问题像上面介绍的工具必须有人去实地操控，如设计一台可以自动修剪的工具就可以减少人力的投资，具体设计如下图：在图的左右两面装上轮胎，前端安装刀具，前、后、左、右面装上感应器就可以实现园林灌木的自动修剪。如果刀具是按照机器框架安装的话，便可把灌木修剪成立方体形状。当然，根据设计需要，改变刀具的整体形状就可以实现。例如：将刀具的整体构型如下设计：让机车原地打转便可将灌木修剪为园形。在此设计中主要存在的问题有：（1）修剪机在修剪过程中上方形成的灌木废弃枝叶去和顺利的落到地面。（2）机车运行的速度应该是多少。（3）刀具的工作原理应该是如何。简单示意图内蒙古工业大学本科课程论文5第三章技术矛盾3.1技术矛盾分析过程在此设计中主要存在的技术矛盾有：(1)如果在机车上部安装传送带用于灌木废料的顺利落地必然影响机车的运行速度和工作的稳定性。(2)如果机车运行速度过快，导致园林的修剪不够整齐，影响园林的整体设计理念，如果机车运行速度过慢会导致成本过高并影响工程的进展。(3)刀具的工作原理是本设计中最难实现的，我们假如将其设计如下图：会有：刀具叶片过大，修剪玩的灌木很难保证其美观的效果。3.2重新定位技术矛盾并求解我们将上述的4个分析语段分别定义为以下技术矛盾，他们分别是：（1）1.运动物体的重量与机车的9.速度，1.运动物体的重量与27.可靠性（2）9.速度与27.可靠性（3）12.形状与32.可制造性将以上六对技术矛盾对应到矛盾矩阵中会得出以下几种方法：2抽取原理、28机械系统替代原理、13反向作用原理、38强氧化剂原理、3局部质量原理、8重量补偿原理、10预先作用原理、40复合材料原理21减少有害作用的时间原理、35物理或化学参数改变原理、11事先防范原理、28机械系统替代原理28机械系统替代原理、13反向作用原理、27廉价替代品原理我们的解决办法：第一个问题：选用28机械系统替代原理，把以前设想用传送带的方法改为如下设计：吹风机工作原理：在吹风机的作用下，使修剪过程中的废屑吹落。内蒙古工业大学本科课程论文6第二个问题：选用35物理或化学参数改变原理，我们用Matlab速度最优求解最后求的速度为：V=0.0064911即速度设定为每分钟64.9米机车的稳定性事最好的。第三个问题：选用28机械系统替代原理，我们将刀具的形状设计为图1、2结构：图1图2工作原理：a,在传送带的带动下使每个刀具高速旋转。b,传送带由电机带动。c,刀具为链条式结构，可以随时改变其形状，适应任何工作环境。d,修剪产生的废屑直接由吹风机送出，并顺利落地，使其不会影响机车工的稳定性。内蒙古工业大学本科课程论文7第四章物理矛盾4.1关于TRIZ理论物理矛盾的介绍TRIZ理论中的物理矛盾主要包