76个标准解课件

76个标准解,1,1,76个标准解,76个标准解,2,标准解法是根里奇阿奇舒勒于1985年创立的，共有76个，分成5级，各级中解法的先后顺序也反映了技术系统必然的进化过程和进化方向。标准解法是针对标准问题而提出的解法，适用于解决标准问题并快速获得解决方案，标准解法是根里奇阿奇舒勒后期进行TRIZ理论研究的最重要课题，同时也是TRIZ高级理论的精华之一。,标准解法体系,76个标准解,3,标准解法体系（5级共76个标准解）,第1级：物场模型的建立或破坏(13种标准)；第2级：物质-场的发展(23种标准);第3级：从基本系统向高级系统或微观等级系统转变(6种标准)；第4级：测量或检测技术系统内部(17种标准)；第5级：简化与改进系统(17种标准)。,76个标准解,4,发明问题76个标准解系统构成,76个标准解,5,、,发明问题76个标准解系统构成,76个标准解,6,标准解法的分布,76个标准解,7,标准解法体系,Class1:物场模型的构建与拆解；Class2:增强物场模型；Class3:向超系统或微级系统跃迁；Class4:检测和测量问题；Class5:标准解法的应用标准。,76个标准解,8,在1-5级的各级中，又分为数量不等的多个子级，共有18个子级，每个子级代表着一个可选的问题解决方向。在应用前，需要对问题进行详细的分析，建立问题所在系统或子系统的物-场模型，然后根据物-场模型所表述的问题，按照先选择级再选择子级，使用子级下的几个标准解法来获得问题的解。,标准解法体系,76个标准解,9,第1级中的解法聚焦于建立和拆解物-场模型，包括创建需要的效应或消除不希望出现的效应的系列法则，每条法则的选择和应用将取决于具体的约束条件。,第1级：建立或拆解物-场模型,76个标准解,10,第1级：建立或拆解物-场模型,第1级建立或拆解物一场模型S1.1建立物一场模型S1.1.建立物一场模型S1.1.2内部合成物一场模型Sl.3.3外部合成物一场模型S1.1.4与环境一起的外部物一场模型s1.i.s与环境和添加物一起的物一场模型s1.1.最小模式s.1.最大模式s1.1.s选择性最大模式si.2拆解物一场模型Sl.2.1引人S3消除有害效应si.2.2引人改进的s1或(和)s:来消除有害效51.2.3排除有害作用51.2.4用场F:来抵消有害作用S1.2.S切断磁影响,76个标准解,11,第1级：建立或拆解物-场模型,（一）改进具有非完整功能的系统例1：假定系统仅有锤子，什么也不能发生。假如系统仅有锤子与钉子，也什么都不能发生。完整系统必须包括锤子、钉子及使锤子作用于钉子上的机械能。例2：办公室里的计算机工作使室温增加，可能使其不能正常工作，空调可改变环境温度使其正常工作。例3：盛注射液的玻璃瓶是用火焰密封的，但火焰的温度将降低药业的质量，密封时将玻璃瓶放在水中进行，可保持药液在一个合适的温度。（二）消除或抵消有害效应在一个系统中有用和有害效应同时存在。S1及S2不必直接接触，引入S3消除有害效应。例：房子用的支撑木(S2)将损害承重梁(S1)，在两者之间的一块钢板将分散负载，保护承重梁。,76个标准解,12,第2级改变系统第2级由直接进行效应不足的物-场模型的改善，以及提升系统性能但实际不增加系统复杂性的方法所组成。,76个标准解,13,第2级标准解,76个标准解,14,第2级标准解,第2级标准解的特点是通过对描述系统物质-场模型的较大改变来改善系统。（一）改变到复杂的物质-场模型例：锤子直接破碎岩石效率很差，可通过串接另一物质-场而得到改善。在锤子与岩石之间加一凿子，锤子的机械能直接加到凿子上，凿子将机械能传递到岩石。（二）加强物质-场对于可控制性差的场，用一易控场代替，或增加一易控场。例如，由重力场变为机械场，由机械场变为电场或电磁场。其核心是由物体的物理接触到场的作用。例：很难设计一支撑系统将重力均匀分布在不平的表面上，而充液胶囊能将重力均匀分布。,76个标准解,15,第2级标准解,（三）控制频率使其与一个或两个元件的自然频率匹配或不匹配，以改善性能使F与S1或S2的自然频率匹配或不匹配。例：将肾结石暴露在与其自然频率相同的超声波之中，可在体内破碎结石。（四）铁磁材料与磁场结合在一个系统中增加铁磁材料和(或)磁场。例1：增加铁磁材料及磁场，可使橡胶模具的刚度被控制。例2：将一个涂有磁性材料的橡胶垫子放在汽车内，使工具被吸到该垫子上，使用方便。同样的装置用于医疗器械。例3：磁共振影像是利用调频振动磁场探测特定细胞核的振动，所产生影像的颜色将说明某些细胞集中的程度。如肿块的含水密度不同于正常组织，所以其颜色也不同，因此就可探测出来。,76个标准解,16,第3级包括向超系统和微观级转化的法则。这些法则继续沿着系统改善的方向前进。第2级和第3级中的各种标准解法均基于以下技术系统进化路径:增加集成度再进行简化的法则;增加动态性和可控性进化法则;向微观级和增加场应用的进化法则;子系统协调性进化法则等。,第3级：系统传递,76个标准解,17,第3级标准解,76个标准解,18,第3级标准解,第3级标准解的特点是系统传递到双系统、多系统或微观水平。（一）传递到双系统或多系统系统传递a：产生双系统或多系统。例：为了处理方便，多层布叠在一起同时被切成所需要的形状。改进双系统或多系统中的连接。例：对于四轮驱动的汽车，前/后轮的差速器具有动态的连接关系。（二）传递到微观水平系统传递b：传递到微观水平。例：在玻璃生产线中，传递玻璃板的棍子已被锡液代替，使玻璃表面平整光滑。,76个标准解,19,第4级专注于解决涉及到测量和探测的专项问题。虽然测量系统的进化方向主要服从于共同的一般进化路径，但这里的专项问题有其独特的特性。尽管如此，第4级的标准解法与第1级、第2级、第3级中的标准解法有很多还是相似的。,第4级：检测和测量,76个标准解,20,第4级标准解,76个标准解,21,检测与测量是典型的控制环节。检测是指检查某种状态发生或不发生。测量具有定量化及一定精度的特点。一些创新解是采用物理的、化学的、几何的效应完成自动控制，而不是采用检测与测量。（一）间接法例：采用热耦合或双金属片制造的开关可能实现热系统的自调节。（二）将零件或场引入到已存在的系统中假如一个不完整物-场系统不能被检测或测量，增加单或双物-场，且一个场作为输出。假如已存在的场是非有效的，在不影响原系统的条件下，改变或加强该场。加强了的场应具有容易检测的参数，这些参数与设计者所关心的参数有关。例：塑料制品上的小孔很难被检测到。将塑料制品内充满气体并密封，之后置于水中，如果水中有气泡出现，则存在小孔。,第4级标准解,76个标准解,22,（三）加强测量系统利用自然现象。如果，利用系统中出现的已知科学效应，通过观察效应的变化，决定系统的状态。例：有限元分析：在一定的频率范围内变化的力加到物体的不同位置上，计算不同位置所产生的应力，以评价设计是否合理。（四）测量铁磁场(Fe-场)在遥感、微装置、光纤、微处理器应用之前，为测量引入铁磁材料是流行的方法。增加或利用铁磁物质或系统中的磁场以便测量。例：交通控制通常是通过红绿灯控制的，如果要知道何时有车辆等待及等待的车队有多长，在人行道内置传感器(含有铁磁部件)将使检测很容易。,第4级标准解,76个标准解,23,（五）测量系统的进化方向传递到双或多系统。假如单一测量系统不能给出足够的精度，可应用双系统或多系统。例：为了测量视力，验光师使用一系列的仪器测量远处聚焦、近处聚焦、视网膜整体的一致性。,第4级标准解,76个标准解,24,第5级包含标准解法的应用和有效获得解决方案的重要法则。一般情况下，应用第1-4级中的标准解法会导致系统复杂性的增加，因为，给系统引入了另外的物质和效应是极有可能的。第5级中的标准解法将引导大家:如何给系统引人新的物质又不会增加任何新的东西。换句话说，这些解法专注于对系统的简化。,第5级：简化与改进策略,76个标准解,25,第5级标准解,76个标准解,26,第5级标准解,第5级标准解是简化或改进上述标准解，以得到简化的方案。（一）引入物质间接方法，使用无成本资源，如空气、真空、气泡、泡沫、空洞、缝隙等。例：要制造水下潜水用的潜水服。为了保持温度，传统的想法是增加橡胶的厚度，其结果是增加其质量，这是不合适设计。使橡胶产生泡沫，不仅减轻了质量，还提高了保暖性，这是目前的设计。（二）使用场使用一种场来产生另一种场。例：在回旋加速器中，加速度产生切伦克夫(Cherenkov)辐射，这是一种光，变化的磁场可以控制光的波长。,76个标准解,27,（三）状态传递状态传递：替代状态。例：利用物质的气、液、固三态。为了运输某种气体，使其变为液态，使用时再变成气态。（四）应用自然现象自控制传递。假如一物体必须具有不同的状态，应使其自身从一个状态传递到另一个状态。例：摄影玻璃在有光线的环境中变黑，在黑暗的环境中变得透明。（五）产生高等或低等结构水平的物质通过分解获得物质粒子。例：假如系统中需要的氢子不存在，则用电离法将水转变成氢与氧。,第5级标准解,76个标准解,28,应用物场模型分析标准解的流程,当前问题,判断问题类型,需要改进系统,测量和检测问题,建立物场模型,根据模型类型,模型不完整,产生有害效应,效应作用不足,第四级标准解,1.1标准解,1.2标准解,第二第三级标准解,第五级标准解,建立物场模型,76个标准解,29,思考题1：过滤器清理问题,为了清除燃气中的非磁性尘埃，使用多层金属网的过滤器。这些过滤器能令人满意地挡住尘埃，但也因此而难于清理。为了清理尘埃。必须经常关闭过滤器，长时间地向相反方向鼓风。如何解决经常关闭过滤器这个问题呢?,76个标准解,30,思考题2：树皮和木片的分离问题,把弯曲的树干和树枝砍成碎片，树皮和木片混在一起。如果它们的密度及其他特性都差不多的话，怎样才能把树皮和木片分开呢?,76个标准解,31,1.1.8选择性最大和最小作用模式,将一种保护性物质引入到要求最小作用影响的所有地方，同时，要将一种可以产生局部场的物质引入到要求最大作用影响的所有地方。,76个标准解,32,实例：注射液玻璃瓶的封口工艺（在选定区域最大模式，在另一个区域最小模式）,当为注射液玻璃瓶进行封口时，为使瓶内的药剂免遭受热，影响药液的质量，必须将火焰调整到最大功率，以使火焰在瓶口处达到最大效应，快速地熔化玻璃并完成封口；在完成上述操作时，必须将瓶身浸在水中，以使瓶身受火焰的影响达到最小。,76个标准解,33,2.2.3改变物质S2(或S1)，使成为具有毛细管或多孔的结构,改变物质结构的路径如下：固体一个洞的固体多个洞或穿孔的固体物质毛细管和多孔的物质具有特殊结构、尺寸的毛细管或多孔物质实例：胶水瓶头一旦改用多孔的海绵状瓶头后，可以明显地提高胶水塗布的质量和效率。,76个标准解,34,2.2.4增加系统的动态性,物质动态性进化的路径如下：刚性单铰双铰多铰柔性体气体/液体场。,F,S1,S2,F,S1,S2,动态性S2,76个标准解,35,实例：切割技术的动态性进化,水切割,激光切割,线切割机床,76个标准解,36,2.2.6构建异质物质、或可调节空间结构的非单一物质替代同质物质或无组织物质,通过构建异质物质、或可调节空间结构的非单一物质替代同质物质或无组织物质（这种代替可以是暂时的也可以是永久性的），来获得加强功能效应。,F,S1,S2”,F,S1,S2,异质S2,同质S2,76个标准解,37,实例：橡胶球的制造,生橡胶,型芯,化学场,F,S1,S2,S1,生橡胶,橡胶球球芯由粉状的白垩粉和水的混合物干燥后制成，在硫化完成后，用一根针头刺入球体并注射进去一种液体来溶解球芯，随后液体通过针头被抽走。,76个标准解,38,2.3.1场F与物质S1和S2自然频率的协调,通过场F与两个物质S1和S2的自然频率相匹配（或故意不匹配）来完成所需的功能或要求的特性实例：将肾结石暴露在与其自然频率相同的超声波中，可去除体内的肾结石,76个标准解,39,2.4.3利用磁性液体构建强化的铁场模型,物质包含铁磁材料的进化路径是：固体物质颗粒粉末液体。系统的控制效率将随着铁磁材料的进化路径而增加实例：为减小管道中的压强，在贴近管道壁处形成一层低粘度磁性液体，并沿管道放置磁铁。,磁性液体,磁场,76个标准解,40,实例：含铁磁微粒的箭靶和茶杯,、,76个标准解,41,2.4.5构建内部的或外部的合成铁场模型,当物质S2(或S1)禁止使用铁磁颗粒替代物质时，引入具有临时的或永久的磁性附加物，构建内部的或外部的合成铁场模型，以此来获得提高系统的功能性和可控性。实例：用电磁铁可传送零件，对于无磁性的零件，可事先将零件表面覆盖上易流动的、磁性的物质。,Fmag,F,S1,S2,76个标准解,42,实例：钢珠的运输（抛丸机）,压缩空气和钢珠,S1,S2,钢珠,管壁,滚珠,76个标准解,43,最终解决方案,76个标准解,44,2.4.7利用自然现象和效应,利用某些自然现象和效应来获得加强铁磁场模型的效应及其可控性实例：磁共振影像是利用调频振动磁场探测特定细胞核的振动所产生影像的颜色来鉴别某些细胞集中的程度,76个标准解,45,2.4.10协调系统元素的频率匹配来加强预铁场模型或铁场模型,实例：微波炉的应用原理是：利用微波使食品中的水分子处于自然频率振动状态,76个标准解,46,3.1.1系统进化1a:创建双、多系统,创立双、多场系统或多重的场和物质的系统，最简单的进化模式是：组合2个或多个物质S1或S2，建立一个双物质或多物质的物场模型，以此获得增强系统功能和特性。,76个标准解,47,由单系统向多系统的进化趋势,76个标准解,48,实例：双系统、多系统,瑞士军刀,照相手机,可录象的电视机,两用锤子,立式加工中心,76个标准解,49,实例：手机的进化,76个标准解,50,实例：房屋中多光源的配置,F1,S1,S2,F1,S1,(S3S4S5),光场,房间,灯,光场,房间,灯,76个标准解,51,实例：电源插座的进化,76个标准解,52,实例：薄片玻璃的加工,S1,加工设备,S2,F1,打磨,S1,S1,单片玻璃片,将薄片玻璃堆叠起来再加工，要比加工单层玻璃的破损率要小,单片玻璃片,单片玻璃片,76个标准解,53,3.1.2改进双、多系统间的链接,在双、多系统间采用合适的链接来获得增强系统的可控性。有刚性链接和柔性链接两种：刚性链接实例：当众多人在移动和安装沉重的东西时，为了使他们能够做到同步，将多位安装工的手设法用刚性装置连接起来柔性链接实例：双船体具有2个刚性连接的船体，若改用柔性连接，就能允许调整2个船体间的距离，提高了系统的灵活性。柔性链接，增加动态性是系统进化的趋势。,76个标准解,54,3.1.3系统进化1b:加大元素间的差异性,通过加大构成双、多系统元素间的差异来提高系统功能及特性系统进化趋势：相同元素变动特性不同元素反向特性组合或“元素和反元素”实例：一组一色铅笔一组双色铅笔一组多色铅笔带橡皮的铅笔实例：复印机彩色复印机带扫描、装订多功能复印机,76个标准解,55,实例：铅笔的进化,76个标准解,56,3.1.5系统进化1c:使系统的部分与整体具有相反的特性,分解系统整体与部分间的矛盾特性，使系统在2个水平上获得应用：整体系统具有特性A的同时，其中部分系统则具有相反的特性A，以此来加强双、多系统。实例：自行车链条具有柔性，但组成链条的零件则是刚性的。,76个标准解,57,3.2.1系统进化2：向微观级系统进化,将系统中的物质用能在原子、分子、粒子等各种场的作用下实现功能的物质来替代，以实现系统从宏观向微观系统的进化实例：在玻璃生产线中，传递玻璃板的滚轮，改用被熔化的锡液所替代，确保传递中的玻璃板的平整度。,76个标准解,58,实例：有机混合物分离过程的测量方案,如果采用电加热或其它方法，有机混合物温度的测量系统是必不可少的。但是，如果在分馏器外加一个水套，让水套内的水保持在沸腾状态，此时，原测量系统就可以省去。,传统方法：采用电加热系统，结合温度传感器来控制有机混合物的温度,系统要求：为了使分馏器正常的工作，必须保持分馏器内有机溶剂混合物的温度控制在要求的95100范围内,76个标准解,59,有机混合物分离过程的测量方案,传统的电加热系统测量系统,改变系统，在分馏器外加一个水套，测量系统不再需要,76个标准解,60,4.1.2应用复制品间接测量,通常对难于测量的物体如软物体或具有不规则表面的物体，使用物体的复制品或图片来代替物体本身间接进行测量。实例：A.C.241077测量壳体的变形在壳体变形前后，分别制作模型，测量两模型间的差异,S1,S2,缺乏信息的作用,S1,S2,S2模型,S1模型,76个标准解,61,实例：测量正在运行的货车上的圆木,对所运圆木拍照后，根据照片进行测量和计算,76个标准解,62,4.2.1建立完整有效的物场测量模型,检测是指检查某种状态发生或不发生。测量则具有定量化及一的精度的特点。测量物场模型的特征：一个完整有效的物场测量模型必须具有容易被检测出人们要求的检测参数的输出场。如果原有的场是无效的，则可通过引入另一个加强场来达到此目的。,76个标准解,63,实例：检测液体开始沸腾的瞬间,应用温度场来检测是无效的。因为液体在开始沸腾的瞬间，温度并没有变化，难以进行测量。让电流通过液体，在液体开始沸腾的瞬间，液体中开始出现气泡，电阻将会随气泡的开始出现而相应地有所增加。,F2,输出电阻,76个标准解,64,实例：X-射线探伤,X射线探伤机,S0,F0,Fm,S0,Fn,copy,焊缝,X光片,光场,强光,76个标准解,65,实例：超声波探伤,焊缝,超声波探伤仪,焊缝,76个标准解,66,4.2.2建立合成物场测量模型,对难以测量和检测的系统或零件，引入易检测的附加物S3，形成内部或外部合成物场测量模型，检测或测量该合成附加物的变化。,76个标准解,67,实例：测量2个零件的贴合面积,首先在一个零件的面上塗上发光染料，然后将2个面经贴合后再行分开，测量另一个零件外表面上被染上染料的面积，就显示为2个零件的贴合面积。,S1,S2+S3,S1,76个标准解,68,4.2.3检测或测量由于环境引入附加物后产生的变化,当原系统中不可能引入附加物时，将附加物引入环境，检测或测量环境因引入附加物而引起的场的变化。实例：为检测内燃机的磨损，需要测量磨损掉的金属数量，磨损的金属颗粒混在发动机的润滑油中，油被看作是环境，在油中加入荧光粉，金属颗粒会吸收荧光粉，通过测量荧光粉的吸收量就是算出被磨损的金属量。,F,F”,F0,S1,S2+Sv,F,S1,S2,内燃机,机油中金属颗粒,内燃机,机油中金属颗粒荧光粉,76个标准解,69,4.4.1构建预铁场测量模型,为便于测量，将无磁场的物场模型引入固体铁磁物质和磁场，将系统转化为预铁场测量模型。实例：在十字路口内，设置含有铁磁部件的传感器，可以方便地用来统计通过红绿灯控制下等待的车辆数。,76个标准解,70,4.4.2构建铁场测量模型,为提高系统测量的可控性，在系统中加入铁磁粒子，使系统由物场测量模型或预铁场测量模型向铁场测量模型转化。实例：加有铁磁粒子的墨水用于印刷纸币，通过测量其磁场来鉴别纸币真伪,F,76个标准解,71,4.4.4实现向铁场测量模型转化,当系统中不允许引入铁磁物质时，则将铁磁粒子或磁性物质引入与系统相联系的环境中，用以实现向铁场测量模型的转化，提高系统的可控性。实例：当船体从水中驶过时，会形成波浪，在水中加入铁磁粉，可以用来研究波的形成过程。,76个标准解,72,4.5.1向双系统和多系统转化,通过建立双系统和多系统可以获得提高系统测量的精度实例：为测量滑水者跳跃距离，水面和水下各放置一个麦克风，两个麦克风接受信号的时间间隔与滑水者的跳跃距离成正比实例：验光师使用一系列的仪器测量远处聚焦、近处聚焦、视网膜整体的一致性等。,76个标准解,73,5.1.1间接方法（9种方法）,5.1.1.1使用“虚无（空洞、空间、空气、真空、气泡、）”无成本资源代替实物；实例：水下用的潜水服为提高保温性能，不是增加橡胶的厚度，而是使橡胶产生“发泡”，形成带多孔的橡胶。,76个标准解,74,5.1.1.2引入一个场来代替物质；实例：不在墙上钻孔而要找出被隐藏着的墙筋的办法有三种：一是用敲击的方法；二是用磁铁探测墙筋上的钉子；三是利用超声波发生器及接收器。,5.1.1间接方法（9种方法）,76个标准解,75,、,5.1.1.3引入附加物代替内部物质；实例：为测量陶罐的壁厚，通过给陶罐里装上导电性的液体，测量该液体和放置在罐外的电极之间的电阻值来获得5.1.1.4引入少量活性极强的附加物；实例：利用铝热剂爆炸将铝焊接到某物体上。,76个标准解,76,5.1.1.5在特定位置引入少量浓缩的添加物实例：为去掉衣服上的污迹，化学去污剂只需抹在有污垢的地方。5.1.1.6暂时引入添加物实例：为了治疗骨伤，一金属钉要临时固定到骨头上，待骨头治愈后，再将金属钉去掉,76个标准解,77,、,5.1.1.7当系统中不允许加入添加物时，可将添加物引入到复制品中（在现代的设计中，包括使用仿真和拷贝）实例：视频会议（或称为网络视频会议）允许与会者不在同一个地点召开会议。,76个标准解,78,5.1.1.8如果想要引入的添加物对于系统来讲是有害的，则可以用经过反应能产生所需要的添加物的化合物来替代实例：人体需要钠，但直接向人体添入金属钠是有害的，可以用化合物食盐来替代，食盐中的钠则可被人体吸收5.1.1.9通过电解或相变，对环境或物体本身进行分解得到所需要的添加物实例：在花园中，掩埋垃圾替代使用化肥。,76个标准解,79,5.1.2将物质分裂为更小的单元,如果系统不可改变，又不允许改变工具，也禁止引入附加物时，则可将物质分裂为更小的单元，（特别是在微粒流中，可以将微粒流分成同样的和不同样2部分电荷）利用这些更小单元间的相互作用来代替物质，获得增强的系统功能。实例：为增加飞机的速度，需要增加螺旋桨的长度。采用两个小的螺旋桨替代一个大的螺旋桨，由于振动小，因此要优越得多。,76个标准解,80,5.1.3利用能“自消失”的添加物,引入的添加物，在完成所需的功能后，能在系统或环境中自行消失或变成与系统中相同的物质存在实例：使用干冰人工降雨，不会留下残余物。,76个标准解