外文翻译--能量-物料-信号模型：应用于TRIZ理论的工程设计黑箱模型的改进.doc

能量-物料-信号模型：应用于TRIZ理论的工程设计黑箱模型的改进49译文与原文汉语译文能量-物料-信号模型：应用于TRIZ理论的工程设计黑箱模型的改进MadaraOgot（美国宾夕法尼亚州州立大学，工程设计纲要及机械与核工程系，大学园，PA16802,，美国madaraogotpsu.edu）摘要：“发明问题的解决理论”（TRIZ）被广泛地认为是一种适用于多学科领域的有效的系统的创新方法。本论文更加关注于工程设计方法以及例证如何改进已为工程设计人员熟知的建模方法以应用于TRIZ原理。例如，黑箱建模技术，一种在工程设计中较为普遍的问题表达分析方法，被修改以应用于TRIZ原理。新技术比如能量、物料、系统建模将不仅仅作为物质-场建模（原方法）的替代品，而是被吸收入工程设计家族现有的知识中。因此，它移除了通向更加广阔的TRIZ应用的障碍而不需要设计者学习新的本质不同的建模方法；本论文通过许多的实例达到了这种奇妙的功效。关键词：问题表达；问题分析；TRIZ标准解决方案正文：TRIZ原理以其原理和方法收集的一般性被称作可交叉运用于多学科的方法。为了获得更多的读者，大多数的TRIZ文章均使用已为TRIZ协会开发了很多年的普通建模方法和术语。然而，这种陈述也会在将文章中讨论的经典的TRIZ理论与个人特定的学科衔接时产生困难，从而阻碍TRIZ原理的广泛运用。尽管TRIZ有如此强大的用途，但是无论是在工业上还是学术上它都没有在工程设计方面得到广泛的运用。这篇文章通过将已为工程设计人员熟知的建模技术山东大学毕业设计论文配合或合并于TRIZ的方法探索出了增强TRIZ在工程设计领域运用的道路。该目的的实现是通过将黑箱建模技术这一广泛运用于工程设计问题描述和分析的方法-进行改进以使其能够应用于TRIZ。新技术比如能量-物料-信号建模技术将不仅仅作为物质-场分析的替代品，还将具有以下不可或缺的特点：1、基于工程设计家族内现存的知识，因此移除了阻碍TRIZ运用的障碍；2、同时适用于物质和技术矛盾系统；3、固有地展现模型系统内部事态发展；4、包括同一模型的多种状况；5、在整个系统中甄选出真正需要解决的问题；6、包括系统中所有可用来获取最终结果的资源，因此不再需要生成一张独立的资源清单。在以下的文章中，将由两个实例讲述“能源-物质-信号”模型的发展与应用。另外，大多基于物质-场建模的标准解决方案也将被修改以合并于新的建模方法。TRIZ是俄文中“发明问题的解决理论”的字头，最早由以GenrichAltshuller为首的原苏联科研人员开始研究，现已被全世界所推广运用。它最初是基于对苏联60、70年代早期成千上万专利的分析。这些最初的分析从众多专利中提取出了众多的解决模式，这些解决模式可以被成功地用来解决新问题。这些解决模式最后被综合成数个工具包括：（1）物理影响（2）进化原则（3）标准解法（4）技术矛盾和矛盾矩阵，以及（5）物理矛盾和分离原理所谓解决问题的环境是指数字式技术在企业内部及市场上中应用。而核心是基于TRIZ的用于产品开发的程序模型。支持的该核心数字技术是CAI系统。核心创业的开拓与突破是一个市场机遇、模式、路线和路线上的企业的技术状态和企业的包容能力相融合的过程。创新思维的开发依赖于TRIZ原理的运用，作用解和标准解。构造与加工的设计融合有赖于环境的支持。若有冲突，就要应用到TRIZ原理来解决。TRIZ被认为是一种可以产生解决问题良好方法的原理，该原理运用了先前发明家浓缩的知识精华。它提供了一些措施，这些措施可以消除设计团队倾向于普通、舒适的解决方案的“心理惯性”即使存是在存在更好、非传统的解决方案的能量-物料-信号模型：应用于TRIZ理论的工程设计黑箱模型的改进51情况下。从图1可以看出，一个设计团队运用TRIZ原理将一个具体的设计问题转化为一个一般的TRIZ设计问题。后者则是基于对大量不同的工程领域问题的分析、归类。该一般的TRIZ设计问题指向相应的一般TRIZ设计方案，设计团队可以从这些设计方案中获得解决他们具体设计问题的方法。因此，TRIZ的力量就在于它与生俱来的本领能够从不同的、表面上毫不相干的领域获取解决方案用来解决特定的设计问题，从而形成突破性的解决方案。如何将解决实际问题与创新结合起来呢？创新的核心是找到困难与矛盾所在，诸如解决冲突问题和寻求快速解决的办法。TRIZ不仅仅是一种有关于创新的有益技术，还涉及CAI软件系统的开发。但是成功与有价值的创新应该是在数字技术环境下的进行。拥有这类数字技术环境的企业需要一个TRIZ应用的程序模型和应用TRIZ的良好思维模式，对于正在成长与开创中的中国的企业更应当是如此。发明的原理、标准解和作用解这些TRIZ原理的基本工具在这些情形下非常有用和有效的。正如图8所示，首先分析问题，寻找解决问题的新思路，然后做出有效甚至正确的决策。若冲突矛盾确实存在，我们就可以选择这些问题解决原理或者标准解去解决冲突、寻求答案。如果不存在冲突，应选择作用解去解决冲突，然后对新的概念模型发展状态做出评估。如果有一个或两个概念被接受与认可，它们就可以被融入到接下来的设计与制造环节中去；如果概念没有被接受或认可，就只能再次返回到创新评估阶段去寻找新的解决方法。两种发明原理可以用来解决技术矛盾和物理矛盾。在39个工程参量和一个矛盾解决矩阵中，我们可以由实际问题依据40个原理选其中有用部分，选择的前提是这些参量和要解决的矛盾有关连的。4个独立的原理可用于解决物理冲突，它们的选择要根据空间、时间、环境以及部分与整体关系来进行。TRIZ理论中共有75个标准解，根据问题解决方式的不同，它们被划分成五个大类。3.物质-场分析和变量TRIZ中一个关键的理论就是建模，将所有的实在的物体（包括可见的和不可见的）作为物质，同时将能量源（包括机械的、化学的、原子能的、热能的、声学的等等）作为场。因此一个公式（被称为物质-场）可以被定义为具有一个物质S1，其被一个场F1作用，因而生成了第二个物质S2。一个完整系统的物质-场可以山东大学毕业设计论文用如下的符号表示F1S2S1(1)由公式可以看出，由物质S1到物质S2经过了场F1正的或称为需要的影响作用。值得注意的是在众多的TRIZ文献中，对物质-场的图表描述有很大的不同。方程式（1）仅仅是给出了一种可能的表达形式。参数S1、S2也常常被称为功能载体、功能作用体，功能作用体分别地作用于功能载体以对其产生所需要的影响。那些不能同时具备三要素（功能载体、功能作用体和场）的模型是不完整的，而通过加入所缺少的要素系统中所出现的问题就可能得以解决。另外，如果功能作用体对功能载体具有损害性的影响，这时直的场线将会被弯曲成波浪线以表示将会有损害发生。注释1：Altshullers等人的主要工作是研究机械类导向型的专利，近年来许许多多的研究人员开始研究世界范围内涉及各个领域的专利同时不断更新TRIZ工具。Royzen在1999年提议使用功能载体-功能作用体-作用功效（简称TOP）这一SFA的变量作为新一代的建模步骤。在TOP分析方法中有四个元素：功能载体、功能作用体、场和作用功效，其中作用功效可以被定义为有益的功效（简称UP）或是有害的功效（简称HP）。一个完整系统的TOP分析可以用如下的方程式表示：F1TOUP(2)方程式（2）表示功能作用体通过场对功能载体产生一个有用的作用功效。SFA和TOP算法都要求工程设计人员学习新的建模技术、习惯和术语，因此它将阻碍技术更新。在下面的章节中将为你讲述前面提到的能源-物料-信号模型的基础黑箱模型。在实际的生产应用中，通过检索进化理论中不同思维模式和问题解决路线可以发现与我们正在研究的现有产品的相关联的解决问题的方法。首先应当选择一种模式，然后选择出该模式下的一种路线。设计人员从选定的路线中确定当前产