1、Applied optimum design lab,TRIZ 的應(yīng)用(Theory of Inventive Problem Solving),曾錦煥 國(guó)立交通大學(xué) 機(jī)械工程系 應(yīng)用最佳化實(shí)驗(yàn)室 Applied Optimum Design Laboratory .tw/ email: .tw 八十九年十二月八日 高雄第一科技大學(xué),Applied optimum design lab,演講內(nèi)容,TRIZ始祖: Genrich Altshuller(1926-1998) TRIZ簡(jiǎn)介 問(wèn)題描述 問(wèn)題求解的技法

2、 ARIZ方法 TRIZ在創(chuàng)意設(shè)計(jì)上之應(yīng)用例 快速且安全的拆信方法 自行車(chē)剎車(chē)靴創(chuàng)新結(jié)構(gòu) 整合式機(jī)車(chē)龍頭鎖 球閥創(chuàng)新機(jī)構(gòu) (金屬加工技術(shù)中心) 自行車(chē)煞車(chē)把手(工研院機(jī)械所) 結(jié)語(yǔ),Applied optimum design lab,TRIZ簡(jiǎn)介,問(wèn)題描述 創(chuàng)新情境問(wèn)卷 (Innovation Situation Questionnaire, ISQ) 問(wèn)題公式化 (Problem Formulation) 問(wèn)題求解的技法 矛盾、衝突 (Contradiction) 技術(shù)矛盾: 39個(gè)參數(shù)及40個(gè)原理 (1956-1971) 物理矛盾 (1979) 理想化 (Ideality, 1956)

3、物質(zhì)-場(chǎng)的分析 (Substance-Field Analysis, 1974-1979) 進(jìn)化模式 (Patterns of Evaluation, 1969-1985) ARIZ(創(chuàng)新求解問(wèn)題的方法) (1959-1985),Applied optimum design lab,TRIZ始祖: Genrich Altshuller,1926年10月15日出生於前蘇聯(lián)的Tashkent 。 1998年9月24日逝世於Pefrozavodsk(享年72歲) 。,Applied optimum design lab,創(chuàng)新的程度,Altshuller與他的夥伴回顧200,000專利 整理40,00

4、0代表性的專利歸納如下,Applied optimum design lab,問(wèn)題描述,1. 創(chuàng)新情境問(wèn)卷 (ISQ) 2. 問(wèn)題公式化 (PF),Applied optimum design lab,1. 創(chuàng)新情境問(wèn)卷(ISQ),創(chuàng)新系統(tǒng)的資料與環(huán)境 系統(tǒng)名稱、主要功能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、子系統(tǒng)與元件交互作用、環(huán)境 可利用的資源 物質(zhì)、場(chǎng)、功能性、資訊性、時(shí)間、空間、資源改變 問(wèn)題情況的資料 改進(jìn)、消除缺點(diǎn)、缺點(diǎn)發(fā)生的機(jī)制、問(wèn)題的歷史 改變的系統(tǒng) 系統(tǒng)容許改變、限制,Applied optimum design lab,2. 問(wèn)題公式化 (PF),防漏,洩漏,緊密接觸,金屬材料,硬的環(huán)境,彈性,變形

5、,磨耗,損壞,磨擦,有用的功能,有害的功能,供給 消除 造成,Applied optimum design lab,問(wèn)題求解的技法,1. 矛盾、衝突 技術(shù)矛盾: 39個(gè)參數(shù)及40個(gè)原理 物理矛盾 2. 理想化 3. 物質(zhì)-場(chǎng)的分析 4. 進(jìn)化模式,Applied optimum design lab,1. 矛盾定義,技術(shù)矛盾：要改進(jìn)一參數(shù)特性，造成另一參數(shù)特性惡化 物理矛盾：同一參數(shù)特性相互矛盾 39 個(gè)參數(shù)(Parameters)： 1)重量、9)速度、12)形狀、14)強(qiáng)度、17)溫度、22)能量、27)可靠度、28)準(zhǔn)確度、29)精確度、32)製造、37)生產(chǎn)性,Applied opti

6、mum design lab,1. TRIZ的矛盾技法,物理矛盾：將矛盾分離 時(shí)間：老花眼鏡及近視眼鏡 空間：老花+近視眼鏡 物質(zhì)的物理狀態(tài)：鏡片使用自動(dòng)調(diào)焦 技術(shù)矛盾:矛盾矩陣 39個(gè)參數(shù) 40個(gè)原理(Principles) #1分割、#5合併、#13反向、#18機(jī)械掁動(dòng)、#24媒介、#27丟棄、#36相變化、#40複合材料 矛盾、衝突矩陣(Contradictions Table),Applied optimum design lab,1. 技術(shù)矛盾-例子,9) 速度,1) 重量,改善的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),技術(shù)矛盾,Applied optimum design lab,矛盾矩陣,改善的

7、參數(shù),不希望變壞的參數(shù),原理,矛盾矩陣 39個(gè)參數(shù) 40個(gè)原理,Applied optimum design lab,2. 理想化,任一技術(shù)系統(tǒng)的目標(biāo)是提供一功能。 過(guò)去工作的想法: 需要完成此功能，所以必須用機(jī)構(gòu)或設(shè)備來(lái)達(dá)成。 TRIZ的想法: 完成此功能而不需要機(jī)構(gòu)或設(shè)備 (理想化) 系統(tǒng)的理想化-機(jī)構(gòu)、設(shè)備不見(jiàn)了! 很少成本、空間及能量 最大的資源使用 發(fā)明只是理想的程度不同,Applied optimum design lab,理想的容器就是沒(méi)有容器 測(cè)酸對(duì)不同合金的抗蝕性成本增加 月球登陸小艇的燈泡外罩,2. 理想化-例子,Applied optimum design lab,去除輔

8、助功能 去除元件 找出自我服務(wù) 取代元件組件或系統(tǒng) 改變操作原理 利用資源,2. 理想化技法,Applied optimum design lab,3. 物質(zhì)-場(chǎng)的分析,物體2,物體1,場(chǎng),機(jī)械、熱、化學(xué)、電、磁、重力.,76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解,Applied optimum design lab,3. 物質(zhì)-場(chǎng)分析的技法,確認(rèn)元件 2物體 1場(chǎng) 連接線 運(yùn)用 有用 不足 有害 轉(zhuǎn)變 建構(gòu)模型 不完整系統(tǒng) 有效完整系統(tǒng) 有害完整系統(tǒng) 無(wú)效率完整系統(tǒng) 選擇標(biāo)準(zhǔn)解答 發(fā)展概念,例: 鐵鎚碎石,鐵鎚,脈衝氣壓,石頭,鐵鎚,脈衝氣壓,石頭,鐵鎚,脈衝氣壓,石頭,鐵鎚,脈衝氣壓,石頭,Applied optimu

9、m design lab,3. 物質(zhì)-場(chǎng)分析的技法,鐵鎚,脈衝氣壓,石頭,鐵鎚,脈衝氣壓,石頭,有害完整系統(tǒng),無(wú)效率完整系統(tǒng),鐵鎚,脈衝氣壓,石頭,罩子(S3),鐵鎚,脈衝氣壓,石頭,水(F2),冷凍法,火藥(S3),化學(xué)場(chǎng)(F2),石頭,Applied optimum design lab,4. 進(jìn)化的模式,生命週期 (S-curve) 動(dòng)態(tài)化 (彈性化) 倍增週期(Bi-, Tri-, Poly- 系統(tǒng)) 由巨觀到微觀 同步方式 尺寸放大、縮小 (行動(dòng)電話、Mini、SMART) 不匹配的元件(控制不同輸送帶的速度，改變產(chǎn)品的內(nèi)涵) 自動(dòng)化 (取代人),Applied optimum de

10、sign lab,動(dòng)態(tài)化(彈性化) 一系統(tǒng)含一接點(diǎn)-許多接點(diǎn)-彈性結(jié)構(gòu) 直尺-折尺-軟尺、鋼尺 可調(diào)方向盤(pán) (一接點(diǎn))-上下+旋轉(zhuǎn) 螺絲起子：桿由內(nèi)外不同方向的二彈簧取代 倍增週期是含單一系統(tǒng)-含二、三單一系統(tǒng) 相同系統(tǒng)相加(homogeneous system) - 兩船相併 不同系統(tǒng)相加(heterogeneous system) - 瑞士刀 對(duì)位系統(tǒng)相加(heterogeneous) - 鉛筆+橡皮擦 、可錄及消磁的錄音機(jī),4. 進(jìn)化模式-例子,Applied optimum design lab,4. 進(jìn)化模式技法(Trimming),Applied optimum design la

11、b,ARIZ (創(chuàng)新求解問(wèn)題的方法）,ARIZ是TRIZ分析的流程 1 分析問(wèn)題 2 分析問(wèn)題的模式 3 建立最終理想的結(jié)果(IFR: Ideal Final Result) 4 利用外在物質(zhì)及資源 5 利用資料庫(kù) 6 改變或重新建立問(wèn)題 7 去除物理予盾方法的分析 8 利用己知的答案 分析步驟找出答案,Applied optimum design lab,TRIZ在創(chuàng)意設(shè)計(jì)上之應(yīng)用例(1)快速且安全的拆信方法http:/www.triz-,Applied optimum design lab,傳統(tǒng)拆信方式,最快拆信方法 直接撕開(kāi) 缺點(diǎn)：損毀內(nèi)部文件,最可靠拆信 輔助器具：搖晃信封、剪刀、拆信

12、刀 優(yōu)點(diǎn)：信封口漂亮、不損文件 缺點(diǎn)：麻煩,Applied optimum design lab,問(wèn)題核心vs.技術(shù)矛盾,25 快速拆信 (減少拆信時(shí)間),27 可靠度 24 確保信內(nèi)資訊不被毀損,33 方便性 (不需使用外在工具),如何用最少的時(shí)間（最方便）打開(kāi)信封且不損資料的安全,改善的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),Applied optimum design lab,解決方案(1),25 快速拆信 (減少拆信時(shí)間),27 可靠度,# 10 預(yù)先作用,預(yù)先將物體做部分或全部的變更,# 30 彈性膜或薄片,事先加一個(gè)物體,預(yù)先將封口打洞,於物體外加上一個(gè)彈性膜、薄片或撕帶,#30

13、 彈性膜或薄片 #10 預(yù)先作用 #4 非對(duì)稱性,改善的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),Applied optimum design lab,解決方案(2),27 可靠度,33 方便性 (不需使用外在工具),# 17 增加一個(gè)維度(Dimension),信封口與撕帶結(jié)合,改善的參數(shù),#27 可拋棄物體 #17 增加一個(gè)維度 #40 複合材料,不希望變壞的參數(shù),多層組合物體取代單層,Applied optimum design lab,傳統(tǒng)信封vs.安全快速拆信結(jié)構(gòu),U.S. Pat. 5,732,877,Applied optimum design lab,TRIZ在創(chuàng)意設(shè)計(jì)上之應(yīng)用例(2)自行車(chē)剎車(chē)

14、靴創(chuàng)新結(jié)構(gòu)http:/www.triz-,Applied optimum design lab,傳統(tǒng)剎車(chē)方式,缺點(diǎn) 解決自行車(chē)剎車(chē)於乾、溼路面下其剎車(chē)力差異過(guò)大的問(wèn)題。,說(shuō)明 剎車(chē)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境影響因子(水、細(xì)石)無(wú)任何防護(hù)。 影響剎車(chē)力的因素：磨擦對(duì)之材料組合、水膜、質(zhì)硬之顆粒物(外部、內(nèi)部產(chǎn)生),Applied optimum design lab,傳統(tǒng)之設(shè)計(jì),最可靠的方式 配合乾/濕路況，隨時(shí)更換剎車(chē)靴。 缺點(diǎn)：使用不便。,目前通用之設(shè)計(jì)方案 剎車(chē)墊(pad)與輪圈材質(zhì)的調(diào)配。 優(yōu)點(diǎn)：維持使用之方便性。 缺點(diǎn)：材料(製造)穩(wěn)定性之控制不易、成本高、使用過(guò)程可能產(chǎn)生有害因子(鋁輪圈之磨除顆粒A

15、l2O3)。,Applied optimum design lab,問(wèn)題核心vs.技術(shù)矛盾,A.如何用單一剎車(chē)靴（最方便）使自行車(chē) 在 乾/濕路面下均可正常操作(提供足夠剎車(chē)力)。 B.避免操作過(guò)程中產(chǎn)生之有害因子的影響。 C.外部影響因子(水、細(xì)石)之有效控制。,30 有害因子 (Al2O3),27 可靠度 (乾/溼路面之專 用剎車(chē)靴),33 方便性 (單一剎車(chē)靴),13 穩(wěn)定性 (剎車(chē)力受環(huán)境之 影響小),Applied optimum design lab,解決方案(1),#17 轉(zhuǎn)換至新空間 (Transition into a new dimension),#40 複合材料(Comp

16、osite materials),複層式物件組合,剎車(chē)墊上局部區(qū)域材質(zhì)變更,27 可靠度 (乾/溼路面之專 用剎車(chē)靴),33 方便性 (單一剎車(chē)靴),#27 可拋棄物體 #17 轉(zhuǎn)換至新空間 #40 複合材料,改善的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),Applied optimum design lab,解決方案(2),#24 媒介 (Mediator),#30 彈性膜或薄片 (Flexible membranes or thin films),利用一媒介執(zhí)行某一項(xiàng)動(dòng)作，或暫時(shí)連接在原物體上，但可以移除,30 有害因子 (Al2O3),13 穩(wěn)定性 (剎車(chē)力受環(huán)境之 影響小),將慣用結(jié)構(gòu)以彈性元件連結(jié),#

17、35 轉(zhuǎn)換物體的物理或化學(xué)性質(zhì) #24 媒介 #30彈性膜或薄片 #18機(jī)械震動(dòng),改善的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),Applied optimum design lab,創(chuàng)新概念,ROC 411,935 ZL 99 2 17219.5 JP 3,067,272 U.S. Pat. Pending,概念一：,概念二：,U.S. Pat. 5,896,955,Applied optimum design lab,TRIZ在創(chuàng)意設(shè)計(jì)上之應(yīng)用例(3)整合式機(jī)車(chē)龍頭鎖,http:/www.triz-,Applied optimum design lab,傳統(tǒng)之設(shè)計(jì),置物箱鎖,龍頭鎖,說(shuō)明 操作程序複雜 黑暗

18、中操作困難 置物箱鎖僅展現(xiàn)單一功能 兩個(gè)鎖心皆易損壞,Applied optimum design lab,問(wèn)題核心(1)vs.技術(shù)矛盾,減少置物箱取物時(shí)間 新機(jī)構(gòu)之元件數(shù)目不變/減少 新機(jī)構(gòu)之複雜度不變/降低,26 元件數(shù)目,36 機(jī)構(gòu)複雜性,25 時(shí)耗,改善的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),Applied optimum design lab,解決方案(1),單一元件展現(xiàn)多樣功能，藉以省卻其他元件。 欲解決的問(wèn)題核心為龍頭鎖體。,#35 特性轉(zhuǎn)換 #38 加速氧化 #18 機(jī)械震盪 #16 局部/過(guò)度處理 #29 油氣壓作動(dòng) #6 多功能化,Applied optimum design lab,解

19、決方案(1),現(xiàn)有操作路徑必須被維持：現(xiàn)有市場(chǎng)、大多數(shù)使用者操作習(xí)慣、相容性 加入開(kāi)啟置物箱功能時(shí)，不可干擾原有開(kāi)電、鎖定龍頭之功能停駐點(diǎn)與其操作路徑。,Applied optimum design lab,問(wèn)題核心(2)vs.技術(shù)矛盾,增進(jìn)龍頭鎖之功能 增進(jìn)龍頭鎖操控上的便利性 維持或減少元件數(shù)量 維持或降低機(jī)構(gòu)複雜度,26元件數(shù)目,36 機(jī)構(gòu)複雜性,39多功能性,33 方便性,改善的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),Applied optimum design lab,解決方案(2),增加物體操作上的維度、多層化。,#32 變色 #26 迭代 #12 等能量狀態(tài) #35 特性轉(zhuǎn)換(35) #17 增

20、加維度 :,Applied optimum design lab,解決方案(2),雖未干擾習(xí)用之操作路徑，但在不同位置需施以不同之操作程序達(dá)成開(kāi)啟置物箱之功能(有些地方必需“push”，有些則不可“push”)，使用者易混淆、不易記背。,專利申請(qǐng)中(光陽(yáng)機(jī)車(chē)),Applied optimum design lab,TRIZ在創(chuàng)意設(shè)計(jì)上之應(yīng)用例(4)球閥創(chuàng)新機(jī)構(gòu)(金屬加工技術(shù)中心),Applied optimum design lab,設(shè)計(jì)目標(biāo)與系統(tǒng)說(shuō)明,目標(biāo) 良好的密封性。 在高溫、高壓、具腐蝕性的惡劣環(huán)境下仍可作動(dòng)。 球閥與閥體間不致磨損。 系統(tǒng)說(shuō)明 封閉情況下，如右圖所示，流體施加高壓於球

21、上，使球與閥座之間的間隙貼緊，成密合狀態(tài)。流體便無(wú)法從上述間隙洩漏。,Applied optimum design lab,傳統(tǒng)之設(shè)計(jì),有彈性的閥座設(shè)計(jì) 滑動(dòng)式的閥座設(shè)計(jì),合併式的閥座設(shè)計(jì),Applied optimum design lab,技術(shù)矛盾,11 張力、壓力 (緊密接觸),12 形狀 (不希望發(fā)生變形),如何使球與閥座在不變形的狀況下，產(chǎn)生最緊密的接觸。,Applied optimum design lab,解決方案(1),12 形狀 (球與閥座之變形量),11 張力、壓力 (緊密接觸),# 4 非對(duì)稱性,將球體本身做成非對(duì)稱形狀。,4 非對(duì)稱性 35 物理或化學(xué)性 質(zhì)的改變 10

22、 預(yù)先作用 15 運(yùn)動(dòng)化,改善的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),Applied optimum design lab,物質(zhì)-場(chǎng)分析,閥座,球體,力,2.4.11電場(chǎng)模型 2.4.5 複合的含鐵模型 2.4.3 磁性流體,閥座： 電磁元件,磁力,球體,2.4.11,閥座： 磁性元件,磁力,球體,2.4.5,磁性流體,磁力,球體,2.4.3,Applied optimum design lab,創(chuàng)新概念,概念一：,概念二：,磁性元件,閥座,Applied optimum design lab,TRIZ在創(chuàng)意設(shè)計(jì)上之應(yīng)用例(5)自行車(chē)煞車(chē)把手（工研院機(jī)械所）,Applied optimum design l

23、ab,傳統(tǒng)煞車(chē)方式,缺點(diǎn) 傳統(tǒng)自行車(chē)剎車(chē)手把的機(jī)械利益，在煞車(chē)過(guò)程是一定的值。,說(shuō)明 剎車(chē)開(kāi)始煞車(chē)靴要速度快接近輪圈。 接下來(lái)需要較大的力量。,Applied optimum design lab,問(wèn)題核心,Servo-Wave Technique（變行程）,Applied optimum design lab,解決方案(1-1),造成,有害的功能,需要,有用的功能,煞車(chē)手把 連桿比,煞車(chē)線的移動(dòng),機(jī)械利益,問(wèn)題公式化,Applied optimum design lab,煞車(chē)線的移動(dòng),機(jī)械利益,改善的參數(shù),不希望變壞的參數(shù),10 力,3 移動(dòng)物體的長(zhǎng)度,解決方案(1-2),Applied optimum desi