1、沖突及沖突發(fā)現(xiàn)方法,目的：初步了解產(chǎn)品設(shè)計中的沖突及沖突的發(fā)現(xiàn)方法 用時：120分鐘 講師： 時間：2020年9月7日,第三講,1,2,3,4,5,6,7,目錄,1、概述,自然科學(xué)的重大理論突破，是在發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)理論與實際的沖 突基礎(chǔ)上，經(jīng)過長時間的爭論及反復(fù)的實驗驗證才形成的。 如基于麥克斯韋經(jīng)典電磁理論推演出的黑體輻射定律在長波 區(qū)的實驗中暴露出了沖突，在原有的理論框架下解釋這一沖 突的努力均未成功；普朗克提出了能量的變化不連續(xù)，引入 了普朗克常數(shù)的概念，導(dǎo)致了量子論的誕生。,1、概述,產(chǎn)品設(shè)計的規(guī)律,如能發(fā)現(xiàn)需求與已有產(chǎn)品或產(chǎn)品內(nèi)部的沖突，開發(fā)新產(chǎn)品或改進(jìn)已有的產(chǎn)品，解決這些已發(fā)現(xiàn)的沖突，

2、不僅滿足社會日益增長的需求，同時為新產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)帶來效益。,1、概述,創(chuàng)新實例,解決沖突,沖突,1、概述,發(fā)明問題的核心是解決沖突。 未克服沖突的設(shè)計不是創(chuàng)新設(shè)計。,TRIZ理論,2、沖突的分類,沖突的一般分類,沖突 多種多樣,2、沖突的分類,基于TRIZ的沖突分類,TRIZ的沖突,2、沖突的分類,為了避免某些現(xiàn)象或希望取得某些結(jié)果，需要做一些事情，但不知如何去做。管理沖突本身具有暫時性，而無啟發(fā)價值。因此，不能表現(xiàn)出問題的解的可能方向。,系統(tǒng),2、沖突的分類,子系統(tǒng)1,子系統(tǒng)2,技術(shù)沖突,技術(shù)沖突的表現(xiàn),技術(shù)沖突常表現(xiàn)為一個系統(tǒng)中兩個子系統(tǒng)之間的沖突。,2、沖突的分類,沖突出現(xiàn)的情況,技術(shù)沖

3、突,物理沖突,在一個子系統(tǒng)中引入一種有用功能，導(dǎo)致另一個子系統(tǒng)產(chǎn)生一種有害功能，或加強了已存在的一種有害功能。,消除一種有害功能導(dǎo)致另一個子系統(tǒng)有用功能變壞。,有用功能的加強或有害功能的減少使另一個子系統(tǒng)或系統(tǒng)變得太復(fù)雜。,一個子系統(tǒng)中有用功能加強的同時導(dǎo)致該子系統(tǒng)中有害功能的加強。,一個子系統(tǒng)中有害功能降低的同時導(dǎo)致該子系統(tǒng)中有用功能的降低。,2、沖突的分類,技術(shù)沖突實例,波音737改進(jìn)設(shè)計,上述的改進(jìn)設(shè)計中已出現(xiàn)了一個技術(shù)沖突，既希望發(fā)動機罩的直徑要增大以吸入更多的空氣，但又不希望發(fā)動機罩與地面的距離減少。,2、沖突的分類,技術(shù)沖突實例,自行車車閘總成,上述設(shè)計中的技術(shù)沖突為：將閘皮設(shè)計成

4、可更換型，增加了騎車人的安全性，但必須備有閘皮可用，還要更換，使操作復(fù)雜。,2、沖突的分類,技術(shù)沖突實例,飛機著陸燈的設(shè)計,飛機必須裝有一盞著陸燈。假如將該燈安裝在機身或機翼表面，空氣阻力增加，將減小飛機的飛行速度。如果將該燈置于機翼內(nèi)部，覆蓋上透明的導(dǎo)流板，設(shè)計將變得太復(fù)雜，且降低了機翼的強度。,2、沖突的分類,技術(shù)沖突實例,織物印刷操作裝置,上述的改進(jìn)設(shè)計中已出現(xiàn)了一個技術(shù)沖突，既加快織物的染印速度，但印上的圖案質(zhì)量下降。,橡膠輥,待印花織物,已印花織物,刮刀,圖案輥,染料槽,染料溶液,2、沖突的分類,物理沖突實例,偵查機敵區(qū)飛行,偵察機應(yīng)飛行的很快，以便盡快離開被偵察的地區(qū)；但在被偵察的

5、地區(qū)上空又應(yīng)飛行的很慢，以便多收集數(shù)據(jù)。,飛機機翼面積,飛機的機翼應(yīng)有大的面積以便起飛與降落，但又要較小以便高速飛行。,汽車安全氣囊系統(tǒng),安全氣囊應(yīng)該安裝以保護(hù)司機與乘客，但又不應(yīng)該安裝，目前的設(shè)計有時不能保護(hù)身材矮的司機及乘客。,2、沖突的分類,技術(shù)沖突與物理沖突的關(guān)系,技術(shù)沖突,總是涉及到兩個基本參數(shù)A與B，當(dāng)A得到改善時，B變得更差。,物理沖突,僅涉及系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)或部件，而對該子系統(tǒng)或部件提出了相反的要求。,相對于技術(shù)沖突，物理沖突是尖銳的沖突，往往技術(shù)沖突的存在隱含物理沖突的存在。,技術(shù)沖突,物理沖突,控制著技術(shù)沖突的兩個基本參數(shù)A與B的參數(shù)或物體。,2、沖突的分類,沖突實例,金

6、屬表面化學(xué)鍍層,金屬制品放置于充滿金屬鹽溶液的池子中，溶液中含有鎳、鈷等金屬元素，在化學(xué)反應(yīng)過程中，溶液中的金屬元素凝結(jié)到金屬制品表面形成鍍層。溫度越高，鍍層形成的速度越快，但溫度高有用元素沉淀到池子底部與池壁的速度也越快。溫度底又大大降低生產(chǎn)率。,技術(shù)沖突,加熱溶液使生產(chǎn)率（A）提高，但材料浪費（B）增加。,物理沖突,選溫度作為另一參數(shù)（C），溶液溫度（C）增加，生產(chǎn)率（A）提高，材料浪費（B）增加；生產(chǎn)率（A）降低，材料（B）浪費減少；溶液溫度即應(yīng)該高，以提高生產(chǎn)率，又應(yīng)該低，以減少材料消耗。,3、沖突問題的結(jié)構(gòu),沖突表現(xiàn)形式,A,B,A,B,A,B,A導(dǎo)致B,A需求B,A消除B,基本符號

7、,3、沖突問題的結(jié)構(gòu),問題結(jié)構(gòu),點問題,在一個子系統(tǒng)內(nèi)部包含一個物理沖突為點問題。物理沖突是隱含的，但通常是導(dǎo)致問題的根本原因。,如在一個子系統(tǒng)中希望增加一種有用功能UF，但導(dǎo)致一種有害功能HF就構(gòu)成一點問題。,子系統(tǒng),UF,HF,點問題,3、沖突問題的結(jié)構(gòu),問題結(jié)構(gòu),對問題,在被兩個子系統(tǒng)實現(xiàn)的功能之間存在一個技術(shù)沖突為對問題。,UFn 導(dǎo)致或需求HFk (kn, k與n為不同的子系統(tǒng)序號),子系統(tǒng) n UFn,子系統(tǒng) k HFk,對問題,3、沖突問題的結(jié)構(gòu),問題結(jié)構(gòu),線性問題,在多于兩個子系統(tǒng)之間，存在“鏈”式關(guān)系的技術(shù)或物理沖突為線性問題。,UF n+1 需求UFn , UFn需求UFn

8、-1。,子系統(tǒng)n+1 Ufn+1,子系統(tǒng)n UFn,子系統(tǒng)n-1 Ufn-1,線性問題,3、沖突問題的結(jié)構(gòu),問題結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)問題,多個具有相互關(guān)系的技術(shù)或物理沖突，形成一沖突環(huán)。,UFn 導(dǎo)致 HFk， HFk 導(dǎo)致 UFl， UFl 導(dǎo)致 UFr, UFr 需求 UFn (nklr),子系統(tǒng) n UFn,子系統(tǒng) k HFk,子系統(tǒng) UFl l,子系統(tǒng) r UFr,網(wǎng)絡(luò)問題,3、沖突問題的結(jié)構(gòu),問題結(jié)構(gòu),星型問題,當(dāng)一個子系統(tǒng)的某一功能改善后，另幾個子系統(tǒng)的功能均變差。,UFn導(dǎo)致HFk及HFp，UFn又需求UFq，UFn 消除 UFm(nkplm),子系統(tǒng) k HFk,子系統(tǒng) p HFp,子系

9、統(tǒng) n UFn,子系統(tǒng) m UFm,子系統(tǒng) q UFq,4、技術(shù)沖突的一般化,TRIZ理論,沖突,39個通用工程參數(shù),沖突描述,實際應(yīng)用中，首先要把組成沖突的雙方內(nèi)部性能用該39個工程參數(shù)中的2個來表示。目的是把實際工程設(shè)計中的沖突轉(zhuǎn)化為一般的或標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)沖突。,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),在重力場中運動物體的重量。,運動物體的重量,1,在重力場中靜止物體的重量。,靜止物體的重量,2,運動物體的任意線性尺寸，不一定是最長的，都認(rèn)為是其長度。,運動物體的長度,3,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),靜止物體的任意線性尺寸，不一定是最長的，都認(rèn)為是其長度。,靜止物體的長度,4,運動物體

10、內(nèi)部或外部所具有的表面或部分表面的面積。,運動物體的面積,5,靜止物體內(nèi)部或外部所具有的表面或部分表面的面積。,靜止物體的面積,6,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),運動物體所占有的空間體積。,運動物體的體積,7,靜止物體所占有的空間體積。,靜止物體的體積,8,物體的運動速度，過程或活動與時間之比。,速度,9,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),力是兩個系統(tǒng)之間的相互作用。對于牛頓力學(xué)，力等于質(zhì)量與加速度之積，在TRIZ中力是試圖改變物體狀態(tài)的任何作用。,力,10,單位面積上的力。,應(yīng)力或壓力,11,物體外部輪廓，或系統(tǒng)外貌。,形狀,12,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),系統(tǒng)的完整

11、性，系統(tǒng)組成部分之間的關(guān)系。磨損、化學(xué)分解、拆卸都降低穩(wěn)定性。,結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,13,強度是指物體抵抗外力作用使之變化的能力。,強度,14,物體完成規(guī)定動作的時間、服務(wù)期。兩次誤動作之間的時間也是作用時間的一種度量。,運動物體作用時間,15,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),物體完成規(guī)定動作的時間、服務(wù)期。兩次誤動作之間的時間也是作用時間的一種度量。,靜止物體作用時間,16,運動物體或系統(tǒng)所處的熱狀態(tài)，包括其它熱參數(shù)。,溫度,17,靜止單位面積上的光通量，系統(tǒng)的光照特性。,光照強度,18,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),能量是物體做功的一種度量。在經(jīng)典力學(xué)中，能量等于力與距離的乘積。,

12、運動物體的能量,19,能量是物體做功的一種度量。在經(jīng)典力學(xué)中，能量等于力與距離的乘積。,靜止物體的能量,20,單位時間內(nèi)所作的功。利用能量的速度。,功率,21,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),作無用功的能量。為了減少能量損失，需要不同的技術(shù)來改善能量的利用。,能量損失,22,部分或全部、永久或臨時的材料、部件或子系統(tǒng)等物質(zhì)的損失。,物質(zhì)損失,23,部分或全部、永久或臨時的數(shù)據(jù)損失。,信息損失,24,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),時間是指一項活動所延續(xù)的間隔。改進(jìn)時間的損失指減少一項活動所花費的時間。,時間損失,25,材料、部件、子系統(tǒng)等的數(shù)量，他們可以被部分或全部、臨時或永久的被

13、改變。,物質(zhì)或事物的數(shù)量,26,系統(tǒng)在規(guī)定的方法及狀態(tài)下完成規(guī)定功能的能力。,可靠性,27,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),系統(tǒng)特征的實測值與實際值之間的誤差。減少誤差將提高測試精度。,測試精度,28,系統(tǒng)或物體的實際性能與所須性能之間的誤差。,制造精度,29,物體對受外部或環(huán)境中的有害因素作用的敏感程度。,物體外部有害因素作用的敏感性,30,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),有害因素將降低物體或系統(tǒng)的效率、或完成功能的質(zhì)量。這些有害因素是由物體或系統(tǒng)操作的一部分而產(chǎn)生的。,物體產(chǎn)生的有害因素,31,物體或系統(tǒng)制造過程中簡單、方便的程度。,可制造性,32,要完成的操作應(yīng)需要較少的操作

14、者、較少的步驟、使用盡可能簡單的工具，一個操作的產(chǎn)出要盡可能多。,可操作性,33,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),對于系統(tǒng)可能出現(xiàn)失誤所進(jìn)行的維修要時間短、方便、簡單。,可維修性,34,物體或系統(tǒng)響應(yīng)外部變化等能力，或應(yīng)用于不同條件下等能力。,適應(yīng)性及多用性,35,系統(tǒng)中元件數(shù)目及多樣性，若用戶也是系統(tǒng)中的元素將增加系統(tǒng)復(fù)雜性。掌握系統(tǒng)的難易程度是其復(fù)雜性的一種度量。,裝置的復(fù)雜性,36,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),若一個系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、需要較長的時間建造及使用，或部件與部件之間關(guān)系復(fù)雜，都使得系統(tǒng)的監(jiān)控與測試?yán)щy。測試精度高，增加了測試的成本也是測試?yán)щy的一種標(biāo)志。,監(jiān)控與

15、測試的困難程度,37,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),是指單位時間內(nèi)所完成的功能或操作數(shù)。,生產(chǎn)率,39,指系統(tǒng)或物體在無人操作的情況下完成任務(wù)的能力。自動化程度的最低級別是完全人工操作。最高級別是機器能自動感知所須的操作、自動編程、對操作自動監(jiān)控。中等級別的需要人工編程、人工觀察正在進(jìn)行的操作、改變正在進(jìn)行的操作、重新編程。,自動化程度,38,4、技術(shù)沖突的一般化,39個工程參數(shù),幾何,資源,害處,物理,能力,操控,7項,7項,2項,8項,9項,6項,4、技術(shù)沖突的一般化,工程參數(shù),通用物理及幾何參數(shù),通用技術(shù)負(fù)向參數(shù),通用物理正向參數(shù),1-12，17-18，21,15-16，19-2

16、0，22-26，30-31,13-14，27-29，32-39,39個工程參數(shù),負(fù)向參數(shù)指這些參數(shù)變大時，使系統(tǒng)或子系統(tǒng)的性能變差。,正向參數(shù)指這些參數(shù)變大時，使系統(tǒng)或子系統(tǒng)的性能變好。,4、技術(shù)沖突的一般化,法蘭連接,應(yīng)用實例,為了機器或設(shè)備維護(hù)，法蘭連接處常常還要被拆開；有些連接處還要承受高溫、高壓，但要求密封良好。有的重要法蘭需要很多個螺栓連接，如一些汽輪透平機械的法蘭需要100多個螺栓為了滿足密封良好的要求，設(shè)計過程中要采用較多的螺栓。但為了減少重量，或減少安裝時間、或維修時減少拆卸的時間，螺栓越少越好。,4、技術(shù)沖突的一般化,技術(shù)沖突,如果密封性良好，則操作時間變長且結(jié)構(gòu)的重量增加,

17、如果重量輕，則密封性變差,如果操作時間短，則密封變差,靜止物體的重量,可操作性,裝置的復(fù)雜性,應(yīng)用實例,改進(jìn)特性,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,可靠性,降低特性,5、基于物質(zhì)-場分析的沖突發(fā)現(xiàn),物質(zhì)-場分析基本符號,TRIZ功能定律,功能,物質(zhì)1,物質(zhì)2,場,物質(zhì)可以是任何東西，太陽、地球、輪船、飛機、水、X射線、分子等。,能量的統(tǒng)稱，如核能、電能、磁能、機械能、熱能等。,物質(zhì),場,5、基于物質(zhì)-場分析的沖突發(fā)現(xiàn),物質(zhì)-場分析基本符號,F,S1,S2,功能的基本圖形表示,圖中F為場、S1及S2均為物質(zhì)，其意義為：場F通過物質(zhì)S2作用于物質(zhì)S1并改變S1，它使S1與S2相互作用。功能表示系統(tǒng)的輸入和輸出之間，以完

18、成任務(wù)為目的的總的相互關(guān)系。,一個待設(shè)計的系統(tǒng)可能有多個功能，在一個功能中作為被動元件的S1可能是另一功能中的主動元件S2。這些功能的總體構(gòu)成了待設(shè)計系統(tǒng)的總功能。,5、基于物質(zhì)-場分析的沖突發(fā)現(xiàn),用圖形表示待設(shè)計系統(tǒng),用圖形表示待設(shè)計系統(tǒng)是物質(zhì)場分析的基礎(chǔ),標(biāo)準(zhǔn)作用,不足作用,過剩作用,有害作用,改變了的模型,5、基于物質(zhì)-場分析的沖突發(fā)現(xiàn),F: Me-機械 , Th-熱, Ch-化學(xué), E-電, M-磁, G-重力 U：有用效應(yīng)； H：有害效應(yīng)； S1：物質(zhì)或元件，系統(tǒng)作用的接受者； S2：物質(zhì)或元件，使場作用于S1的動作發(fā)出者； S3: 新物質(zhì)。,用圖形表示待設(shè)計系統(tǒng),5、基于物質(zhì)-場分

19、析的沖突發(fā)現(xiàn),功能分類及技術(shù)沖突模型,三個元件都存在且都有效，是設(shè)計者追求的效應(yīng)。其模型由圖（a）表示。,不完整功能,非有效完整功能,過剩完整功能,有害功能,有效完整功能,組成功能的三元件部分元件不存在，需要增加元件來實現(xiàn)有效完整功能，或用一種新功能代替。,功能中的三元件都存在，但設(shè)計所追求的作用未完全實現(xiàn)。需要改進(jìn)以達(dá)到要求。如圖（b）。,功能中的三元件都存在，但設(shè)計者所追求的作用已超過。需要改進(jìn)以達(dá)到要求。如（c）所示。,三元件都存在，但產(chǎn)生與設(shè)計者所追求的結(jié)果相沖突。 創(chuàng)新過程要消除有害功能。如（d）示。,5、基于物質(zhì)-場分析的沖突發(fā)現(xiàn),功能分類及技術(shù)沖突模型,沖突實例,5、基于物質(zhì)-場

20、分析的沖突發(fā)現(xiàn),一個產(chǎn)品或系統(tǒng)往往是多個功能的實現(xiàn)。如果用上圖所示的符號系統(tǒng)來表示這些功能時，圖（d）存在，則可判斷系統(tǒng)或產(chǎn)品存在技術(shù)沖突。,功能分類及技術(shù)沖突模型,技術(shù)沖突,系統(tǒng)中同時存在有效完整功能及有害功能，如果要消除有害功能的副面作用，則可能影響有效完整功能，因此，存在技術(shù)沖突。,系統(tǒng)中同時存在非有效完整功能及有害功能，如果改善非有效完整功能，則可能加劇有害功能的副面作用，因此，存在技術(shù)沖突。,A,B,5、基于物質(zhì)-場分析的沖突發(fā)現(xiàn),工程實例,在煉鋼時，添加劑通過鋼水?dāng)嚢杵鞯娜肟谶M(jìn)入到內(nèi)部，通過旋轉(zhuǎn)的葉片與鋼水充分混合。,鋼水,添加劑,葉片,混合器,S1：葉片 S2：鋼水 FTh：鋼水

21、中的熱能,FTh,S2,S1,6、基于質(zhì)量功能配置( QFD)的沖突發(fā)現(xiàn),QFD,QFD (Quality Function Deployment) 即質(zhì)量功能布置，在60年代末由日本學(xué)者提出，是一種用戶驅(qū)動的產(chǎn)品開發(fā)方法，即將得到的顧客需求轉(zhuǎn)換成為產(chǎn)品特征、零部件特征、工藝特征、等技術(shù)需求信息，使所設(shè)計和制造的產(chǎn)品能真正滿足顧客需求。,QFD 通過質(zhì)量屋（HOQ，House of Quality）建立用戶需求與設(shè)計要求之間的關(guān)系。設(shè)計者根據(jù)這些需求明確設(shè)計要求，作為設(shè)計的出發(fā)點以縮短產(chǎn)品設(shè)計周期。,6、基于質(zhì)量功能配置( QFD)的沖突發(fā)現(xiàn),QFD識別沖突,每一個質(zhì)量屋都有一敏感矩陣，如果該

22、矩陣中的元素出現(xiàn)負(fù)相關(guān)，就可能存在技術(shù)沖突或物理沖突。,質(zhì)量屋,工程實例,加工中心專用夾具是某企業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品之一，原設(shè)計中的夾緊及松開動作由操作者手工完成，用戶提出需要一種快速夾緊裝置。,用戶需求與質(zhì)量要素或稱設(shè)計參數(shù)之間的關(guān)系。經(jīng)功能分析，確定該復(fù)合機構(gòu)的各支持功能，并建立第二張HOQ表。,6、基于質(zhì)量功能配置( QFD)的沖突發(fā)現(xiàn),工程實例,按TRIZ理論，該機構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)了如下的一對物理沖突：機構(gòu)既要在長距離內(nèi)作適應(yīng)性調(diào)整，以適應(yīng)不同尺寸零件的要求，又要在短距離內(nèi)調(diào)整，以適相同尺寸批量零件的高效加工要求。,6、基于質(zhì)量功能配置( QFD)的沖突發(fā)現(xiàn),7、基于公理設(shè)計（AD）的沖突發(fā)現(xiàn),公理設(shè)計介紹,用戶域,功能域,結(jié)構(gòu)域,設(shè)計問題,工藝域,產(chǎn)品設(shè)計過程就是彼此相鄰兩個域之間參數(shù)相互轉(zhuǎn)換的過程。,相鄰的兩個設(shè)計域是緊密聯(lián)系在一起的，兩者的設(shè)計元素均有一定的映射關(guān)系，每相鄰的兩個領(lǐng)域之間的關(guān)系可以表示成如下：左側(cè)設(shè)計領(lǐng)域表示要完成的或是想要完成的工作，右側(cè)設(shè)計領(lǐng)域表示實現(xiàn)要求的方法。,7、基于公理設(shè)計（AD）的沖突發(fā)現(xiàn),公理設(shè)計通過相鄰的兩個設(shè)計域之間進(jìn)行“之字形”映射變換進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。,以功能域和結(jié)構(gòu)域的變換為例，從功能要求出發(fā)劃分成子功能要求，功能要求就可