机械设计方法概论8

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章,利用技术进化模式实现创新,3.1,、概述,3.2,、技术系统进化模式,一、技术系统,技术系统由多个子系统组成，并通过子系统的相互作用实现一定的功能，简称系统。子系统本身也是系统，是由原件和操作构成的，系统的更高级系统称为超级系统。,实例：汽车,二、技术系统进化,技术系统进化就是指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程。,对于一个具体的技术系统来说，对其子系统或原件进行不断的改进，以提高整个系统的性能，就是技术系统的进化过程。,进化实例,技术进化的过程不是随机的，分析研究表明，技术的性能随时间变化的规律呈,s,形曲线，但进化过程是靠设计者推动的，当前的产品如果没有设计者引进新的技术，它将停留在当前的水平上，新技术的引入使其不断沿着某些方向进化。,性能参数,新发明,技术改进,技术成熟,时间,自然极限,三、,S,曲线,1,、婴儿期,新的技术系统刚刚诞生，虽然能够提供一些新功能，但本身存在着效率低，可靠性差等一系列的问题。,大多数人对系统的未来发展并没有什么信心，缺乏人力和物力的投入。,这一阶段系统发展缓慢。,2,、成长期,社会已经认识到新系统的价值和市场潜力，投入了大量的人力，物力和财力。,系统中存在着的各种问题被很好的解决。,效率和性能都有很大程度的提高。,市场前景很好，吸引了更多投资，促进了系统的高速发展。,3,、成熟期,技术系统日趋完善，性能水平达到最高，所获得的利润达到最大并有下降的趋势。,实际上，此时大量投入所产生的研究成果，多是较低水平的系统优化和性能改进。,4,、衰退期,应用于系统的技术已经发展到极限，很难得到进一步的突破。,该技术系统可能不再有需要，或者将被新开发的技术系统所取代。新系统开始其新的生命周期。,对于企业决策来说，具有指导意义的是分段,s,曲线上的拐点。第一个拐点之后，企业应从原理实现的研究转入商品化开发，否则，该企业会被已经转入商品化的企业甩在后面。,四、拐点,当出现第二个拐点后，产品的技术已经进入成熟期，企业因生产该类产品获取了丰厚的利润，同时要继续研究优于该产品核心技术的更高一级的核心技术，以便将来在适当的机会转入下一轮的竞争。,3.2,技术系统进化模式,1,、技术系统进化模式,技术进化过程有其自身的规律与模式，是可以预测的。通过对世界专利库的分析，“,TRIZ”,理论研究人员发现并确认了技术从结构上的进化模式与进化路线,3.2,技术系统进化模式,1,、技术系统进化模式,2,、各种技术系统进化模式分析,进化模式,1,技术系统的生命周期为出生、成长、成熟、退出,这种进化模式从一个宏观层次上描述了所有系统的进化。其中最常用的是,s,曲线，它用来描述系统性能随时间的变化。对许多应用实例而言，,s,曲线都有一个周期性的生命：出生、成长、成熟和退出。考虑到原有技术系统与新技术系统的交替，可用六个阶段描述：孕育期，出生期，幼年期，成长期，成熟期，退出期。,2,、各种技术系统进化模式分析,进化模式,2,增加理想化水平,理想化,(,度,),所有有用效应,所有有害效应,系统在产生有用效应的同时不可避免的会产生有害效应。改进系统的大致方向就是提高系统的理想化程度，增大有用功能，减小有害功能。,“不倒翁熨斗”，将熨斗的背部制成球形，并把熨斗的重心移至该处，熨斗在使用者放开手后能够自动直立起来。,例,熨斗对于健忘的人来说是一件危险的物品。可能经常由于沉浸于幻想或者忙于去接电话而忘记将熨斗从衣物上拿开，心爱的衣物就会因此留下了一个大洞。,最理想的技术系统是什么样？,作为物理实体它并不存在，也不消耗任何的资源，但是却能够实现所有必要的功能。,最理想的制动系统什么样？,提高理想化水平实例：,第一部手机：,1973,年诞生，,800g,，仅电话通信,现代手机：,重仅数十克，超过,100,种功能，,包括通话,闹钟,SMS,mp3,GPRS,录音，照相等,提高理想化水平实例：,第一台计算机：重数吨；功能：计算,现代计算机：重,1000,克；功能：上千种。包括,计算，绘图，通信，多媒体等,进化模式,3,系统元件的不均衡发展,A,任何技术系统所包含的各个子系统都不是同步，均衡进化的，每个子系统都是沿着自己的,S-,曲线向前发展,B,这种不均衡的进化经常会导致子系统之间的矛盾出现,C,整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的子系统的进化速度,实例：,2,、各种技术系统进化模式分析,进化模式,4,增加系统的动态性和可控性,在系统的进化过程中，技术系统总是通过增加动态性和可控性而不断的得到进化。,也就是说，系统会增加本身灵活性和可变性以适应不断变化的环境和满足多重需求。,A,提高柔性,柔性进化过程：,提高柔性实例,B,提高可移动性,技术系统的进化应该沿着系统整体可移动性增强的方向发展,提高可移动性实例,C,提高可控性,可控性进化过程：,提高可控性实例,直接控制：专人负责定时开闭,间接控制：总电闸控制整条线路的路灯,引入反馈控制：通过感应光亮度控制开闭,自我控制：通过感应光亮度，根据环境明暗自动开闭并调节亮度,2,、各种技术系统进化模式分析,增加系统动态性和可控性最困难的是如何找到问题的突破口,2,、各种技术系统进化模式分析,增加系统可控性的途径：,进化模式,5,通过集成以增加系统的功能，然后再逐渐简化系统,技术系统总是首先趋向于结构复杂化,(,增加系统元件的数量，提高系统功能的特性,),，然后逐渐精简,(,可以用一个结构稍微简单的系统实现同样的功能或者实现更好的功能,),。,组合音响将,AM,FM,收音机、磁带机、,VCD,机和喇叭等集成为一个多系统，用户可以根据需要来选择相应的功能,进化模式,5,通过集成以增加系统的功能，然后再逐渐简化系统,实例：,技术系统进化到极限时，它实现某项功能的子系统会从系统中剥离，转移至超系统，作为超系统的一部分。在该子系统的功能得到增强改进的同时，也简化原有的技术系统,2,、各种技术系统进化模式分析,进化模式,6,系统元件匹配和不匹配的交替出现,这种进化模式可以被称为行军冲突。在行军过程中，一致和谐的步伐会产生强烈的振动效应。当通过一座桥时，一般的做法是让每个人都以自己正常的脚步和速度前进，这样就可以避免产生振动,2,、各种技术系统进化模式分析,进化模式,6,系统元件匹配和不匹配的交替出现,有时候制造一个不对称的系统会提高系统的功能 。如多刃切削刀具，切削刃角度各不相同时，反而可以避免加强振动,进化模式,7,由宏观系统向微观系统进化,A,技术系统的进化是沿着减少其元件尺寸的方向发展的,实例：电子元件,进化模式,7,由宏观系统向微观系统进化,播放器的进化,2,、各种技术系统进化模式分析,例：一百多年前，洗衣服就是一件纯粹的体力劳动，同时还要用到洗衣盆和搓衣板。最初的洗衣机可以减少所需的体力，但操作需要很长的时间。全自动洗衣机不仅减少了操作所需时间，还减少了所需体力。,进化模式,8,提高系统自动化程度，减少人的介入,2,、各种技术系统进化模式分析,进化模式,9,系统的分割,在进化过程中，技术系统总是通过各种形式的分割实现改进。一个已分割的系统会具有更高的可调性、灵活性和有效性。分割可以在元件间建立新的相互关系，新的系统资源可以得到改进。,2,、各种技术系统进化模式分析,进化模式,9,系统的分割,2,、各种技术系统进化模式分析,进化模式,10,系统进化从改善物质的结构入手,2,、各种技术系统进化模式分析,进化模式,11,系统元件的一般化处理,本章思考题,1,、,TRIZ,的主要内容？其解决发明创造问题 的一般方法？,2,、发明创造分为几级？各有何特点？,3,、,TRIZ,理论将冲突分为几类？各类冲突的概念及解决原理？,4,、,39,个参数和,40,个原理,8,、技术进化模式的可传递性？,7,、,S,曲线的分段形式？各段特点？,5,、 冲突矩阵的作用？,6,、 技术进化遵循何种规律？,计算机辅助创新设计软件,Pro/Innovation,IWINT Inc.,CBT/NOVA,本章思考题,1,、,TRIZ,的主要内容？其解决发明创造问题 的一般方法？,2,、发明创造分为几级？各有何特点？,3,、,TRIZ,理论将冲突分为几类？各类冲突的概念及解决原理？,4,、,39,个参数和,40,个原理,8,、技术进化模式的可传递性？,7,、,S,曲线的分段形式？各段特点？,5,、 冲突矩阵的作用？,6,、 技术进化遵循何种规律？,