《创新设计-TRIZ系统化创新教程》课件 第8章 TRIZ中思维工具

第8章TRIZ中的思维工具创新设计研究所主要内容九窗口法空间-时间-成本算子聪明小人法8-1九窗口法九窗口法又称为系统算子，是处理由过去到现在及将来变化的动态影像的具体方法。应用系统算子是将系统问题扩展。当设计者解决问题时，通常在其头脑里都会产生关于新设计或已有设计的静态影像，仅有这类影像是不够的。如果我们头脑中有动态影像，会增加设计者的解决问题的能力。8-1九窗口法应用系统算子将问题边界扩大，很多情况下系统内难于解决的问题换个角度分析则很容易解决，考虑在超系统、子系统、系统前后过程等寻找原问题的替代解决方法。分析问题角度替代问题解决方法描述系统构成超系统是否可在超系统做某些改进，达到解决原问题同样效果。子系统是否可在子系统做某些改进，达到解决原问题同样效果。时间过去在问题发生的前过程做某些改进，达到解决原问题同样效果。将来在问题发生的后过程做某些改进，达到解决原问题同样效果。因果关系原因消除问题原因，使原问题不发生。结果分析问题不解决的不良结果，消除不良结果绕过原问题。输入-输出输入对系统输入做出改进，解决原问题。输出分析对系统输出造成的不良结果，改变系统输出解。解决原问题8-1九窗口法实例1：对系统输入做出改进解决问题统计数据显示服用安眠药已成为自杀的最主要途径，为防止自杀对安眠药成分（系统发挥作用前）作出改进。增加安眠药外衣，达到缓释效果；在安眠药外衣中增加可导致服用者呕吐物质；少量服用时对服用者无作用，大量服用时呕吐剂发生作用。8-1九窗口法实例2：对超系统作出改进解决问题作战半径是衡量战机乃至空军作战能力的重要指标之一。为了提高飞机的作战半径，人们总是尽可能地增大飞机的载油量，但过大的油料载荷，只能以牺牲飞机的其他性能为代价。在单一飞机技术系统内解决这个冲突非常困难。在超系统内，在飞行编队中增加专用的加油机，就能较好地解决这一冲突。经过一次空中加油，轰炸机的作战半径可以增加25～30％；战斗机的作战半径可增加30～40％；运输机的航程差不多可增加一倍。如果实施多次空中加油，作战飞机就可以做到“全球到达，全球作战”。8-1九窗口法实例3：对系统后过程作出改进解决问题圆木装车前需要测量计算圆木体积，传统方法测量费时，费力。在系统后过程解决原问题，装车以后，相机拍照采用图片对比测量计算圆木体积，提高了效率。8-2空间-时间-成本算子TRIZ中将空间-时间-成本（Space-Time-Cost）方法称为称为STC算子（STCoperator），该算子也翻译为尺寸-时间-成本(Dimensions-Time-Cost,DTC)算子，简称参数算子。其基本思想是将待改变的系统（如汽车、飞机、机床等）与DTC建立关系，以打破人们的思维惯性，思考尺寸参数、时间参数、成本的变化会给问题解决带来的改变，得到创新解。8-2空间-时间-成本算子DTC算子的规则为：将系统的尺寸从目前的状态减小到0，再将其增加到无穷大，观察系统的变化。将系统的作用时间由目前状态减小到0，再将其增加到无穷大，观察系统的变化。将系统的成本由目前状态减小到0，再将其增加到无穷大，观察系统的变化。参数算子不能给出一个精确的答案，它的目的是产生几个“指向问题解”的想法，帮助克服分析问题时的思维惯性。8-2空间-时间-成本算子按照上述规则改变原系统后，使人们能从不同的角度去观察与研究系统，这往往可以帮助人们打破思维惯性的束缚，从而发现创新解。为了使上述规则更有效，变化的过程需与系统功能有关：尺寸变化的过程直接与系统的功能相关。如汽车的功能是载货，可以考虑货物是一个原子，或一个星系。时间变化的过程与系统功能所对应的性能相关。如汽车的功能是载货，载货的过程可以一瞬间，也可以是一千年。成本与实现功能的系统相关。如汽车的功能是载货，汽车的成本可以是1分钱，也可以是1000万人民币。8-2空间-时间-成本算子实例8.4:废旧电线回收方法废旧电线回收以后，需要将没有利用价值的电线绝缘层和金属分离，以回收金属。现在采用的方法是燃烧电线绝缘层，但对环境污染比较严重。现在需要找到一种方法回收金属并不污染环境。参数改变改变的物体或过程会给问题解决方法带来哪些改变得到的问题解决途径尺寸→

电线长度非常长对问题解决没有带来任何好处无尺寸→0电线长度非常限短当电线长度大大小于电线直径成片状时，电线表面的绝缘层很容易剥离。首先将电线破碎，再考虑绝缘层和金属的分离。时间→0所用时间非常短对问题解决没有带来任何好处无时间→

所用时间非常长可以通过绝缘层的在特定条件下的自降解来剥离绝缘层，但必须保证电线在正常使用时不会降解。改进电线绝缘层材料成本→0所用成本非常低对问题解决没有带来任何好处无成本→

所用成本非常高通过化学试剂实现金属的置换和还原提取金属。采用化学试剂提取金属8-3聪明小人法聪明小人法（SmartLittlePeople,SLP）是由Altshuller上个世纪60年代开发的一种方法。该方法能帮助设计者理解物理的、化学的微观过程，并采用特殊术语克服思维惯性。一串高举手臂的小人，可以表示一个实体，如棒料、水泥块、金属块等；该串小人之间的距离变大，但处于连接状态，表示物体的热膨胀；处于奔跑中的一批小人可以描述一团运动中的气体。小人虽然不懂语言，但按照场的规律存在。如增加温度，由小人组成的液体之间的连接紧密程度下降，温度进一步提高，液体将变成气体。因此，聪明小人法是一种处理复杂情景的有效方法。向微观系统传递是技术进化的一种趋势。描述该趋势的基本思想是宏观系统的微观特性的应用。如热膨胀可以用于产生显微镜的微位移，而不采用机械齿轮传动系统产生微位移。材料的各种特性均可用于微观资源，如热膨胀、磁、压电等性能。小人法是描述该类传递技术的一种方法，并在后续的发明问题解决算法（ARIZ）中得到了应用。8-3聪明小人法实例5：水轮发电机叶片加工问题。叶片材料是特殊钢，首先锻造成型，之后用铣削方法进行粗加工。加工中出现的问题：长叶片支撑在夹具之间，由于自重及铣削力的影响，叶片向下弯曲，影响其加工精度。已有的解决方案为：专门增加叶片支撑，防止叶片弯曲变形，保证精度。但新问题依然存在：为了保证铣刀轴向移动，叶片支撑要移动新位置，不仅需要时间调整叶片支撑，调整后的新位置也影响加工精度。现采用聪明小人法提出解决方案。8-3聪明小人法问题描述：下图是目前系统的聪明小人模型。刀具一面铣削，一面向右移动。叶片下一批小人向叶片施力，保证叶片不产生向下弯曲变形。在刀具右侧还有一部分小人向左推刀具，影响刀具轴向运动。8-3聪明小人法小人法解决方案描述：如下图，刀具作轴向运动的同时，上部的小人也向右奔跑，不影响刀具运动，下部小人还能支撑叶片，不使其向下弯曲。

基于该图的模型，可以构造理想解，即发现某种可用资源（X-资源），消除叶片下面的支撑，但不致弱化支撑功能、不能使系统太复杂、不要引出新的问题。8-3聪明小人法最终的解决方案在铣削开始前，一圆柱型保护套套在叶片外部，保护套用泡沫塑料类软材料制成，置于改进设计的原支撑之上，随工件一起转动，使叶片不产生向下弯曲的运动，同时刀具加工过程中很容易将一部分构成保护套的材料去掉，即刀具一面加工叶片，一面去掉保护套材料，保证刀具轴向运动。本章小结九窗口法（系统算子）从时间和系