【系統分析之功能分析】
目錄
- 完整的技術系統
- 功能描述
- 功能分析
- 實例探討
一、完整的技術系統
概念:通過設計製造完成的特定功能的系統。
超系統、系統、子系統
- 系統:通過設計製造完成具有特定功能的系統。
- 子系統: 系統的組成部分,由組件和操作構成。
- 超系統: 包含技術系統和與其有關的其他系統的系統(有點繞~)
例如:齒輪箱系統
子系統:齒輪、軸、軸承
超系統:電機、帶輪、鏈輪(學機械的同學應該很熟悉)
組件:
- 超系統、技術系統、子系統中的某一組成對象。
- 物質/場組成的某一對象。(難理解)
- 物質
- 場 (光、空氣等等)
例如:近視眼鏡
- 超系統組件 :手、光、眼睛
- 技術系統組件:鏡架子、鏡腿兒、凹透鏡片
- 子系統組件:皮套、鏡腿兒(從鏡腿拆分的)
框圖表示如下:
注意系統組件表示的時候用矩形,超系統組件則用六菱,系統作用對象用圓角矩形框圖。
二、功能描述
- 概念:功能是技術系統存在的根本目的。
用戶購買某一系統是希望購買該系統的功能,而不是該系統本身。 - 動賓結構
功能描述的原則
- 功能=動作+對象
- 功能受體至少要有一個參數受到影響
- 禁止使用不代替否定字
- 功能受體必須是組件,而不是組件參數
功能分類
- 充分功能
- 不足功能
- 過度功能
- 有害功能
以近視眼鏡爲例
三、功能分析
- 組件分析
- 組件相互作用分析
- 建立功能模型
思考:如何找到系統中的不足?
過度功能有哪些?
不足功能有哪些?
有害功能有哪些?
功能模型圖方便我們找到系統的關鍵問題點在哪兒,立足問題的歸結點解決。
練習:手槍射擊兔子
如何進行功能分析?
手槍、子彈、兔子
- 把槍作爲系統,子彈作爲超系統時:改進槍膛,膛內銑出旋轉型,加速子彈射出旋轉力度,保證子彈直線射出。
- 把子彈作爲系統(槍)原件,兔子作爲超系統時:改進子彈,增加子彈射擊面積,霰彈子彈,一顆變多顆。
【技術矛盾】
目錄
- 技術矛盾分析
- 39個參數(阿奇舒勒矛盾矩陣)和40個發明原理
- 技術矛盾解題案例
- 技術矛盾總結
總結:
- 機械設計的基礎知識是開展機械創新設計的基礎
- 發明方法起“事半功倍”(啓發)的作用
- 利用“技術矛盾”開展創新,關鍵是 ==找準問題的關鍵點 ==,就是矛盾的突出點。
TRIZ解決問題三大步驟:
- 分析問題 (因果分析、剪裁)
- 系統分析
- 功能分析
- 系統分析
- 解決問題(功能導向搜索)
- 技術矛盾
- 物理矛盾
- 方案實現(項目實際裝配方案)
一、技術矛盾分析
定義:一個系統中兩個子系統之間的矛盾
- 在一個子系統中引入一種有用功能,導致另外一個子系統產生有害功能(或加強了已存在的一種有害功能)
- 消除一種有害功能導致另外一個子系統有用功能降低
- 有用功能的加強或有害功能的減少導致另外一個子系統或系統變得複雜化。
TRIZ解題流程:
技術矛盾解題流程:
如果 A 問題是什麼?(A爲物理矛盾)
那麼 B 改進參數 (B、C爲技術矛盾)
但是 C 惡化參數
二、39個參數與40個發明原理
39個參數
- 什麼是參數?
(描述產品性能即爲參數) - 如何確定參數?難點
(參數很難確定,不好定性、定量。TRIZ通過結合250萬個專利高度歸納與總結得到的工程參數與發明原理)
40個發明原理
矛盾矩陣表
矛盾矩陣使用步驟:
- 實際問題
- 問題描述
- 工程參數
- 改善的工程參數
- 惡化的工程參數
- 矛盾矩陣
- 40發明原理
- 問題解決方案
三、技術矛盾案例
案例:自動化溫室穴苗移栽機
傳統的農業播種主要是以撒種的形式,現代化溫室農業育苗首先在盆裏面一顆一顆地播種育苗。等種子生根發芽之後小的育盆已經不能容納得了它了,所以需要移栽到更大的育盆中去。
- 問題分析
- 問題描述
- 參數對照
- 對應原理
12-等勢原理
例如:三峽大壩五級船閘
五級船閘就是由上游到下游間相連的五間用來裝水的並船也可駛入其中的大房子,每二級間的落差都可在打開門(前後各有一道閘)後和上或下相鄰的都可保持在同一水平上,當有船要上和下過壩時那就先由第一級開始,先打開第一級前閘(這閘不止可過水,並船也要駛入它中),當該閘中的水和自然水面平行時船就可駛入這閘中等待,這時關上前閘後再打開後閘,讓第一閘的水位又和後第二級閘的水位相水平時就再駛入第二閘,.依此類推,這船就和上、下樓梯一樣,對這五級般閘來說經過這同樣的五次灌水或放水後水面的改變,船就可由不同水平壩水面上(下)至壩另一面的壩水面.這就完成了船隻過壩的任務了。
解決方案:利用一個電機帶動四根平行杆上的滑塊,滑塊之間的驅動利用連桿驅動。
難點:容易卡殼,實際裝配很難達到理論裝配精度
17-多維化
- 將物體由一維變爲多維空間的運動
- 利用多層結構代替單層結構
- 將物體傾斜或傾倒放置
- 利用物體給定面的背面
例如:傳統的樓梯、停車場佔空間
解決方案:
28-機械系統替代
例如:熒光粉檢查零件上的裂痕;電磁剎車制動器代替傳統剎車片,解決了傳統剎車片摩擦發熱的問題。(大卡車司機在長途運輸過程中會經常用冷水給輪子降溫)
解決方案:利用變換電流控制電磁鐵相吸與相斥,從而控制機械爪。
難點:電流不易控制、系統複雜化
**24- 藉助中介物 **
- 利用中介物來傳遞和轉移
- 將物體和容易去除的物體臨時組合在一起
(容易去除、容易變化的物體)
解決方案:
在滑塊與滑塊之間通過軟帶傳動,控制軟帶的長度即可控制滑塊之間的距離。(不在乎過程是如何實現的,只計算最後的軟帶長度,控制機械爪最後放置育苗的間隔距離)
四、技術矛盾總結
- 機械工程創新 = 專業基礎知識(生活經驗?案例探討?行否) +發明原理運用
- 找準問題關鍵點,即技術矛盾突出點
【物理矛盾】
(教訓:手機做筆記的弊端,事倍功半,因爲網絡等原因,倖幸苦苦碼字而保存不了!又要重來!)
時間分離
魯班的妻子發現荷葉在晌午時分會收縮荷葉保留水分
條件分離
整體與局部分離
案例
士兵作戰時爲減少負重,將子彈得彈殼去掉,無彈殼子彈。
總結:
技術矛盾:一個系統中兩個子系統之間的矛盾(改進參數、惡化參數)(兩個參數,一個參數改變影響另一參數的變化)
物理矛盾:一個產品(性能)同時有兩種相反的狀態存在(油炸冰激凌,既有熱又有冷)(一個參數一元件的兩面,既要大又要小)