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六西格瑪培訓
張馳專欄
TRIZ培訓40個發明原理

發布時間:2019-05-17  來源:張馳   點擊:

TRIZ培訓40個發明原理是通過對人類已有不同領域的創新成果(專利)進行分析和總結后得到的具有普遍意義的發明所遵循的規律。這些規律在不同的時代以及不同的領域被反復采用。每條規律不限定于某一領域,而是融合了物理、化學、各工程領域的原理,適用于不同領域的發明創造。因此,這些規律對指導不同領域的產品創新都有重要的指導意義。根據具體的技術矛盾,可以選擇適用的發明原理指導創新的方向和思路。
 
 
張馳咨詢淺述TRIZ培訓40個發明/創新原則

1. 分割的原則
a. 將系統劃分為多個彼此獨立的部件;
b. 使系統可分解;
c. 提高系統被分割的程度。
例子:
1. 組合家具,標準計算機構件,可折疊的木尺。
2. 可以連接形成任何所需長度的加登軟管。
2. 分隔的原則
a. 將影響系統正常功能的部件或功能挑出并隔離;
b. 將系統中惟一有用或必要的功能或屬性挑出并隔離。
例子:
為了嚇跑飛機場的禽鳥,使用磁帶錄音機復制使鳥興奮的聲音。把聲音從發聲的鳥身上分隔開來使用可以創新。
3. 局部質量的原則
a. 將系統結構由一致改為不一致,將外部環境或外部作用由一致改為不一致;
b. 使系統各部件在最適于其運作的條件下發揮功能;
c. 使系統各部件實現的功能有差異且有用。
例子:
1. 在煤礦井為了防塵,一層錐形的薄水汽應用到鉆孔裝載機上的工作運轉部分。水汽層的水珠越小,防塵效果越好。但細小的水汽影響了工作。解決辦法是在細小的水汽的錐形面上覆蓋一層粗糙的水汽。
2. 鉛筆頭上帶有橡皮擦。  
 
4. 不對稱的原則
a. 如果對稱的形狀無法滿足系統功能要求,將對稱的形狀改為非對稱;
b. 對于非對稱的系統,則提高非對稱的程度。
例子:
1. 輪胎的一邊比另一邊更耐用以承受來自路邊的撞擊。
2. 當通過一個對稱的漏斗卸載濕沙的時候,沙子在開口上方形成拱形,致使不規則的流動。一個不對稱的漏斗幾乎可以完全消除這種拱形。
5. 合并的原則
a. 將相同或相似的物體結合或合并,將相同或相似的部件集合起來執行并行的操作;
b. 使操作相鄰或并行,并及時相結合。
例子:
旋轉式挖掘機的工作特征是在單步執行中具有特別的用來融化和軟化冰凍地面的蒸汽管口。
    
6. 普遍性原則
a. 使同一部件或系統實現多個功能,減少部件數。
例子:
1. 沙發在夜間可轉化用來做床。
 
2. 小型貨車的座位可調整為適合坐、睡覺或者搬運貨物。
 
7. "嵌套娃娃"
a. 將一個物體放入另一物體,依次將各物體放入另一物體;
b. 使一個部件穿過另一部件的腔體。
例子:
1. 望遠鏡的天線
2. 堆垛椅子(相互疊放以便存放)
3. 內部能存放鉛芯的自動鉛筆
8. 反重量的原則
a. 為補償一個物體帶來的重量增加,將它與可提供升力的物體合并;
b. 為補償一個物體帶來的增重,使它與環境發生作用,產生空氣動力、水動力、浮力及其他力。
例子:
1. 水翼艇。
2. 賽車的尾翼用來增加車對地面的壓力。
9. 預防性的反措施
a. 若有必要采取兼具有用和有害作用的行為,應在其后用相反的行為替代該行為,以控制有害作用;
b. 提前在物體內施加壓力,以平衡其后會出現的不希望的工作壓力。
例子:
1. 鋼筋混凝土形成的圓柱或地板。
2. 強化軸——為了使軸的強度更高,將幾根小管以精確的角度纏繞而成。
10. 優先的原則
a. 將所要求的行動全部或至少部分地預先進行;
b. 將物體組織起來,使物體運作時從最方便的位置出發,運作過程中避免因等待而浪費時間。
例子:
1. 在刀刃橫向制作一些凹槽,可使刀刃鈍的部位脫落,恢復刀刃的鋒利。
2. 瓶子里的橡膠膠水很難整潔、規則地使用。將瓶子形成帶狀可容易地使用適量的膠水。
11. 提前作鋪墊
為補償物體相對低的可靠性,提前準備應對措施。
例子:
為防止入店偷竊行為,店主使用裝有磁條的特殊標簽。為了使顧客能將購買的商品帶出,收銀員在出口處將磁條消磁。
12. 均衡的原則
在潛在的場中限制物體的位置改變(如,在重力場中改變物體的操作環境,以避免升降物體帶來的矛盾)。
例子:
工作人員在修車坑里更換汽車引擎潤滑油(以致不需要使用昂貴的升降工具)。
13. 顛倒的原則
a. 實施與問題的要求相反的行動;
b. 使系統中原靜止部件運動,原運動部件靜止;
c. 將系統顛倒。
例子:
通過部件的振動來打磨清理部件,而不是依靠打磨機的振動。
14. 球形原則
a. 用帶曲線的零部件取代直線型的零部件、表面或形式,將平面改為曲面,立方體形(平行六面體)的零部件改為球形結構;
b. 使用滾筒、球體、螺旋及圓頂;
c. 將線性運動改為旋轉運動,使用離心力。
例子:
電腦鼠標利用球形結構將兩個軸的線性運動轉換成矢量運動。
15. 柔韌的原則
a. 不斷改變系統或其環境的參數,使之始終處于最適合各個工作循環的狀態;
b. 將系統劃分為幾個可做相對運動的部件;
c. 如果系統是靜止的,使之運動或可轉化。
例子:
1. 閃光燈在燈體和燈頭之間有可彎曲變形的鵝頸管。
2. 運輸船的船體呈圓柱形。為了減少船體全負荷時受到的阻力,船體由兩個可打開的絞接的半圓柱形組成。
16. 不足或超額的原則
a. 如果采用一種解決方法難以達到百分之百的效果,則用該方法實現稍差一點或稍過頭一點的效果,使問題的解決變得容易。
例子:
1. 圓柱體通過浸入油漆的方法來上漆,但涂上的油漆比所期望的要多。通過快速地旋轉圓柱體可將多余的油漆去除。
2. 為了從金屬粉末倉庫持續均衡地卸下金屬粉末,倉庫具有一個特殊的內部漏斗可將自己持續地裝滿以提供持續不斷的卸料壓力。
17. 轉移到新的維度
a. 將物體在1維空間的問題轉移到2維空間解決,將物體在2維空間的問題轉移到3維空間解決;
b. 將層次單一的系統轉變為多層次的系統;
c. 將物體轉動、傾斜;
d. 把問題轉移到物體的相鄰區域或反面上。
例子:
溫室的北面具有一塊凹面的反射鏡,反射鏡通過反射白天的太陽光改善溫室房另一部分的照明。
18. 機械振動
a. 使物體震蕩或振動;
b. 增加頻率(甚至到超聲波波段);
c. 采用物體共振頻率;
d. 用壓電振蕩器替代機械振蕩器;
e. 使用組合的超聲與電磁振動。
例子:
1. 為了去除物體的鑄層而不毀壞其外表,用振動的小刀代替傳統的手工據。
2. 在澆鑄時,振動鑄造模型以改善鑄造物質的流動性和結構特質。
19. 定期行動的原則
a. 用周期性或規律性的行為取代連續的行為;
b. 如行動已經是周期性的,則改變周期的振幅與頻率;
c. 充分利用周期間隔執行其他操作。
例子:
1. 用扳手擰松已被腐蝕的螺母時,使用突發的推力而不是持續的力量。
2. 報警燈不停的閃爍比持續的亮著更能引起注意。
20. 有用行為的持續性原則(看到此)
a. 使物體的所有零部件在所有時間滿負荷地持續工作;
b. 取消工作中的無用及不連貫行為。
例子:
鉆孔帶有開鑿用的邊,其主要用來在鉆孔的進退過程中能持續進行開鑿。
21. 跳躍的原則
a. 快速通過特定的過程或階段(如破壞性的、有害的域危險的操作)。
例子:
切割機切割薄的塑料管時,通過加快切割的速度來防止管子在切割過程中變形(在管子還未變形之前完成切割過程)。
22. "用偽裝來保護"
a. 利用有害因素(特別地,如環境與周圍事物的有害作用)達到積極的效果;
b. 為消除主要的有害行為而將其加入另一個有害的行為;
c. 將有害因素擴展到不再有害的程度。
例子:
1. 寒冷天氣時,沙石在運輸中會凍結成堅固的塊狀體。通過強化冰凍(使用液體氮)使冰塊脆化,然后倒出。
2. 當使用高頻電流加熱金屬時,只有外層被加熱。這一消極效應后來被用來做表面熱處理。
23. 反饋的原則
a. 引入反饋以改迸過程或行動;
b. 若反饋已存在,則改變其大小與影響。
例子:
1. 通過測量輸出壓力,在壓力過小的情況下借助水泵的方法維持井里的水壓。
2. 必須將冰和水混合到一個精確的總重量時才可以對它們進行分開測量。因為很難精確控制冰的分配量,所以首先測量冰塊的重量,然后通過水來調節,并精確達到所需的量。
3. 消音設備是通過取樣噪音信號,然后進行相移,并將其反饋來消除噪音的效果。
24. 媒介的原則
a. 引入中間過程或使用媒介物;
b. 將物體與其他易于移動的物體暫時結合。
例子:
在液態金屬中通電流時,為了減少能量損耗,使用冷卻的電極和較低熔點的液態金屬媒介。
25. 自服務原則
a. 使物體實施有益的輔助功能,自我服務;
b. 利用浪費的材料、能量或物質。
例子:
1. 為了在破碎滾筒機表面上均勻地分布研磨材料,并且防止進料器的磨損,進料器的表面由相同的研磨材料制成。
2. 電焊槍的噴桿通過一個特殊設備推進。為了簡化系統,噴桿通過焊接電流控制的螺線管推進。

26. 復制的原則
a. 用簡化而便宜的復制品取代不易得到、昂貴、易碎的物品;
b. 用光學復制品取代物體或過程;
c. 若已運用了可視的光學復制品,則轉用紅外或紫外復制品。
例子:
高的物體的高度可通過測量它們的影子來確定。
27. 廉價的短壽產品
用多個廉價、具有一定質量的產品取代一個昂貴的產品。
例子:
1. 一次性尿布。
2. 一次性捕鼠器由一個帶誘餌的塑料管構成。老鼠從一個錐形開口進入捕鼠器;開口的壁面是有角度的,并且不讓老鼠出去。
28. 向非機械系統轉變
a. 將機械系統轉變為光學、聲學或嗅覺系統;
b. 在機械系統中運用電場、磁場或電磁場;
c. 用其他場來替代;
1. 用運動場替代靜止場
2. 及時調整到那些變化
3. 從隨機到結構化
d. 加入鐵磁粒子,運用磁場或電磁場。

例子:
為了增加熱塑性材料在金屬覆蓋層的結合度,可以使這一過程在電磁區域中進行以強化與金屬的結合。
29. 氣體力學及流體力學的原則
在系統中引人氣體或液體零部件取代固體零部件。
例子:
1. To increase the draft of an industrial chimney a spiral pipe with nozzles was installed. When the air starts flowing through the nozzles, it creates an air like wall, reducing drag.為了增加工業煙囪的排煙的抽力,安裝一個有管口的螺旋管。當空氣通過管口流進時,形成一堵空氣墻,以減少拖拉力。
2. 為了運輸易碎物品,使用空氣泡沫封袋或泡沫狀材料。
30. 柔性外殼及薄膜
a. 用柔性外殼及薄膜取代3維結構;
b. 用柔性外殼及薄膜將物體與外部環境隔離。
例子:
為了防止植物葉面水分的蒸發,人們應用聚乙烯噴霧劑。不久,聚乙烯凝固,由于聚乙烯膜釋放氧氣比水蒸汽多,植物的生長狀況得到大大改善。
31. 采用多孔滲水材料
a. 使物體多孔或加人多孔成分;
b. 若物體是多孔的,則利用孔結構引入新物質或功能。
例子:
為了避免在機器中加入冷凍劑,機器的某些部分被填充經過冷卻劑溶液浸泡的多孔滲水材料(細孔鋼),當機器工作時,冷卻劑溶液蒸發提供短期的、均衡的冷卻作用。
32. 改變顏色
a. 改變物體或其環境的顏色;
b. 改變物體或其環境的透明度;
c. 使用帶色添加劑,以觀察難以看清的物體或過程;
d. 若此類添加劑己經使用,剛采用發光軌跡或示蹤元素。
例子:
1. 使用透明繃帶可以不拆繃帶而檢查傷口。
2. 在鋼鐵廠,水幕被用來保護工人免受高溫。這種水幕只能隔絕紅外線,所以融化的鋼鐵發出的明亮的光很容易穿過水簾。在水中加入色彩可起到濾波效應而依然保持水簾的透明。
33. 同質的原則
使物體與給定的由相同材料(或屬性相同的材料)構成的其他物體相互作用。
例子:
進料器的表面用跟磨料相同的材料制成,這樣可持續地補充進料器表面的磨損。
34. 放棄與恢復的原則
a. 拋棄系統中己履行了功能的部分或在操作中直接修正它們;
b. 相反地,在操作中直接存儲物體的可消耗部分。
例子:
1. 開槍后子彈殼被拋出。
2. 火箭推動器在提供完動力之后與火箭分離。
35. 改變參數的原則
改變物體的物理狀態(如變為氣態、液態或固態),改變濃度或密度,改變柔性,改變溫度。
例子:
In a system for brittle friable materials, the surface of the spiral feedscrew was made from an elastic material with two spiral springs. In order to control the process the pitch of the screw could be changed remotely.
   在一個易碎材料的系統里,螺旋形螺釘的表面用彈性材料制成,并附帶兩個螺旋形的彈簧片。為了控制擰螺釘的過程,需要較大的改變螺釘的傾斜度。
36. 相位轉變
利用相位轉變中發生的現象,如容積改變、吸熱或放熱等。
例子:
為了控制有棱紋的管子的膨脹,將管子灌滿水并冷卻至結冰的溫度。
37. 熱膨脹
a. 利用材料的熱膨脹效應或收縮效應;
b. 若已利用了熱膨脹原理,則利用膨脹系數不同的多種材料。
例子:
為了控制溫室屋頂窗戶的開關,使用雙金屬合成板連接在窗戶上。金屬板隨溫度的變化而彎曲控制窗戶的開或關。
38. 強氧化劑原則
a. 用富氧空氣取代一般空氣;
b. 用純氧取代富氧空氣;
c. 將空氣或氧氣暴露在電離環境;
d. 使用電離的氧氣。
例子:
為了從火把獲得更多的熱量,用氧氣替代空氣。
39. 惰性氣體原則
a. 將物體置于惰性氣體環境;
b. 在系統中加入中性或惰性部件。
例子:
為了防止倉庫里的棉花著火,在運輸過程中使惰性氣體充滿貯藏區域。
40. 使用復合材料
a. 用復合材料替代由同一性質的物質組成的材料。
例子:
軍用飛行徽章由塑料和碳纖物鑄造而成,以達到高強度和低重量的目的。


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