基于TRIZ理论功能分析与裁剪的应用研究

裁剪是一种有效解决发明问题的TRIZ工具,通过删除问题元件,重组系统有用功能,达到技术系统简化与产品优化的目的,从而实现产品创新设计。从功能分析、建立功能模型着手,介绍裁剪的4种规则,分析裁剪的创新设计流程,并通过无叶风扇的实例说明裁剪方法的有效性,为机械设计人员提供了一种创新设计方法。     

基于裁剪的流程问题解决

为了解决产品制造、安装、运行等流程中产生的问题,将裁剪应用于流程问题解决,提出了流程问题解决过程模型。流程问题解决过程模型分为四个阶段:流程定义、流程分析、流程问题解决和概念具体化。流程定义阶段,通过总结和归纳大量实例,建立了流程完整的定义。流程分析阶段,首先绘制流程图,其次在流程图的基础上,对流程图中的每一步操作进行了操作图示绘制及流程功能分析,最后利用因果分析确定要裁剪的操作。流程问题解决阶段,通过流程裁剪方法进行操作裁剪,并对裁剪问题存在性做出判断,若存在裁剪问题,则应用冲突解决原理来解决。概念具体化阶段,将原理解转换成特定的方案解。并以饮水机为例对提出的过程模型进行了验证。基于裁剪的流程问题解决过程模型能够有效的针对已有流程改进和流程创新,有利于流程问题解决的效率提高。     

基于功能裁剪的产品平台进化设计

随着技术发展和用户需求的不断变化,一成不变的产品平台会成为新产品开发的阻碍,需要适时做出调整,甚至重新设计。按照产品平台组成模块演化的原理,平台进化主要表现为平台模块的添加、去除、替换。实施产品平台进化设计需要确定哪些模块需要发生哪些变化,这与TRIZ中应用功能裁剪进行产品改进设计时需要处理的问题是一致的,基于此提出基于功能裁剪的产品平台进化设计方法。通过构建模块化产品平台的功能模型并结合价值-通用度分析确定裁剪模块;利用功能资源分析对原有裁剪规则进行了完善和补充,提出面向产品平台进化的裁剪规则;建立了基于功能裁剪的产品平台进化过程模型。     

新型商品包装裁剪装置的设计

针对现有商品包装纸卷裁剪的不足,设计了一种新型商品包装裁剪装置。该产品主要由壳体部分、传动部分和裁剪部分等组成,具有操作简单、携带方便、适用范围广等特点,可提高包装纸裁剪效果,减轻裁剪劳动强度。     

TRIZ辅助多层次裁剪方法集构建

裁剪方法利用系统内部及超系统资源解决问题,这一特点促使了产品结构简化和成本降低。现有裁剪方法是规则导引下设计者的主观分析过程,这在某种程度上限制了裁剪操作简化和方案解获取。以裁剪本质和实现方式为约束条件,以TRIZ中基于知识的发明问题解决原理和规律为知识源,确定了基于知识的裁剪方法,对裁剪过程中系统有用功能分配形成客观知识原理启发。将其与现有裁剪方法有效结合,形成主观分析与客观原理启发优势互补的多层次、多角度裁剪方法集。并在此基础上提出基于裁剪方法集的裁剪创新设计过程模型。900 t双导梁式架桥机创新设计实例对其有效性进行了验证。     

基于组件单元模型的冲突消除方法

冲突是由技术系统内部组件间不良作用引起的外在表征。基于组件单元模型建立技术系统的功能模型是实现计算机辅助功能分析的基础。通过技术系统功能有向图的邻接矩阵、可达矩阵可以确定系统内部的平行作用链。消除作用链中的不良作用是解决冲突的关键。以消除不良作用为目标,基于组件单元结构组成,将40个发明原理归类为裁剪、引入资源与组件单元作用及改变组件单元属性3个组件单元操作类型,对应9种具体操作模式。通过多级进阶有向图,划分技术系统组件的级别层次,有助于确定资源分析、结构变化等空间目标。在经典TRIZ冲突解决流程的基础上,研究了基于发明原理的不良作用消除方法,并建立了统一的操作流程。最后,通过游梁式抽油机钢丝绳防锈的工程案例,验证了该方法的有效性。     

基于功能分析的技术系统裁剪方法

裁剪是TRIZ理论中一种发明问题的解决工具,广泛应用于产品创新及技术系统优化过程.功能分析是应用裁剪方法的基础.从功能的定义、功能分析过程入手,讨论了4种技术系统裁剪策略的应用,分析了技术系统裁剪的一般步骤,并通过具体应用实例说明了裁剪方法的有效性.     

基于技术系统进化及物场变换的功能裁剪方法

为增强改进型设计过程中系统功能重构的针对性和指引性、提高创新设计的效率,结合产品生命周期理论,提出一种基于技术系统进化和物场变换的功能裁剪方法.面向消除有害作用、功能简化、功能增益的不同目标,以提高系统理想度和功能理想化策略为指导,基于技术系统进化法则提取了10条功能裁剪规则;结合组件相对功能价值分析和破坏系统完备性趋势,确定裁剪对象及优先级;面向生命周期不同阶段产品,以物场模型及技术系统的进化趋势为方向,应用功能裁剪规则指导物场模型变换重构,实现有用功能重组.基于上述方法构建流程化的功能裁剪设计模型,结合秸秆燃料成型机改进设计实例验证了模型的有效性.     

一种1553B总线原理教学训练系统的设计与实现

随着高新技术的快速发展,设备更新换代的速度越来越快,对相关操作使用人员的素质要求也越来越高。由于部分使用人员缺少新知识学习,因盲操产生的设备事故时有发生。如何才能使操作人员尽快熟悉设备、深度掌握原理、精准故障定位是当前非常紧迫且现实的问题。而目前尚未发现有集原理训练、故障分析、离线学习、操作使用等功能于一体的1553B总线训练平台,本文主要介绍一种软硬件可裁剪的1553B总线原理教学训练系统组成、搭建流程及实现方式。     

采用三角形网格的平面裁剪算法研究

为解决基于递归分割的曲面建模方法在实际应用过程中存在的问题,对递归分割曲面编辑方面的裁剪问题进行研究,提出一种带形状参数的三角形网格平面裁剪算法。由于在平面展开图中三角形的形态更接近该三角形在裁剪曲面的空间形态,因此在平面展开图上进行三角划分的方法,可以减少狭长三角形的数量,通过对裁剪区域的简化避免了合并三角形的繁杂运算,对于解决裁剪操作中三角形网格品质要求与相似性要求之间的矛盾,提供了一种可供选择的方法。进行了封闭、非封闭、单连通和多连通三角网格的裁剪操作,以实例验证了该方法的可行性。该算法可为研究同类问题提供参考。     

面向理想化的裁剪方法研究

当前裁剪方法是规则引导下进行资源搜索后设计者主观分析的过程,现有裁剪规则虽然能够引导资源搜索,但是却无法确保资源搜索的覆盖范围足够大,并且设计者的主观分析某种程度限制了方案的获取。针对上述问题,提出了主观分析和客观原理相结合的裁剪方法。首先,以理想化七条模式为基础,提取出了十条裁剪规则指导有用功能分配。然后,以裁剪规则与40条发明原理对系统结构改变方式上的相似性为基础,构建出了裁剪规则与发明原理的对应关系,以效应库、专利库以及新原理为知识源,利用裁剪规则对应的发明原理来寻找系统启发解。最后,通过对水果削皮机的创新设计,验证了此方法的合理性。     

基于TRIZ解决EMC高搅过程清理效率低的可行性研究

针对环氧模塑料生产高搅过程中清理效率低这一问题,利用功能模型、冲突矩阵以及功能裁剪三种方法对问题进行剖析,找出一系列解决方案;并从产品性能、生产效率、产品成本以及操作安全四个角度对方案进行可行性分析,最后筛选出最优方案。     

融合功能倒推与裁剪法的系统创新设计方法*

裁剪法是产品改进创新的重要方法,而功能分析是实施裁剪的基础。对于复杂机械系统,功能分析常常面临组件层级难以确定的问题,依赖设计者个人理解和经验判断,操作上存在较大的主观性,不同设计者分析过程和结果往往差异较大。为提高功能分析客观可操作性,基于逆向工程思维,提出了由系统目标向系统内部组件逐步遍历的功能倒推分析法。该方法专注于接触界面,从系统主要功能的目标对象开始,通过相互作用分析倒推功能载体,逐层循环迭代倒推直至遍历所有组件。进一步,结合功能倒推分析法与裁剪法,运用TRIZ问题求解工具,建立系统重构创新设计过程模型。最后,以钢轨铣磨车磨装置为例进行系统重构创新设计,验证了功能倒推分析法和系统重构创新设计方法的实用性和有效性。     

一种生产物流电子看板系统的设计

研究设计了一种面向生产过程中零部件供应管理的电子看板系统，介绍了该系统的功能、组成，操作流程和操作软件。     

面向技术问题的3D打印关键技术专利规避设计方法

在工程实践中,为了解决存在的技术问题,需要对现有产品进行创新设计,针对产品创新设计中普遍存在的专利规避需求,结合TRIZ建立了专利规避设计流程,包括规避问题的提出、规避对象的确定和规避设计;以FDM技术为例,对造成FDM技术成型精度低和打印速度慢的问题进行分析,并结合问题原因,专利检索到了在保证打印精度的前提下提高打印速度的技术方案,通过技术迁移,建立了迁移后的初始模型,并利用TRIZ中的功能裁剪进行了专利规避设计和侵权判定,可为企业及研究机构利用专利信息实施专利规避设计提供参考。     

产品设计分析环境中方法联动功能的研究与实现

为了提高发电设备制造行业设计人员工作效率，解决单一系统或异构系统下由多个计算方法资源组成的方法组的联动执行问题，进行了相关研究与实现，集中分析了实现方法组参数映射的规则和联动实施的流程，并介绍在产品设计分析环境系统框架上进行的应用和实践。     

新型桌梯组合产品的设计

文中针对生活中桌、梯产品功能单一,占用空间及存在安全隐患等现实问题,设计了一种新型桌梯组合产品。该产品由桌面、桌腿、支撑杆、伸缩杆、滑块、套筒等组成,具有一物多用、操作简单、安全稳定等特点,可广泛应用于普通百姓家庭。     

概念设计中的流体工件与容器原理

提出了容器原理以解决概念设计中引入流体所面临的定位和功能建模问题,为解决"流体定位功能-流体定位结构"映射提出了容器面的概念,并分析了容器面与定位刚体的使定面的不同之处,指出以流体为主要操作对象的产品的概念设计即支持功能传递的容器的设计.主要研究了能量转换为主的容器产品的概念设计过程,针对设计自动化提出了一系列容器模式并设计了编码规则,最后通过一个实例验证了容器原理的适用性.     

基于激进式裁剪的产品突破性创新设计过程

产品的突破性创新可使得其性能大幅提升，成本急剧下降，并提高系统理想化水平。为了提高突破性创新的效率，解决设想产生的问题，将激进式裁剪方法用于产品开发的模糊前端阶段，通过功能分析和根原因分析确定裁剪对象，实施裁剪，利用标准解、进化趋势及效应等创新方法辅助进行功能重组，进而产生突破性创新设想。构建了产品的突破性创新过程模型，并应用该模型进行自动出货机的创新设计，验证了所提出方法的有效性和实用性。     

产品结构的适应性变换方法研究

适应性设计是一种在面向产品全生命周期设计中解决矛盾问题的有效途径.然而,现有设计方法很难客观地反映定性定量相结合求解设计矛盾问题.为此提出一种基于结构变换的产品适应性设计方法.该方法通过定义设计基元,对产品的初始机构进行适应性分析,建立传导矛盾环系统,及满足产品功能-结构的适应性设计规则、适应度函数和与之对应的产品适应性模型,从而确定适应性设计的关键问题.建立适应性设计流程,通过传导变换解决产品设计基元之间的冲突,输出初始设计方案.最后将方法应用于某型号CPM下肢康复器适应性设计.应用实例表明:该设计方法不仅能快速满足不同需求下的个性化要求,而且能为计算机参与解决产品设计矛盾问题提供一种可行的途径.