[TRIZ发明问题解决理论]产品设计中的效应

1、每天进步一点点每天进步一点点 目的：初步了解目的：初步了解 预计用时：预计用时：120120分钟分钟 20082008年年3 3月月 第七讲第七讲 每天进步一点点每天进步一点点 工程实例工程实例 概述概述 效应效应 1 1 2 2 3 3 2.1 2.1 什么是效应什么是效应? ? 2.2 2.2 效应的分类效应的分类 效应解决问题的一般过程效应解决问题的一般过程 每天进步一点点每天进步一点点 物理物理 化学化学 几何几何 生物生物 创新中如何应用呢创新中如何应用呢 每天进步一点点每天进步一点点 功能功能 产品产品 市场市场 产品开发过程产品开发过程 用户需求用户需求 需求进化定律需求进化定律

2、 每天进步一点点每天进步一点点 瓦解瓦解 污垢污垢 分离分离 污垢污垢 去除去除 污垢污垢 脱脱 水水 烘烘 干干 熨熨 烫烫 水水 洗涤剂洗涤剂水水 水水脏水脏水 热空气热空气 湿空气湿空气 脏衣服 干净 衣服 机器人机器人 洗衣机：功能结构洗衣机：功能结构 每天进步一点点每天进步一点点 产品产品功能功能 载体载体 核心和本质核心和本质 1919世纪世纪4040年代，美国通用电气公司的工程师年代，美国通用电气公司的工程师 迈尔斯首先提出功能迈尔斯首先提出功能(function)(function)的概念。的概念。 产品是功能的载体；产品是功能的载体； 功能是产品的核心和本质。功能是产品的核心

3、和本质。 每天进步一点点每天进步一点点 产品设计产品设计 产品定义产品定义 概念设计概念设计 技术设计技术设计 详细设计详细设计 求解实现功能的过程求解实现功能的过程 与创新紧密相关的一个设与创新紧密相关的一个设 计阶段计阶段 每天进步一点点每天进步一点点 三个思路障碍三个思路障碍 工程师在工程师在 创新过程创新过程 中存在中存在 心理惯性心理惯性有限的知识领域有限的知识领域尝试错误法尝试错误法 这些缺点限制工程师思考创这些缺点限制工程师思考创 新能力，因而降低产生高品新能力，因而降低产生高品 质解决方法的可能性。质解决方法的可能性。 问题问题 方向方向4 4 方向方向3 3 方向方向2 2

4、方向方向1 1 解解 每天进步一点点每天进步一点点 如何突破思如何突破思 路障碍呢？路障碍呢？ 我们需要新的我们需要新的 方法方法 ？ 每天进步一点点每天进步一点点 功能可以分解；功能可以分解； 瓦解瓦解 污垢污垢 分离分离 污垢污垢 去除去除 污垢污垢 脱脱 水水 烘烘 干干 熨熨 烫烫 水水 洗涤剂洗涤剂水水 水水脏水脏水 热空气热空气 湿空气湿空气 脏衣服 干净 衣服 机器人机器人 2.1 2.1 什么是效应什么是效应? ? 每天进步一点点每天进步一点点 瓦瓦 解解 污污 垢垢 分分 离离 污污 垢垢 去去 除除 污污 垢垢 脱脱 水水 烘烘 干干 熨熨 烫烫 洗衣服洗衣服 功功 能能

5、去去 污污 分解到何种程度为止呢分解到何种程度为止呢? ? 设计的设计的“最小组成部分最小组成部分”效效 应应 功能模型功能模型 2.1 2.1 什么是效应什么是效应? ? 每天进步一点点每天进步一点点 效应模型效应模型 输入输入输出输出 效应效应 2.1 2.1 什么是效应什么是效应? ? 是指应用本领域特别是其它领域的有关定律解是指应用本领域特别是其它领域的有关定律解 决设计中的问题，即决设计中的问题，即 每天进步一点点每天进步一点点 摩擦定律摩擦定律 f=nf=n 摩擦效摩擦效 应应 2.2 2.2 效应的分类效应的分类 物理效应物理效应 化学效应化学效应 几何效应几何效应 生物效应生物

6、效应 杠杆定律杠杆定律 fala=fblbfala=fblb 杠杆效应杠杆效应 效应 按按 照照 包包 含含 信信 息息 的的 不不 同同 效应可以通过将输入量和输效应可以通过将输入量和输 出量联系起来的定律来描述。出量联系起来的定律来描述。 每天进步一点点每天进步一点点 答案是麦比乌斯带答案是麦比乌斯带 怎样才能加倍皮怎样才能加倍皮 带的工作时间而带的工作时间而 不用增加皮带的不用增加皮带的 长度呢？长度呢？ 传统的皮带是环状，皮带的外表面有研磨性物质，皮带安传统的皮带是环状，皮带的外表面有研磨性物质，皮带安 装在机器上。当需要打亮物体时，只要对着移动的皮带压装在机器上。当需要打亮物体时，只

7、要对着移动的皮带压 住物体。但是使用过一阵子，皮带上的研磨物会被磨尽，住物体。但是使用过一阵子，皮带上的研磨物会被磨尽， 皮带必须更新，这会失去很多的生产时间。皮带必须更新，这会失去很多的生产时间。 每天进步一点点每天进步一点点 基于上述认识，将所有的物理、化学和几基于上述认识，将所有的物理、化学和几 何效应搜集起来，然后以创新性方式整理何效应搜集起来，然后以创新性方式整理 物理学、化学和几何学，物理学、化学和几何学，按功能对效应进按功能对效应进 行分类；行分类； 建立和使用已发明为目的效应知识库，将建立和使用已发明为目的效应知识库，将 效应作为一种创新工具效应作为一种创新工具，以便在寻找实现

8、，以便在寻找实现 某种功能的效应时能够迅速地找到它们。某种功能的效应时能够迅速地找到它们。 每天进步一点点每天进步一点点 效应是输入、输出之间的关系，如图效应是输入、输出之间的关系，如图a a所示。所示。 一般而言，每一个效应有一输入和输出，因此效应模型有一般而言，每一个效应有一输入和输出，因此效应模型有 两个接线（两极），如图两个接线（两极），如图b b所示。所示。 大多数效应都可以通过一个辅助量来控制，可控制的效应大多数效应都可以通过一个辅助量来控制，可控制的效应 有三个接线（三极），如图有三个接线（三极），如图c c所示。控制流可以控制或调所示。控制流可以控制或调 整效应的输出。整效应的

9、输出。 每天进步一点点每天进步一点点 例如：杠杆效应可以改变力的大小和方向。例如：杠杆效应可以改变力的大小和方向。 如图所示：长度（如图所示：长度（l l）是杠杆效应的控制流，假设力（）是杠杆效应的控制流，假设力（f f1 1） 不变，改变动力臂和阻力臂的长度可以改变力（不变，改变动力臂和阻力臂的长度可以改变力（f f2 2）的大）的大 小。小。 每天进步一点点每天进步一点点 具有多个输入流、输出流或控制流的多极效应模型如图所具有多个输入流、输出流或控制流的多极效应模型如图所 示。图中列出了示。图中列出了8 8种效应模型，每一种效应模型的输入流、种效应模型，每一种效应模型的输入流、 输出流或控

10、制流均不多余输出流或控制流均不多余2 2个，其他情况可同理类推。个，其他情况可同理类推。 每天进步一点点每天进步一点点 将效应链基本组成方式称为效应模式。将效应链基本组成方式称为效应模式。 效应模式有以下几种形式：效应模式有以下几种形式： 单一效应模式单一效应模式 串联效应模式串联效应模式 并联效应模式并联效应模式 环形效应模式环形效应模式 控制效应模式控制效应模式 每天进步一点点每天进步一点点 单一效应模式：由一个效应直接实现，即单一效应模式：由一个效应直接实现，即 内部行为只包含一个子行为，如图所示。内部行为只包含一个子行为，如图所示。 例如，杠杆效应可以改变力例如，杠杆效应可以改变力 (

11、 (f f） 的大小或方向。的大小或方向。 每天进步一点点每天进步一点点 串联效应模式：由按顺序相继发生的多个效应共同实现，串联效应模式：由按顺序相继发生的多个效应共同实现， 如图所示。如图所示。 例如，热传导效应可以改变物体的温度，即实现行为：例如，热传导效应可以改变物体的温度，即实现行为： tt1 1 增加增加tt2 2 ；当温度（；当温度（t t2 2）超过形状记忆材料的相变点）超过形状记忆材料的相变点 温度（温度（t t0 0）时，形状记忆材料会恢复原状而产生形变）时，形状记忆材料会恢复原状而产生形变 （tftf），形状记忆效应可以实现行为：），形状记忆效应可以实现行为：tt2 2 产

12、生产生tftf（t t2 2 t t0 0）；热传导效应）；热传导效应(e(e1 1) )和形状记忆效应和形状记忆效应(e(e2 2) )可以联结起可以联结起 来构成串联效应模式实现行为，如图所示。来构成串联效应模式实现行为，如图所示。 每天进步一点点每天进步一点点 并联效应模式：由同时发生的多个效应共同实现，如图并联效应模式：由同时发生的多个效应共同实现，如图 所示。所示。 例如，电磁感应效应例如，电磁感应效应( (e e1 1) )和流体效应和流体效应( (e e2 2) )与波义尔效应与波义尔效应( (e e3 3) ) 构成并联效应模式，将电磁感应效应输出的动能和流体效构成并联效应模式

13、，将电磁感应效应输出的动能和流体效 应输出的水结合产生液流实现行为，如图所示。应输出的水结合产生液流实现行为，如图所示。 每天进步一点点每天进步一点点 环形效应模式：由多个效应共同实现，后一效应的输出流环形效应模式：由多个效应共同实现，后一效应的输出流 的一部分或全部通过一定的方式送回到前一效应的输入端，的一部分或全部通过一定的方式送回到前一效应的输入端， 如图所示。如图所示。 例如，热传导效应例如，热传导效应( (e e1 1) )与热力学第一效应与热力学第一效应( (e e2 2) )构成环形效构成环形效 应模式，将热力学第一效应输出的水反馈到热传导效应的应模式，将热力学第一效应输出的水反

14、馈到热传导效应的 输入端实现行为输入端实现行为 ，如图所示。，如图所示。 每天进步一点点每天进步一点点 控制效应模式：由多个效应共同实现，其中一个或多个控制效应模式：由多个效应共同实现，其中一个或多个 效应的输出流由其他效应的输出流控制，如图所示。效应的输出流由其他效应的输出流控制，如图所示。 例如，弹性例如，弹性- -塑性形变效应塑性形变效应(e(e1 1) )与形状记忆合金效应与形状记忆合金效应(e(e2 2) ) 构成控制效应模式，将弹性构成控制效应模式，将弹性- -塑性形变效应的输出流联结塑性形变效应的输出流联结 到形状记忆合金效应的控制端实现行为，如图所示。到形状记忆合金效应的控制端

15、实现行为，如图所示。 每天进步一点点每天进步一点点 效应连接规则：效应连接规则： 在上述效应模式中，在上述效应模式中，邻接效应的输入流与输邻接效应的输入流与输 出流必须相容出流必须相容，以保证效应连接的可行性。，以保证效应连接的可行性。 另外，虽然在理论上组成效应链的效应数流另外，虽然在理论上组成效应链的效应数流 可以任意确定，但为使设计的系统简化，可以任意确定，但为使设计的系统简化，组组 成效应链的效应数量应该尽可能的少。成效应链的效应数量应该尽可能的少。 每天进步一点点每天进步一点点 效应解决问题的一般过程效应解决问题的一般过程 问题分析问题分析 功能分析功能分析 查找恰当的效应查找恰当的

16、效应 利用关联和利用关联和 控制效应改进功能控制效应改进功能 方案验证方案验证 问题原理解问题原理解 确定需求功能确定需求功能 问题描述问题描述 关联效应关联效应 控制效应控制效应 改变控制参数改变控制参数 输入输入/ /出关联效应出关联效应 每天进步一点点每天进步一点点 1 1）问题分析问题分析 功能分析功能分析 传统的肾结石提取器无法破坏较大的结石，要实传统的肾结石提取器无法破坏较大的结石，要实 现对较大结石的破碎，必须在较小的空间内产生现对较大结石的破碎，必须在较小的空间内产生 一个相对较大的力一个相对较大的力 工程实例工程实例 肾结石提取器工程实例肾结石提取器工程实例 每天进步一点点每

17、天进步一点点 2 2）确定需求的功能）确定需求的功能 工程实例工程实例 产生力：胡克效应、电场效应、磁场效应等产生力：胡克效应、电场效应、磁场效应等 产生形变：形状记忆效应、热膨胀效应等产生形变：形状记忆效应、热膨胀效应等 需求功能：产生力需求功能：产生力 3 3）查找效应）查找效应 每天进步一点点每天进步一点点 温度温度 形状记忆效应形状记忆效应 形变形变 力力 胡克效应胡克效应 4）利用效应）利用效应 工程实例工程实例 通过流体加热形状记忆合金使其产生形变，利通过流体加热形状记忆合金使其产生形变，利 用形状记忆合金的形变产生力用形状记忆合金的形变产生力 每天进步一点点每天进步一点点 5) 5)