TRIZ理論的主要內(nèi)容
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(一)沖突解決理論
1、技術(shù)沖突解決原理
TRIZ提出描述技術(shù)沖突的39個通用工程參數(shù):運動物體質(zhì)量、靜止物體質(zhì)量、運動物體長度、靜止物體長度等。為了解決技術(shù)沖突,TRIZ理論提出了40 項發(fā)明原理,如分割、分離、局部質(zhì)量、不對稱等。通過研究,Altshuller提出了沖突矩陣,該矩陣將描述技術(shù)沖突的39個工程參數(shù)與40條發(fā)明原理建立了對應(yīng)關(guān)系,解決了設(shè)計過程中選擇發(fā)明原理的難題。
2、物理沖突解決原理
Terninko于1998年提出的物理沖突描述方法為:(1)為實現(xiàn)關(guān)鍵功能,子系統(tǒng)要具有一有用功能,但為了避免出現(xiàn)一有害功能,子系統(tǒng)又不能具有上述有用功能。(2)關(guān)鍵子系統(tǒng)的特性必須是一大值以能取得有用功能,但又必須是一小值以避免出現(xiàn)有害功能。 (3)關(guān)鍵子系統(tǒng)必須出現(xiàn)以取得一有用功能,但又不能出現(xiàn)以避免出現(xiàn)有害功能。TRIZ提出采用分離原理解決物理沖突的方法,包括空間分離和時間分離、基于條件的分離、整體與部分的分離。英國Bath大學的Mann提出,解決物理沖突的分離原理與解決技術(shù)沖突的發(fā)明原理之間存在關(guān)系,一條分離原理可以與多條發(fā)明原理存在對應(yīng)關(guān)系。
(二)物—場模型分析方法
物—場分析是用符號表達技術(shù)系統(tǒng)變換的建模技術(shù)。物—場模型分析方法產(chǎn)生于1947—1977年,每一次的改進都增加了新的可用的知識,現(xiàn)在已經(jīng)有了76 種標準解。這些標準解是最初解決問題方案的精華,因此,物—場分析為我們提供了一種方便快捷的方法,利用這種方法,可以在汲取基本知識的基礎(chǔ)上產(chǎn)生不同想法。
TRIZ理論認為,技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成要素S1、作用體S2、場 F三者缺一就會造成系統(tǒng)不完整。而當系統(tǒng)中某一物質(zhì)的特定機能沒有實現(xiàn)時,系統(tǒng)就會產(chǎn)生問題。為了控制這一物質(zhì)產(chǎn)生的問題,有必要引入另外的物質(zhì)。由此產(chǎn)生這些物質(zhì)之間的相互作用并伴隨能量(場)的產(chǎn)生、變換、吸收等,物—場模型也從一種形式變換為另一種形式。因此各種技術(shù)系統(tǒng)及其變換都可用物質(zhì)和場的相互作用形式表述。
利用物—場分析方法分析系統(tǒng)存在的問題,建立系統(tǒng)的物—場模型,并提出問題解決對策的步驟如下:(1)指定物體S1;(2)指定場;(3)建立物—場初期模型;(4)指定作用體S2;(5)生成所希望的物—場模型;(6)提出解決問題的對策。
(三)發(fā)明問題解決算法
TRIZ認為,一個問題解決的困難程度取決于對該問題的描述或程式化方法,描述得越清楚,問題的解就越容易找到。TRIZ中,發(fā)明問題求解的過程是對問題不斷地描述、不斷地程式化的過程。經(jīng)過這一過程,初始問題最根本的沖突被清楚地暴露出來,能否求解已很清楚,如果已有的知識能用于該問題則有解,如果已有的知識不能解決該問題則無解,需等待自然科學或技術(shù)的進一步發(fā)展。該過程是靠ARIZ算法實現(xiàn)的。
ARIZ (Algorithm for Inventive Problem Solving)稱為發(fā)明問題解決算法,是TRIZ的一種主要工具,是解決發(fā)明問題的完整算法,該算法采用一套邏輯過程逐步將初始問題程式化。該算法特別強調(diào)沖突與理想解的程式化,一方面技術(shù)系統(tǒng)向理想解的方向進化,另一方面如果一個技術(shù)問題存在沖突需要克服,該問題就變成一個創(chuàng)新問題。
ARIZ中沖突的消除有強大的效應(yīng)知識庫的支持。效應(yīng)知識庫包括物理的、化學的、幾何的等效應(yīng)。作為一種規(guī)則,經(jīng)過分析與效應(yīng)的應(yīng)用后問題仍無解,則認為初始問題定義有誤,需對問題進行更一般化的定義。
應(yīng)用ARIZ取得成功的關(guān)鍵在于沒有理解問題的本質(zhì)前,要不斷地對問題進行細化,一直到確定了物理沖突,該過程及物理沖突的求解已有軟件支持。
綜上所述,由于TRIZ將產(chǎn)品創(chuàng)新的核心—--產(chǎn)生新的工作原理過程具體化,并提出了規(guī)則、算法與發(fā)明創(chuàng)造原理供設(shè)計人員使用,它已經(jīng)成為一種較完善的創(chuàng)新設(shè)計理論。
(四)應(yīng)用TRIZ的一般過程
TRIZ解決問題的一般過程被劃分為四個步驟,如圖所示:
(1)分析
分析是TRIZ的工具之一,是解決問題的一個重要階段。功能分析的目的是從完成功能的角度而不是從技術(shù)的角度分析系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件。理想解是采用與技術(shù)及實現(xiàn)無關(guān)的語言對需要創(chuàng)新的原因進行描述,創(chuàng)新的重要進展往往在該階段對問題深入的理解所取得。確認哪些使系統(tǒng)不能處于理想化的元件是使創(chuàng)新成功的關(guān)鍵。設(shè)計過程中從一起點向理想解過渡的過程稱為理想化過程。可用資源分析是要確定可用物品、能源、信息、功能等。這些可用資源與系統(tǒng)中的某些元件組合將改善系統(tǒng)的性能。沖突區(qū)域的確定是要理解出現(xiàn)沖突的原因。區(qū)域既可指時間,又可指空間。假如在分析階段問題的解已經(jīng)找到,可以移到實現(xiàn)階段。假如問題的解還沒有找到,而該問題的解需要最大限度的創(chuàng)新,則基于知識的三種工具:原理、預(yù)測、效應(yīng)等都可采用。
(2)原理
原理是獲得沖突解的方法。有技術(shù)與物理兩種沖突解決原理。TRIZ引導(dǎo)設(shè)計者挑選能解決特定沖突的原理,其前提是要按標準參數(shù)確定沖突。有40條原理。
(3)預(yù)測
預(yù)測又稱為技術(shù)預(yù)報。TRIZ確定了8種技術(shù)系統(tǒng)進化的模式。當模式確定后,系統(tǒng)、子系統(tǒng)及部件的設(shè)計應(yīng)向高一級的方向發(fā)展。
(4)效應(yīng)
效應(yīng)指應(yīng)用本領(lǐng)域,特別是其他領(lǐng)域的有關(guān)定律解決設(shè)計中的問題。如采用數(shù)學、化學、生物等領(lǐng)域中的原理,解決設(shè)計中的創(chuàng)新問題。
(5)評價
該階段將所求出的解與理想解進行比較,確信所作的改進不僅滿足了技術(shù)需求而且推進了技術(shù)創(chuàng)新。TRIZ中的特性傳遞( feature transfer)法可用于將多個解進行組合以改進系統(tǒng)的品質(zhì)。