triz理论设计课题

河南机电高等专科学校创新方法培训基地1 1 1 基本信息基本信息 工程课题名称安全消防服 所属领域物理领域 开题时间 2012 05 课题摘要 500 字 TRIZ 是俄语 发明问题解决理论 的缩写 TRIZ 理论是由前苏联发明家 G S Altshuller 和他的 同事从 1946 年起经过 50 多年对 300 多万件发明专利进行研究 整理和归纳 最终建立起的一套系统 化的 实用的解决发明问题的理论和方法体系 现代 TRIZ 理论的核心思想主要体现在 3 个方面 首 先 无论是一个简单产品还是复杂的技术系统 其核心技术的发展都是遵循客观的规律发展演变的 即具有客观的进化规律和模式 其次 各种技术难题 冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的 动力 最后就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能 运用 TRIZ 理论可以 加快创造发明的进程 而且能得到高质量的创新产品 1 1 TRIZ 理论的问题模型和工具 当一个技术系统出现向题时 其表现形式是多样的 因此解决问题的手段也是多样的 关键是要 区分技术系统的问题属性和产生问题的根源 根据问题所表现出来的 参数属性 结构属性 和 资源属性 TRIZ 的问题模型共有 4 种形式 技术矛盾 物理矛盾 物质 场问题 知识使能问题 与此相应 TRIZ 的工具也有 4 种 矛盾矩阵 分离原理 标准解系统 知识与效应库 1 2 技术矛盾 技术矛盾是指技术系统中两个参数之间存在着相互制约 即在提高技术系统的某个参数时 导致 了另一个参数的恶化而产生的矛盾 技术矛盾在所有的人工制造物中无处不在 无时不有 利用 TRIZ 往往能够得到较为彻底的解决方法 使矛盾的双方 两个通用工程参数 都达到最优 TRIZ 理论 技术矛盾解决问题的模式与思路如下 将一个待解决的实际问题转化为利用 39 个通用工程参数描述 的技术矛盾 然后针对这种类型的问题模型 根据矛盾矩阵表从 40 条创新原理中抽取可利用的原理 得出解决方案模型 最终结合现实技术来解决实际问题 技术矛盾是由系统中两个因素导致的 这两 河南机电高等专科学校创新方法培训基地2 个因素相互促进 相互制约 TRIZ 理论用阿奇舒勒矛盾矩阵解决技术矛盾 将导致技术矛盾的因素 总结成通用参数 改善的参数和恶化的参数 利用矛盾矩阵找出最有可能解决问题的发明原理 TRIZ 理论是把创新设计中有待解决的问题作为一些矛盾问题 一个机械系统可能包含很多个矛 盾 将其分为 技术矛盾 物理矛盾 和 管理矛盾 多功能异形架椅属于纯机械系统 设计时 应力求造型简洁和操作方便 不存在子系统间的 管理矛盾 所以 技术矛盾 和 物理矛盾 的 解决是本设计的主要问题 河南机电高等专科学校创新方法培训基地3 2 2 问题描述与分析 含图解说明 问题描述与分析 含图解说明 1 问题背景 过去 消防员用他们的大胡子过滤浓烟 用他们裸露的双手和耳朵感觉温度 今天 消防员有了 特殊的 可以保护他们在火灾区工作更长时间的专用消防装置 但是另一方面 这又阻碍了消防员及 时察觉火焰所产生的强烈而危险的热 专用消防装备 如消防夹克 虽然可以防火隔热 但是如果火 区温度过高 超过消防夹克所能承受的极限 消防员的身体也会被高温灼伤 此外 消防员还有可能 被高温的水蒸气灼伤 有可能被浓烟熏倒甚至丧失生命 图 1 为了保护消防员 发明了温度探测器 该系统可以探测温度 并且在温度过高时发出警报 然而 现在市场上买得到的探测器有以下几个方面的缺陷 太沉 体积大 不够灵敏或探测的温度不 够准确 一个带有电池 9 伏电压 温度传感器和报警装置的温度探测器是沉重的 而且 一个探 测器只能探测某一部位的温度 不能全面而准确地报告内衣上积聚的温度 所以 不得不在消防夹克 的每一面都装上温度探测器 最后 好几个探测器由于重量太沉 体积过大而妨碍了了消防员的活动 图 2 同样 湿度探测器可以探测湿度 当空气中水蒸气过多 极易造成伤害时 探测器将报警 但在应用中 也存在同温度探测器一样的问题 河南机电高等专科学校创新方法培训基地4 有何经济效益和社会效益 应用 TRIZ 理论发明的聪明夹克不影响消防员的移动 能够准确的报 告温度和湿度 使消防员能够防范危险 避免高温灼伤 当消防员遇到危险 如被烟熏倒 时 能够 及时报警 使他们能够及时得到救助 挽救消防员的生命 河南机电高等专科学校创新方法培训基地5 2 2 问题描述与分析 含图解说明 问题描述与分析 含图解说明 河南机电高等专科学校创新方法培训基地6 2 问题描述 消防夹克上可以携带探测器 图 3 为一个探测器的简单结构 然而为了提高温度 和湿度探测的灵敏度和准确度 需要增加更多的探测器 探测器的增加将导致整体探测 系统体积和质量的增加 影响消防员的移动 系统存在的技术矛盾是 如果要提高探测的准确性 就不得不在消防夹克上安装更 多的探测器 妨碍了消防员的活动 2 2 问题描述与分析 含图解说明 问题描述与分析 含图解说明 河南机电高等专科学校创新方法培训基地7 3 问题分析 应用 TRIZ 原理 根据 Altshuller 的 39 个技术特性分析 使系统性能提高的技术特性是 1 测量精度 使系统性能降低的技术特性是 1 温度探测系统的质量 2 温度探测系统的体积 这样 得到两组技术矛盾 1 提高测定精度 但增加了系统的质量 2 提高测定精度 但增大了系统的体积 分别对这两组技术矛盾运用技术矛盾解决矩阵的方法 得到大扩号中的创新原理提示以开拓思路 1 提高测定精度 但增加了系统的质量 技术矛盾矩阵 28 2 28 35 25 26 这些创新原理是 28 创新原理 机械系统替代 35 创新原理 物理或化学参数变化 25 创新原理 自服务 26 创新原理 复制 2 提高测定精度 但增大了系统的体积 矛盾矩阵 28 7 32 13 6 这些创新原理是 32 创新原理 改变颜色 拟态 13 创新原理 反向作用 河南机电高等专科学校创新方法培训基地8 3 3 拟采取的解决方案 拟采取的解决方案 拟采用的创新理论 应用 TRIZ 理论的分离原则 分离原则包含两个方面 1 时间分离 不是任何时刻都需要探测系统 在不很重要或不很关键的时候 无需使用探测系统 探测系统的 使用取决于外部条件 2 空间分离 探测系统应该能够被分成几个部分 不同的部分有不同的设计使用方法 最终结果 在创新过程中应用了 28 和 6 创新原理 针对探测系统的物理矛盾 应用了分离原则 A 应用 28 创新原理 建议 通过电场 磁场或电磁场实现物体间的相互作用 要解决的问题 想要增加探测精度 就不得不增加探测器的数量 解决方向 改变探测器内部传感器和电源的连接方式 变有线连接为无线连接 解决方案 在消防夹克上安装能发送信息给中央处理器的无线传感器 这样 只需一个电池和报 警器即能满足要求 B 应用 6 创新原理 建议 把实现多个功能的多个物体合并成实现多个功能的一个物体 要解决的问题 温度探测 湿度探测和当危险发生时 如被浓烟熏倒 及时报警的功能分别由不 同的探测器完成 使整个系统的质量增加 解决方向 把不同功能的探测器合并成一台综合探测器 解决方案 不需要三个功能独立的探测器 通过金属线把各探测器内部的传感器相互连接起来 并且使用一个电源和警报系统作为中央处理单元 这些传感器通过金属线连接到中央处理单元 C 应用分离原则 河南机电高等专科学校创新方法培训基地9 建议 把探测系统分成几个部分 要解决的问题 提高探测系统在使用中的灵活性 解决方向 把探测器中的传感器和电源 报警器分开 解决方案 把探测器中较为沉重的部分 电池 报警器 设计为可移动 可卸载 而较轻的传感器 缝在夹克里 图 4 聪明夹克 图 5 探测系统的传感器 电池和警报器的安放位置图示 图 6 消防夹克的衣层结构和传感器的安装位置图 河南机电高等专科学校创新方法培训基地10 4 4 最终问题解决方案 最终问题解决方案 应用以上