TRIZ理论应用案例要点.pdf
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1、理论应用淬火工艺的案例 车间得到一份订单,对很大的金属零件进行热处理。要进行这项工作,吊车司机 必须从炼铁炉中吊出通红的铸铁,将它运到一个油池上方并使其落人油槽。工 作了几天之后,吊车司机找到老板抱怨说:“这样干我很难呼吸。我的控制室离 房顶很近,所有从油槽里升起的烟都向我飘来,我不干了。”烟雾本来不是问 题,因为处理小部件时,车问里的通风设备满足要求;现在,在处理大型部件 时,烟就变成了主要问题。因为处理过程不能改变,老板面临一个典型的管理局 面:得想出一种办法,但他还不知办法在哪里。 从定义上来说,一个技术系统应该有三种成分:两种物质和一个场( 能量)。 要解决问题,首先应明确引起问题的技
2、术系统。在这个例子中,引起问题的技术 系统是油池里的油、金属部件,以及该部件的热能。烟是这个过程的副产物,对 吊车司机造成危害。 现在,需要确定在技术系统中必须改善的特性。为做到这一步,我们来填写 附表,指出需改善的特性。 1. 标明技术系统的名称金属处理过程 2. 指出技术系统的系统对大型金属部件进行过油处理 3. 列出该技术系统中的主要成分及相应作用 4. 描述技术系统的操作本例中,吊车司机将通红的部件放到装满油的油槽 中,金属部件一接触油就会激起浓烟,污染环境。 5. 表示出应该改善或取消的特性:例如通过取消烟雾或减少烟雾所造成的危 害,改善吊车司机的工作条件。利用附表2 构建技术矛盾。
3、(填写附表2,能够 有助于清楚地确定问题中的技术矛盾。)在问题中,从1a项到 1d 项都与问题无 关,因为不是要改善技术系统的特性。相反,我们是想去除有害的作用。2a. “讲明需要减掉、去除或使其中性化的负面特性”。这个特性就是烟雾。2b. “列出传统的减掉、去除该特性或使该特性中性化的方法”。利用金属盖来覆盖 油槽,这样可以防止油烟四散。2c. “写出在 2b项条件中更加恶化的特性”。系 统的复杂性和重量增加。 2d. “构建技术矛盾如下”: 技术矛盾 1:如果利用金属盖将 ( 油烟雾带来的有害 )特性减少 ( 去除),则系 统的复杂性增加。 技术矛盾 2:如果利用金属盖将 ( 油烟雾带来的
4、有害 )特性减少 ( 去除),则系 统的重量特性增加。 与特性“由烟雾带来的有害作用”最接近的是表中31行的“由一物引起的 有害因素”,与复杂性最接近的是表中36 列的“由一物引起的复杂性”。在表 中 31 行和 36 列的交叉处是表示指向解决技术矛盾的最合适的原则(参看技术矛 盾表 1)。 让我们分析一下这些原理: 原理 19“离散法 “ 指出: a. 用间歇行动来代替持续行动。 b. 如果行动已是间歇的,改变间歇频率。 c. 利用脉冲之间的停顿来提供附加行动。 应用原理 19 意味着间歇地将金属部件放入油槽加温,着只有通过打开和关 闭油池的盖子才能实现。不幸的是,现存的条件不允许我们这样做
5、,所以这一原 理不适用。 原理 1“ 分离法 “意味着: a 将物体分成互相独立的部分。 b 将一物分割。 c 提高一物的分割程度。 应用原理 1a 意味着将盖子分成不同的部分,应用lb 将盖子分割程度增加至 成千上万,甚至上百万份,进一步延伸这一概念,盖子即可由非常细小的球体 (或甚至是液体或气体 ) 构成。这样的活动盖就不会影响将炽热部件放入油中。 原理 31“孔化法 “ 表示: a 将一物做成孔状,或运用有孔的辅助物(插入或遮盖 )。 b 如果一物已经是孔状物,事先在孔中加入某种物质。 运用原理 31a意味着用孔状物作成盖子。将原理31a和原理 31b结合,使我 们想到用有孔的小球或液体
6、来做油池盖。有孔材料可以吸收烟雾。 分析第二个技术矛盾(技术矛盾表2) 原理 35“性能转换法”,即: a 改变系统的物理状态。 b 改变浓度或密度。 c 改变灵敏程度。 d 改变温度或体积。 原理 35 建议改变系统的物质性能,即将目前固态的系统变成液态或气态。 在谈技术矛盾 1 时已提到利用液态。将油槽盖转换成气态是很有趣的一项建议。 但我们如何实现呢 ?一种比空气重的惰性气体,可以覆盖在油的表面而充当油池 盖。 原理 22“变害为利法”: a 利用有害因素特别是环境方面取得有利的效果。 b 将一有害因素和另一有害因素结合起来,以去除该有害因素。 c 提高有害性至某种程度,以至丧失有害性。
7、 原理 22c 提出增加烟雾使其成为在油和氧气问的屏障,而防止油池冒烟。 原理 1 “分离法”重新提出,参看我们上文的解释。 最后原理 39,“惰性环境法”提出: a 将正常环境转换成惰性环境。 b 将一中性物质或添加物加入一物体。 c 在真空中操作。 结论:将原理 39a和原理 35a结合,提出对该问题的简单的解决方法。用一 种液体或惰性气体形成的油池盖来防止油槽冒烟,既未使系统复杂化也不妨碍吊 机司机的工作 纺织工艺流程的改进 应用背景:纺织印涂工艺过程中,织物要经过印涂辊进行印涂。印涂辊的 结构中,有一个存放涂敷混合物的料槽。涂敷混合物是一种乳液状的粘着剂。凹 版印辊的表面是一些雕刻好的
8、印刷单元,它的一半浸在料槽里面的涂敷混合物 中,当凹版印辊转动的时候,印辊表面上那些雕刻好的印刷单元在槽中被涂上涂 料。这些涂料经过一个修理铲的休整,印辊表面多余的涂层被清除,被清除的涂 敷混合物回到料槽中被再次利用。印辊休整后,与一个向下扎压的橡皮辊相遇。 织物就是从这两个辊之间通过,织物在印辊和橡皮辊之间受到扎压。在扎压的过 程中,会产生一个微小的真空。涂敷混合物由于真空的吸合而离开印刷滚筒,涂 在织物的表面。这个特殊的涂敷过程使布料表面产生涂层,因而不再用浸泡织物 的方法来产生涂层。经过这个工艺的织物含有湿涂层,接着该织物被卷入到加热 的干燥罐中进行脱水,这样涂层就粘着在织物的面上。 有
9、何经济效益和社会效益:在生产过程中,生产线的生产速度就意味着产品 的成本。制作某种产品越快,就意味生产该产品的速率也就越高(每小时或每班 生产的产量),因而生产该产品就更廉价。在产品占用较多资金时,生产率就是 公司的效益,它有时也会给消费者带来效益。努力提高生产率,会给公司在此行 业中保持竞争力。高的生产率是与机器的生产量相关联,这是许多正在成长的公 司所需要的。 问题描述: 印涂辊的结构有如下部分组成:1、橡皮辊; 2、凹版印辊; 3、涂敷混合 物;4、修理铲; 5、织物。 系统存在的技术矛盾有:在这个操作中,机器的速度提高了,但是涂层的重 量减轻了。我们需要的是一种方法来使我们增加涂敷速度
10、的同时提供足够的涂层 重量。 系统存在的物理矛盾有:处理过程同时必须既快又慢。 解决思路和关键步骤: 本实例应用 TRIZ 理论来解决问题。 利用创新原理,生产过程图示描述如下 图 1:涂敷过程的图形说明 在生产过程中 ,我们要求涂敷部件应能完成这样的操作:增加涂敷速度的同 时使织物有足够的厚涂层。 我们利用技术矛盾矩阵来尝试解决上面提出的问题。 矩阵表中,使系统提高的技术特性是:速度(Speed ),表中第 9 号参数; 矩阵表中,使系统恶化的技术特性是(矛盾的特性):移动物体的重量 (Weight of moving object ),表中第 1 号参数。 最终结果: 由矩阵表的显示,我们
11、得出最可能解决矛盾的四个创新原理,这四个创新原 理分别是: 11#创新原理:事先对策预防 35#创新原理:物体的物理或化学状态变化 27#创新原理:用便宜、寿命短的物品替代 28#创新原理:机械系统的替代 应用以上四个创新原理,可以得出如下解决方案: A 应用 11创新原理 建议:改进过程中,通过事先使用某些对策,来增加物体的可靠性。 要解决的问题:涂层重量随涂敷速度增加而减少。 解决方向:改变织物的物理特性或涂敷物的物理特性,增加相互间的吸附能 力。 解决方案: 1、对织物进行化学处理:添加某种化学物质来改进织物的湿面特性,织物增 加了对涂敷物的吸附能力,这样就能保证织物在涂敷速度增加的同时
12、吸附上更多的 涂敷物。 2、对涂敷物进行化学处理:添加某种化学物质,使涂敷物的粘性增加,更利 于涂敷物在织物的表面吸附。 B 应用 35创新原理 建议:改变物体的各种状态参数,如改变物体的密度,弹性程度或温度等。 要解决的问题:涂层重量随涂敷速度增加而减少。 解决方向:改变织物的组成或改变涂敷物的物理特性。 解决方案:如果织物改为100% 的棉织物,织物能成功地吸附涂敷物,这是 由于棉纤维固有的棉芯吸附特性,但这样的改变将会完全改变我们的最终产品。这 种改变,既改变最终产品的物理特性(抗张强度,延展性和手感),又改变织物本 身的成本( 100%的棉织物比棉 /化纤比例为 50/50 的合成纤维
13、织物昂贵的多)。 在织物的涂敷过程之前,可应用预热方法使织物在涂敷过程中吸收涂敷物。 预热方法有利于织物的干燥,也有利于涂敷物的吸收。加热涂敷物之后,涂敷物的 粘度( 2,500 cps )会降低到将近 1,000 cps 。这优化了涂敷物的流体特性,更利于 涂敷物从涂敷部件转移到织物上。 C 应用 27创新原理 建议: 以便宜的东西代替昂贵的东西,这个方案可改进现存的系统,但不能 解决系统中的根本问题。 要解决的问题:涂层重量随涂敷速度增加而减少。 解决方向:更换部件,用更好的部件来完成涂敷过程。 解决方案:将钢性修理铲用一个便宜的塑料铲来替代。从专利中我们发现, 塑料铲更可靠,并适合更好的
14、涂敷重量控制。 D 应用 28创新原理 建议:用一个光学系统,声学系统或气味的系统来代替机械系统,即更换物 质场。 要解决的问题:涂层重量随涂敷速度增加而减少。 解决方向:改变或改善系统的作用场。 解决方案:当前的捏合辊,涂敷过程中,会在织物上的形成压力,它有一个 硬橡皮层,印辊则是由坚固的钢制造。因为辊的橡皮相当硬,当它和印辊接触时没 有弹性。这就使橡皮辊和印辊间的接触面积较小。当压力一定时,如果使用一个更 软一点更富有弹性的橡皮辊,橡皮辊和印辊之间的接触面积将增加。这将增加织物 吸附涂敷物的滞留时间。印辊得到的机械压力来自捏合辊,捏合辊也可用一个充气 辊来代替,充气辊是中空的辊,可通过中间
15、充气或放气来增加辊的硬度。 结论: 通过理论上的分析 ,我们利用创新原理,最终解决了问题。 即:使用更软一点的辊,,涂层重量大大增加了 ,涂敷速度就可以在一定范围内 增加。 生产线速度相对涂层重量关系图如下: 根据研究结果 ,我们改变原来的硬度为90(邵氏硬度 )的橡皮辊,取而代之的是 硬度为 60(邵氏硬度 )软一点的橡皮辊。我们期望总涂层重量为大约2.50 oz./yd2 (盎司 /平方码)。以前以 30 yds./min (码/分钟)速度运行涂层重量大约2.35 oz./yd2(盎司 /平方码)。改变辊的硬度后,得出结果如下图: TRIZ 发明创造原理举例 1 分割 1) 火车车厢之间是
16、单独的个体,可调整车厢的数量 2) 圆珠笔的笔心与笔套是两个可分的部分,笔心可以换 3) 电风扇的三片叶片是三个独立的个体,可拆卸 4) 田地里的浇水水管系统,每一段用一个接头连接。 5) 自行车、摩托车等的链条是一环一环相接的,每环都是可以取下来的 2 分离 1) 石油加工中,将一些油渣或其他有害物质提炼分离,已获得精度较高的汽油或柴 油。 2) 子弹发出后,弹芯与弹壳分离 3) 电脑键盘与鼠标分开,为的是方便人们跟好的操作 4) 火箭在冲出大气层的过程中将已经燃完燃料的部分解体分离 5) 现在用在建筑中的隔音材料将噪音吸收或隔离,从而使噪音被分离出我们所处的 环境 3 局部质量 1) 锤子
17、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)。 2) 自动笔。将笔心上作一对耳朵,再加一根弹簧。 3) 电钻的钻头作成螺旋状,增加了打孔时的稳定性,防止打滑 4) 三键模式的电脑鼠标,改变了原先单键的麻烦与不便。 5) 改变杯子的开口,在上面做一个切口,可以最大程度的防止在倒水时泄漏(暖瓶 外皮的口也是这样的) 4 不对称 1) 衣服上的拉链,一边又拉头另一边没有。 2) 电风扇的叶片 3) 有天线的手机不对称 4) 大刀从侧面来看是不对称的 5) 眼镜的两个镜片因人眼近视程度不同,镜片度数不同 5 合并 1)将火车每个车厢合并在一起,增加载客。 2)电话的话筒与听筒合并在
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