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TRIZ——發(fā)明問題解決理論 版權(quán)信息
- ISBN:9787030306296
- 條形碼:9787030306296 ; 978-7-03-030629-6
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
TRIZ——發(fā)明問題解決理論 內(nèi)容簡介
本書的編寫即考慮到學(xué)術(shù)領(lǐng)域問題的論述,又結(jié)合企業(yè)研發(fā)人員學(xué)習(xí)的實際需要,注重理論分析與實例分析相結(jié)合。從機械設(shè)計理論的研究入手,引入發(fā)明問題解決理論的全面介紹,宏觀論述與具體內(nèi)容介紹相結(jié)合。重點介紹了TRIZ(發(fā)明問題解決理論)的核心內(nèi)容及主要概念,并結(jié)合概念設(shè)計理論中的功能分析、價值優(yōu)化等方法,講解TRIZ理論的具體應(yīng)用。
TRIZ——發(fā)明問題解決理論 目錄
前言
**章 緒論 1
**節(jié) 創(chuàng)新的內(nèi)涵 1
第二節(jié) 技術(shù)創(chuàng)新的重要性 2
第三節(jié) 創(chuàng)新方法的發(fā)展 2
第四節(jié) 面向制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新方法 4
第五節(jié) 經(jīng)典的設(shè)計理論 4
第六節(jié) 發(fā)明問題解決理論 7
思考題 12
第二章 產(chǎn)品的概念設(shè)計 13
**節(jié) 產(chǎn)品的設(shè)計流程 13
第二節(jié) 概念設(shè)計原理方案的確定 14
第三節(jié) 案例 15
第四節(jié) TRIZ應(yīng)解決的問題 17
思考題 18
第三章 創(chuàng)新思維 19
**節(jié) 九屏幕法 19
第二節(jié) STC算子 20
第三節(jié) 金魚法 21
第四節(jié) 小人法 21
第五節(jié) 理想解 23
思考題 24
第四章 資源分析 25
**節(jié) 實例分析與思考 25
第二節(jié) 可用資源的分類 26
第三節(jié) 資源分析 27
第四節(jié) 資源評估原則 29
思考題 31
第五章 系統(tǒng)功能分析 32
**節(jié) 系統(tǒng)功能分析概述 32
第二節(jié) 技術(shù)系統(tǒng)及其級別 33
第三節(jié) 功能的定義及其分類 34
第四節(jié) 功能分析及功能元求解 38
第五節(jié) 技術(shù)系統(tǒng)的價值優(yōu)化 41
第六節(jié) 技術(shù)系統(tǒng)裁剪法 44
思考題 47
第六章 沖突及其解決原理 48
**節(jié) 沖突的含義及其類別 48
第二節(jié) 技術(shù)沖突解決原理 48
第三節(jié) 物理沖突解決原理 60
第四節(jié) 分離原理與發(fā)明原理的關(guān)系 61
第五節(jié) 沖突解決原理的應(yīng)用 61
思考題 64
第七章 物質(zhì)一場分析法與標準解 65
**節(jié) 物質(zhì)一場分析法 65
第二節(jié) 標準解 66
第三節(jié) 標準解法應(yīng)用步驟 89
思考題 90
第八章 效應(yīng) 91
**節(jié) 科學(xué)效應(yīng) 91
第二節(jié) 科學(xué)效應(yīng)與功能實現(xiàn) 91
第三節(jié) 科學(xué)效應(yīng)及其應(yīng)用 100
第四節(jié) 基于效應(yīng)的功能原理設(shè)計 110
思考題 111
第九章 技術(shù)系統(tǒng)進化理論 112
**節(jié) 基本概念 112
第二節(jié) 技術(shù)成熟度預(yù)測 114
第三節(jié) 技術(shù)系統(tǒng)進化模式 115
第四節(jié) 系統(tǒng)特征及其零部件的不均衡進化 115
第五節(jié) 向宏觀層次進化 116
第六節(jié) 向微觀層次進化 117
第七節(jié) 增強相互作用 118
第八節(jié) 技術(shù)系統(tǒng)的擴充與簡化 120
第九節(jié) 技術(shù)系統(tǒng)進化模式的應(yīng)用 121
思考題 123
參考文獻 124
附錄1 常用科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象列表 125
附錄2 Altshuller’s Matrix 插頁
TRIZ——發(fā)明問題解決理論 節(jié)選
**章 緒論 創(chuàng)新是一項系統(tǒng)的工程,隨著知識經(jīng)濟時代的到來,社會的進步與經(jīng)濟的發(fā)展更加依賴于創(chuàng)新的實踐,同時創(chuàng)新的實踐需要創(chuàng)新設(shè)計方法的指導(dǎo)。 **節(jié) 創(chuàng)新的內(nèi)涵 美籍奧裔經(jīng)濟學(xué)家熊彼特(JosephA.Schumpeter)于1912年在其著作《經(jīng)濟發(fā)展理論》中將“創(chuàng)新”作為一個經(jīng)濟學(xué)概念首次提出。熊彼特認為創(chuàng)新是發(fā)明的**次商品化,也就是說,把發(fā)明引入生產(chǎn)體系并為商業(yè)化生產(chǎn)服務(wù)的過程就是創(chuàng)新,它意味著建立新的生產(chǎn)函數(shù)或供應(yīng)函數(shù),是在生產(chǎn)體系中引進一種生產(chǎn)要素和生產(chǎn)條件的新的組合。 從上述論述中可以看出,“創(chuàng)新”是一個系統(tǒng)化的過程,一般來說,商業(yè)上的成功產(chǎn)品創(chuàng)新是在一定的社會政治、經(jīng)濟環(huán)境下,科學(xué)發(fā)明、工程開發(fā)、企業(yè)文化、市場需求等各種因素綜合作用的產(chǎn)物,如圖1-1所示。因此,可以將創(chuàng)新看做在科學(xué)發(fā)明與工程開發(fā)的基礎(chǔ)上使之實用化與商業(yè)化的連續(xù)社會技術(shù)實踐過程。創(chuàng)新的范圍廣泛,包括科技創(chuàng)新,但又不僅限于科技范疇之內(nèi)。 圖1-1 成功創(chuàng)新的要素 全面的研究創(chuàng)新過程,涉及的領(lǐng)域與學(xué)科十分寬泛。但從成功創(chuàng)新的組成要素上看,盡管創(chuàng)新不簡單地等同于科學(xué)發(fā)明與工程開發(fā),但是很明顯,發(fā)明創(chuàng)造活動是創(chuàng)新活動的重要基礎(chǔ),沒有發(fā)明創(chuàng)造,創(chuàng)新的過程也無法完成。由于本書的主要內(nèi)容是針對產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)制造中技術(shù)問題的解決,故書中后續(xù)部分提及的“創(chuàng)新”側(cè)重于科學(xué)發(fā)明的含義。 發(fā)明創(chuàng)造實際上就是一個產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的過程,其關(guān)鍵是設(shè)計的創(chuàng)新。創(chuàng)新設(shè)計是一種創(chuàng)造性的智力活動,是參與者充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造力,利用人類已有的科學(xué)技術(shù)成果,進行創(chuàng)新構(gòu)思,進行產(chǎn)品分析和設(shè)計的過程。 第二節(jié) 技術(shù)創(chuàng)新的重要性 在過去的20年里,中國的制造業(yè)企業(yè)經(jīng)歷了十分迅速的發(fā)展階段。但是由于我們?nèi)狈ψ灾鲃?chuàng)新能力,沒有自己的知識產(chǎn)權(quán),導(dǎo)致我們國家的機械行業(yè)長期處于國際化產(chǎn)業(yè)鏈的下游,高額的利潤大多數(shù)被西方國家獲得,我國的制造業(yè)企業(yè)長期處于國際競爭的不利地位。 盡管我們的制造業(yè)靠“本土優(yōu)勢”成為“世界工廠”,但是我們必須清醒地意識到,沒有核心技術(shù)支持的制造無法取得高額利潤,也無法長期保持自身的低成本優(yōu)勢,越來越多的國家,如印度、泰國、越南、羅馬尼亞等國,正積極的挑戰(zhàn)中國的低成本優(yōu)勢。 時代的特征是我們每個人無法左右的。“技術(shù)創(chuàng)新”是我們所處歷史階段的時代特征。經(jīng)濟是人類文明與社會進步的基礎(chǔ)。從人類經(jīng)濟發(fā)展宏觀與共性的角度看,經(jīng)濟和生產(chǎn)力經(jīng)歷了三個時代,如表1-1所示。 表1-1 經(jīng)濟和生產(chǎn)力發(fā)展的階段 聯(lián)合國世界經(jīng)濟合作與發(fā)展組織提出:“知識經(jīng)濟指的是以知識(智力)資源的占有、配置、生產(chǎn)和使用(消費)為*重要因素的經(jīng)濟”。知識經(jīng)濟的出現(xiàn)是經(jīng)濟與科技發(fā)展的必然產(chǎn)物。從宏觀的經(jīng)濟角度講,知識經(jīng)濟首先出現(xiàn)在20世紀90年代高度發(fā)達的國家中,如美國、日本和西歐某些經(jīng)濟發(fā)達國家和地區(qū)。知識經(jīng)濟的形成判據(jù)有三個:①知識和信息對經(jīng)濟增長的貢獻率過半;②知識和信息產(chǎn)業(yè)在國民生產(chǎn)總值過半;③對知識和信息產(chǎn)業(yè)的投資占總投資50%以上。 知識經(jīng)濟的到來,對各國經(jīng)濟的發(fā)展有以下積極的影響:①有利于可持續(xù)發(fā)展,知識作為資源,它是一種可以再生的、無限的、反復(fù)使用的、無污染的、可持續(xù)發(fā)展的資源;②促進實現(xiàn)世界經(jīng)濟全球化發(fā)展,知識及其信息通過網(wǎng)絡(luò)突破國界向各方“輻射”傳播,實現(xiàn)全球相互促進的理想境界;③發(fā)展中國家和地區(qū)可加速發(fā)展,如果把握好機遇,可以利用信息化技術(shù)帶動和促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和工業(yè)化進程。 第三節(jié) 創(chuàng)新方法的發(fā)展 創(chuàng)新是一個極其復(fù)雜的過程,人類對創(chuàng)新本質(zhì)的認識與研究還遠遠達不到科學(xué)的層次。但是眾多創(chuàng)新學(xué)者,經(jīng)數(shù)十年的研究發(fā)現(xiàn),科學(xué)技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造有一定的規(guī)律可循,他們大多是以原則、訣竅、思路形式指導(dǎo)人們克服心理和思維的障礙,改善思維的靈活性的過程。自20世紀30年代?80年代,世界上出現(xiàn)了300多種創(chuàng)新技法,10多種創(chuàng)造原理。這些創(chuàng)新技法,各自從不同的角度,在一定程度上突破了制約創(chuàng)新的相關(guān)因素的限制。所謂創(chuàng)新技法,就是在創(chuàng)造心理、創(chuàng)造性思維方法和認識規(guī)律基礎(chǔ)上的技巧。這些創(chuàng)新技法不存在科學(xué)的邏輯關(guān)系,大多數(shù)目前在理論上處于“初生期”還遠遠未達到純粹的科學(xué)水平。從思維的角度,創(chuàng)新是人類駕馭形象思維與邏輯思維、發(fā)散思維與收斂思維的過程。 經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,在掌握已有創(chuàng)新技法的基礎(chǔ)上,結(jié)合認知科學(xué)、人工智能、設(shè)計方法學(xué)、科學(xué)技術(shù)哲學(xué)等前沿學(xué)科,創(chuàng)新設(shè)計方法已成為一門獨立且有待于開發(fā)的新的設(shè)計技術(shù)和方法。創(chuàng)新設(shè)計方法的發(fā)展歷程如圖1-2所示。*初的創(chuàng)新研究側(cè)重于人的創(chuàng)造性思維,總結(jié)出一些具有指導(dǎo)意義的規(guī)律,形成各種創(chuàng)新技法,如頭腦風(fēng)暴法、聯(lián)想法、類比法、側(cè)向思考、仿生法等。后來,創(chuàng)新方法的研究開始注重以知識(專利)為基礎(chǔ),通過對專利的分析與研究,總結(jié)創(chuàng)造活動所遵循的創(chuàng)新原理,該階段的典型創(chuàng)新方法是丁RIZ 理論。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,創(chuàng)新方法的研究也出現(xiàn)新的趨勢。現(xiàn)階段,各種成熟的創(chuàng)新設(shè)計方法開始集成化研究與應(yīng)用,并與計算機(包括網(wǎng)絡(luò))技術(shù)相結(jié)合,形成計算機輔助創(chuàng)新(Computer Aided Innovation,CAI)技術(shù),如 QFD、可靠性設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同創(chuàng)新技術(shù)、有限元分析等各種成熟的技術(shù)和方法開始融入到創(chuàng)新設(shè)計過程中。 圖1-2 創(chuàng)新設(shè)計方法的發(fā)展 第四節(jié) 面向制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新方法 試湊法是解決問題的傳統(tǒng)方法之一。查爾斯 固特異(Charles Goodyear)發(fā)明硫化橡膠(即制造橡膠)的方法是試湊法的典型案例。查爾斯 固特異的一生只解決了一個難題,對于他而言,要獲得“發(fā)明的技巧”他一次生命的時間遠遠不夠。實際上,甚至在解決這一個問題的時候他也是非常幸運的,大多數(shù)研究者在解決類似的難題時,往往用了一生的時間也沒有任何結(jié)果。傳統(tǒng)的方法的路徑長,不容易找到理想的解,如圖1-3所示。 圖1-3 問題解決的三條路徑 圖1-3中有二條路徑,分別是傳統(tǒng)方法、天才方法、高級方法所獲得解得路徑。天才方法是指設(shè)計者是天才,無論什么問題,總能找到解決這個問題的捷徑,不走彎路,獲得問題的答案。另一條路徑是采用高級方法所獲得解的過程,該類方法路徑雖然存在曲折,但在一定范圍之內(nèi),是制造業(yè)企業(yè)研發(fā)人員應(yīng)該掌握的方法。發(fā)明問題解決理論(丁RIZ)是目前應(yīng)用效果較好的一種高級方法。 技術(shù)創(chuàng)新方法處于進化狀態(tài),今天研發(fā)人員經(jīng)常采用的方法不能代表未來還經(jīng)常被采用,為了適應(yīng)復(fù)雜產(chǎn)品創(chuàng)新的需要,新的技術(shù)創(chuàng)新方法不斷誕生。新方法的誕生與不合時宜的方法的淘汰都是不可避免的。 第五節(jié) 經(jīng)典的設(shè)計理論 設(shè)計是人類的基本實踐活動,進入20世紀60年代后,產(chǎn)品設(shè)計理論的研究得到了極大的發(fā)展。產(chǎn)品設(shè)計方法學(xué)是研究產(chǎn)品設(shè)計的過程、規(guī)律,以及設(shè)計中思維和工作方法的一門綜合性學(xué)科。 設(shè)計方法學(xué)的研究結(jié)果包括設(shè)計理論與設(shè)計方法。設(shè)計理論是研究產(chǎn)品設(shè)計包括635法、陳列法、戈登法等。傳統(tǒng)的方法從“問題”到“解易找到理想的解,如圖1-3所示。 過程的系統(tǒng)行為和基本規(guī)律,設(shè)計方法是產(chǎn)品設(shè)計的具體手段。 目前的產(chǎn)品設(shè)計問題一般表述為以經(jīng)驗為基礎(chǔ)的演繹、歸納的設(shè)計過程。設(shè)計是從需求出發(fā)尋求設(shè)計出的產(chǎn)品解的過程,研究設(shè)計理論的目的在于發(fā)展新一代用計算機可幫助產(chǎn)品設(shè)計人員高效率與高質(zhì)量地尋求設(shè)計解的技術(shù)。 通過對有關(guān)設(shè)計方面的文獻資料的綜合與分析,現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計理論與方法的研究主要集中在以下三個方面:設(shè)計本質(zhì)的研究、設(shè)計過程的研究、設(shè)計技術(shù)的研究,如表1-2所示。通常一種設(shè)計理論涉及多個研究主題。 表1-2 現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的研究 目前有代表性的設(shè)計理論方法主要有如下幾種。 1.質(zhì)量功能配置(Quality Function Deployment,QFD) 為了縮短產(chǎn)品設(shè)計周期,設(shè)計者應(yīng)十分清楚用戶對待設(shè)計產(chǎn)品的要求,根據(jù)用戶要求明確設(shè)計要求,以此作為設(shè)計的出發(fā)點。QFD通過質(zhì)量屋(Houseof Quality,HOQ)建立用戶要求與設(shè)計要求之間的關(guān)系,并可以支持設(shè)計及制造全過程。它是一種將用戶需求整機特性、零部件特性、工藝要求、制造要求的多層次演繹的分析方法。QFD的核心思想是從產(chǎn)品開發(fā)的可行性分析研究到產(chǎn)品的生產(chǎn)都是以用戶的需求為驅(qū)動,強調(diào)用戶需求明確的轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品開發(fā)管理者、設(shè)計者、制造工藝部門,以及生產(chǎn)計劃部門等有關(guān)人員均能理解的各種具體信息,從而保證企業(yè)*終生產(chǎn)出符合用戶需要的產(chǎn)品。 QFD是日本的Akao于1966年提出的,經(jīng)過不斷完善,成為全面質(zhì)量管理中的設(shè)計工具。在概念設(shè)計階段中,HOQ給出了待設(shè)計產(chǎn)品明確的設(shè)計要求,但是并沒有給出實現(xiàn)這些要求的具體方法與規(guī)則。 2.公理化設(shè)計(Axiomatic Design,AD) 美國麻省理工學(xué)院機械工程系Nam P.Suh等學(xué)者自1990年來對設(shè)計理論進行了系統(tǒng)的研究,提出了設(shè)計公理體系。AD的出發(fā)點是將傳統(tǒng)上以經(jīng)驗為主的設(shè)計,建立成以科學(xué)公理、法則為基礎(chǔ)的公理體系。設(shè)計的問題域看做顧客需求域[CAs]、功能域[FRs]、物理域[DPs]、過程域[PVs]四個依次通過映射機制相聯(lián)系的問題域概念模型。應(yīng)當提及的是,此通過映射機制如從功能域映射至物理域的定義為 式中,A為設(shè)計矩陣,表示產(chǎn)品設(shè)計的特征。 在公理化設(shè)計體系中,其主要貢獻在于提出公理抽象本身推進了設(shè)計研究的深化。AD提出了兩個基本公理,其余的公理、法則均由兩個公理衍生而得,此兩個公理為: ①獨立性公理。保持功能需求的獨立性,功能需求是滿足設(shè)計目標的獨立性功能需求的*小數(shù)目。 ②信息公理。使設(shè)計信息內(nèi)容*小化,信息內(nèi)容定義為滿足給定FR的可能性。 在滿足獨立性公理的設(shè)計中,具有*大的成功可能性的設(shè)計為*佳的設(shè)計。在AD體系中對于如何確定每個域的特征參量,確定設(shè)計矩陣[A]和減少信息量以建立健壯的設(shè)計過程,Nam P. Suh給出了實現(xiàn)設(shè)計流程的概念系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。目前該原理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)僅能實現(xiàn)綜合與控制,滿足獨立性公理的設(shè)計過程。這個概念結(jié)構(gòu)圖中包括三類基本單元結(jié)構(gòu):綜合器、控制器及反饋器。AD基本上是一種概念上的表達,距離完善的理論體系和實用尚有很大的距離,但AD表明了一種關(guān)于設(shè)計的考慮。 3.通用設(shè)計理論(General Design Theory,GDT)與泛設(shè)計理論(Universal Design Theory, UDT) 日本東京大學(xué)人造物工程研究中心吉川弘之等自20世紀70年代起研究提出GDT,主要通過用數(shù)學(xué)形式來表達設(shè)計過程,處理人類思維活動領(lǐng)域內(nèi)設(shè)計表示為知識處理的概念模型。他們認為GDT不僅是設(shè)計的理論,還是關(guān)于設(shè)計知識的抽象的理論。 基于GDT,1998年5月Karslruhe會上又提出了一個精細設(shè)計過程模型,以改進GDT原先對實際設(shè)計過程描述的不足。在這個模型中,“設(shè)計”定義為完成技術(shù)規(guī)格書的過程。設(shè)計過程的開始,根據(jù)功能、行為狀態(tài)、屬性以確定設(shè)計目標的技術(shù)規(guī)格書,隨著設(shè)計過程的發(fā)展,技術(shù)規(guī)格書不斷精確化,成為穩(wěn)定
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