Interactive training model of TRIZ for mechanical engineers in China

Abstract： Innovation is a process of taking an original idea and converting it into a business value, in which the engineers face some inventive problems which can be solved hardly by experience. TRIZ, as a new theory for companies in China, provides both conceptual and procedural knowledge for finding and solving inventive problems. Because the government plays a leading role in the diffusion of TRIZ, too many companies from different industries are waiting to be trained, but the quantity of the trainers mastering TRIZ is incompatible with that requirement. In this context, to improve the training effect, an interactive training model of TRIZ for the mechanical engineers in China is developed and the implementation in the form of training classes is carried out. The training process is divided into 6 phases as follows： selecting engineers, training stage-l, finding problems, training stage-2, finding solutions and summing up. The government, TRIZ institutions and companies to join the programs interact during the process. The government initiates and monitors a project in form of a training class of TRIZ and selects companies to join the programs. Each selected companies choose a few engineers to join the class and supervises the training result. The TRIZ institutions design the training courses and carry out training curriculum. With the beginning of the class, an effective communication channel is established by means of interview, discussion face to face, E-mail, QQ and so on. After two years training practices, the results show that innovative abilities of the engineers to join and pass the final examinations increased distinctly, and most of companies joined the training class have taken congnizance of the power of TRIZ for product innovation. This research proposes an interactive training model of TRIZ for mechanical engineers in China to expedite the knowledge diffusion of TRIZ.     

产品创新概念设计集成过程模型应用研究

通过集成不同的设计方法,如发明问题冲突解决理论、约束理论(Theory of constraints, TOC)、未预见发现(Unexpected discovery, UXD)、类比设计(Analogy-based design, ABD)等,建立一种产品创新概念设计集成过程模型,并分析产品需求。利用约束设计理论与发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)方法相结合来发现、确定并解决产品冲突;再利用类比设计将获得的UXD结果作用于驱动跨领域知识创新构想产生,进而确定领域内的产品冲突,获得了系统原理解或产品创新方案。以水力旋流器为例对该集成过程模型进行应用研究,提高了产品创新设计效率。     

融合QFD、TRIZ和田口方法的产品概念设计方法

QFD、TRIZ及田口方法都是在概念设计过程中使用的方法。QFD是从顾客需求出发寻找产品最佳设计的关键技术,TRIZ理论是解决创新问题的有效方法,田口方法是转化创新结果的利器。本文在比较和分析3种方法各自特点的基础上,讨论了三种方法在概念设计过程中的相互作用,提出了将三者集成为一个理想的概念设计方法,该方法将最大限度地发挥各自的优势,弥补不足,从而实现设计质量创新。     

TRIZ理论在叉车转向桥设计中的应用

根据TRIZ经典理论的39项系统对立技术参数和叉车转向桥的功能和结构特点,对用户原始需求进行探索,形成初始产品需求包;在此基础上,根据TRIZ经典理论中的40项解决矛盾问题的标准方法,形成矛盾问题解决矩阵;最后,综合考虑产品质量、成本和研发周期等因素确定最终的产品需求。实践表明,在叉车转向桥的创新设计过程中,充分应用TRIZ理论进行产品需求的探索和分析是行之有效的,能够为设计人员提供科学的思路和方法,对企业产品设计工作的开展具有重要的借鉴意义。     

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。     

TRIZ理论中问题解决工具的比较与应用

系统地分析了TRIZ理论中各种问题解决工具的特点，并总结了其各自擅长解决的问题类型为了有效地支持问题的创新解决过程，提出了将待解决问题基于“问题的原因”和“问题解决方向”两个维度，分为5种类型的问题分类方法。问题的解决过程是将此5类问题简化和相互转化的过程，并由此提出了针对不同类型的发明问题，系统的选择TRIZ理论问题解决工具进行创新设计的方法，从而支持基于TRIZ理论的综合创新过程。     

基于知识粒度的TRIZ在创新设计中的应用

为实现发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)中概念解到特定解的,从认知心理学角度分析产品创新设计问题的解决机理,提出一种多粒度多层次的知识组织模型,将设计知识按照TRIZ原理、功能、行为-流对、科学效应、领域五种属性进行标注,每种属性又包括概念、语义和事实资源三种层次结构,构建多属性多层次的本地知识库,为设计者提供本领域知识。此外通过语义本体推理和语义扩展从专利数据库和网络资源中获取近领域、远领域知识,在创新设计问题解决过程中推送给设计者,有利于激发设计者进行联想类比,支持其从不同粒度分析和解决问题。最后建立基于多粒度知识组织的创新设计问题解决模型和系统框架,并结合III型铁路扣件的概念设计示例说明该模型的应用。     

Design by Analogy:Achieving More Patentable Ideas from One Creative Design

A patent is a kind of technical document to protect intellectual property for individuals or enterprises. Patentable idea generation is a crucial step for patent application and analogy is confirmed to be an effective technique to inspire creative ideas. Analogy?based design usually starts from representation of an analogy source and is followed by the retrieval of appropriate analogs, mapping of design knowledge and adaptation of target solution. To diffuse one core idea into other new contexts and achieve more patentable ideas, this paper mainly centered on the first two stages of analogy?based design and proposed a patentable ideation framework. The analogical information of the source system, including source design problems and solution, was mined comprehensively through International Patent Classification analysis and represented in the form of function, behavior and structure. Three heuristics were suggested for searching the set of candidate target systems with a similar design problem, where the source design could be transferred. To systematize the process of source representation, analogs retrieval, idea transfer, and solution generation, an ideation model was put forward. Finally, the bladeless fan was selected as a source design to illustrate the application of this work. The design output shows that the representation and heuristics are beneficial, and this systematic ideation method can help the engineer or designer enhance creativity and discover more patentable opportunities.     

基于TRIZ理论的机电产品创新设计及应用研究

针对机电产品创新设计过程中原理方案建立困难、实现技术局限性大的缺点,采用基于TRIZ理论的机电产品创新设计技术路线,提出了将物-场分析方法和冲突矩阵相结合的方法应用于机电产品的创新设计之中,从概念阶段就将已有的产品知识引入设计过程中,并在产品功能分析和寻求问题解决原理两个方面运用TRIZ理论对产品创新设计进行探讨,最后以设计实例说明该技术路线的可行性.     

基于TRIZ和领域本体的计算机辅助创新设计平台框架

分析了企业技术创新的需求,指出指导技术创新的理论和方法学体系,工程技术领域的创新知识,以及渴望创新、具有创新思维能力的个体和组织,是企业实现技术创新必不可少的三要素。回顾了发明问题解决理论(TRIZ)的发展历程和趋势,提出TRIZ与描述工程领域知识的领域本体的集成是计算机辅助创新理论发展的新方向,以及基于这一集成的计算机辅助创新设计平台的功能框架,包括系统分析和问题定义、系统进化预测、问题求解、方案评价、专利生成和创新知识管理等部分,为企业的技术创新活动提供有力的支持。     

基于TRIZ的二级类比概念设计研究

创新问题解决理论求解领域问题所得到的解及相应的设计实例作为类比设计的源设计,将创新问题解决理论过程转变为第一级类比过程,提出了其过程模型。将上述过程的结果作为情景,按基于情景的类比设计原理,提出了第二级类比过程模型。两级类比过程模型集成形成了基于创新问题解决理论的二级类比概念设计过程模型。该模型分为9步,不仅应用了创新问题解决理论标准化的问题求解过程及已积累的知识库,也能发挥设计人员的创新能力。上述模型已应用于国产圆网造纸机烘干部件的概念创新设计实例中,证明了该模型的有效性。     

应用TRIZ的主动再制造绿色创新设计研究

针对主动再制造设计过程中的创新问题,提出一种应用发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)的主动再制造绿色创新设计方法。将TRIZ技术冲突解决原理和环境化质量功能配置方法相结合,建立再制造设计参数与TRIZ工程参数之间的映射关联,在再制造设计需求驱动下进行零部件再制造设计改进。分析存在的主动再制造设计冲突,建立主动再制造绿色创新设计知识关联与提取机制,给出TRIZ物理冲突解决原理与知识集成的主动再制造绿色设计冲突消解方法,并从再制造性能、生命周期能耗及成本三方面进行主动再制造绿色设计评价,同时开发相应的计算机辅助设计系统。通过设计方法与工具研发,以期提高主动再制造结构绿色设计改进的效率和成功率。最后通过变速箱输入轴系零部件的设计案例验证了该方法的可行性。     

Knowledge-based configuration design of a train bogie

The configuration design of a mechanical product can be performed efficiently when it is based on a functional model. There are some function-based design methodologies that decompose functions from the abstract level to the concrete level by matching the functions to physical parts. However, executing innovative design is difficult when the function is matched only to pre-defined parts. This paper describes the configuration design process of a train bogie with a design expert system that uses function taxonomy and TRIZ. The design expert system can propose a functional model of a new part that is not on the existing parts list of train bogies. Levels of design knowledge which describe the operations of the mechanical product at different levels of abstraction are introduced. This is the theoretical basis for using TRIZ with the function taxonomy for configuration design. The design expert system is adequate for controlling the design knowledge, which is expressed as knowledge of parts, functional modeling, mapping rules between functions and parts, and TRIZ. The functional model of a new brake system in the bogie is introduced with the design expert system.     

TRIZ理论在汽车设计中的应用研究

TPIZ理论是一种创新性解决方法,正成为各行各业研究和应用的热点.通过对TPdZ的基本概念、理论基础及主要方法和工具的介绍,结合现代汽车设计理念,寻找两者相结合的创新设计思路.     

TRIZ与六西格玛设计集成创新及问题定义阶段融合应用研究

针对目前TRIZ和六西格玛设计（DFSS）融合研究多停留在用TRIZ解决DFSS过程中存在的冲突,以及工程问题求解过程中关键问题无法识别的问题,急需将TRIZ与DFSS深入融合以解决工程实际问题。论证了TRIZ与DFSS融合的必要性和可行性;选取了DFSS的DMADV流程进行TRIZ工具的集成,构建了融合框架并阐述了其中核心关键技术;问题定义阶段是TRIZ和DFSS的重点融合阶段,提出了融合路线和实施步骤,并用柴油车辆供油系统设计实例加以验证。研究形成了一套完整可实施的TRIZ与DFSS融合创新方法,可为企业解决实际工程问题,为实现多方法融合创新应用提供新路径。     

运用TRIZ和田口方法的集成开发产品

TRIZ方法和田口方法是创新设计行之有效的方法,然而由于都存在各自的局限性,只有与其它方法结合起来才能给出各领域具体的优化设计方案。本文分析了两者在产品设计中各自的优点和不足,提出了TRIZ方法与田口方法优化集成的创新设计方法。给出了运用TRIZ和田口方法的集成开发改进织物印花操作装置的设计实例。     

齿轮非线性振动研究综述

评述齿轮非线性振动的研究理论、热点、难点及研究方法，提出研究曲齿锥齿轮及准双曲面齿轮非线性振动的模型建立方法及研究方向，提出使用灰色控制理论解决轮抗振问题的思想。     

创新技法与TRIZ的应用研究

TRIZ是创新设计领域最具影响的理论方法之一.为了提高TRIZ在实际应用中的效力,总结了其应用中存在的难点及不足,提出了智力激励法与TRIZ相结合的创新问题解决模式,并探讨了检核表法与TRIZ发明原理的关系,以利于激发创造性思维,提高问题解决效率.     

基于QFD与TRIZ技术工具的产品概念设计方法

为消除产品概念设计过程中可能产生的二层问题的负面影响,提出了一种基于质量功能配置与创造性解决问题理论的三种技术工具综合的产品概念设计方法。该方法通过质量功能配置的质量屋分析确定需要改善的零部件;在对零部件进行负相关分析的基础上,应用创造性解决问题理论技术工具提出解决一对质量特性负相关的方案;然后通过多次循环的质量功能配置分析与创造性解决问题理论技术工具应用,预测可能产生的二层问题并降低其负面影响,进而形成有效的产品概念设计方案。通过在某全自动洗衣机研发过程中的实际应用,验证了该方法的有效性和实用性。     

使用AD和TRIZ的平面度检测装置的概念设计

公理设计(AD)和TRIZ是概念设计的重要方法.为了解决生产线在线使用的检测装置存在的问题,提出了综合应用公理设计和TRIZ理论对检测装置进行重新设计.其中应用TRIZ解决设计的冲突问题并给出了新检测装置的框架模型;应用公理设计对新检测装置进行了概念设计.新检测装置的概念设计具有检测效率高、作业强度低以及使用范围广等优点,满足了生产线的要求.