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4-4理想解把所研究的对象理想化是自然科学的基本方法之一。理想化是对客观世界中存在物体的一种抽象。这种抽象客观世界既不存在，又不能通过实验验证。理想化的物体是真实物体存在的一种极限状态，对于某些研究有重要作用，如物理学中的理想气体、理想液体，几何学中的点、线等。TRIZ中理想化是一种强有力的工具，在创新过程中起着重要作用。17世纪初伽利略运用抽象思维，先于牛顿发现了物体运动的惯性定律。他进行了有名的斜面小球实验。实验表明：小球下落高度与上升高度的差值取决于小球的圆度和它同斜面的摩擦力。小球滚上斜面走过的距离和斜面的坡度有关，斜面坡度越小，小球滚上的距离越长。伽利略的设想321h•伽利略运用抽象思维设想•如果小球作成绝对的圆；•小球下落之后不是滚上一个斜面，而是一个绝对水平的平面；•小球同平面没有任何摩擦力，也不受其它阻力的影响。由此，伽利略发现了惯性定律。小球将一直运动下去其实，伽利略的设想若作为实验条件难以实现，但运用抽象思维却认识到事物的本质。——理想化一、理想解在TRIZ中，理想化的应用包含：理想系统、理想过程、理想资源、理想方法、理想机器和理想物质等。理想过程：只有过程的结果，而无过程本身，突然就获得了结果。理想方法：不消耗能量及时间，但通过自身调节，能够获得所需的效应。理想机器：没有质量、没有体积，但能完成所需要的工作。理想物质：没有物质，功能得以实现。•理想化分局部理想化与全局理想化两类。•局部理想化是指对于选定的原理，通过不同的实现方法使其理想化。•全局理想化是指对同一功能，通过选择不同的原理使之理想化。（一）局部理想化4种模式（1）加强：通过参数优化、采用更高级的材料、引入附加调节装置等加强有用功能的作用。（2）降低：通过对有害功能的补偿，减少或消除损失或浪费，采用更便宜的材料、标准零部件等。（3）通用化：采用多功能技术增加有用功能的个数。如现代多媒体计算机具有电视机、电话、传真机、音响等功能。（4）专用化：突出功能的主次。如早期的汽车厂要生产零部件，最后将它们组装成汽车，今天的汽车厂主要是组装汽车，而零部件由很多专业配套厂生产。（二）全局理想化三种模式（1）功能禁止：在不影响主要功能的条件下，去掉中性的及辅助的功能。（2）系统禁止：如果采用某种可用资源后可省掉辅助子系统，一般可降低系统的成本。（3）原理改变：改变已有系统的工作原理，可简化系统或使过程更为方便。设计人员在设计过程开始需要选择目标，即是将问题局部理想化还是将其全局理想化。（发现问题，获得创意）通常首先考虑局部理想化：对于选定的原理，通过不同的实现方法使其理想化。所有的尝试都失败后（无法解决冲突）才考虑全局理想化：对同一功能，通过选择不同的原理使之理想化。二、理想化水平技术系统是功能的实现，同一功能存在多种技术实现，任何系统在完成人们所需的功能时，都有负面作用。评价正反两方面作用采用如下公式：理想化水平=有用功能之和/有害功能之和增加理想化水平的四种方式：（l）分子增加的速率高于分母增加速率。（2）分子增加，分母减少。（3）分子不变，分母减少，即有害功能减少。（4）分母不变，分子增加，即有用功能增加，有害功能不变。为便于分析，将有害功能分解为代价与危害，将有用功能之和用效益之和来代替。理想化水平=效益/（代价之和+危害之和）代价包括原料的成本、系统占用的空间、消耗的能量及产生的噪声等。危害包括废弃物及污染等。产品或系统的理想化水平与其效益之和成正比，与所有代价及危害之和成反比。不断地增加产品理想化水平是产品创新的目标。三、理想解的确定方法（一）理想解产品处于进化之中，进化的过程就是产品由低级向高级演化的过程。在进化的某一阶段，不同产品进化的方向是不同的，如降低成本、增加功能、提高可靠性、减少污染等都是产品可能的进化方向。如果将所有产品作为一个整体，低成本、高功能、高可靠性、无污染等是产品的理想状态。产品处于理想状态的解称为理想解。每种产品都向着它的理想解进化。理想解可采用与技术及实现无关的语言，对需要创新的原因进行描述。创新的重要进展往往通过对问题深入的理解取得。确认使系统不能处于理想化的元件是创新成功的关键。设计过程中从某一起点向理想解过渡的过程称为理想化过程。•理想解的四个特点1）消除了原系统的不足之处。2）保持了原系统的优点。3）没有使系统变得更复杂。（采用无成本或可用资源）4）没有引入新的缺陷。例：考虑割草机作为工具，草坪上的草作为被割的目标。割草机在割草时发出噪声、消耗燃料、产生空气污染、甩出的草片有时会伤害操作的工人。如果设计任务是改进已有的割草机，设计者可能会很快想到减少噪声、增加安全性、降低燃料消耗。但如果确定理想解，就会勾画出未来割草机及草坪维护的蓝图。（二）理想解的确定理想解的正确描述会直接得出问题的解。与技术无关的理想解使设计者的思维能跳出问题的传统解决方法。TRIZ确定理想解的步骤1）设计的最终目的是什么?2）理想解是什么?3）达到理想解的障碍是什么?4）出现这种障碍的结果是什么?5）不出现这种障碍的条件是什么?创造这些条件存在的可用资源是什么?农场养兔子兔子需要新鲜草，农场主既不希望兔子走得太远而不易被发现，又不希望花很多时间把鲜草送到兔子旁边。1）问题的最终目的是什么?兔子能够吃到新鲜的青草。2）理想解是什么?兔子永远自己吃到青草。3）达到理想解的障碍是什么?放兔子的笼子不能移动。4）出现这种障碍的结果是什么?由于笼子不能移动，可被兔子吃的草地面积不变，短时间内青草就被吃光了。5）不出现这种障碍的条件是什么?当兔子基本吃光笼子内的鲜草时，笼子移动到另一块有青草的地方。创造这些条件存在的可用资源是什么?笼子本身安上轮子，兔子自己可推动其运动到有青草的地方。即兔子本身就是可用资源。发明创造是有级别的，级别越高，创新设计的过程越困难，则产品的市场竞争力越强。高级别产品的发明不仅需要设计人员自身的素质，更需要行业以外或全人类的已有研究成果。企业要不断吸收不同行业的知识创新成果，并应用于自己的产品设计，以保持企业的市场竞争力。发明创造的理想状态是理想解的实现。尽可能使产品接近于理想解是产品创新的指导思想。确定产品的理想解是设计人员综合素质的体现。4-5设计中的冲突产品是功能的实现、载体。任何产品都包含一个或多个功能。为实现功能，产品要由相互关联的多个零部件组成。为提高产品的市场竞争力，需要不断对产品改进设计。当改变某个零件、部件的设计，即提高产品某些方面的性能时，可能会影响到相关联的零部件，结果可能使产品或系统另一些方面的性能受到影响。如果这些影响是负面影响，则设计出现了冲突。TRIZ理论认为发明问题的核心是解决冲突，未克服冲突的设计不是创新设计。产品进化过程就是不断解决产品存在的冲突的过程。一个冲突解决后，产品进化过程处于停顿状态；之后的另一个冲突解决后，产品移到一个新的状态。设计人员在设计过程中不断发现并解决冲突，是推动产品向理想化方向进化的动力。介绍冲突及类型、技术冲突、物理冲突的基本概念及确定冲突的方法。一、产品的外部及内部特性产品的质量取决于性能，性能又称为特性或属性。产品的性能有不同的分类方法。有些学者将产品性能分为外部性能与内部性能两类。外部性能指从产品外部可看到或判断的性能，如功能、操作、制造和运输等。外部性能可能通过市场分析、竞争产品的分析及新技术的引入等确定。内部性能指产品设计人员可直接控制的性能，如产品的尺寸、公差、强度、刚度及磨损等。内部性能是设计人员在设计过程中为了满足外部性能确定的。产品设计的过程实际上是将产品外部性能通过内部性能实现的过程。从不同的观点看产品的外部性能是不同的。设计人员要综合产品的外部性能，提出产品的内部性能。这些内部性能往往存在冲突，由于冲突的存在就提出了创新设计的要求。二、冲突及其分类（一）设计中的冲突无论是新设计还是已有产品的改进设计，在设计过程中首先要保证或提高产品的某些内部性能，但这种提高往往导致产品其它内部性能的降低，即设计中往往存在冲突。例：飞机设计中如果使垂直稳定器的面积加大一倍，将减少飞机振动幅值的50%，但这将导致飞机对阵风或阵雨的敏感，同时增加了飞机的重量。冲突普遍存在于各种产品的设计中。传统设计中的折衷法，冲突并没有彻底解决，而是在冲突双方取得折衷方案，或只是降低了冲突的程度。TRIZ理论认为，产品创新的标志是解决或移走设计中的冲突，进而产生新的有竞争力的解。（二）冲突的分类1．通常的分类第七讲开始2．基于TRIZ的分类G.S.Altshuller将冲突分为三类：管理冲突、物理冲突及技术冲突。管理冲突：为了避免某些现象或希望取得某些结果，需要做一些事情，但不知如何去做。如希望提高产品质量、降低原材料的成本，但不知方法。管理冲突本身具有暂时性，无启发价值，并不能表现出问题的解的可能方向，不属TRIZ的研究内容。物理冲突：为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性。物理冲突出现的几种情况：1）一个子系统中有用功能加强的同时，导致该子系统中有害功能的加强。2）一个子系统中有害功能降低的同时，导致该子系统中有用功能的降低。TechOptimizer案例下載藥物包裝封存PDF檔(88.5K)Ampule（安瓯）是裝一次用量的皮下注射液的密封小玻璃瓶。在藥物包裝時，使用強大的火焰作用在Ampule頸部以有效地密封。品管檢測中，化學家發現由於包裝時火焰高溫，易使藥物分解。工程師怎樣維持藥物的品質同時又能有效的封住瓶口？薄壁體的鑄造PDF檔(70.0K)使用壓模鑄造法鑄造薄壁體時，造成薄壁鑄件品質不夠高。當熔化金屬擠入鑄模時，鑄模內空氣會溶解在金屬中，空氣泡會在鑄件內，同時空氣泡附在鑄模壁上，也會導致鑄件品質降低。這個問題可用一種已知技巧解決。震動或轉動鑄模，可使移除氣泡的效能增加，但是模具設計變得很複雜，如何解決這個問題？飛機機翼PDF檔(84.7K)飛機機翼為了增加有效面積，但從相對機翼重量變重，減少升力增加的效益。工程師如何使翼面增加升力而重量沒有增加?技术冲突：一个作用同时导致有用及有害两种结果，也指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。技术冲突出现的几种情况1）在一个子系统中引入一种有用功能，导致另一个子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能。2）消除一种有害功能，导致另一个子系统有用功能变坏。3）有用功能的加强或有害功能的减少，使另一个子系统或系统变得太复杂。3．实例例1：波音公司改进737的设计时，需要将使用中的发动机改为功率更大的发动机。发动机功率越大，工作时需要的空气越多，发动机罩的直径要增大。发动机罩增大，机罩离地面的距离减小。而距离的减小是不允许的。上述改进设计中出现了技术冲突，即希望发动机吸入更多的空气，但又不希望发动机罩与地面的距离减少。例2对于不同的设计对象，根据内部性能，找出技术冲突，并用语言描述。TRIZ理论对可能出现的冲突问题进行分类，以便设计者根据问题的类型进行深入的研究并取得创新解。三、技术冲突的一般化通过对250万件专利的详细研究，TRIZ理论提出用39个通用工程参数描述冲突。实际应用中，首先把组成冲突的双方内部性能用39个工程参数中的2个来表示。目的是把实际工程设计中的冲突转化为一般的或标准的技术冲突。39个通用工程参数可分为三类：1）通用物理及几何参数：No．1～12，No．17~18，No．21。2）通用技术负向参数：No．15～16，No．19～20，No．22～26，No．30~31。3）通用技术正向参数：No．13～14，No．27～29，No．32～39。负向参数变大时，使系统或子系统的性能变差。正向参数变大时，使系统或子系统的性能变好。例：很多铸件或管状结构通过法兰连接。维护时，法兰连接处常常要拆开。有些连接处还要