|
工业设计/产品设计 |
|
| 按行业筛选 |
|
|
| 按产品筛选 |
|
|
| |
|
查看本类全部文章 |
| |
|
|
|
|
自主创新 方法先行--简析运用TRIZ理论的创新 |
|
|
作者： |
|
创新几乎可以在任何领域进行，但创新作为一个概念，最初是以技术创新的概念出现的。技术创新也最为重要，其他创新大多由技术创新推动，或与技术创新有关。有关技术创新最早的概念是由美籍奥地利经济学家熊彼特于1912年在其著作《经济发展理论》一书中首先提出的，此书在1934年译成英文时，使用了“创新”(innovation)一词。熊彼特认为“创新”就是通过对生产要素和生产条件的重新组合，使企业获得潜在的利润。创新的特点表现在：创新不等于发明创造：创新必须带来经济效益。
进入21世纪，创新更是成为人们讨论最多的话题。“创新”一词也成为各种媒体中最常见的词汇。创新被如此重要地提及，自然有它的道理。一些摘自不同出版物的统计数据或许能说明：与创新乏术的企业相比，创新成功的企业更有可能获得20％甚至更高的增长率：如果企业80％的收入来自创新产品，坚持下去，5年内其市值就能翻番；“创新程度”是衡量企业是否具有投资价值的指南针：在世界500强中有超过80％的企业把“创新”作为理念。
TRIZ是“发明问题解决理论”的俄文缩略词的英译．由原苏联的阿尔特苏列尔博士(G.S.Altshulle)于1946年创立。他从1 946年开始，领导一批研究人员和学生。花了1500人年时间，在分析研究世界各国250万件专利的基础上。从抽样的20万件专利中选出4万件作为解决发明问题的代表，提出一套进行发明即产品创新的方法理论TRIZ。20世纪80年代前，它对别国严格保密。1992年后随着苏联解体，一批TRIZ专家移居美国等西方国家，才逐渐流传到美欧亚和世界各国。
TRIZ的出现，给创新这一现代社会中最活跃的元素带来了革命。TRIZ提供的不仅仅是一种纯粹的创新理论，它还是一种思维模式，能够帮助我们形成一种系统的、流程化的创新设计思考模式，有助于人们在几乎所有事情中找到创新的方法。
一、TRIZ工具的创新原理
TRIZ理论提出了8个技术系统进化法则、39×39矛盾矩阵、40个创新原理、11个分离原理等，指导人们在科研工作中高效解决实际问题，得到高质量方案。TRIZ理论认为产品及其技术的发展，像生物体进化一样，遵循着客观规律，TRIZ就是研究规律．认识规律，学习规律、掌握规律、应用规律。同一条规律往往在不同的产品或技术领域被反复应用。很多创新实质上往往是其他领域技术在某一领域的全新应用。
技术系统的演变规律是TRIZ的理论基础。通过对大量的专利加以研究．阿尔特苏列尔认为技术系统的演变遵循一些重要规律。这些规律对于产品和工艺的开发与创新具有重要的指导作用。他总结出了技术系统进化的八大法则：完备性法则、能量传递法则、动态性进化法则。提高理想度法则、子系统不均衡进化法则、向超系统进化法则。向微观进化法则、协调性法则。同时系统具有九个如图1所示的场景。
图1
TRIZ认为考虑问题不仅要考虑当前系统的过去和未来，还要考虑当前系统子系统和超系统的过去和未来。从九个层面来考虑问题，寻找解决问题的办法。但是由于系统中各子系统不均衡的演变导致了系统冲突。系统冲突是TRIZ的另一个核心概念，指隐藏在问题背后的固有矛盾。如果要改进系统的某一部分属性，必然引起其它的某些属性恶化，就好像天平一样，一端翘起，另一端必然下沉。在产品的结构设计中，结构的重量与强度构成了一对冲突。减轻结构的重量就必然削弱结构的强度；反之，增加结构的强度则必须增加结构的重量。对于冲突问题，通常的解决方案是采用折衷的方法，而TRIZ则强调运用创造性的思维把冲突彻底消除。阿尔特苏列尔对大量的发明专利研究发现，尽管它们所属技术领域不同，处理的问题千差万别。但是隐含的系统；中突数量是有限的。他整理归纳出引起系统冲突和矛盾的39个重要参数(见表1)。表1 39个参数
 同时，阿尔特苏列尔提出了问题的求解模式。如何从待解决的问题找到最终的解决方案(如图2所示)。
图2
这其中关键是解决方案，阿尔特苏列尔从几百万个专利中进行筛选。来寻找发明性问题以及它们是如何解决的，从具有发明性的专利中提炼出了解决冲突或矛盾的40条发明原理(见表2)，利用这些发明原理来寻找解决问题的可能方案。表2 40个发明原理
 其中的常用原理介绍如下：
分割原理指将物体分成独立的部分：使物体成为可拆卸的；增加物体的分割程度。如：将货船分成同型的几个部分，必要时，可将船加长些或变短些。再如挖掘机长柄勺唇缘是由一块硬钢做成的。如果唇缘上某部分磨损或损坏，整个唇缘就必须更换。这是一个极其耗费劳动力和时间的工作，会导致挖掘机停机怠工。利用分割原理，使长柄勺的唇缘更耐用，可以将唇缘分割成单独的可分开的部分。当某一部分损坏或磨损，可以快速且容易地更换。
局部质量原理指从物体或外部介质(外部作用)的一致结构过渡到不一致结构：物体的不同部分应当具有不同的功能：物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件。如：锤子的一边做成平的一边做成扁的，增加了锤子的切削功能(采石场专用锤)；将笔心上作一对耳朵，再加一根弹簧．成为自动笔；电钻的钻头做成螺旋状，增加了打孔时的稳定性，防止打滑；三键模式的电脑鼠标，改变了原先单键的麻烦与不便等。
非对称原理指，物体的对称形式转为不对称形式：如果物体不是对称的，则加强它的不对称程度。如：防撞汽车轮胎具有一个高强度的侧缘，以抵抗人行道路缘石的碰撞。
倒置原理指不实现课题条件规定的作用而实现相反的作用；使物体或外部介质的活动部分成为不动的．而使不动的成为可动的；将物体颠倒。如：篮球，在打球时，球利用地面对其反作用力弹起：电梯运动，人不动。改变了楼梯不动人费力爬楼的艰难；安装螺丝钉用的手持机器，正转是安装，反转是拆卸；电冰箱利用吸收箱内的热量达到降温；运动会上赛跑用的助力器，运动员利用它对脚的反作用力提高加速度等。
球形化原理指从直线部分过渡到曲线部分，从平面过渡到球面，从正六面体或平行六面体过渡到球形结构；利用棍子，球体，螺旋；从直线运动过浑到旋转运动，利用离心力。如：过山车采用急剧曲线运动产生的向心力，使其不会掉下来：杯子设计成圆柱形，与其他形状相比容量更大，也易于拿握：车轮用的都是圆形；车轮表面为增加摩擦，上面是凹凸不平的纹路；螺丝钉与螺帽采用螺旋相接，增加了结合力和稳定性。
动态性原理指物体(或外部介质)的特性的变化应当在每一工作阶段都是最佳的；将物体分成彼此相对移动的几个部分；使不动的物体成为动的。如学校用的电铃，当到下课或上课时间时，小锤震动敲打铃。百米赛跑的画面是赛道旁的跟踪摄像机拍摄的：舞台上的灯能自动旋转改变照射位置，产生不同的灯光效果；电脑显示器下边有个托盘，可以将电脑的位置与方向调整；楼梯自动化后变成电梯等等。
TRIZ的这些发明原理给创新者提供了发明，解决问题的思路，每个原理都有不同的内涵，从不同的侧面给创新者提供思路，应用范围及广，在此不再一一叙述。
二、TRIZ问题求解模式
对于需要解决的发明性问题，如何运用发明原理呢？阿尔特苏列尔构造了一个39×39冲突矩阵(由于这个冲突矩阵太大。本文略)。在冲突矩阵中。其中的行是欲改进的39个技术参数，其中的列是相应的39个技术参数不希望的结果。除了冲突矩阵主对角线之外，行与列的交叉点构成了一对冲突，共计1482个冲突，阿尔特苏列尔给出了解决1288个冲突的推荐发明原理，解决冲突的发明原理列在行与列的交叉位置。只有194个冲突没有给出推荐的发明原理，这是因为还没有专利解决这些冲突。
我们通过一个实例看一下是如何应用创新原理解决实际问题，实现创新的。生活中我们常用扳手拧紧或者松卸螺栓，这时经常会出现螺栓棱角被磨损的问题。为了方便地拧紧或者松动螺栓，又不损坏螺栓，我们采取的方法一般是通过减小扳手卡口和螺栓的配合问隙．增加螺栓的受力面，来减少对棱角的磨损。但结果是提升了制造精度，提高了制造成本。要解决这样一对矛盾，可以用39个技术参数中的两个来描述该矛盾。通过矛盾矩阵我们就可以找到对应的创新原理，如增加不对称性，空间维数变化等。那么应用其中的空间维数变化原理，我们就会有这样一个解决方案：在扳手卡口内壁开几个小弧。因为经过分析我们知道，扳手之所以会磨损螺栓，就是因为作用力都集中在棱角上，是作用在一条线上，现在经过增加几个小弧，使作用力加到螺栓的棱面上，有效地解决了棱角磨损问题。这项技术已经成为美国的一项专利，美国的METRINCH公司基于这项技术开发出一系列扳手，获得了巨大利润。
通过上面的例子可以看出，经过深入分析，螺栓被扳手磨损的问题被定义为TRIZ理论中的典型矛盾，结果应用创新原理使得问题得到有效的解决,就像求解数学题一样，整个解决过程变得有序和可操作，大大提高了创新问题的解决效率和质量。
又如：景物画或照片看起来比自然界的景色要暗一些。这是因为画上的明暗位置亮度比(对比度)比自然界的真实情况要低得多。画面上低光亮度是由于传统光亮色彩颜料的反光性差造成的。不可能使用其他颜料对已有色彩画重新描绘。为了增加水彩画的对比度．可以用反光适当的颜料覆盖色彩画上的光亮位置．但这样的颜料损害了色彩画的原创性，严重降低了其价值。
此问题实际是为了增加一幅画的色彩对比度，必须使画的光亮位置反射大量的光，但为此使用的颜料降低了画的价值。“矛盾矩阵”为这个技术矛盾提供一个发明原理：从非结构化领域向结构化领域的复制和迁移。该技术矛盾的解决方案如下：对画制作幻灯片。然后将幻灯片的明亮图像投影到画上。光亮位置的亮度显著地得到增强，而灰暗位置的亮度保持不变。这样就增加了色彩画的对比度，景物色彩画看起来显得真实自然。
TRIZ创新理论的应用已给企业带来了实际的效益，一个典型的例子是韩国三星电子。1997年，三星电子引入TRIZ，在研发部门实施技术创新理论培训；1998年至2002年，三星电子共获得了美国工业设计协会颁发的17项工业设计奖，连续5年成为获奖最多的公司。2003年，三星电子在67个研究开发项目中使用了TRIZ，为三星电子节约1.5亿美元，并产生了52项专利技术。2004年以1604项发明专利超过英特尔(Intel)公司名列第六，领先于日本竞争对手日立、索尼、东芝和富士通。三星电子从技术引进到技术创新的成功之路，给渴望在经济全球化竞争中占有～席之地的中国企业提供了很多有益的可借鉴的启示。(end)
|
|
| 文章内容仅供参考
(投稿)
(5/28/2009) |
对 工业设计/产品设计 有何见解？请到 工业设计/产品设计论坛 畅所欲言吧！
|
