- 日常生活中的發明原理
- (日)高木芳德
- 3630字
- 2019-01-05 06:04:32
如何把問題抽象化?
明確問題所在
40個發明原理中哪一個會有效呢?參照要解決的煩惱相互交叉的位置,即矛盾矩陣中兩個特性參數交叉的位置,就可以找到合適的方法。
那么正確使用發明原理,就還需要下面這個步驟,即如何確認矛盾的特性參數。
接下來就介紹“矛盾定義”的方法,通過這個方法可以確定問題所在。
來考慮一下“將手機做得更結實”這個具體的課題。
首先我們能想到的是,可以把手機外殼做得厚一些。但是手機外殼加厚的話,重量相應也會增加,這就是TRIZ中的矛盾。
為了便于理解,可以將得到改進的項目和變差的項目加以區分,用圖來表示。TRIZ中的有益作用以直線表示,不利作用以波浪線表示。
然后選擇與矛盾的兩個問題相對應的煩惱,即特性參數。例如,“變得更結實”的特性參數是14:強度,“重量增加”的特性參數是1:運動物體的重量。
這樣,我們就將問題落實為兩個特性參數的矛盾,接下來就可以查找矛盾矩陣了。
其實,這個矛盾與前面的飛機機翼的例子是一樣的。我們知道,要解決這個矛盾,可以使用“#1分割原理”“#8配重原理”“#40復合材料原理”“#15動態化原理”。
矛盾矩陣中列出的發明原理的順序,是根據其能幫助人們解決矛盾的可能性的大小來排列的。
例如這個例子和飛機機翼的例子一樣,可以應用“#40復合材料原理”,使用碳纖維增強復合材料制作手機外殼,但“#1分割原理”是被列在最前面的候補選項。
這個方法不是只靠手機外殼來確保強度,而是提供了另一個創意,即在手機內部分割出不同的空間,在不增加手機外殼厚度(即重量)的前提下,實現將手機做得更結實的目的。

要解決的煩惱是什么?
通過矛盾定義明確眼前的問題,確定要解決的煩惱所對應的特性參數,再從矛盾矩陣中找到發明原理。相信大家已經初步了解了這一系列的流程。
在這一整套流程當中,進行了矛盾定義之后,需要實際在39個特性參數中進行選擇,這一步其實比較難。接下來就介紹需要注意的問題和技巧。
運動物體和靜止物體
觀察矛盾矩陣的39個特性參數,可以發現一些不太經常聽到的概念,例如“運動物體”“靜止物體”等。
根據阿奇舒勒的定義,“在與問題相關的兩個以上的部分之間,如果存在某種相對運動(也包括可能會存在相對運動的情況),它就是運動物體,否則就是靜止物體。”此時,無論運動的方向或大小如何,只要有必要作為運動來考慮,那么即使只有幾微米的移動,也要算作運動物體。
無法確定時要考慮兩種可能
但是很多時候,我們難以判斷對象物到底是運動物體還是靜止物體。
這種情況下,有時是看作哪一種都可以,有時也可以通過同時考慮兩種可能來解決。
矛盾定義不同于矛盾分析,是自己以主體的姿態來考慮眼前的問題,即決定“這次我要把它定義為哪種矛盾”。所以一般來說,即使把一般會被定義成“靜止物體”的物體理解為“運動物體”,如果由此可以產生劃時代的創意,那也沒有任何問題。
如果要解決的煩惱只有一個
那么,如果像這樣靈活地選擇特性參數,有時就會出現改進的參數和變差的參數是同一個參數的情況。
這種情況下查找矛盾矩陣,可以發現對應的單元格是被涂黑的。這種特殊情況被稱為“物理矛盾”,超出了本書涉及的范圍,所以無法詳細介紹,不過一般觀點認為,可以根據空間、時間、條件對其進行分解,在這個基礎上去考慮解決方案。
在進行分解時,根據發明原理引申出的新創意也會發揮重要作用。
39種要解決的煩惱
下面以簡要說明和關聯詞來介紹39個特性參數。運動物體和靜止物體放在一起介紹。
1、2:[運動或靜止]物體的重量物體的質量,或由重力產生的力。
分量、重量、荷重、質量、負荷、輕重、分子量
3、4:[運動或靜止]物體的長度
與物體相關的一維長度或角度。
寬度、深度、高度、長度、厚度、距離、間隔、間隙、公差、表面加工、角度、方向
5、6:[運動或靜止]物體的面積
與物體的表面或與表面積相關的任意二維尺寸(也包括內部面積)。
面積、地帶、空地、區域、實際表面積、界面面積、接觸面積、點接觸、截面面積、多孔材料
7、8:[運動或靜止]物體的體積
物體所占的空間或與物體周圍的空間相關的三維尺寸。
容積、體積、空間、空地、液體量、需要的可活動區域
9:速度
物體的速度,或任意種類的過程或動作的快慢。
速度、頻率、緊急、疾駛、快慢、加速、遲緩、相對速度、轉動速度、角速度、次/小時
10:力
所有使物體位置發生改變的力和相互作用力。
推、折彎、荷重、慣性、加速、(角)運動量、升力、摩擦、黏著、剪斷、抓握、電壓、磁力、靜止力、沖擊、振動
11:應力或壓力
作用在單位面積上的力。
壓縮、拉伸、張力、蠕變、壓彎、歪斜、疲勞、熱疲勞、化學性疲勞、彈性、塑性、剛性、真空、大氣壓、加壓
12:形狀
系統及構成要素的功能所需的內部或外部的形狀或輪廓。
外形、圖案、幾何形狀、曲率、直線形
13:物體結構的穩定性
系統內部各要素的構成關系或構成材料的穩定性。
熵(的增大)、惰性、變形、蠕變、歪斜、化學分解、離解、氧化、生銹、腐蝕、變質、均一性、一貫性、層壓剝離
14:強度
物體抵抗外力作用的能力。
彈性極限、塑性極限、破壞強度、拉伸強度、耐疲勞性、蠕變強度、結合、彎曲、歪斜、剛性、韌性、硬度、脆度
15、16:[運動或靜止]物體的動作時間
物體或系統完成一個動作(作用)所需的時間。
持續時間、期間、振動頻率、自然頻率、響應時間、反應時間、時間間隔、壽命、延遲
17:溫度
物體或系統能被測量或確認的熱狀態。關于熱的各種參數。
熱、熱傳導性、熱容量、輻射、對流、放射、隔熱、凝固點、熔點、沸點、加熱、溫熱、冷卻、過熱
18:亮度或輝度
單位面積上的光束、光源的明亮程度(輝度)或物體被照射的明亮程度(亮度)。
透光、吸收、反射率、陰影、色調、光澤、表面加工、紅外線或紫外線、能見度、視野
19、20:[運動或靜止]物體消耗的能量
物體工作時能量的實際用量。
做功量、(燃料)消耗、熱量輸入、加熱、冷卻、熱量、發熱量、電流、電量
21:功率
單位時間內所做的功。單位時間使用的能量。
功率(瓦特)、電流、脈沖(沖擊)、最大輸出、恒定輸出、馬力、作用強度
22:能量損耗
沒有用于做功的能量。
能量消耗、能量的無效使用、摩擦、固定、能量散失、紊流、干擾、衰減
23:物質損耗
系統各要素或周邊各要素的損失或浪費。
損壞、泄漏、磨損、浪費、濫用、廢棄、研磨、密閉、吸收、裝卸、凝集、堆積、沉淀
24:信息損耗
輸入或輸出到系統或五感的數據的損失或浪費。無法讀取數據。
感覺異常、誤解、數據間的干擾、(信息的)訛傳、審閱、誤用、信息用不上
25:時間損耗
時間的無效使用。
等待時間、因為冗長或不必要的活動導致的時間損失、白費力氣、延時、重復勞動
26:物質的量
系統中的材料、物質、零部件、場或者下級系統等的數量或者數目。
物質量、材料量、零部件數量、個數、密度、顆粒數、所有非精神意義上的“物體”
27:可靠性
系統在可預測的方法及狀態下實現規定功能的能力。
持續性、耐用性、壽命、生命周期、平均故障間隔、平均修理間隔、可維護性、故障率、耐久性
28:測量準確性
沒有測量偏差或誤差的程度。測量值與實際值之間的接近程度。
公差(容許度)、重現性、一貫性、標準偏差、平均值、中位數、眾數
29:制造精度
系統或物體的實際性能與指定或要求的性能特性之間的一致程度。
公差、容許值、重現性、標準偏差、品質保證、表面加工、平行度、垂直度、誤差
30:影響物體的有害因素
系統受外部有害因素影響的敏感程度。包含與安全性相關的問題。
不利影響、黏著、固定、污染、雜音、天氣(陽光)引起的傷害、紫外線、彎曲、吸入粉塵、發霉、撞擊
31:物體產生的有害因素
物體或系統對外部因素產生的有害作用。
公害物質、CO2、SOX、NOX、煤煙、有害物質、有害副產品、氣味、噪聲、副作用、污染、感染、磨損、擦傷、味道(苦味等)、觸感、EMI(電磁干擾)、RFI(射頻干擾)
32:可制造性
與物體或系統的制造及制作相關的課題。
便于制造或組裝的設計、組合、機械設定時間、工具交換、檢查的容易度
33:可操作性
用戶學習系統或物體的操作方法、操作或控制系統或物體的難易程度。
便利程度、好用程度、學習所需的時間、易搬運性、可動性、可攜帶性
34:可維修性
維修系統故障或缺陷的便利性、簡單性及所需時間等品質特性。
現場維修的可能性、維修工具、維護、可清洗性、可替換性、模塊化程度
35:適應性或靈活度
系統或物體對外部變化的適應程度。
運用的靈活度、通用性、適應能力、接受度、變化、效仿、定制的可能性、剛性、容許度、公差、多用途、多目的
36:裝置復雜性
系統內外的要素或要素相互關系的數量和多樣性(要素中也包含用戶)。
功能數、連接的數量、零部件數、元件、物體的復雜性、動作的復雜性
37:化驗和測量的復雜性
化驗、檢查、測定、分析的難易程度。
所需時間、所需勞力、所需裝置或試劑的成本、品質要求、可維修性、辨認度、可以找到適當的參數
38:自動化程度
在沒有人進行操作或干預的情況下,系統或物體自動實現其功能的能力。
自動化水平和范圍、不依賴熟練程度、重現性、品質保障
39:生產率
是指單位時間、單位操作、一定成本下所完成的有效輸出功率(成果、附加價值、可實現功能、操作數等)。
需要時間(的倒數)、吞吐量、瓶頸

