设计中的冲突.ppt

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,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,*,设计中的冲突,2,1,、概述,一条马路要穿过校园，怎样迫使所有通过该路段的司机全程都低速行驶？,最好的方法就是把两个方案的优点结合起来，使它们的缺点都消失,方案一、把整个路段都画上斑马线（花费少，成效差）,方案二、把该地段的道路改成波浪形（,Z,字形）曲折道路（代价昂贵，相对牢靠）,在普通的路面上画上扭曲的斑马线，是它看起来就像波浪路面上的斑马线一样，司机们大脑中的条件反射精确地产生着作用，达到价格和效果上的最优结合,3,矛盾（冲突）普遍存在于各种产品的设计中。按照传统设计中的折中法，冲突并没有彻底的解决，而是在冲突双方去的折中方案，或称降低冲突的程度。,TRIZ,理论认为发明问题的核心是解决冲突，未克服冲突的设计不是创新设计。,产品创新的过程就是不断解决产品所存在冲突的过程，一个冲突解决后，产品进化过程处于停滞状态，之后的另一个冲突解决后，产品移到一个新的状态。,设计人员在设计过程中不断的发现并解决冲突，是推动其走向理想化方向的动力,4,2,、冲突的分类,自然冲突,工程冲突,社会冲突,技,术,冲,突,物,理,冲,突,数,学,冲,突,个,性,冲,突,组,织,冲,突,文,化,冲,突,宇,宙,定,律,冲,突,自,然,定,律,冲,突,冲突,速度不可能超过光速，温度不可能低于华氏零度以下,宇宙定律冲突：由于地球引力的存在，一座桥梁所能承受的重量是有限的,个性冲突：只熟悉画图，不具备创新的设计人员从事产品创新就会出现个性冲突,文化冲突：对改革和创新的偏见就是文化冲突,组织冲突：一个企业中不同部门间的不协调造成组织冲突,冲突解决的容易程度自底向上、自左向右，即技术冲突最容易解决，自然冲突最不容易解决,5,基于,TRIZ,的分类,管理冲突、物理冲突、技术冲突,管理冲突是指为了避免某些现象获希望得到某些结果，需要做一些事，但又不知道如何去做。例如：希望提高产品质量，又不知如何去提高。,在解决管理冲突问题时，要将管理冲突转化成为物理冲突或者技术冲突。,6,技术冲突与物理冲突,技术冲突：技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。,技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。技术冲突出现的几种情况：,物理冲突：物理冲突是指为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性。,物理冲突的核心是指对一个物体或系统中的一个子系统有相反的、矛盾的需求。,在一个子系统中引入一种有用功能，导致另一个子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能。,消除一种有害功能导致另一个子系统有用功能变坏；,有用功能的加强或有害功能的减少使另一个子系统或系统变得太复杂。,一个子系统中有用功能加强，同时导致该子系统中有害功能的加强。,一个子系统中有害功能降低，同时导致该子系统中有用功能的降低。,7,技术冲突与物理冲突的区别与联系,技术冲突总是涉及到两个基本参数,A,与,B,，当,A,得到改善时，,B,变得更差。,物理冲突仅涉及系统中的一个子系统或部件，而对该子系统或部件提出了相反的要求。,往往技术冲突的存在隐含物理冲突的存在，有时物理冲突的解比技术冲突更容易。从技术冲突出发确定物理冲突的核心是确定另一参数或物体，该参数或物体控制着技术冲突的两个参数,A,与,B,。,8,实例：,用化学的方法为金属表面镀层的过程如下：金属制品放置于充满金属盐溶液的池子中，溶液中含有镍、钴,/,等金属元素，在化学反应过程中，溶液中的金属元素凝结到金属制品表面形成镀层，温度越高，镀层形成的速度越快，但温度高有用元素沉淀到池子底部与池壁的速度也越快。温度低又大大降低生产率。,。,技术冲突为：两个标准参数为生产率,(A),与材料浪费,(B),，加热溶液使生产率,(A),提高，同时材料浪费,(B),增加。,转变成为物理冲突，选温度作为另一参数,(C),。物理冲突可描述为：溶液温度,(C),增加，生产率,(A),提高，材料浪费,(B),增加；反之，生产率,(A),降低，材料,(B),浪费减少：溶液温度既应该高，以提高生产率，又应该低，以减少材料消耗。,9,3,、冲突问题的结构,世界上的产品千差万别，冲突的表现形式也不尽相同，,TRIZ,理论将冲突的表现形式分为点问题、对问题、线性问题、网络问题、星型问题几类,TRIZ,解决问题时首先把问题转化为这些类型，这种转化的基础是区分各子系统，各子系统的功能及可用资源等的基础上完成的。,基本符号：,UF,：有用功能，,HF,：有害功能,A B A B A B,导致,需求,消除,10,（,1,）点问题 在一个子系统内部包含一个物理冲突为点问题。物理冲突是隐含的，但通常是导致问题的根本原因。如在一个子系统中希望增加一种有用功能,UF,，但导致一种有害功能,HF,。,（,2,）对问题 在被两个子系统实现的功能之间存在一个技术冲突为对问题。表达方式为：,UFn,导致或需求,HFk,（,k n,，,k,与,n,为不同的子系统序号）,子系统,n,UFn,子系统,k,HFk,（对问题）,子系统,UF HF,（点问题）,11,（,3,）线性问题 在多于两个子系统之间，存在,“,链,”,式关系的技术或物理冲突为线性问题。表达方式为：,UFn+1,需求,UFn,，,UFn,需求,UFn-1,（,4,）网络问题（数学冲突）是指多个具有相互关系的技术或物理冲突，形成一冲突环。如,UFn,导致,HFk,，,HFk,导致,UF1,，,UF1,导致,Ufr,，,UFn,需求,UFn,（,n k 1 r,）,子系统,n+1,UFn+1,子系统,n,UFn,子系统,n-1,UFn-1,系统,n,UFn,子系统,k,HFk,子系统,1,UF1,子系统,r,UFr,12,（,5,）星型问题 当一个子系统的某一功能改善后，另几个子系统的功能均变差。如：,UFn,导致,HFk,及,HFp,，,UFn,又需求,Ufl,，,UFn,消除,HFm,（,n k p l m,）,子系统,k,HFk,子系统,p,HFp,子系统,l,UFl,子系统,m,HFm,子系统,n,UFn,（星型问题）,13,4,、技术冲突的一般化,TRIZ,提出描述技术冲突的,39,个通用工程参数：运动物体质量、静止物体质量、运动物体长度、静止物体长度等。,为了解决技术冲突，,TRIZ,理论提出了,40,项发明原理，如分割、分离、局部质量、不对称等。,14,5,、技术冲突的确定方法,技术冲突由矛盾双方所引起，设参数,A,与,B,代表矛盾双方,图,1,中的曲线称为等设计能力曲线。参数,A,的选择可使产品某方面的性能提高，但将使参数,B,影响产品另一方面的性能，并使之降低,15,技术冲突的传统解法是在等设计能力曲线上根据经验确定一折中点作为解,TRIZ,与折中法不同，在选择参数,A,与,B,时，既要使参数,A,所影响的质量提高，又要使参数,B,所影响的质量提高，即要消除冲突,16,物质,场系统,物质,场分析是,TRIZ,理论进行技术冲突确定的工具，这一工具基于物质,场符号系统,产品设计的概念设计阶段就是要进行产品的功能分析并提出原理解，因此对功能的描述是关键技术之一,功能描述三定律：,（,1,）所有的功能都可分解为三个基本元件,（,2,）一个存在的功能必定由三个基本元件构成,（,3,）将三个相互作用的基本元件有机的组合将产生一个功能,17,组成功能的,3,个基本元件分别为两种物质和一种场，这三个基本原件可用符号系统来描述，构成功能的基本图形描述，如下图：,其中,F,为场，,S1,、,S2,为物质，,S1,为被动元件，,S2,为主动元件，其含义为场,F,通过物质,S2,作用于物质,S1,并改变物质,S1,例如：,人手产生的机械能（,F,）驱动牙刷（,S2,）刷牙（,S1,）,电能（,F,）驱动车床（,S2,）车削工件（,S1,）,18,后人对上述的符号系统进行了发展，功能图形表示如下所示：,Ftype,：场的类型,Me,机械、,Th,热、,Ch,化学、,E,电、,M,磁、,G,重力,19,按物质,-,场的分析方法，首先建立待设计系统的模型。一个系统含有多个功能，建立每个功能的模型是需要的。,TRIZ,将功能分成,4,类：,（,1,）有效完整的功能：该功能的,3,个元件都存在，且都有效，是设计者追求的效应，如上图中的,a,（,2,）不完整的功能：组成功能的三元件中的部分元件不存在，需要增加元件来实现有效完整的功能，后者用一种新功能代替,（,3,）非有效完整功能：功能中的三元件都存在，但设计者所追求的效应未能完全实现。如产生的力不够大、温度不够高等，如上图,b,所示,（,4,）有害功能：功能中的三元件都存在，但产生与设计者所追求效应相冲突的效应。创新过程要消除有害功能。如上图,c,所示,20,一个产品或系统往往是多个支持功能的实现,系统中同时存在有效完整功能及有害功能，如果改善有效完整功能，则可能加剧有害功能的负面影响，因此，存在技术冲突,系统中同时存在非有效完整功能及有害功能，如果改善非有效完整功能，则可能加剧有害功能的负面效应，因此，存在技术冲突,21,6,、工程实例,汽车正面碰撞是造成交通事故,65%,伤亡的原因，很多的轿车安装有安全气囊，对这些轿车所包含的交通事故调查发现，安全气囊每保护,20,人，就有,1,人不能受其保护而死亡，而且死亡的人中一般身体矮小，如妇女和儿童,22,问题分析,问题分析：我们的设计任务是提高安全气囊的安全效率。这是一个管理矛盾，即当前气囊的安全效率不高，想要提高安全效率但不知怎样做。,23,对管理问题进行分析后，可将其转为技术冲突,造成这一结果的原因是：目前的气囊只保护了身高的司机和乘客，对身材矮小的司机和乘客可能起伤害作用。进一步分析可知，气囊在完全膨胀后由于表层的弹性可以对前排司机和客户起到保护作用，但气囊在膨胀过程中，像一个刚体，很容易碰到身材矮小（离方向盘近）的司机和乘客，而使他们受伤。,这样，我们可以对系统的冲突重新定义：,24,系统名称：安全气囊 系统主要功能：保护前排的司机和乘客。,实现这一功能的同时，出现了负面影响，如图,4,气囊的功能模型所示,S1.1,：身高的司机和乘客；,S1.2,：身材矮小的司机和乘客；,S2,：气囊,FMe,：机械能量场,如果要进行创新设计，其标志是彻底的克服现有设计中存在的冲突，即安全气囊既要保护身体较高的司机与乘客，也要保护身体矮小的司机与乘客，改进后的模型应该如图,5,所示：,25,对系统描述：,对身材矮小的司机和乘客，气囊膨胀时会撞上他们，如果降低膨胀速度，则可降低膨胀时的功率，减小伤害。但如果降低速度，还有可能在其还没有膨胀起来的时候，所有司机与乘客身体前倾，撞到方向盘（挡风玻璃上）造成伤害。,26,设计中应改善的特性：,减小膨胀时的功率，消除乘客撞到方向盘（挡风玻璃上）的风险。因此，在,39,个工程参数中选择,No.15,运动物体的时间，和,No.31,物体产生有害因素作为设计参数。查冲突矩阵得,21,，,39,，,16,，,22,几条原理。,27,根据上述原理，得到解决方案如下：,No.21,紧急行动加快而不是减小气囊膨胀速度，当气囊完全膨胀后，才会出现乘客与之碰撞的可能,No.39,惰性环境 采用某种物质软化气囊表面，就可以保护乘客,No.16,未达到或超过的作用 气囊体积减小，功率增加，使其快速膨胀，保护司机与乘客。,No.22,变害为利 增加气体膨胀速度，当完全膨胀时车才可与之碰撞。,28,至此，提出了系统概念设计的基本原理，找到了原理解。设计人员可在此基础上，进一步进行后续设计。,谢谢大家,