TRIZ创新原理与应用 课件 第11章 科学效应知识库

《TRIZ创新原理与应用》第3篇问题求解篇

（第11-18章）第11章

科学效应知识库了解How-to模型的基本概念；了解知识效应库的基本概念；熟练掌握30个基本的How-to模型，并能够加以运用；理解科学效应和现象，并能够应用于实际问题的解决。学习目标目录11.1How-to模型与效应基本概念11.2运用How-to模型与知识效应库11.3How-to模型与知识效应库对照分析什么是How-to模型人在日常生活中，我们总会遇到这样的问题：如何......？例如：如何升高温度？如何测量尺寸？如何分离混合物？而这些问题有着统一的标准表达形式，即“如何+动词+宾语名词”，也就是“Howto+V+O”。我们把这样一类问题统一称为“How-to”模型。其中，名词多是某一物体的特性或参数，如温度、尺寸、形状等。11.1How-to模型与效应基本概念Howto?11.1How-to模型与效应基本概念How-to模型的特点11.1How-to模型与效应基本概念F1测量温度F11稳定物体位置F21改变表面性质F2降低温度F12产生/控制力，形成高的压力F22检查物体容量的状态和特征F3提高温度F13控制摩擦力F23改变物体空间性质F4稳定温度F14解体物质F24形成要求的结构，稳定物体结构F5探测物体的位移和运动F15积蓄机械能与热能F25探测电场和磁场F6控制物体位移F16传递能量F26探测辐射F7控制液体及气体的运动F17建立移动的物体和固定的物体之间的交互作用F27产生辐射F8控制浮质的流动F18测量物体的尺寸F28控制电磁场F9搅拌混合物形成溶液F19改变物体尺寸F29控制光F10分解混合物F20检查表面状态和性质F30产生及加强化学变化个标准模型30什么是效应效应是TRIZ理论中一种基于知识的工具。可分为物理效应、化学效应、生物效应、几何效应。效应建立了功能与实现原理之间的联系。产品功能是输入到输出能量、物料和信息的转换，本质上是描述这些能量、物料和信息的属性变化，这些属性的变化可用科学效应描述。11.1How-to模型与效应基本概念建立知识效应库效应是TRIZ中最易使用的工具之一。但要想正确运用效应，则须按照功能对现有效应和实例进行分类，建立大型的知识效应库，同时按照效应所实现的功能，将知识效应库中的效应和实例，与功能结构树中的基本子功能对应起来，以确定效应在知识库中的位置。如此，依据需求的功能，设计者得以快速准确地从知识效应库中找出所需的效应。11.1How-to模型与效应基本概念利用“功能桥”连接How-to模型与知识效应库“功能桥”体现的解题步骤：分析待解决问题，明确要实现的功能。用标准的表达形式“如何做”描述问题，从30个“How-to”模型中选取一项建立问题模型。根据所选“How-to”模型，查找其对应的科学效应和现象。根据查找获得的科学效应及应用示例，结合专业知识和领域经验得到问题的解决方案。11.2运用How-to模型与知识效应库11.2运用How-to模型与知识效应库利用“功能桥”连接How-to模型与知识效应库科学效应的应用步骤运用科学效应和现象解决问题的实际步骤：根据需要解决的问题，定义并确定解决此问题所要实现的功能。根据功能从“功能代码表”中确定与此功能相对应的代码。从“功能与科学效应和现象对应表”查找此功能代码下TRIZ所推荐的科学效应和现象，获得TRIZ推荐的科学效应和现象的名称。筛选推荐的每个科学效应和现象，优选适合解决本问题的科学效应和现象。查找优选出来的每个科学效应和现象的详细解释，并应用于问题的解决，形成解决方案。11.2运用How-to模型与知识效应库科学效应的应用步骤常用的科学效应和现象详解（100个）见书后附录C，科学效应和现象是依据其名称拼音首字母顺序排列的。11.2运用How-to模型与知识效应库How-to模型与知识效应库对照表（部分）（详表见书附录B）11.3How-to模型与知识效应库对照分析功能代码实现的功能TRIZ推荐的科学效应和现象科学效应和现象序号F1测量温度热膨胀E75热双金属片E76珀耳帖效应E67汤姆逊效应E80热电现象E71F2降低温度一级相变E94二级相变E36焦耳-汤姆逊效应E58珀耳帖效应E67汤姆逊效应E80典例解析分离原理的应用实例应用步骤典例解析案例1可测量温度的儿童汤匙1.分析问题原

因

：婴幼儿对食物温度敏感手

段

：对食物吹气冷却问

题

：呼出气体带有细菌

目

的

：可测量温度的儿童汤匙典例解析案例1可测量温度的儿童汤匙2.查询30个“How-to”模型定义问题

：如何准确测量汤匙上食物的温度查询模型

：测量温度（F1）

注：若抽象出来的功能超出了30个“How-to”模型列举的范围，也可直接在100个推荐的效应中寻找相关的科学效应。典例解析案例1可测量温度的儿童汤匙3.查询和筛选科学效应和现象相关科学效应和现象：热膨胀、热双金属片、汤姆逊效应、

热电现象、热辐射、电阻、热敏性物

质等。筛

选

后

的

现

象

：热敏性物质典例解析案例1可测量温度的儿童汤匙4.解决方案

用感温变色材料制作可以随温度变换颜色的汤匙，当温度超过40℃时，汤匙深色的边缘会快速变成浅色，如图所示，从而达到测量温度的目的，最终解决问题。典例解析案例2莫比乌斯圈传送带1.分析问题对

象：传送带（如简图所示）问

题：传送带只能单面使用，使用寿命较短，增大皮带长

度又会增大占用空间，使成本上升。目

的：延长传送带的使用寿命。典例解析案例2莫比乌斯圈传送带2.查询“How-to”模型和对应的科学效应和现象合适效应/现象：形状（E86）——莫比乌斯圈典例解析案例2莫比乌斯圈传送带3.得出解决方案

利用莫比乌斯圈的特性，将原先传送带的皮带圈扭转为莫比乌斯圈，如右动图所示，令其工作面积扩大为原先的两倍，从而延长传送带的工作寿命，且未增加皮带长度，成本不变，占地面积不变。典例解析案例3输电线结冰问题1.分析问题原

因：冬季高压输电线结冰手

段：人力除冰问

题：危险且劳动强度大目

的：令冰块自行融化脱落典例解析案例3输电线结冰问题2.查询30个“How-to”模型定义问题：如何提高电线的温度查询模型：提高温度（F3）

注：若抽象出来的功能超出了30个“How-to”模型列举的范围，也可直接在100个推荐的效应中寻找相关的科学效应。典例解析案例3输电线结冰问题3.查询和筛选科学效应和现象相关科学效应和现象：电磁感应、电介质、吸收、热辐射等筛

选

后

的

现

象

：电磁感应出

现

新

的

问

题

：电线的电阻应高又不应高，构成物理矛盾进

行

物-场

分

析

：通过物-场分析，提出加入第二种物质。得

出

可

行

方

案

：在电线上每隔一段距离安装高电阻铁磁体

环，这种铁磁体环可以由于电磁感应产生

电流而很快产生热，同时为电线加热。典例解析案例3输电线结冰问题3.查询和筛选科学效应和现象问

题

：铁磁体环持续为电线加热，浪费能量。目

的

：需要铁磁体环在气温低时通电，在气温高时断电。查询模型：稳定温度（F4）合适效应：居里效应典例解析案例3输电线结冰问题4.解决方案

在高压电线上，每隔一段距离装设一个居里点在0