第4章 40个发明原理
1)
阿奇舒勒通过对大量的发明专利的研究发现,大约只有20%左右的专利才称得 上是真正的创新,许多宣称为专利的技术,其实早已经在其他的产业中出现并被应 用过。所以,阿奇舒勒认为如果跨产业间的技术能够更充分地交流,一定可以更早 开发出优化的技术。同时,阿奇舒勒也坚信发明问题的原理一定是客观存在的,如 果掌握这些原理,不仅可以提高发明的效率、缩短发明的周期,而且能使发明问题 更具有可预见性。如果一个发明原理融合了物理、化学等科学,相应此原理将超越 领域的限制,可应用到其他行业中去。
为此,阿奇舒勒对大量的专利进行了研究、分析、
,提炼出了TRIZ中最重 要的、具有普遍用途的40个发明原理。40个发明原理开启了一道发明问题解决的天 窗,将发明从魔术推向科学,让那些似乎只有天才才可以从事的发明工作,成为一 种人人都可以从事的职业,使原来认为不可能解决的问题可以获得突破性的解决。
当前, 40个发明原理已经从传统的工程领域扩展到微电子、医学、管理、文化 教育等当今社会的各个领域, 40个发明原理的广泛应用,产生了不计其数的专利 发明。
本章重点介绍阿奇舒勒对40个发明原理的经典解释和传统举例,同时,本书还特意为每条发明原理编辑于一个基于TRIZ发明原理的小故事,以帮助读者通俗易懂 地理解和掌握每条发明原理。
4.1发明原理目录
40个发明原理的目录见
4-1,每条原理的前边有一个序号,此序号与下一章将 要介绍的阿奇舒勒矛盾矩阵中的号码是相对应的。
发明是这样诞生的: TRIZ理论全接触
表4-1 40个发明原理目录
序号 名 称 序号 名 称
1 分割 21 紧急行动
2 22 抽取 变害为利
3 局部质量 23 反馈
4 非对称 24 中介物
5 合并 25 自服务
6 普遍性 26 复制
7 27 一次性用品 嵌套
8 28 机械系统的替代 配重
9 预先反作用 29 气体与液压结构
10 预先作用 30 柔性外壳或薄膜
11 预先应急措施 31 多孔材料
12 等势原则 32 改变颜色
13 逆向思维 33 同质性
14 曲面化 34 抛弃与再生
15 动态化 35 物理/化学状态变化
16 不足或超额行动 36 相变
17 一维变多维 37 热膨胀
18 机械振动 38 加速氧化
19 周期性动作 39 惰性环境
20 有效作用的连续性 40 复合材料
4.2详解40个发明原理
4.2.1发明原理1 : 分割
分割( segmentation)原理体现在3个方面:
1 )将物体分割成独立的部分。 比如:
用个人计算机代替大型计算机; 用卡车加拖车的方式代替大卡车;
用烽火传递信息(分割信息传递距离) j
在大项目中应用工作分解结构(work breakdown structure)。
2)使物体成为可组合的(易于拆卸和组装)。
比如:
组合式家具;
橡胶软管可利用快速拆卸接头连接成所需要的长度。
3)增加物体被分割的程度。
比如:
用软的百叶窗帘代替整幅大窗帘。
电子线路板(PCB)表面贴装技术(SMT)中所使用的锡膏,主要成分是粉末状的 焊锡,用这种焊锡替代传统
焊接用的焊锡丝和焊锡条,从而大大地提升了焊接的透 彻程度。
TRIZ的故事1
通红的玻璃板
在玻鸦大批量生产线上,对玻璃先进行加热然后再进行加工,加工完 成后的玻璃仍处于通红状态,
需要将其输送到指定位直直至冷却下来。
现在的问题是,因为玻璃还处于高温,呈现柔软的状态,在滚轴传输 线的输送过程中会因为重力下
续需要大量的打磨工作来进行修正。 垂而造成变形,导致玻璃表面凹凸不平,后
年轻的工程师提出将传输线上的滚轴直径做到尽量小,以减少玻鸦悬 空的面积,提高玻璃的平度。
我们可以将滚轴直径像火柴棍一样细,"年轻的工程师说,"组成一个 传输线"。 "
那么,每米长度内将有大约500个滚轴,安装时需要像做珠宝首饰一 样细致。"老工程师说,"想一"
" 想这个传输线的造价。
我认为我们不能再考虑滚轴传送线,"一位工程师说,"最好用新的方 法来替代它。" "
有什么好
呢?"年轻的工程师说道。 "
突然, TRIZ先生出现了。
让我们来研究一下这个问题,"他说,"从方法上来选择。" 随后,一个基于分割原理的解决
展"
: 示了出来
突破常规思维的限制,将滚轴直径无限缩小,小到头发丝、11100毫 米、111000毫米、1110 000毫
……一直分割下去,会是什么呢?物质主 观分子、原子状态O 米
解决方案是:用熔化的锡来代替滚轴。传输线是一个个长长的、盛满 熔化锡的槽子。由于锡的熔点
度区间,熔化的锡在重力作用下,会呈现出一个绝对平面,低而沸点高,正适合通红的玻鸦板的冷却温
足此工序的要求。 可以很好地满
而基于这个解决方案,又产生了很多的专利,比如给锡通电可以与磁 铁一起作用,来完成对玻璃的
成型加工。
4.2.2发明原理2:抽取
抽取( extraction)原理体现在两个方面:
1 )将物体中"负面"的部分或特性抽取出来。
比如:
由于压缩机用于压缩空气,所以将嘈杂的压缩机放在室外。
2)只从物体中抽取必要的部分或特性。
比如:
用狗叫声,作为报警器的报警声,而不用养一条真正的狗。
TRIZ的故事2
三个火枪手
大仲马在小说《三个火枪手》中,描述了普托斯是如何在裁缝店定制新 装的。
普托斯不允许裁缝接触他的身体,裁缝无法量体,僵持之中,剧作家 莫里哀来到了裁缝店。
莫里哀将普托斯带到镜子前,然后让裁缝对着镜子里的普托斯进行测 量,一个两难的问题得到了
O 解决
这里,莫里哀使用的就是抽取原理,有效地化解了普托斯和裁缝之间 的矛盾。
4.2.3发明原理3:局部质量
局部质量(local conditions)原理体现在3个方面:
1 )将物体或外部环境的同类结构转换成异类结构。 比如:
采用温度、密度或压力的梯度,而不用恒定的温度、密度或压力。
2)使物体的不同部分实现不同的功能。
比如:
带橡皮擦的铅笔,带起钉器的椰头。
多功能的工具,不同的部分可作为普通钳子、剥线钳、普通螺丝刀、十字螺丝
刀和指甲修剪工具等使用。
3)使物体的每一部分处于最有利于其运行的条件下。 比如:
快餐饭盒中设置不同的间隔区来分别存放热、冷食物和汤。
TRIZ的故事3
巨大的过滤器
一家工厂获得了一个大订单,产品是一个圆柱形过滤器,圆柱的直径1 米,长度2米,轴向均匀分布直径为O. 5毫米的密密麻麻的很多过滤通孔。
工程师们看到图纸后都惊呆了,每个过滤器要加工出成千上万个轴向 小-it..。
"我们该如何来加工这么多的小孔呢?"总工程师问大家,"用钻床来 钻吗?" "显然,钻这么长的小孔是不可能实现的,也许可以用高温铁针来扎出 这些孔,"一位年轻的工程师毫无把握
地说道。
所有的工程师都陷入了沉默。 这似乎是一个无法解决的难题。
。。。。。。。。
突然, TRIZ先生出现了O
"我们既不需要钻床,也不需要铁针。这件事应该这样来考虑.. 随后,一个基于局部质量原理的解
: 决方案展示了出来
将过滤器的功能进行分解,其主要构成元素是过滤孔和基体,有用功 能的元素是过滤孔,即过滤孔是有用
管子吗! 的局部质量。每个过滤孔不就是一条
哦,答案找到了。拿一些细管,并捆扎起来,就形成了过滤器。这种过滤器的组装制造和拆离都可以非常
方便地完成。
如采和发明原理13一一逆向思维联合使用,可以得到更理想的解决办法:
用细圆棒做为原料,然后捆扎起来,而圆棒之间的空隙就形成了过滤孔,也可以实现过滤器的功能。
4.2.4发明原理4:非对称
非对称( asymmetry )原理体现在两个方面:
1) 用非对称形式代替对称形式。
比如:
非对称容器或者对称容器中的非对称搅拌叶片可以提高混合的效果(如水泥搅拌 车等)。
模具设计中,对称位置的定位销设计成不同直径,以防安装或使用中出错。 2)如果对象已经是非对称,增加其非对称的程度。
比如:
将圆形的垫片改成椭圆形甚至特别的形状来提高密封程度。
TRIZ的故事4
聪明的气罐
很多家庭在使用罐装液化石油气,但让人烦恼的是,不知道气罐里的 气体何时将耗完,所以不能
及时更换燃气。
一家燃气公司的工程师们试图解决这个问题。前提是方法简单易行, 并能准确预报何时罐中燃气
将耗完。
测量压力?"一位工程师说。 "
不行,这不管用,只要罐中还有少量燃气,其压力的变化不明显,而 且,压力表的成本较高。""
另一工程师即刻反对。
如果称重量呢?"又一位工程师说。 "
这也不行。每次都要拆出气罐来称重量,对于用户来说太麻烦了,况 且容易引发安全问题。"再一"
位工程师反对道。
看来,在不增加成本和复杂性的基础上要获得气罐的信息是一个似乎 不能解决的难题。
突然, TRIZ先生出现了。
我知道答案。"他说,"这个气罐应该会很有礼貌地报告自己的情况。"随后,一个基于非对称原理"
: 的解决方案展示了出来
煤气罐的传统结构的设计中,气罐的底面一般是完整的圆形O现在,要改变这种习惯性的对称结构,
采用非对称的结构。
新的设计是:煤气罐的底面做成部分斜函。这样,当有液体燃气充当气罐底部重物时,气罐保持直立,
"燃气将尽,一旦液态燃气消耗完毕时,底部失去压重物,煤气罐会在重力作用下歪向一边。相当于提醒用户
" 请速更换。
4.2.5发明原理5:合并
合并( consolidation)原理体现在两个方面:
1 )合并空间上的同类或相邻的物体或操作。 比如:
网络中的个人计算机。
并行处理计算机中的多个微处理器。
合并2部电梯来提升一个宽大的物件(拆掉连接处的隔板) 0 2)合并时间上的同类或相邻
的物体或操作。
比如:
把百叶窗中的窄条连起来。
同时分析多项血液指标的医疗诊断仪器。
现代冷热水龙头,调温通过转动完成,将过去的2个龙头合并为一个龙头。
TRIZ的故事5
玻璃磨角
一个工厂接到一个大订单,需要生产大量椭圆形的玻璃板。
首先,工人们将玻璃板切成长方形,然后将4角磨成弧形从而形成椭 圆形。然而,在磨削工序中,出
现了大量的破碎现象,因为薄玻璃受力时 很容易断裂。
我们应该将玻鸦板做得厚一点。"一位工人对主管说。 "
不行,"主管说,"客户的订单上要求的就是这种厚度的产品。" 这似乎是一个难以解决的难"
题。
…………
突然, TRIZ先生出现了。
我们的玻璃应该既厚又薄,"他说,"玻璃在磨削的工序中应该是厚的, 而加工完成后应该是薄的。"
"
随后,一个基于合并原理的解决方案展示了出来:
将多层玻璃叠放在一起从而形成一叠玻璃,而且事先在每层玻璃面上 洒一层水,以保证堆叠后的玻
璃问可以形成相当强的粘贴力。
'J一叠玻璃的强度会远大于羊层玻璃的强度,在磨削加工中就可以承受 较大的磨肖力,从而改善了玻
璃的可加工性。
当磨肖'J加工完成后,再分开每层玻璃,水分自行会挥发掉,从而获得 了所需要的产品。
4.2.6发明原理6:普遍性
普遍性( universality)原理:使得物体或物体的一部分实现多种功能,以代替其他部分的功能。 比如:
内部装有牙膏的牙刷柄。
将汽车上的小孩安全座位转变成小孩推车。 小组领导人充当记
O 录员和记时员
TRIZ的故事6
一物二用
渥伦哥尔@船长经常应用一物二用来产生发明。
比如船上的压舱物,常规的是用水或沙子。但渥伦哥尔却使用土作为 压舱物。在土中种上可以生长的棕
榈树,棕榈树又用来作为船的拢杆。
这就是普遍性原理的应用。
渥伦哥尔船长是阿奇舒勒笔下的一位主人公。阿奇舒勒经常使用科幻小说的形式,进行TRIZ相 关知@
识的讲解和传播。
4.2.7发明原理7:嵌套
嵌套( nesting)原理体现在两个方面:
1)将第1个物体嵌入第2个物体,然后将这2个物体一起嵌入第3个物体……
比如:
(一组)量杯(匙)。
俄罗斯玩偶娃娃(俄罗斯套娃)。
2) 让物体穿过另一个物体的空腔。
比如:伸展天线、伸缩变焦镜头。
TRIZ的故事7 ,
火星车
一个科幻故事里描述了一次火星探险。宇宙飞船降落在一个石头山谷, 宇航员乘坐一辆火星车开始火星
行驶到陡坡上时,很容易在石头的颠簸下翻车。怎么办? 之旅。这个特型火星车有巨大的轮胎,当
这个问题刊登在一本杂志上,收到了大量的读者来信,提供解决办法:在火星车的下面悬挂重物,降低整车
; 将轮胎的气放出一半,轮胎下陷,增加稳定性; 的重心,增加稳定性
在火星车的两边分别多安装一只轮胎; 让宇航员探出身体来保持车子的平衡; 上面的各种建议,确实能改
问题,比如:降低了火星车的运动性能,降低了车速,让火星车变得更善火星车的稳定性,但明显都带来另一些
杂,增加宇航员的危险性等。 复
由于以上正反两方面问题的存在,有一位读者干脆建议..什么办法都没有了,让宇航员走路吧!
这个问题似乎是一个难以解决的问题。
。。。。。。
突然, TRIZ先生出现了。
将重物放的非常低以接近火星的地面,以降低车子的重心而且在火星 车里面。"他说。 "
随后,一个基于嵌套房、理的解决方案展示了出来:
在火星车的轮胎里放直球形的重物,这些重物可以滚动,总处在轮胎 的最下面,以最低的重心来保持火
星车的稳定。
4.2.8发明原理8:配重
配重(anti-weight)原理体现在两个方面:
1)将一个物体与另一能产生提升力的物体组合,来补偿其重量。 比如: 在一捆原木中加入泡沫材料,使之更好地漂浮。 用气球悬挂广告条幅。 2)通过与环境(利用气体、液体的动力或浮力等)的相互作用实现物体重量的补偿。 比如:
飞机机翼的形状可以减小机翼上面空气的密度,增加机翼下面空气的密度,从而产生升力。 水翼可使船只整个或部分浮出水面,减小阻力。
TRIZ的故事8
飞机紧急降落之后
一架巨型运输机在起飞后出现了故障,紧急迫降在距离飞机场200公 里外的空地上。经过检查,发现飞机机体上出现了许多裂缝和损坏,必须 将飞机送往工厂进行维修。
这架运输机非常重,如何运送成为问题。
专家们聚在一起,商讨如何将这个庞然大物运走。
"地上没有跑道,只有将飞机用吊车吊起来运走。"一位年轻的工程师说。
"年轻人,"一位专家沮丧地说,"哪里有这么大的吊车?而且我们也没 那么大的车子将飞机运走!"
问题处于僵持之中而不能解决。
。。。。。。。
突然, TRIZ先生出现了。
"我们确实需要将飞机吊起,"他说,"而且用车子运走。" 于是,一个基于配重原理的解
决方案产生了O
将气袋固定在飞机翅膀下,然后充气,气袋所产生的浮力可以抬起飞 机,然后将平板拖车开到飞机下面,拖走飞机。
4.2.9发明原理9:顶先反作用
预先反作用(prior counteraction)原理体现在两个方面:
1 )预先施加反作用。 比如:
在溶液中加入缓冲剂来防止高pH值带来的危害。
2)如果物体将处于受拉伸工作状态,则预先施加压力。 比如:
在浇注:昆凝土之前对钢筋进行预压处理。
TRIZ的故事9
让暴风雨来得更猛烈些吧
在靠近岸边约5公里的海上,一只挖泥船正在为航道进行清理工作, 挖出的混着海水的泥巴通过一条
管道被抽送到岸上,为保证管道浮在水面, 管道上捆绑着一长溜的浮桶。
"天气预报说一场暴风雨即将来临!"船长说,"我们要立即停止工作, 将管道拆开并带回岸上。暴风雨
过后再带回来安装。大家行动要快,必须 在暴风雨来临之前完成。"
"没有别的办法,"船员们说,"如果暴风雨将管道破坏,情况会更糟! 赶快拆卸。"
突然, TRIZ先生出现了。
"不用拆卸管道,"他说,"不管什么样的暴风雨,我们都可以继续工作。
于是,一个基于预先反作用原理的解决方案产生了。
管道不必浮于水面,而是沉入海水中O暴风雨的影响被消除了。
4.2.10发明原理10:预先作用
预先作用(prior action)原理体现在两个方面:
事先完成部分或全部的动作或功能 1 )。比如:
不干胶纸。
卷状食品保鲜袋,事先在2个保鲜袋间切口,但保留部分相连,使用时可以轻 易拉断相连部分。
2)在方便的位置预先安置物体,使其在第一时间发挥作用,避免时间的浪费。 比如:
停车位的咪表。 柔性制造单元。
TRIZ的故事10
请你做侦探.
一家粮油公司购买的食用油,用油罐车来运送,每罐可装3000升。但 老板发现每次卸出的油都短缺30升,经过核准流量仪,检查封条和所有可 能漏油部位后,没有找到短缺的原因。
没办法,请来了老侦探调查这个问题,老侦探进行了暗地跟踪,发现 油罐车在运送途中没有停过车,
但依然短缺了30升,连老侦探也百思不得 其解。
突然, TRIZ先生出现了。
"我们只要思考一下,"他说,"就知道是司机偷了油。" 接着,他解释了这个基于
预先作用原理的问题答案。
原来是司机事先在油罐内挂了一个桶,当油罐中注满食用油时,桶中 也就盛满了食用油。但是卸油后,捅中的油却保存了下来。司机随后伺机 取出这一桶油O
司机真是聪明啊!
4.2.11发明原理11 :顶先应急措施
预先应急措施(cushion in advance)原理:针对物体相对较低的可靠性,预先准备 好相应的应急措施。
比如:
降落伞、消防设施。
俄沙皇( Mitridat Eupatok)害怕敌人投毒害他,就每天服用少量的毒药培养抗毒 性。后来他想服毒自杀,
居然没有成功。
TRIZ的故事11
危险的冰柱
北方的冬天,房子上的排水槽和排水管里会形成坚硬的冰柱,有的长达数米。当春天来到的时候,
)7]<..柱会在重力的作用排水管受阳光照射,吸收的热量会首先融化冰柱的外表。当融化到一定程度时,
接破排水管的弯头,有时,冰柱碎块会从排水管中飞出,扎伤经过的行人。 下从排水管中滑落,
如何消除这个问题?成为人们面临的一道难题。
突然, TRIZ先生出现了。
这个问题需要我们预先做些应急的事情。"他说。 "
于是一个基于预先应急措施原理的解决方案是:在冬天来临之前,在排水管里穿进一根绳子,冰柱中
的绳子可有效防止冰柱滑落,保证其渐渐地消融。
4.2.12发明原理12:等势原则
等势原则( equipotentiality)原理:在势能场中,避免物体位置的改变。
比如:
电子线路设计中,避免电势差大的线路相邻。 在两个不同高度水域之
间的运河上的水闸。
TRIZ的故事12
古塔是否在下沉
城市的中心广场有一座古塔,似乎在逐渐下沉。名胜古迹保护委员会 前来测量研究这个古塔的下沉问题。测量的第一步是要选择一个高度不变的水平基准,并且在塔上可以看到这个基准以便进行比较测
量。
很可能广场周围的建筑也在一起下沉,所以需要寻找一个远离古塔而 且高度不变的基准,最后他们
1500英尺@。以外的一个公园的墙壁,但古塔和公园的墙壁之间被高层建筑物遮挡住了,选择了远离古塔
测量。 无法直接进行
非常复杂的情况,"测量员沉思后说,"看来我们得求救于其他的专家。" "
突然, TRIZ先生出现了。
不必麻烦专家,"他说,"看一下初中物理书就可以找到此问题的解决方法"。于是,一个基于等势"
原则的方案呈现了。
拿2根玻鸦管,一个安装在塔上,一个安装在公目的墙壁上,用胶管 将其连接起来,然后灌入液体,就组成了一个水平仪,两只玻鸦管中的液体应保持同样的高度,我们在玻璃管上标出这个高度。如果古塔下沉,则塔上的玻璃管内液体会升高。
@ 1英尺=0.3048米。
4.2.13发明原理13:逆向思维
逆向思维( inversion)原理体现在3个方面:
1 ) 颠倒过去解决问题的办法。
比如:
为了松开粘连在一起的部件,不是加热外部件,而是冷却内部件。 把大山带到穆罕默德的面前来,而不是让穆罕默德到大山那里去。 3) 使物体的活动部分改变为固定的,让固定的部分变为活动的。 比如:
旋转部件而不是旋转工具。 健身跑步机。
3)翻转物体(或过程)。
比如:
通过翻转容器以倒出谷物。
将杯子倒置,以便从下面喷水清洗。
TRIZ的故事13
巧克力的窍门
这一天是一个漂亮女孩的生日,有一个客人带来了一大金巧克力糖, 这是一种酒瓶形的采汁巧克
"我很纳力糖,巧克力的中心是液态的采汁,大家都非常喜欢。一边吃着巧克力,有位客人好奇地问道
?" 闷这种采汁巧克力的采汁是怎么装进去的
先做好巧克力,然后往里面灌上采汁,再封口。"另一位客人猜测道。 "
采汁必须非常的稠,要不然会影响巧克力的成型,"第3位客人说, "但是果汁不容易灌进巧克力"
" 中。通过加热是可以让采汁稀些以便灌入,却会熔化巧克力。
突然, TRIZ先生出现了。
于是一个基于逆向思、维的解决方案产生了O
先将果汁降温,降到冰冻状态,将一颗颗冰冻的采汁颗粒放入巧克力中,然后进行成型,随后冰
冻的采汁会在常温下恢复液体。果汁巧克力就完成了。
4.2.14发明原理14 :曲面化
曲面化( spheroidality )原理体现在3个方面:
1 )将直线、平面用曲线、曲面代替,立方体结构改成球体结构。
比如:
在建筑中采用拱形或圆屋顶来增加强度。 结构设计中,用圆角过渡
避免应力集中。
2)使用滚筒、球体、螺旋状等结构。
比如:
圆珠笔的球状笔尖使得书写流利,而且提高了寿命。
3)从直线运动改成旋转运动,利用离心力。
比如:
用洗衣机甩干衣物,代替原来拧干的方法。
TRIZ的故事14
莫比乌斯环
科幻故事《黑暗的墙》中,哲人格里尔手里拿着一张纸,对同伴布里尔 顿说"这是一个平面,它有2个
2个面变成一个面吗?" 面。你能设法让这
布里尔顿惊奇地看着格里尔说"这是不可能的。"
是的,乍看起来是不可能的,"格里尔说,"但是,你如果将纸条的一 "
端扭转180度,再将纸条对接起来,会出现什么情况?"
布里尔顿将纸条一端扭转180度后对接,然后粘贴起来。 "现在把你的食指伸到纸面上。
"格里尔静静地说。
布里尔顿已经明白了这位智者同伴的智慧,他移开了自己的手指。"我 懂了!现在不再是分开的2个面,
"。 只有一个连续的面
这就是以著名的德国数学家莫比乌斯命名的"莫比乌斯坏"。
很多人利用这个奇妙的"莫比乌斯环"未获得发明。大约有100多项专 利均是基于这个奇妙的环。有砂带
机、录音机、皮带过滤器等。
莫比乌斯环"正是由面化原理的典型代表。 "
4.2.15发明原理15:动态化
动态化( dynamicity )原理体现在3个方面:
1) 使物体或其环境自动调节,以使其在每个动作阶段的性能达到最佳。
比如:
汽车的可调节式方向盘(或可调节式座位、后视镜等)。
2) 把物体分成几个部分,各部分之间可相对改变位置。
比如:
折叠椅/笔记本电脑。
3) 将不动的物体改变为可动的,或具有自适应性。
比如:
用来检查发动机的柔性的内孔窥视仪。 医疗检查中用到的柔性状结
肠镜。
TRIZ的故事15
神奇的不倒翁
玩具公司的总裁召集工程师们开会。
总裁问道"我们能不能在不倒翁的基础上发明一种新的玩具?" 大家说不倒翁很早就被发明出来
了,还能挖掘出什么新意呢?
"这种玩具太简单了,"一位年轻的工程师叫道,"没有什么可增加或减少的。" 总裁说"奇专利645661号颁发给了发明家柴兹塞夫的一款新型不倒翁。" 工程师们围过来看这个新玩具,发现它与传统的不倒翁不同的是内部安 装了滑稽,重物可以沿着滑槽滑动,所以,这个新的不倒翁可以倒立和平躺。
"哦,这是动态性原理。"总工程师评论道,"重物原来是固定的,现在可移动了。"
"让我们依据动态性原理,发明一个更动态的不倒翁吧!r总裁说。 于是,一基于动态化原理的新方
案产生了。
将重物分成2部分,而且都可以滑动,这样,重心会不断移动和变化,不倒翁的晃动频率会不断地变化,显得更有趣。
4.2.16发明原理16:不足或超额行动
不足或超额行动(partial or excessive actions)原理:如果用现有的方法很难完成对 象的100% ,可用同样的方法
完成"稍少"或"稍多"一点,问题可能变俨得相当容易解决。
比如:
大型船只在制船厂的制造,往往先不安装船体上部的结构,以避免船只从船厂 驶往港口的过程中受制
于途中的桥梁高度,待船只到达港口后再安装上部的结构。
油印印刷时,滚筒涂布全表面的印油,印刷到纸张上的是需要的字迹部分,其 他的印油被蜡纸所阻挡。 表面贴装技术( SMT)的锡膏印刷工艺,锡膏印刷机的刮刀涂布的是全面积的锡 膏,而印刷到电路板
(PCB)上的只是钢网开孔对应的焊盘上,其他的被钢网阻挡。
TRIZ的故事16
大直径钢管的切割
现在要生产一种直径1米、长度12米的钢管。原材料为带状卷料,在 铜管弯卷焊接设备上进行加工,
2米/秒的速度输出焊接完 成的钢管,所以,需要每6秒完成一次切割。因为切割设备的此设备以连续的
1 米直径的钢管需要一定的时间才可以完成,而铜管在连续向前输出,所以 切割设备得与电锯切割这
原来的位直,以开始对下一段铜管的切割,在钢管同步前进中进行切割,切割完成后还需要快速返回到
6秒 之内完成。 切割和返回的动作需要在
现在的矛盾是,切割设备的功率选择和移动速度产生了矛盾,大功率 的设备切割速度快但比较笨
可快速移动但切割时间会比较长。 重、移动起来缓慢,小功率的设备比较轻巧,
工程部被要求来解决这个问题,工程师们陷入了激烈的争论,最后折 中方案似乎占据了上风,那
就是降低钢管弯卷焊接设备的输出速度。
难道我们非得降低焊接设备的钢管输出速度吗?"总工程师说,"如采 将输出速度降低到1米/秒,我"
。" 们的生产率将降低一半,根本无法按时交货
突然, TRIZ先生出现了。
我们根本不必降低输出速度,切割工作可以预先来做一部分。" 于是,一个基于不足或超额行动的"
解决方案产生了。
可以事先将带状原材料钢板进行切割,但是不能完全切断,要保留部 分连接以保证弯卷焊接过程中
切断那部分保留的部位就可以了。 的足够连接强度,这样,在后续切割中,只
最后,以一个振动来实现钢管的切割,生产效率得到了大幅提升。
4.2.17发明原理17 :一维变多维
一维变多维( shift to a new dimension )原理体现在4个方面: 1)将物体从一维变到二维或三维空间。 比如:
螺旋梯可以减少所占用的房屋面积0 2)用多层结构代替单层结构。
比如:
多碟CD机可以增加音乐的时间,丰富选择。 3)使物体倾斜或侧向放置。
比如:
自动装卸车。
4)使用给定表面的"另一面"。 比如:
印制电路板( PCB)经常采用两面都焊接电子元器件的结构,比单面焊接节省 面积。
TRIZ的故事17
会变身的自行车
对很多人来说,学骑自行车可能是件令人烦恼的事,经常会摔倒,尤其是儿童学骑自行车时可
能会产生危险。
现在,人们将不再有这种顾虑了。美国帕杜大学的工业设计师发明出 了一种"变身三轮车",
2个后轮会靠得越来越近, 而减速或停车时, 2个后轮又会分开,骑车者当骑车者加速时,它的
根本不用担心车子会侧翻。
4.2.18发明原理18:机械振动
机械振动(mechanical vibration)原理体现在5个方面: 1)让物体处于振动状态。
比如:
电动剃须刀。
2)对有振动的物体,则增加振动的频率(甚至到超声波)。 比如:
振动送料器。
3)使用物体的共振频率。
比如:
用超声波共振来粉碎胆结石或肾结石。
4)用压电振动器代替机械振动器。
比如:
石英晶体振荡驱动高精度的钟表。
5)使用超声波和电磁场振荡搞合。
比如:
在高频炉里混合合金,使混合均匀。
TRIZ的故事18
聪明的测量仪
化工厂车间里,一种强腐蚀性的液体装在一个巨大的容器中,生产时, 让液体从容器流向反应器,但进入反应器的液体量需要进行精确的控制。
"我们尝试使用了各种玻璃或金属制作的仪表,"车间主任对厂长说, "但它们很快就被液体给腐蚀了。"
"如采不测量流量,只测量液体高度的变化怎么样?"厂长问。
"容器很大,高度变化很微小,"车间主任说,"我们无法得到准确的结 采,而且容器接近天花板,操作上很不方便。"
这似乎是一个难以解决的问题。
突然, TRIZ先生出现了。
"我们需要一台聪明的测量仪,"他说,"不是测量液体,而是测量空隙。" 于是,一个基于振动原理的解决
方案产生了O
原来,利用振动原理,测量容器中液面以上的空气部分的共振频率, 得到空气部分的变化量,从而准确推算出液面的细微变化量。
4.2.19发明原理19:周期性动作
周期性动作(periodic action)原理体现在3个方面:
1 )用周期性动作或脉动快替连续动作。
比如:
松开生锈的螺母时,用间歇性猛力比持续拧力有效。
2)如果行动已经是周期性的,则改变其频率。
比如:
用频率调制来传送信息,而不用Morse编码。
3)利用脉动之间的间隙来执行另一动作。
比如:
在心肺呼吸( cardio-pulmonary respiration, CPR)中,每5次胸腔压缩后进行呼吸。
TRIZ的故事19
2根绳子
在一个空房间里,有一个布娃娃放在窗台上, 2根细绳从天花板上垂下 来。你的任务是将2根绳子的
下端绑在一起。
但是,如采你拿着一根绳子却够不到另一根绳子,旁边没有人,所以 不会得到帮助。当然的想法是让
动不起来。 绳子动起来。但是细绳又轻又软,根本就
怎么办?
突然, TRIZ先生出现了。
看到了窗台上的那只布娃娃了吗?"他说,"用它来解决这个难题。" 于是,一个基于周期性动作原"
理的解决方案产生了。
将布娃娃绑在绳子的下端,然后让绳子在布娃娃重力作用下形成周期 性的摆动,问题就迎刃而解了。
4.2.20发明原理20:有效作用的连续性
有效作用的连续性(continuity of useful action)原理体现在2个方面: 1 )持续采取行动,使对象的所有部分都一直处于满负荷工作状态。 比如:
在工厂里,使处于瓶颈地位的工序持续地运行,达到最好的生产步调。 消除空闲的、间歇的行动和工作。 2)
比如:
打印头在回程过程中也进行打印。
TRIZ的故事20
穿山甲
《先驱者真理》杂志上刊登了一个问题:在地底下可以随意穿行的车子 应该是一个什么样子的?
杂志社收到了很多解答。
用一辆拖拉机,前边装上铲子,把土挖开形成遥遥。 带翅膀的车子。
所有的设想均基于挖掘原理,将土从车前移到车后,而车后的土,需 要运输处理掉才可以形成通道。
大可能实现。 车子要达到地下行动自如的目标,看来不
突然. TRIZ先生出现了。
这是有一定难度,"他说,"不过是可以实现的,让我们看看穿山甲是 怎么工作的。" "
穿山甲打洞的原理是:将土一点点的用头拍到隧道壁上,这连续的有 效动作不断地重复,最后"挤"出
一条隧道来。
基于穿山甲有效动作连续性原理的"人造穿山甲"专利在苏联诞生,是 一种前边带有夫锥形的切土器
壁上去。 的机器,不仅将土切下来,而且挤拍到隧道
4.2.21发明原理21 :紧急行动
紧急行动(rushing through)原理:快速地执行一个危险或有害的作业。
比如:
牙医使用高速电钻,避免烫伤口腔组织。
快速切割塑料,在材料内部的热量传播之前完成,避免变形。 TRIZ的故事21
"磁速"网球拍
菲舍尔公司推出的"磁速"网球拍不但不会限制你的正手击球,反而能 击中最有效的击球点,你将会
O 结构在恢复前会稍微变形然而,一旦拥有"磁速"网球拍,安体验到其中的不同。在正常击球时,球拍的
侧的两个单极磁铁有助于加快球拍恢复的速度,这样,球就有了更大的力 量可以弹回到球装在拍头两
使用这种球拍进行比赛。 网的方向。德国网球选手格罗恩菲尔德和其他著名选手都
磁铁就是在瞬间完成的球拍恢复原位的紧急行动。
4.2.22发明原理22:变害为利
变害为利(convert a harm into a benefit)原理体现在3个方面: 1) 利用有害的因素(特别是对环境的有害影响)来取得积极的效果。 比如:
用废弃的热能来发电。
废品的回收二次利用。
2)"以毒攻毒",用另一个有害作用来中和以消除物体所存在的有害作用。
比如:
在腐蚀性的溶液中添加缓冲剂。
在潜水中使用氮氧棍合气,既消除氮气引起的昏迷,也消除空气或其他硝基混 合物带来的氧中毒。
3)加大有害因素的程度,使之不再有害。
比如:
用逆火烧掉一部分植物,形成隔离带,来防止森林大火的蔓延。 TRIZ的故事22
渥伦哥尔船长的遭遇
渥伦哥尔船长要从加拿大乘雪撬前往阿拉斯加,一个叫"倒霉蛋"的团 伙给他买了一只"鹿"和一条"狗",但
"实际是牛,"狗"是狼。 他实际收到的不是鹿和狗,所谓的"庇
渥伦哥尔船长并没有被难位,他巧妙地利用牛和狼之间的有害作用, 顺利的完成了旅行任务。
渥伦哥尔船长将牛和狼一前一后套在雪撬上,受惊吓的牛拼命的拉着雪撬向前奔,狼想扑牛也拼命地拄着
雪撬向前跑。
4.2.23发明原理23:反馈
反馈(feedback)原理体现在两个方面:
1 )通过引入反馈来改善性能。 比如:
音乐喷泉。
统计过程控制(SPC)中,用测量值来决定什么时候对系统进行修正。 2)如果已经引入了反馈,则改变其大小和作用。
比如:
在机场5英里范围内,改变自动驾驶仪的灵敏度。
TRIZ的故事23
聪明绳索
任何一个消防队员或者攀岩者都可以告诉你,一条简单的绳子可以救 你的命,条件是它不要磨损或突然
断裂。如今科学家研制出了"聪明绳索",这种智能绳索里面织有电子传导金属纤维,可以判断它所承受的
果重量太大,它无法承受,绳索就会向使用者发出警告。智能绳索还可以 用于停泊船只、重量,如
保护贵重物品或者用于营救行动。
聪明的绳索就是在普通的绳索上增加了反馈,从而提高安全性。 4.2.24发明原理24:中介物
中介物( mediator)原理体现在两个方面:
1 )采用中介体传递或完成所需动作。 比如:
木匠的冲钉器,用在挪头和钉子之间。 机械传动中的情轮。 2) 把一个物体和另一个物体临时结合在一起(随后能比较容易地分开)。 比如:
用托架把热盘子端到餐桌上。
TRIZ的故事24
胶管上的孔
现在需要在一根长胶管上钻出很多径向小直径的
孔,因为胶管很 软,钻孔操作起来显得非常不容
易。
有人建议用烧红的铁棍来烫出小孔。经过尝试,发现烫出的小孔很毛
糙,而且很容易破损,不能满足质量要求。
有没有什么好的办法?"经理问。 大家面面相觑。 "
这似乎是一个不容易解决的问题。
突然, TRIZ先生出现了。
有一个很简单的办法,可以帮助我们完成这项加工。"他说。 于是,一个基于中介物原理"
的解决方案产生了。
先给胶管里面充满水,然后进行冷冻,待水冻成冰态时,再进行钻孔 加工。加工完成后, ;7j(.会融化
成水很容易就流出管道。
4.2.25发明原理25:自服务
自服务( self-service)原理体现在两个方面:
1 )使物体具有自补充和自恢复功能以完成自服务。
比如:
饮水机。
利用废弃的资源、能量或物资。 3)
比如:
麦桔或玉米杆等直接填埋做下一季庄稼的肥料。
TRIZ的故事25
钢珠输送管道的难题
在一个输送钢珠的管道中,拐弯部位在工作一两个小时后就会坏掉。 根本的原因是钢珠在高速气体的驱动下,对弯曲部位的管壁进行着连续撞 击,很快就会撞出一个洞来。
管道损坏后必须停止输送来进行维修,这就影响了生产效率。
看来还需要一条管道,"工程师说,"当需要维修时,启用另一条管道 来输送钢珠。" "
"2条管道会增加成本,"经理说,"而且更替管道时仍然会影响生产效率。"
这似乎是一个难以解决的难题。
突然, TRIZ先生出现了。
总是修补管道不是个办法,"他说,"我有一个主意,可以保证管道永 远工作而不必修补。" "
于是,一个基于自服务原理的解决方案产生了。
在拐弯部位的管道外,放直一个磁铁,当钢珠到达磁场范围内时,会 被磁铁吸附到管道内壁上,从
形成的保护层上,并不断补充那些被冲掉的钢珠。这样,输而形成保护层。钢珠的冲击将作用在由钢珠
全保护起来。 送管道就被完
4.2.26发明原理26:复制
复制( copying)原理体现在3个方面:
1 )使用更简单、更便宜的复制品代替难以获得的、昂贵的、复杂的、易碎的物体。 比如:
虚拟驾驶游戏机。
听录音带而不亲自参加研讨会。
2) 用光学复制品或图形来代替实物,可以按比例放大或缩小图形。 比如:
用空间摄影技术进行调查,而不是实地进行。 通过测量其照片来测量一个对象。
产生声谱图来评估胎儿的健康状况,而不冒险采用直接测试的方法。 4) 如果可视的光学复制品已经被采用,进一步扩展到红外或紫外线复制品。
比如:
用红外图像来检测热源,例如对农作物疾病,或者安保系统中的入侵者。
TRIZ的故事26
火车将在5分钟内开动
货运列车上装满了大圆木,检查员们都正满头大汗地测量每根圆木的 直径,以准确计算出圆木体积。
"看来得让火车推迟开出,"经理说,"今天我们无论如何都是测量不完的。
"但是,火车必须在5分钟内开出,"站长说。"下一列火车正在等待着进站。"
如何解决这个问题?大家给出了很多建议,主要的有以下几个方法。 让更多的人来进行测量,三五
百人总可以了吧!
通过测量其中一根圆木的直径,数出国木总数,相乘后估算总的体积。 锯下每根圆木的一片,稍后进
行测量。
以上所有的解决办法,都会带来另外的其他一些问题。 这个问题似乎难以解决。
突然, TRIZ先生出现了。
"这个问题应该这样解决。"他说。
于是,一个基于复制原理的解决方案产生了。
对火车上的圆木进行拍照,然后依据照片进行详细的分析测量。当然, 照片中需要一个精确的参照比例尺。
4.2.27发明原理27:一次性用品
一次性用品(disposable objects)原理:用廉价的物品代替一个昂贵的物品,在某 些质量特性上做出妥协(例如使用寿命)。
比如:
使用一次性的纸用品,避免由于清洁和储存耐用品带来的费用,例如酒店里的 塑料杯、一次性尿布、多种一次性的医疗用品。
TRIZ的故事27
秘密的上油方法
将钢板加温来轧和l钢管,轧制完成后,需要在冷却前给钢管内壁涂上 一层均匀的润滑油。
这个涂油工作看起来似乎比较简羊,但是实现起来却比较复杂。需要 设计制造一台专用的可移
动机器进入铜管内,完成涂油工作。由于是在管 内壁作业,是非平面涂油,所以涂油的速度比较慢,
导致整个札制生产的 速度下降,影响生产效率。
为解决这个问题,专家们开始了研究,但无法得到理想答案。 这似乎是一个难以解
决的问题。
突然, TRIZ先生出现了。
TRIZ先生给出了一个基于一次性用品原理的解决方案。
制作一种上面涂好润滑油的纸带,直接贴到钢板上,纸会在高温下燃 烧,剩下的只有润滑油了。
这个纸带作为一次性用品,起到均匀分配润滑油的作用O
4.2.28发明原理28:机械系统的替代
机械系统的替代(r叩lacement of mechanical system)原理体现在4个方面:
1 )用感官剌激的方法代替机械手段。
比如:
用声学"栅栏" (动物可听见的声学信号)代替真正现实中的栅栏,来限制狗或猫 的行动。
在天然气中加入气味难闻的混合物,警告用户发生了泄漏,而不采用机械或电
气类的传感器。
2)采用与物体相互作用的电、磁或电磁场。
比如:
为了混合2种粉末,用产生静电的方法使一种产生正电荷,另一种产生负电荷。 用电场驱动它们,或者先用机械方法把它们混合起来,然后使它们获得电场,导致 粉末颗粒成对地结合起来。
3)场的替代:从恒定场到可变场,从固定场到随时间变化的场,从随机场到有 组织的场。 比如:
早期通信中采用全方位的发射,现在使用有特定发射方式的天线。
4)将场和铁磁离子组合使用。
比如:
铁磁催化剂,呈现顺磁状态。
TRIZ的故事28
敲钟
在瓷器的2次烧制工序之间,要进行检验,俗称"敲钟",根据检验结 果来确定第2次烧制的温度。"敲钟"的工序是这样进行的:检验员用一只 特制的小锤轻轻敲击瓷器,然后根据声音判断烧制的程度。
由于这个工序对检验员的技能要求很高,而且这种人工判断的方式波 动很大,公司决定使用机器人来
代替检验员的工作。
于是,工程师们设计制造了有2只手的机器人,一只手拿瓷器,另一 只手拿小锤。敲击的声音通过麦克
分析判断。 风来接收,然后传送到声音分析仪进行
机器人安装到生产线上后,很快又被搬走,恢复到原来人工检验的状
态。房、因是,机器人检验中,手臂移动得快会敲碎瓷器,缓慢移动将远远 低于人工检验速度O
工程师们非常失望,一个良好的愿望眼看就要失败了。
突然, TRIZ先生出现了。
我们的机器人还是在用机械方式进行检测,显然需要再次进化。" "
4也4兑。
于是,一个基于机械系统替代原理的解决方案产生了。
在陶瓷电阻生产的过程测试中,采用的是光测试,从电阻上反射的光 强度取决于烧制的程度。所以,瓷
器的检验也可以使用光测试来进行。
看来,跨行业间的技术交流和共享非常重要。
4.2.29发明原理29:气体与液压结构
气体与液压结构(pneumatics or hydraulic construction)原理:使用气体或液体代替 物体的固体零部件,这些零部件可使用气体或水的膨胀,或空气或液体静压缓冲
功能。
比如:
充满凝胶体的鞋底填充物,使鞋穿起来更舒服。
把车辆减速时的能量储存在液压系统中,然后在加速时使用这些能量。
TRIZ的故要29
元帅的旗子
在电影拍摄现场,一场激烈的战斗正在进行,兵对兵、将对将捉对厮 杀,刀枪飞舞、马嘶人叫,场
面好不热闹。
可是,导演依然感觉不满意,虽然布景布直的很漂亮,演员演得也非常好。 "这是一场两军对垒,"导演
"将军是战斗的中心,可是我们感觉不 到这个气氛。" 说,
为什么会这样?"助手说,"将军在旗子下战斗着!" "
"唤,旗子,旗子挂在旗杆上,一动也不动,"导演说,"它就像一块布, 旗子应该在风中飘舞I"
"怎么样才能做到呢?"助手说,"现场没有风啊I" 突然, TRIZ先生出现了。
我们要让旗子永远飘扬。"他说。 "
于是,一个基于气体结构原理的解决方案产生了。
将旗杆做成中空的,并在旗杆上部靠近旗子位置钻上小孔。在旗杆的 底部装上一个小风扇,将风送
上旗子部位,从小孔吹动旗子飘扬。
所以,大家看到的电影中,旗子一定是在空中飘扬的。
4.2.30发明原理30:柔性外壳和薄膜
柔性外壳和薄膜(flexible "shells" or thin films)原理体现在两个方面: 1 )使用柔性外壳和薄膜替代传统的结构。 比如:
使用膨胀的(薄膜)结构作为冬天里网球场上空的遮盖。 充气儿童城堡。 2 )用柔性外壳和薄膜把对象和外部环境隔开。
比如:
在贮水池上漂浮一层双极材料(一面亲水,一面厌水)来限制水的蒸发作用。
TRIZ的故事30
雨天也能工作
在一个码头上,一艘轮船正在装货。忽然,大雨不期而至,当吊车将 货物送入舱口,舱门被打开时,
雨水也淋进货舱。
这是什么鬼天气I"船上的一个搬运工说,"我快成了落汤鸡了。" "
有什么办法呢?"另一位说,"货物要吊装下来,舱门不能关上,也不能盖顶棚来这雨。" "
这是一个难题。
突然, TRIZ先生出现了O
"这需要一个非常特别的顶棚,"他说,"可以阻止雨水进入货舱,又不 妨碍货物的进入,这样来做……"
于是,一个基于柔性外壳和薄膜原理的解决方案产生了。
做两扇气袋门,当货物进入时,可以将气袋推向两边而顺利进入。没 有货物时,两气袋对合形成门
扇,可以这雨。
4.2.31发明原理31 :多乱材料
多孔材料(porous materials)原理体现在两个方面:
1 )使物体多孔或添加多孔元素(如插入、涂层等)。 比如: 机翼用泡沫金属。
在一个结构上钻孔以减轻重量。
20如果一个物体已经是多孔的,则利用这些孔引人有用的物质或功能。 比如:
用多孔的金属网吸走接缝处多余的焊料。 药棉。
TRIZ的故事31
"椰碳运动服"
Cannondale公司即将推出的自行车新款运动服"Carbon LE"是用一种新 布料剪裁而成的,它具有防
呢?从椰子中提取的碳。椰子的外壳被加热到1 600摄氏湿、除味、防紫外线等功能。它由什么制成的
(水和空气过滤器中使用的也是这种碳) ,与纱线混合,织成"Carbon LE"布 料。这些度会生成活性碳
防止异味和有害射线侵入,并能使通过一个专利程序保持活性的碳颗粒,形成一种多孔渗水的表面,
身体排出的汗液迅速蒸发。这种运动服 经常清洁、晒干,纤维会焕然一新,骑车者穿着它会感觉更轻
松。
4.2.32发明原理32:改变颜色
改变颜色( change the color)原理体现在4个方面:
1)改变物体或其周围环境的颜色。
比如:
在冲洗照片的暗房中使用红色暗灯。
改变难以观察的物体或过程的透明度或可视性。 2)
比如:
感光玻璃。
在半导体的处理过程中,采用照相平版印刷术将透明材料改成实心遮光板。同样地,在丝绢网印花处理
O 中,将遮盖材料从透明改成不透明
采用有颜色的添加剂,使不易观察的物体或过程容易观察到。 3)
比如:
研究水流试验中,给水加入颜料。
如果已经加入了颜色添加剂,则借助发光迹线追踪物质。 4)
TRIZ的故事32 降落伞的秘密
降落伞工程师为研究降落伞的降落过程,制做了一只小降落伞模型, 然后放入有水流流动的透明
玻璃管中,研究模型的降落轨迹和涡流的形成。
研究工作进行得不大顺利,因为透明水中的涡流很难用肉眼观察到。
于是,工程师在模型上涂上可溶颜料,情况暂时得到了改善,但是,模型 经过几次试验以后,颜料没有
模型被颜料搞得变了形,测试条件发生了变化,测试的结采了,于是需要停下测试再次涂上颜料,结果
误差也增大了。
颜色应该从模型内壁出来。"一位工程师说,"但是模型伞的吊线太细 了,很难能让墨水通过。" "
世上还有在大米上作画的巧匠,我们也许需要那样的人来解决这个难 题。"另一位工程师附和道。 "
不可想象,完成这样的模型得花多长时间!"总工程师说道。 问题陷入了僵局O "
突然, TRIZ先生出现了O
"就用现在的模型,不使用颜料,让模型自己在水中产生颜色,一层又 一层,就像神话一样。" 那不可能,"工程师说,"颜色从哪里来?" "
从水中, "TRIZ先生说,"只有一个来源,当水和吊线接触时,就产生 一种颜色,或者另一种像颜"
" 色的物质。
这个降落伞的秘密就是,将降落伞做成一个电极,与玻璃管中的水形 成电解作用,利用电解原理产
生的气泡,来观察模型的运动和涡流的形成。
气泡来自于水,增加了可观察性。看似改变了水的颜色,实际并没有 改变水的真正颜色。
4.2.33发明原理33:同质性
同质性( homogeneity)原理:将物体或与其相互作用的其他物体用同一材料或特
性相近的材料制作。
比如:
使用与容纳物相同的材料来制造容器,以减少发生化学反应的机会。 用金刚石制造钻石的切割
工具。
TR恒的故事33
水果纹身
现在一些产品包装员和分发员正在体验一种新的形式,利用一种自然 光标签,就是用激光在水采和蔬菜的表皮刻上识别信息(比如产地、种类 等) ,但不会擦伤或造成其他的伤害。用梨子进行味道试验,除了刻标签的 地方看上去有点怪怪的外,吃起来并没有什么两样。这种新的标签方式可 以让供货商给每一个水果标注更具体的信息,比如一个桃子什么时候成熟, 什么时候可以食用。
这样,使用了同质性原理,就避免了使用额外的标签。
4.2.34发明原理34:抛弃与再生
抛弃与再生(rejecting and regenerating pa由)原理体现在两个方面:
1)抛弃或改变物体中已经完成其功能和无用的部分(通过榕解、蒸发等手段)。 比如: 在药品中使用消溶性的胶囊。 火箭飞行中的分离抛弃。
2)在过程中迅速补充物体所消耗和减少的部分。
比如:
自动铅笔。
自动磨快割草机的刀片。
TRIZ的故事34
成品油输送的困境
一家石油化工厂,经常需要使用同一条管道长距离轮换输送不同种类的 成品油。为避免不同液体混合到一起,需要在转换输送液体时,在2种液体间加一个分隔器,将液体分隔开来。常用的分隔器是一个活塞状的橡胶球。
"这种分隔器经常不能保证效果,"经理说,"因为管道中液体处于高压 状态,液体会渗透过分隔器而
产生混合。"
"而且,因为我们的管道每200公里就有一个泵站,分隔器不能通过泵 站,需要取出来,再放到下一
段管道。"经理介绍道,"我们需要一种分隔 器,既能通过泵站又能避免不同液体产生混合。"
这似乎是一个无法解决的难题。
突然, TRIZ先生出现了。
"我们需要这样的分隔器,"他说,"既分隔又不能存在,可以这样来考
于是,一个基于抛弃原理的解决方案产生了。
用氨水做分隔器,可以与油一样通过泵站。在到达目的地后,氨水会 变成气体挥发掉,对成品油没
有产生危害。氨水完成自己的分隔使命后被 抛弃了。
4.2.35发明原理35:物理/化学状态变化
物理/化学状态变化( transform the physical/chemical state)原理:改变物体的物理/ 化学状态,浓度/密度,柔性,温度。
比如:
在制作甜心糖果的过程中,先将液态的夹心冰冻,然后漫入溶化的巧克力中, 这样避免处理杂乱、胶粘的热液体。
将氧气、氮气或石油气从气态转换成液态,以减小体积。
液体肥皂是浓缩的,而且从使用的角度来看比固体肥皂更有粘性,更容易分配 合适的用量,当多人使用时也更加卫生。
用可调节的消音器来降低货物装入集装箱时的噪音,主要是限制集装箱壁的 振动。
使橡胶硫化(硬化)来改变其柔韧性和耐久性。
温度升高到居里点以上,将铁磁体改变成顺磁体。
通过升高温度来加工食物(改变食物的味道、香味、组织、化学性质等)。 降低医学标本的温度来保存
它们,以用于今后的研究。
TRIZ的故事35
自动消失
铸造厂里,铸件表面需要清洁,常用的方法是吹砂机,用高速运动的沙子将铸件表面的污层冲掉。
但是,这个工序带来的一个问题是,铸件的缝隙里会残留沙子而且不
易清除干净,尤其是又大又重的产品,解决起来更是困难。
工程师们被要求来解决这个问题。
也许可以先将缝隙盖上,"一位工程师说,"但增加大量的工作量。" "而且,铸件的清洁程度受到"
"另一位附和道。 影响。
这似乎是一个不易解决的难题。
突然, TRIZ先生出现了O
"沙子可以自己从缝隙里出来,"他说,"我们需要另一种沙子。" 于是,一个基于物理状态变
化的解决方案产生了。
用冰粒来代替沙子。
冰粒也被用在批量土豆、红薯的清洗工序中。
4.2.36发明原理36:相变
相变(phase transformatio时原理:利用物体相变转换时发生的某种效应或现象(例 如热量的吸收或释放引起物体体积变化)。
比如:
与其他大多数液体不同,水在冰冻后会膨胀。可以用于爆破。
热力泵就是利用一个封闭的热力学循环中,蒸发和冷凝的热量来做有用功的。 TRIZ的故事36 固体水
波兰作家史蒂芬?万菲各在1964年发表的幻想小说《疯子》中,描述了 精神病人安里?格里乔的故事。
安里?格里乔想发明在200"C高温下都不融化的固体水,而且获得了成 功。他发明了一种白色粉末状的
说"固体水的发现可以让人们在水资源缺乏的地区生活,团体水不固体,在高温下可变成清澈的水。格里乔
皿而可以方便地以各种方式运送到任何地方去。" 需要器
小说归小说,但科技的发展却是真真切切的。
1967年,团体水采真被发明出来了。这种包含90%水和10%硅酸的团 体水,确实呈现为白色的粉末状。
相变的应用,可以让很多问题得到巧妙解决。
4.2.37发明原理37:热膨胀
热膨胀(thermal expansion)原理体现在两个方面:
1)利用热膨胀或热收缩的材料。 比如:
过盈配合装配中,冷却内部件使之收缩,加热外部件使之膨胀,装配完成后恢 复到常温,内、外件就实现了紧配合装配。
2)组合使用多种具有不同热膨胀系数的材料。 比如: 双金属片传感器,使用两种不同膨胀系数的金属材料并连结在一起,当温度变 化时双金属片会发生弯曲。
TRIZ的故事37
超精确阀门
化学家邀请了一位发明家来帮助解决一个难题。
在我们的一个试验中,需要精确控制气流的流量,可现有的阀门均不 "
能满足控制的要求。"化学家苦恼地说。
当然了,"发明家说,"现有的阀门根本无法达到你那么苛刻的要求。" "但是,试验中对气体的控制要"
" 求又不能降低。
这是一个难以解决的问题。
突然, TRIZ先生出现了。
只要稍微动动脑筋,"发明家说,"结合高中物理课程中的知识,这个 问题很容易解决。" "
于是,一个基于热膨胀原理的解决方案产生了。
采用晶体结构的材料来做阀门的阀门体,利用热膨胀原理来实现精确 的流量控制。这就是现在已经普
遍使用的超精确阀门。
4.2.38发明原理38:加速氧化
加速氧化(strengthen oxidation)原理体现在4个方面: 1)使用富氧空气代替普通空气。 比如:
水下呼吸器中存储浓缩空气,以保持长久呼吸。 2)使用纯氧代替富氧空气。
比如:
用氧气一乙快火焰作高温切割。
用高压氧气处理伤口,既杀灭厌氧细菌,又帮助伤口愈合。 3)使用电离射线处理空气或氧气,使用离子化的氧
气。
比如:
空气过滤器通过电离空气来捕获污染物。 4)用臭氧代替离子化的空气。
比如:
臭氧溶于水中去除船体上的有机污染物。
TRIZ的故事38
矿渣吊桶的盖子
矿石熔炼后的矿渣,在lOOO"C时倾倒进大吊桶,作为极好的原料通过 铁道被送往工厂加工成建筑材
在表面和桶壁附近会形成坚硬的壳,需要九牛二虎之力才可料。但运送过程中,吊椅中的矿渣会冷凝,
半液态矿渣进行使用。而另外的少部分凝固的矿渣要倒掉都不容易,需要 很多人力来清破壳,倒出大
除吊桶内的残留硬壳。浪费巨大的资源和人力。
最后,这个问题交给专家委员会来解决。
应该设计绝热良好的吊桶。"一位专家说道。 "
我们已经这样试过了,但没有成功。"生产线的一位成员反对说,"绝热 层会占去很大的空间,吊"
" 桶将很宽大并超出铁路的宽度极限而不能接受。
给吊椅加一个盖子怎么样?"专家接着说,"为什么不能用绝缘体做一 个盖子呢?主要的热量是从高温"
" 的液体矿渣表面损失的。
我们也尝试过这种办法,"生产线的成员叹息道,"这吊椅如此大,可 以想象一下盖子有多大,盖"
子得启用吊车来盖上或取下。增加的工作量巨大啊1"
"我们需要寻求不同的方法处理这个问题。"第2位专家说,"让我们重
新构思整个过程以便不需要将矿渣运送那么远。"
我不这样想,"另一位专家反对说,"我认为应从不同的角度思考一下, "
以更快的速度输送矿渣。"
我们需要找到问题的根源,"第4位专家说,"这个构思要巨大得多, "
炼铁时不产生矿渣!
这似乎是一个难以解决的问题。
TRIZO 突然, 先生出现了
"这个问题可以这样构思?….." 于是,一个基于加速氧化原理的方案展开了O
苏联发明家美克尔?夏洛波夫解决了这个问题,并马上被很多冶金厂 应用。解决方案是:给吊椅中
反应后会形成一层矿渣泡沫,泡沫有很好的保温作用,将的灼热矿渣泼上冷水,矿渣和冷水急速氧化
相当于在矿渣表面加上了一个厚厚的"盖子"。这个"盖子"又不会妨碍矿渣 倒出吊桶。 矿渣和空气隔绝,
4.2.39发明原理39:惰性环境
惰性环境(inert environment)原理体现在两个方面:
1 )用惰性气体环境代替通常环境与 比如:
用氧气等'惰性气体填充灯泡,防止发热的金属灯丝氧化。
在真空中完成过程。 2)
比如:
在粉末状的清洁剂中添加惰性成分,以增加其体积。这样更易于用传统的工具 来测量。
真空包装。
TRIZ的故事39
霜冻提前来临
气象局通知,令年的霜冻将会提前来到。
这将是一场灾难。"农场主沮丧的说,"我扪的大片种子地怎、么办呢? "
这些种子还未长大,仍然需要温暖的空气。"
这片地太大了,我们没有薄膜进行覆盖,这种种子又不能经受火烤, 不能点火加温。真是急死"
!"大家如同热锅上的蚂蚁,急得团团转。 人了
突然, TRIZ先生出现了。
我们需要对种子进行保温吧I"他说,"请来消防队,我有一个主意。" 于是一个基于惰性环境的解"
决方案产生了。
让消防队给田地喷上一层惰性气体的泡沫, .作为被子进行保温。 4.2.40发明原理40:复合材料
复合材料(composite materials)原理:从单一材料改成复合材料。
比如:
复合的环氧树脂/碳素纤维高尔夫球杆更轻,强度更好,而且比金属更具有柔韧 性。用做航
空材料时也是相同的情况。
玻璃纤维制成的冲浪板更轻,更容易控制,而且与木制的相比更容易做成各种 不同的形状。
TRIZ的故事40 守飞 叫气 饮用水净化器
一杯咖啡(3美元)的价格就可以拯救一条生命。生命吸管( )wartsefil是 一种获取饮用水的吸管装直,由鸡士
?弗兰德森公司 (Vestergaard Frandsen)研制,它使用7种过滤器,包括网丝、活性破和琪, 能净化185加仑 θ 维斯特格德
的水,足够一个人的饮用O它能预防饮用水引发的疾病, 如伤寒和病疾,在发展中国家,这些疾病每年至
少夺去200万人的生命。该 装直也能为熄风、地震或其他灾难的受害者提供安全的饮用水。它还可以 成为
"武器"。 人们周末外出旅游随身携带的方便的
生命吸管里所使用的过滤器,就是一种复合材料。
Θ 1加仑=4.546升。