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TRIZ在概念设计中的应用

来源:万方数据  作者:何川 张鹏 陈利琼  发布时间:2013-08-26
产品创新的关键是在概念设计阶段产生创新的解决方案,TRIZ将创新定义为消除产品设计中参数间的潜在冲突的结果,通过运用TRIZ原理就能创造性地消除冲突,从而通过消除冲突来产生创新的概念设计解。将TRIZ运用在概念设计阶段可以快速产生革新的、有市场竞争力的概念,不仅能大大加快人们创造发明的进程,而且能得到高质量的创新产品。通过对装甲钢“包容环”设计实例的分析表明,运用TRIZ可以快速产生创新的概念设计解。

    4.3 根据冲突矩阵表和40条创新原理解决问题

    在设计过程中如何选用发明原理作为产生新概念的指导是一个具有现实意义的问题。通过多年的研究、比较与分析,Altshuller提出了冲突矩阵。该矩阵将描述技术冲突的39个标准参数与40条发明原理建立了对应关系,很好地解决了设计过程中发明原理的难题。对于每个标准冲突,都存在用于解决此标准冲突的一条或几条原理发明原理。根据发明原理所获得的最终结果就是高水平的发明。在1482种(39×38)标准冲突和40条发明原理之间存在发明关系,这种关系以矩阵表的形式描述,即冲突矩阵表。冲突矩阵为40行40列的一个矩阵,其中第1行或第1列为按顺序排列的39个描述冲突的工程参数序号。除第1行与第1列外,其余39行与39列形成一个矩阵。在矩阵的元素中或空或有几个数字。这些数字表示40条发明原理中的推荐采用原理序号。

    冲突参数1。改进的特征参数——移动物体的重量;退化的特征参数——强度。

    根据冲突矩阵表推荐使用下面的创新原理:原理28-机械系统替代品;原理27-用便宜的、寿命短的物体替代昂贵、使用长久的物体;原理18-机械振动;原理40-合成材料。

    冲突参数2。改进的特征参数——移动物体的重量;退化的特征参数——可靠性。

    推荐创新原理:原理3-局部条件;原理11-预先施加缓冲;原理l-分割;原理27-用便宜、寿命短的物体替代昂贵、使用长久的物体。

    冲突参数3。改进的特征参数——移动物体重量;退化的特征参数——作用在物体上有害因素。

    推荐创新原理:原理22——变有害为有利;原理21-快速通过;原理18-机械振动;原理27-可任意替换的物体(用便宜的、寿命短的物体替代昂贵而长久的物体)。

    上面获得了9条发明原理,按次序考虑每条原理可得出下列解决方案。

    原理28.机械系统替代品。①用光学、声学或嗅觉系统代替机械系统;②用电场、磁场或电磁场与目标发生作用;③替代场,例如:静止场用运动场替代;固定场用那些能及时改变的场替代;随机场用结构场替代;④运用铁磁微粒协同作用的场。

    观点1:运用磁场吸引碎片。

    原理27.用便宜的、寿命短的物体替代昂贵而使用长久的物体(可替换物体);放弃物体的某一特性(如寿命),用便宜物体的集合替代昂贵物体。

    观点2:运用可替换的环。当吸收了碎片的能量后,环就会破坏。在环破坏前用新环替换。

    原理18.机械振动。①让物体振动;②如果存在振动,就增加其频率甚至发生超声波振动;③使用共振频率;④替换机械振动,使用压电振动;⑤运用超声波振动和电磁场协同作用。

    依据该发明原理没有解。

    原理40.合成材料,用合成材料替换同类材料。

    观点3:用合成材料制造环。

    原理3.局部情况。①将同类组织的物体或外界环境转变为不同类组织的物体或外界环境;②让物体的不同部件执行不同功能;③使物体的每一部件都能最大限度地发挥作用。

    观点4:使用具有不同结构的环。

    原理11.预先补偿。预先采取反措施补偿可靠性相对低的物体。

    观点5:用附加措施阻止碎片乱飞,以弥补环的可靠性不足。

    原理1.分割。①将物体分割成独立的部件;②让物体可以组合;③增加物体的分割程度。

    观点6:用包含有加强环的多层环,以适应不同的硬度和弹性要求。

    原理22.变不利为有利。①利用有害因素或环境因素以获得有利效果;②让一个有害因素和另外一个有害因素作用以消除它;③增加有害作用的数量,直到有害行为不再增加为止。

    依据该原理没有解。

    原理21.紧急行动。以非常高的速度执行有害(或危险)操作。

    依据该原理没有解。

    4.4 最终解决方案

    通过对以上创新原理的分析,按照可行性排列得出以下解决办法:1)用合成材料制造环;2)用包含有加强环的多层环,以适应不同的硬度和弹性要求;3)使用具有不同结构的环;4)用附加措施阻止碎片乱飞,以弥补环的可靠性不足;5)运用可替换的环。当吸收了碎片的能量后,环就会破坏,在环破坏前用新环替换;6)运用磁场吸引碎片。

5 结论

    创新是企业生存和发展的法宝,是提高竞争力的源泉。如果有了TRIZ,突破思维惯性、进行创造性思维不再只是每位科研人员的梦想;有了TRIZ,需要更多跨学科知识、更复杂技术支撑的产品创新将不再遥不可及。如今,己将解决问题的方法引入了其它非技术的领域。现代TRIZ不仅应当看成解决工程问题或新产品开发过程的方法,TRIZ的主要思想还成为在许多领域里管理知识和解决包含冲突的问题的强有力的工具。

责任编辑:蔡虹
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