創(chuàng)新方法教程中級1

創(chuàng)新方法教程（中級）創(chuàng)新思維與創(chuàng)新技法：P5案例1-1冰輸油管某南極探險隊第一次準(zhǔn)備在南極過冬，由于是初到南極，沒有太多的實地經(jīng)驗。在設(shè)法用輸送船把汽油運到越冬基地時，才發(fā)現(xiàn)輸送管的長度根本不夠?？僧?dāng)時又沒有備用的管子，這一問題難住了所有隊員。隨即，隊長召集部分人員利用綜攝法開了一次小組會議，商討解決辦法。會議之初，大家提出了數(shù)十種建議，但大多都有一定的局限性。通過隨后的凈化問題、理解問題等分析過程，最終激勵產(chǎn)生了“用冰來做輸油管”的創(chuàng)造性設(shè)想。這個大膽的設(shè)想當(dāng)然不是憑空想出來的，因為南極非常冷，水到碰到外界空氣的瞬間就會變成冰，換句話說是滴水成冰。但問題的關(guān)鍵是怎樣才能使冰形成管子形狀，而且不會中途斷裂。隊長很快有了靈感:“我們不是有醫(yī)用繃帶嗎？就把它纏在鐵管子上，再淋水讓它結(jié)冰，然后再拔出鐵管，不就成了冰管子了嗎？用這種方法做冰管子，再把它們一節(jié)節(jié)地連在一起，要多長就有多長?！痹谡麄€創(chuàng)造性構(gòu)想中，首先是找出冰管來代替輸油管，其次是將繃帶的機(jī)能由包扎傷口轉(zhuǎn)為包纏鐵管。通過已知的事物做媒介，將毫無關(guān)聯(lián)、不相同的元素有機(jī)地結(jié)合起來，也就是提取各種事物的長處，把它們綜合在一起，創(chuàng)造性地找出了解決問題的辦法。P6案例1-2電桿問題解決某收發(fā)設(shè)備公司參加一個軍事接收天線的競標(biāo)，競標(biāo)的天線在冬天溫度達(dá)零下40℃的區(qū)域使用。由于該公司所在地很少見到雪，因此公司設(shè)計了一種質(zhì)量較輕的電桿，卻遺忘了一個因素：天線因積雪結(jié)冰會變的超重，從而導(dǎo)致承載天線的桿子向下彎曲或折斷。也就是說他們設(shè)計的天線是不符合要求的，但軍方考慮到重量的原因（電桿應(yīng)該輕便，因為它是被一個有三個士兵組成的小分隊攜帶和運送），還是采用了他們的方案。但實際上，他們設(shè)計的桿子想要防止斷裂，質(zhì)量必須再增加一倍，公司也因此陷入到兩難的境界。為了更好的解決這一難題，項目負(fù)責(zé)人決定召集公司相關(guān)技術(shù)人員，采用綜攝法召開一次小組會議，以商討解決對策。經(jīng)過前期頭腦風(fēng)暴式思考，搜集到增加加強肋、可拆卸套管結(jié)構(gòu)、冰凍等多個想法。當(dāng)聽到冰凍時，一名與會人員結(jié)合自身經(jīng)驗，產(chǎn)生了在原有設(shè)計基礎(chǔ)上使電桿表面結(jié)冰的念頭。這個想法一提出，立即引起了所有與會人員的熱議。經(jīng)集體的努力，最終得到了能有效解決問題的創(chuàng)造性方案。即在不改變現(xiàn)有桿子重量及結(jié)構(gòu)的情況下，給桿子創(chuàng)造一個粗糙的表面。經(jīng)這樣處理的桿子重量依然較輕，便于裝卸及運輸。而在安裝后，當(dāng)積雪使得天線重量增加的同時，桿子粗糙的表層也會因積雪而在其四周粘上冰層，冰包起來的電桿完全可以承受攜有冰雪負(fù)載的天線（坦克可以再50mm厚的冰面上安全行駛）。這樣，一個動態(tài)的電桿使得整個問題得以解決。P9案例1-3電風(fēng)扇創(chuàng)新某電風(fēng)扇生產(chǎn)廠為了改善公司效益連年下滑的狀況，組織相關(guān)人員進(jìn)行檢核表式創(chuàng)新性思考，以得到更多產(chǎn)品創(chuàng)新方案，生產(chǎn)出更具市場競爭力的產(chǎn)品，進(jìn)而提高公司效益。通過對生成的想法進(jìn)行搜集整理，篩選得到檢核表如表1-2所示。表1-2電風(fēng)扇創(chuàng)新檢核表角度檢核問題創(chuàng)新想法用途有無新的用途？是否有新的使用方式？可否改變現(xiàn)有的使用方式？保護(hù)用電風(fēng)扇：冰箱、電視機(jī)內(nèi)裝風(fēng)扇散熱，防止過熱類比有無類似的東西？利用類比能否產(chǎn)生新的觀念？過去有無類似的問題？可否模仿？能否產(chǎn)國太陽能、遙控、激光風(fēng)扇：引進(jìn)各種技術(shù)，如太陽能、遙控、激光等。增加可否增加些什么？附加些什么？更長的時間？更長、更高、更厚？提高強度、性能、加倍？放大？自動控制電風(fēng)扇：根據(jù)環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)風(fēng)量、控制時間減少能否減少東西？可否密集、壓縮、濃縮、聚束？可否微型化？可否縮短、變窄、去掉、分割、減輕？吸頂電風(fēng)扇：去掉電扇，改成吸頂式改變可否改變功能、顏色、形狀、運動、氣味、音響、外形？是否還有其他改變的可能？保健電風(fēng)扇：改進(jìn)變通風(fēng)扇易使人傷風(fēng)感冒的缺點代替可否代替？用什么代替？還有什么別的排列、成分、材料、過程或能源？木葉片電風(fēng)扇：葉片用特殊木料制成，經(jīng)藥物浸泡有保健功能變換可否變換？有無互換的成分？可否變換模式、布置順序、操作工序、因果關(guān)系以及規(guī)范？球形風(fēng)扇、柵葉風(fēng)扇：改變結(jié)構(gòu)，使風(fēng)扇使用性能變化顛倒可否顛倒？可否顛倒正負(fù)、正反？可否頭尾、上下顛倒？可否顛倒位置、作用？熱風(fēng)、排風(fēng)、吸塵扇：冬天供熱風(fēng)、作排風(fēng)扇用、作吸塵用組合可否重新組合？可否嘗試混合、合成、配合、協(xié)調(diào)？可否把物體組合、目的組合、物性組合？滅蚊風(fēng)扇、催眠風(fēng)扇：與加溫、滅蚊、催眠聯(lián)系起來通過組織專家對上述生成的想法進(jìn)行深入評價分析，發(fā)現(xiàn)木葉片電風(fēng)扇、催眠風(fēng)扇等少數(shù)幾種想法極具市場開發(fā)前景。隨即，公司便將其作為公司新產(chǎn)品研發(fā)的重點。P10案例1-4車床改進(jìn)傳統(tǒng)車床存在功能單一、通用性不強、加工精度低、操作不便等缺陷。對于某些設(shè)備較少的單位來說，只需對原有設(shè)備稍加改進(jìn)，便能發(fā)揮其潛在功能，就一定會帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。某機(jī)床廠利用檢核表法對自身產(chǎn)品進(jìn)行檢核式思考，形成的檢核表如表1-3所示表1-3車床改進(jìn)檢核表角度具體研究的問題創(chuàng)新想法用途有無新的用途？是否有新的使用方式？可否改變現(xiàn)有的使用方式用硫化鉬于粉將高速鋼刀具進(jìn)處理后，可提高耐用度；在砂輪上涂上肥皂，節(jié)省大量用于修整砂輪的輔助工時，提高工件的質(zhì)量類比有無類似的東西？利用類比能否產(chǎn)生新觀念？過去有無類似的問題？可否模仿？能否超過在45°工作斜面上鉆孔時，只要變換一下鉆頭的形狀將其鉆刃變成全圓弧形就可順利地在斜面工件上鉆孔增加可否增加些什么？附加些什么？更長的實踐？更長、更高、更厚？提高強度、性能、加倍？放大？減少能否減少東西？可否密集、壓縮、濃縮、聚束？可否微型化？可否縮短、變窄、去掉、分割、減輕？原車床中刀架每格為o．05mm，現(xiàn)創(chuàng)新為每格0.005mm；原大拖板每格為1mm，現(xiàn)創(chuàng)新為o．1mm；原小刀架的角度每格為1度'現(xiàn)創(chuàng)新為每格副尺是o．06，尾座進(jìn)給刻度原每格值縮小為I/10；原小刀架橫向進(jìn)給值同樣縮小為1/10改變可否改變功能、顏色、形狀、運動、氣味、音響、外形？是否還有其他改變的可能？代替可否代替？用什么代替？還有什么別的排列、成分、材料、過程或能源？將原有的尾座創(chuàng)新成“輕便滾動”尾座；將原有的鉆夾頭，創(chuàng)新成“微量進(jìn)給式”；將原有切斷刀創(chuàng)新為“再生可調(diào)多用切斷挑扣車刀”等，多是現(xiàn)有發(fā)明的多用代用品變換可否變換？有無互換的成分？可否變換模式、布置順序、操作工序、因果關(guān)系以及規(guī)范？C1617車床刻度的更換，全新的縱向刻度盤，每旋轉(zhuǎn)一格值1mm，每旋轉(zhuǎn)一圈是100mm，然后再加上游標(biāo)副尺，精度可達(dá)到0.1mm顛倒可否顛倒？可否顛倒正負(fù)、正反？可否頭尾、上下顛倒？可否顛倒位置、作用？在機(jī)加工中，絞孔時可采用從內(nèi)到外，從左到右的逆向操作，能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果；逆向操作擠壓加工精孔；逆向走刀切削細(xì)長桿等組合可否重新組合？可否嘗試混合、合成、配合、協(xié)調(diào)？可否把物體組合、目的組合、物性組合？組合式多工位快換刀架革新成果；可調(diào)中心多用鉆夾工具成果；組合式多用套扣、攻絲工具成果；復(fù)合式多工位微調(diào)中心鉆夾工具成果通過分析，選用檢核表中的減少、變換、組合的方法作為進(jìn)一步研究重點，對機(jī)床加工精度低，結(jié)構(gòu)不緊湊，通用性差等方面進(jìn)行改進(jìn)。革新后的車床在推廣應(yīng)用到實際生產(chǎn)中后，贏得了廣大使用者的好評，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。P13案例1-5衣服干燥機(jī)設(shè)計某衣服干燥機(jī)生產(chǎn)廠家為了增加其產(chǎn)品市場份額，召集相關(guān)技術(shù)人員運用形態(tài)分析法進(jìn)行創(chuàng)造性思考，以開發(fā)出極具市場競爭力的新產(chǎn)品，進(jìn)而改善企業(yè)效益。整個分析過程分兩個層次進(jìn)行，如下所述。第一層形態(tài)分析：根據(jù)對研究對象的分析，可將這一創(chuàng)新問題分解成3個主要因素——干燥機(jī)制、衣服周圍環(huán)境、熱源。通過頭腦風(fēng)暴式討論，可針對這些因素確定其多個可能形態(tài)，如干燥機(jī)制可能是滾動、擰、垂直振動等。畫出相應(yīng)的形態(tài)分析矩陣，如表1-5所示。表1-5衣服干燥機(jī)因素-形態(tài)矩陣表因素形態(tài)干燥機(jī)制滾動擰垂直振動水平振動壓衣服周圍環(huán)境氣體液體真空固體熱源電煤氣太陽能原子能摩擦通過這一層形態(tài)矩陣組合分析，共可得到100個方案(5x4x5=lOO)。針對不同因素素采用相應(yīng)的評分機(jī)制進(jìn)行綜合評定分析，篩選得到電熱滾動式氣體干衣機(jī)這種創(chuàng)新性、實用性較高的創(chuàng)新方案作為深入研究的設(shè)計方案。第二層形態(tài)分析：通過對上述分析得到的電熱、滾動、氣體是進(jìn)行深入形態(tài)分析的主要因素。通過進(jìn)一步運用頭腦風(fēng)暴式討論，得到相應(yīng)的形態(tài)分析矩陣如表1-6所示。表1-6第二層形態(tài)分析矩陣表因素形態(tài)電熱輻射板加熱線圈接觸加熱吹熱風(fēng)滾動垂直旋轉(zhuǎn)水平旋轉(zhuǎn)升降氣體空氣O2CO2N2通過這一層組合分析，又可得到大量的方案。繼續(xù)對不同因素進(jìn)行綜合評定分析，可篩選得到“熱風(fēng)式垂直旋轉(zhuǎn)空氣干衣機(jī)”這一極具市場開發(fā)潛力的創(chuàng)新方案。P14案例1-6熱塑性塑料注射機(jī)某熱塑性塑料注射機(jī)廠為了提高產(chǎn)品市場競爭力，而應(yīng)用形態(tài)分析法對其產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新。在對創(chuàng)新問題、創(chuàng)新背景等進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，綜合考慮熱塑性使用要求、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性等因素，擬定設(shè)計要求如下：(1)功效實用性。驅(qū)動準(zhǔn)確平穩(wěn)，合模力足夠，有充足的模具安裝面積，動模板變速移動，有合適的注射速度和壓力，熔料溫度均勻，計量準(zhǔn)確，空循環(huán)時間短。(2)可靠性。使用可靠，主要零部件使用壽命長。(3)人機(jī)性。有安全裝置，保護(hù)操作人員、機(jī)器、模具，機(jī)器運行有顯示。(4)環(huán)境保護(hù)。機(jī)器運行噪音低，傳動無泄露，無污染。(5)操作性要求。操作方便省力、加料容易，零部件易維修。(6)工藝性。主要零件結(jié)構(gòu)加工工藝性好，結(jié)構(gòu)易拆卸、易裝配。(7)經(jīng)濟(jì)性。結(jié)構(gòu)簡單、制造維修成本低。(8)造型。外觀造型新穎、尺寸比例協(xié)調(diào)。按零部件功能之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行功能分解，從總功能開始追問其手段功能（即實現(xiàn)辦法），然后再以這一手段功能為目的，進(jìn)一步追問其手段。如此反復(fù)進(jìn)行直到分解至功能元為止。在進(jìn)行功能分解的同時定義各分功能，最后得出如圖1-5所示注射機(jī)的功能系統(tǒng)圖。運用發(fā)散思維對已確認(rèn)的A-J十個思考維度，進(jìn)行可能解決方案列舉。并根據(jù)功能系統(tǒng)圖，將各分功能及其相應(yīng)解法列表組成形態(tài)矩陣，如表1-7所示。表1-7注射機(jī)分功能解的形態(tài)矩陣分功能技術(shù)物理解注射裝置柱塞式雙階柱塞式螺桿柱塞式往復(fù)柱塞式加料容積加料重量加料加熱微波加熱電阻絲加熱合模裝置增壓式充液式特殊液壓式單曲軸式對稱型雙曲軸式特殊雙曲軸式組合式驅(qū)動電動機(jī)液壓泵控制開式控制反饋控制液壓馬達(dá)組合式冷卻水冷風(fēng)冷調(diào)模調(diào)節(jié)肘桿調(diào)節(jié)動模板調(diào)節(jié)后模板制前頂出機(jī)械頂出液壓頂出氣壓吹出安全電氣保護(hù)電氣液壓聯(lián)合保護(hù)電器機(jī)械聯(lián)合保護(hù)對表1-8涉及的形態(tài)進(jìn)行有序組合式分析。但由于供設(shè)計者考慮、選擇的方案太多，在選用時應(yīng)根據(jù)相容性、優(yōu)先性及淘汰性原則并結(jié)合工程設(shè)計經(jīng)驗、現(xiàn)有材料及來自其他方面的建議，篩選出幾個可供進(jìn)一步設(shè)計的方案。最后再從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、社會性等幾個方面對篩選出的設(shè)計方案進(jìn)行詳細(xì)的綜合評定，以確定出最終的設(shè)計方案。P19案例1-7汽車減速箱改進(jìn)某汽車減速箱生產(chǎn)商，為了提高公司產(chǎn)品市場競爭力，而決定采用QFD方法，成立相應(yīng)的QFD小組，對公司產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)。通過問卷調(diào)查，項目小組了解到，用戶對減速箱的要求是外形尺寸小、密封性好、承載能力大、速度變化小等，這些要求涉及減速箱的結(jié)構(gòu)、性能、價格等多個方面。同時，通過調(diào)查還獲得了相應(yīng)的用戶需求重要度信息。通過召開頭腦風(fēng)暴會議，針對已獲取的用戶需求信息，商討確定相應(yīng)的技術(shù)特征為外形尺寸、密封性、承載能力等。隨后，小組又對各項用戶需求和對應(yīng)的技術(shù)特征間的相互關(guān)系進(jìn)行打分，構(gòu)建并完善相應(yīng)的減速箱產(chǎn)品規(guī)劃質(zhì)量屋，如圖1-8所示。在完成質(zhì)量屋構(gòu)建后，QFD小組對其進(jìn)行了仔細(xì)地分析與評審，主要是對關(guān)系矩陣進(jìn)行完整性、合理性與一致性檢查。緊接著，小組成員憑借自身經(jīng)驗，綜合考慮技術(shù)特征重要度、用戶競爭性、技術(shù)競爭性、技術(shù)實施難度與成本、技術(shù)特征自相關(guān)矩陣等多種因素對質(zhì)量屋進(jìn)行綜合分析，確定出價格、可靠性、使用壽命等幾個重點配置技術(shù)特征項，并進(jìn)入到下一階段配置。通過隨后幾個階段的質(zhì)量功能配置及不斷迭代與完善分析，QFD小組最終確定把齒輪強度、硬度與精度，軸強度，潤滑油的黏度等幾個方面作為改進(jìn)的關(guān)鍵。在相關(guān)技術(shù)人員攻關(guān)性研究下，小組最終圓滿完成了減速箱改進(jìn)任務(wù)。P24案例1-8火箭引擎問題解決火箭引擎中固體燃料的形狀為一個空心圓柱（圖1-10），使用這種形狀的燃料存在一個問題：隨著燃料的燃燒，其燃燒區(qū)域半徑不斷變大，隨之使產(chǎn)生的推力也產(chǎn)生相應(yīng)的增加。設(shè)計者需要想出一個方案保證引擎推力不變。(l)問題初步分析①有害效應(yīng)參數(shù)列表：能量浪費，穩(wěn)定的推力，推力增加，燃燒區(qū)域增加，周長增加；②系統(tǒng)及周邊環(huán)境物體列表：固體燃料、火箭、推力；③重組后的問題：使燃燒區(qū)域與周長的變化無關(guān)，或?qū)⑾嚓P(guān)性降低，不要加入系統(tǒng)內(nèi)部及周邊環(huán)境物體列表以外的其他物體。(2)模式化重構(gòu)問題系統(tǒng)全部變量：固體燃料、內(nèi)部空心半徑及火箭推力；構(gòu)成系統(tǒng)及周圍環(huán)境：固體燃料、火箭、推力。本實例中的不利結(jié)果：在燃燒過程中，內(nèi)部空心半徑不斷變大，燃燒產(chǎn)生推力也相應(yīng)增加。問題重構(gòu)：使燃燒區(qū)域與周長變化無關(guān)，或?qū)⑾嚓P(guān)性降低，不要加入系統(tǒng)內(nèi)部及周邊環(huán)境物體列表以外的其他物體。(3)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ú呗苑治鲋亟M后的問題，因其不能構(gòu)成一個概念化的解決方案，所以使用重組策略。這一選擇決定了在概念生成階段，應(yīng)該選用分割或者屬性依賴改變技術(shù)。(4)選擇并應(yīng)用創(chuàng)新思維激勵工具選擇屬性依賴改變技術(shù)對問題進(jìn)行系統(tǒng)分析。①列出系統(tǒng)物體：固體燃料、火箭、推力；②選擇一個物體：固體燃料；③選擇沒有關(guān)聯(lián)的參數(shù)：橫截面的形狀和燃燒的進(jìn)程；④將選擇的參數(shù)屬性關(guān)聯(lián)起來：橫截面的形狀將隨著燃燒的進(jìn)程從一個復(fù)雜的鋸齒形狀變成一個正圓。解決方案：使橫截面的周長保持恒定，即隨著燃燒的進(jìn)行，橫截面從最初的復(fù)雜形狀到最終的正圓，盡管平均半徑不斷增加，周長始終保持不變，如圖1-11所示。(5)方案評價這一方案創(chuàng)造性解決了火箭引擎推力隨著燃料燃燒而改變的問題，應(yīng)用前景廣闊，十分具有進(jìn)一步開發(fā)潛力。P25案例1-9彎管強度的問題彎曲鋼管是玉米粒加工設(shè)備中常見的導(dǎo)同輸送組件之一。在空氣流的驅(qū)動下，玉米粒通過這種鋼管被輸送到指定位置。然而，缺陷正是在鋼管的彎曲處，由于玉米粒流的撞擊，該處的鋼管壁磨蝕的很快，如圖1-12所示。但為了保證一定的生產(chǎn)效率，氣流速度不能降低。通常情況下，通過采取加強在磨蝕區(qū)域管壁的厚度（改變材料，加厚）、將鋼管彎曲處改為可以方便更換的部件、給彎曲處涂上一層可以更換的保護(hù)層等措施，在一定程度以解決這一問題。然而，這些措施都沒有從根本上解決問題，如使用加厚材料只是延長了更換的時間、加入保護(hù)層只是更改了被磨蝕的對象等。為了從根本上解決這一問題，如下運用SIT方法來對其進(jìn)行系統(tǒng)分折，以尋找創(chuàng)造性的解決方案。對問題進(jìn)行分析，可得到：①有害效應(yīng)參數(shù)表：生產(chǎn)成本，磨蝕速率，玉米粒流，玉米粒硬度；②系統(tǒng)及周邊環(huán)境物體列表：鋼管，玉米粒，空氣流；③重組后的問題：使玉米粒流執(zhí)行的功能與磨蝕無關(guān)，或?qū)⑵浣档?，不要在系統(tǒng)中加入任何新的物質(zhì)。根據(jù)重組后的問題，可以得出一個概念化的構(gòu)思方案：將玉米粒與鋼管分離。采用擴(kuò)展策略，選擇功能合并對問題進(jìn)行創(chuàng)造性思考。①構(gòu)建必要的操作：分離玉米粒流與鋼管；②列出系統(tǒng)及周邊環(huán)境的物體：鋼管、玉米粒、空氣流；③從列表中選擇一個物體：玉米粒；④對選擇的物體做必要的修改，以便能執(zhí)行必要的操作：玉米粒應(yīng)該貼近鋼管的彎曲處。最終得到創(chuàng)造性的解決方案如圖1-13所示，即將鋼管彎曲區(qū)域的幾何形狀修改成口袋狀，以實現(xiàn)玉米粒在彎曲處聚集，進(jìn)一步保證彎曲處的鋼管免受玉米粒流的磨蝕。P37案例1-10液壓拔道器設(shè)計鐵軌使用一段時間后就會存在一定的方向偏差，為了使曲線圓順、直線更直，鐵路維護(hù)部門要對軌道進(jìn)行定期的矯正。矯正的過程是使鐵軌在水平面內(nèi)產(chǎn)生向左或者向右的移動，稱為拔道作業(yè)。矯正采用的工具為拔道器。某公司生產(chǎn)的拔道器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理簡圖如圖1-23所示。1為拔道器機(jī)座（用于固定和支撐拔道器上的零部件），2為拔道器的擺桿。3為頂桿（用于拔道時頂起和固定鋼軌），4為液壓缸的活塞桿，5為液壓活塞，6為液壓缸體，7為手動泵。6與7之間有一個單向閥。拔道時，鋼軌擱在頂桿上，用手動泵往液壓缸壓入液壓油，推動活塞桿移動，從而實現(xiàn)鋼軌移動。在拔道過程中，為了降低拔道力和減少拔道量的回彈，通常要將鋼軌提升，即起道。鋼軌在拔道過程中的運動軌跡為一圓弧，如圖l-24所示，OA為擺桿長度，軌跡的垂直分量為起道量H，水平分量為拔道量L。采用基于QFD和SIT的創(chuàng)新設(shè)計流程對拔道器進(jìn)行改進(jìn)，具體步驟如下：步驟1：制訂調(diào)查表，調(diào)查鐵路維修工人，獲取用戶需求和顧客對產(chǎn)品的競爭力評價；將用戶需求分類整理填入，并確定用戶需求權(quán)重。將用戶需求、技術(shù)特征、用戶需求權(quán)重、顧客競爭力評價等信息填入質(zhì)量屋；分析用戶需求和技術(shù)特征之間的關(guān)系、技術(shù)特征之間的關(guān)系；確定技術(shù)競爭力和目標(biāo)值；根據(jù)公式'TIRj=i=1nCIRi*Rij計算技術(shù)特征重要度，從質(zhì)量屋技術(shù)特征間的負(fù)相關(guān)出發(fā)，找出滿足顧客需求的技術(shù)問題。本文以起道量和拔道量的負(fù)相關(guān)為例進(jìn)行分析。問題確定為：在當(dāng)前結(jié)構(gòu)下，拔道量較大時，產(chǎn)生大的起道量，而鐵道施工現(xiàn)場要求起道量不能超過某個值（現(xiàn)行規(guī)定為30mm），超過后是拔道作業(yè)現(xiàn)場所不允許的。步驟2：問題系統(tǒng)在封閉世界條件下的組件空間為：P={擺桿、頂桿、液壓缸、鐵軌、空氣、液壓軸}。問題系統(tǒng)的有害效應(yīng)參數(shù)為：擺桿移動產(chǎn)生的過大起道量、活塞桿的位移、頂桿上的負(fù)載、液壓力。在封閉世界條件下，進(jìn)行問題重構(gòu)。重構(gòu)后的問題為：在起道量超過一定值后，擺桿的位移與活塞桿的位移無關(guān)或者負(fù)相關(guān)，且不添加任何新組件。步驟3：選擇問題求解策略。此時可以預(yù)設(shè)一種期望的物理狀態(tài)：實現(xiàn)擺桿的長度可變，即采用變長度的擺桿，所以選用擴(kuò)展策略。步驟4：采用概念激勵工具激勵出概念解。此處采用多用工具，選擇多用組件Pi為液壓缸。多用的液壓缸做出相對原來的變化為：使活塞桿固定在機(jī)步驟5：將步驟4激勵出的概念具體化，形成產(chǎn)品方案，得到的最終概念產(chǎn)品如圖1-26所示。改進(jìn)后的拔道器進(jìn)行拔道的過程如下：搖動手動泵，使壓力油進(jìn)入兩個液壓缸，兩個活塞桿伸出，頂桿走了一段距離的空程后頂住鋼軌；繼續(xù)搖動手動泵，系統(tǒng)壓力增大，起道油缸上升，頂桿將鋼軌抬起，此階段鋼軌產(chǎn)生垂直位移；當(dāng)拔道油缸活塞桿的作用力大于拔道力時，拔道開始，鋼軌產(chǎn)生垂直位移和水平位移，近似為圖1-24的曲線，此階段起道量與拔道量正相關(guān)；當(dāng)起道油缸接近垂直時，鋼軌的重量幾乎全部作用在起道油缸的平行方向上，起道油缸油壓不足以支撐鋼軌壓力，導(dǎo)致油鋼收縮，油液流入拔道油缸，加速了拔道過程，此階段，起道量與拔道量負(fù)相關(guān)。拔道器的這種設(shè)計方案充分利用了系統(tǒng)存在的資源，解決了起到量的要求，并且提高了效率，節(jié)約了能源。思考題：1．請自選一機(jī)械產(chǎn)品為研究對象，應(yīng)用綜攝法進(jìn)行創(chuàng)造性思考。2．以保溫瓶為研究對象，運用檢核表法，為開發(fā)新產(chǎn)品提供新設(shè)想。3．請以杯子為例，運用檢核表法進(jìn)行創(chuàng)造性思考，以提出更多的創(chuàng)新方案。4．某公園需要購買一批小游船，游船既要結(jié)實耐用，又要與公園主題有機(jī)的結(jié)合起來。試運用形態(tài)分析法進(jìn)行思考，為小游船設(shè)計提出更多的設(shè)計方案。5．試運用形態(tài)分析法設(shè)計辦公室存取便條紙用的取紙器，要求每次取紙一張，存紙50張以上，外形美觀，成本在10元以下。6．請自選一種產(chǎn)品，運用QFD方法對其進(jìn)行創(chuàng)新分析。7．水車式增氧機(jī)是通過其上的葉片攪動并帶起塘水，促使空氣中的氧氣向水中溶解，增加水中的含氧量，以保證魚類的正常生長。常用的水車式增氧機(jī)如思考題圖1—1所示。然而，伴隨著水車式增氧機(jī)應(yīng)用的深入，需要對其加以改進(jìn)，提高效率以應(yīng)對用戶的要求。試?yán)肧IT方法，針對這一問題展開創(chuàng)造性思考，以實現(xiàn)問題創(chuàng)造性的解決。8．延時自閉沖洗閥是進(jìn)行水流控制常用裝置之一，常用于衛(wèi)生間便池沖洗裝置中。它具有限時沖洗、延時、自閉、沖洗水量在一定范圍內(nèi)可調(diào)、防污染等功能，對衛(wèi)生器具的節(jié)水有一定幫助等優(yōu)點。某公司在原有管道系統(tǒng)基礎(chǔ)上，使用腳踏式延時自閉沖洗閥（思考題圖1-2）代替原先的老式旋塞閥。但在使用過程中，發(fā)現(xiàn)其在沖洗結(jié)束后，水管會出現(xiàn)振動和噪聲問題，這在一定程度上影響列使用者的正常生活。針對這一問題，在滿足經(jīng)濟(jì)性、實用性的前提下，試?yán)肧IT方法進(jìn)行創(chuàng)造性思考，提出相應(yīng)的解決方案。9．利用創(chuàng)造性模板法，自選常用的產(chǎn)品為研究對象進(jìn)行創(chuàng)造性思考。技術(shù)進(jìn)化與成熟度預(yù)測：P68-80例題：例3-3水墨坊研磨谷物的系統(tǒng)水磨坊系統(tǒng)是利用水流在研磨谷物。水磨坊包括以下的組成部件：水輪、齒輪和傳動裝置、石磨。水磨坊的工作原理是：水流沖擊水輪，水輪轉(zhuǎn)動，帶動齒輪和傳動裝置轉(zhuǎn)動，繼而帶動石磨轉(zhuǎn)動，石磨研磨谷物，研磨好的谷物被磨坊主放到專門的容器儲存，磨坊主添加谷物和收集面粉，如圖3-7所示。據(jù)此，我們使用完備性法則畫出這個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖3-8所示。掌握“完備性法則”'基于該法則去分析技術(shù)系統(tǒng)，有助于我們在沒計系統(tǒng)的時候，確定實現(xiàn)所需技術(shù)功能的方法，并節(jié)約資源'利用該法則可以幫助我們發(fā)現(xiàn)并消除系統(tǒng)中效率低下的技術(shù)系統(tǒng)。例3-4收音機(jī)的能量傳遞收音機(jī)在金屬屏蔽的環(huán)境（如汽車）中就不能正常收聽高質(zhì)量廣播。盡管收音機(jī)內(nèi)各子系統(tǒng)工作都正常，但電臺傳導(dǎo)的能量源（作為系統(tǒng)的組成部分）受阻，使整個系統(tǒng)不能正常工作。在汽車外加一天線，問題就解決了。另外技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化應(yīng)該沿著使能量流動路徑縮短的方向發(fā)展，以減少能量損失。減少能量損失的幾個途徑：(1)縮短能量傳遞路徑，減少傳遞過程中的能量損失；(2)最好用一種能量（或場）貫穿系統(tǒng)的整個工作過程，減少因能量形式轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的能量損失；（3）如果系統(tǒng)組件可以更換，那么將不易控制的場更換為更易控制的場。例3-5用手搖絞肉機(jī)代替菜刀剁肉餡用刀片旋轉(zhuǎn)運動代替刀的垂直運動，能量傳遞路徑縮短，能量損失減少，同時提高了效率。例3-6火車能量傳遞路徑由圖3-11可以看出，電力機(jī)車縮短了能量傳遞路徑，減少了傳遞過程中的能量損失，從而提高了能量的利用率。了解了能量傳遞法則，我們在設(shè)計和改進(jìn)系統(tǒng)的時候，首先要確保能量可以流向系統(tǒng)的各個元件，然后通過縮短能量傳遞路徑的方式，提高能量的傳遞效率，這樣使系統(tǒng)的各個元件都能為技術(shù)系統(tǒng)的正常工作提供最高的效率。例3-7散熱工具的進(jìn)化扇子——>折扇——>電風(fēng)扇——>空調(diào)例3-8電腦顯示器的進(jìn)化例3-9電話的進(jìn)化例3-10溫室天窗的進(jìn)化例3-11錫焊-鋁熱焊接烙鐵被完全簡化，加熱的功能傳遞給焊料，它可以自加熱。例3-12汽車儀表盤例3-13自行車的進(jìn)化早在19世紀(jì)中期，自行車還沒有鏈條傳動系統(tǒng)，腳蹬直接安裝在前輪上，此時，自行車的速度與前輪直徑成正比。因此為了提高速度，人們采用增加前輪直徑的方法，但是一味地增加前輪直徑，會使前后輪尺寸相差太大，從而導(dǎo)致自行車在前進(jìn)中的穩(wěn)定性很差，很容易摔倒。后來，人們開始研究自行車的傳動系統(tǒng)，在自行車上安裝了鏈條和鏈輪，用后輪的轉(zhuǎn)動來推動車子前進(jìn)，且前后輪大小相同，以保持自行車的平衡和穩(wěn)定。自行車的進(jìn)化如圖3-19所示。3-14帆船的進(jìn)化例3-15汽車的進(jìn)化例3-16電子元件的進(jìn)化真空管-晶體管-集成電路例3-17螺旋槳的進(jìn)化例3-18牙刷柄的進(jìn)化例3-19保險杠的進(jìn)化P85思考題1．“完備性法則”提出技術(shù)系統(tǒng)必不可少的四個子系統(tǒng)分別是什么？2．請根據(jù)“完備性法則”，畫出“人騎自行車”這一系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。3．從能量傳遞的角度來看，技術(shù)系統(tǒng)能夠正常工作的必要條件是什么？4．要提高系統(tǒng)的能量傳遞效率，有哪些有效的途徑和方法呢？5．動態(tài)性進(jìn)化法則包含哪幾個方面的內(nèi)容？6．結(jié)合身邊的實例，舉出符合“提高柔性”進(jìn)化路線的1~2個實例。7．結(jié)合身邊的實例，舉出符合“提高可控性”進(jìn)化路線的1~2個實例。8．什么叫技術(shù)系統(tǒng)的理想度？9．為什么說提高理想度進(jìn)化法則是其他所有進(jìn)化法則的基礎(chǔ)f!10．提高系統(tǒng)理想度的途徑和方法有哪些？11．子系統(tǒng)不均衡進(jìn)化法則的意義是什么？12.在日常工作中你所接觸到系統(tǒng)，其各子系統(tǒng)是否是交替進(jìn)化和發(fā)展的？請舉出1~2個實例。13.向超系統(tǒng)進(jìn)化的2個方向分別是什么？就每個方向分別舉出1~2個實例。14.“向微觀級進(jìn)化法則”提出的進(jìn)化趨勢是什么？15.舉出身邊符合向微觀級進(jìn)化趨勢的1`2個實例。16.系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性進(jìn)化表現(xiàn)在哪幾個方面？P80案例3-1心臟起搏器要求：用TRIZ進(jìn)化法則和路線預(yù)測下一代心臟起搏器的特征。心臟起搏器臨床上用于治療緩慢性心律失常。形象地說，心臟起搏器就是一臺高性能微型計算機(jī)，由高能電池提供能量，醫(yī)學(xué)術(shù)語稱為脈沖發(fā)生器，通過起搏電極導(dǎo)線連接于心腔。脈沖發(fā)生器可按照事先根據(jù)患者個體需求，編寫輸入的程序組發(fā)放電脈沖而帶動心跳，臨床上用于治療緩慢性心律失常。脈沖發(fā)生器呈扁圓形，體積非常小，大約有40x50x6mm3，重量約20一30克。起搏器通常埋植于上胸部的皮下組織內(nèi)，它的電極導(dǎo)線通過頭靜脈或鎖骨下靜脈到達(dá)心臟，導(dǎo)線頂端的電極固定在心臟的心內(nèi)膜面肌小梁內(nèi)。脈沖發(fā)生器發(fā)出的電脈沖，經(jīng)電極導(dǎo)線傳到心內(nèi)膜心肌，心肌感受到電脈沖刺激產(chǎn)生收縮。同時，起搏器電極也將心臟的電活動收集起來存人脈沖發(fā)生器內(nèi)的芯片內(nèi)，以便隨診時提取分析人工心臟起搏器在臨床上的廣泛應(yīng)用，使過去藥物治療無效的嚴(yán)重心律失?；颊叩玫骄戎?，大大降低了心血管疾病的死亡率，是近代生物醫(yī)學(xué)工程對人類的一項重大貢獻(xiàn)。1932年美國的胸外科醫(yī)生Hyman發(fā)明了第一臺由發(fā)條驅(qū)動的電脈沖發(fā)生器，借助兩支導(dǎo)針穿刺心房可使停跳的心臟恢復(fù)跳動，他將該儀器命名為人工心臟起搏器(artificialpacemaker)，從而開創(chuàng)了用人工心臟起搏器治療心律失常的偉大時代。起搏器真正用于臨床是在1952年。美國醫(yī)生Zoll用體外起搏器，經(jīng)過胸腔刺激心臟進(jìn)行人工起搏，搶救了兩名瀕臨死亡的心臟傳導(dǎo)阻滯病人，從而推動了起搏器在臨床的應(yīng)用和發(fā)展。1958年瑞典人Elmgrist和1960年美國人Great-batch分別發(fā)明和臨床應(yīng)用了植入式心臟起搏器。從此起搏器進(jìn)入了植入式人工心臟起搏器的時代，朝著長壽命、高可靠性、輕量化、小型化和功能完善的方向發(fā)展。早期的起搏器是固有頻率型（或非同步型），只能搶救和治療永久性房室傳導(dǎo)阻滯、病態(tài)竇房結(jié)綜合征等病癥，對間歇性心動過緩不適用，不能與患者自身心律同步，會發(fā)生競爭心律而導(dǎo)致更嚴(yán)重的心律失常。為此，20世紀(jì)60年代中期先后出現(xiàn)了同步型起搏器，其中房室同步觸發(fā)型(VAT)起搏器是專門用于房室傳導(dǎo)阻滯，而心室按需型(VVI)是目前國內(nèi)外最常用的心臟起搏器。為了使心臟起搏器與心臟自身的起搏功能相接近，70年代又相繼出現(xiàn)了更符合房室順序起搏的雙腔起搏器(DVI)，和能治療各種心動過緩的全能型起搏器(DDD)。至此，起搏器的基本治療功能已開發(fā)完全。到了20世紀(jì)80年代，起搏器除了輕量化、小型化的改進(jìn)外，還出現(xiàn)了程控和遙測的功能，利用體外程控器(Programmer)可對植入體內(nèi)的起搏器進(jìn)行起搏模式、頻率、幅度、脈寬、感知靈敏度、不應(yīng)期、A-V延遲等參數(shù)的程控調(diào)節(jié)；還可以對起搏器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，將工作參數(shù)、電池消耗、心肌阻抗，病人資料乃至心腔內(nèi)心電圖，由起搏器發(fā)送至體外程控器中的遙測接收器進(jìn)行顯示。90年代，起搏器又在抗心動過速和發(fā)展更適應(yīng)人體活動生理變化方面取得了進(jìn)展，出現(xiàn)了抗心動過速起搏和頻率自適應(yīng)起搏器(DDDR)。使人工心臟起搏器成為對付致命性心律失常的有效武器。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前已出現(xiàn)了性能更高的雙心室／雙心房同步三腔起搏器，以及具有除顫功能的起搏器。在短短的50年里，心臟起搏器經(jīng)歷了四代變遷。第一代：固率型起搏器（1958-1968年）VOO；第二代：按需型起搏器（1968-1977年）vvi；第三代：生理性起搏器（1978-1996年）DDD；第四代：自動型起搏器（1996年至今）。近來，又研制出了數(shù)碼型的心臟起搏器，為心臟病情的監(jiān)控提供更精確的資料。起搏器在重量、體積、絕緣屏蔽防干擾、電能耐用性等方面也有了很大的改進(jìn)，心臟起搏器成了名副其實的“微型智能化電腦治療儀”。目前的問題是：心臟起搏器需要醫(yī)療機(jī)構(gòu)為病人植入，并且啟動使之工作。病人在佩帶起搏器后并非一勞永逸了，還需要醫(yī)護(hù)人員對其心臟狀態(tài)進(jìn)行長期的檢測。更大的問題是，起搏器作為一種機(jī)械電子裝置必然有能耗的問題，如何能最大幅度地降低能耗也是人們所關(guān)注的。根據(jù)S-曲線的分析，本系統(tǒng)處于成熟期。下一步的建議是：(l)在國際上利用地區(qū)差異擴(kuò)大市場；(2)布局下一代產(chǎn)品的研發(fā)。下面，我們將使用技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則及進(jìn)化路線對下一代心臟起搏器進(jìn)行預(yù)測。法則1：完備性法則系統(tǒng)向人更少介入的方向發(fā)展。①減少人工動作：包含人工動作一保留入工動作的方法，機(jī)器部分替代人工一機(jī)器動作。本系統(tǒng)目前處于機(jī)器動作階段；②在同一水平上減少人工介入：包含人工一執(zhí)行機(jī)構(gòu)的替代一傳輸機(jī)構(gòu)的替代一能量源的替代。本系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳輸機(jī)構(gòu)、能量源都替代了人工。③在不同水平上減少人工介入：包含人工一執(zhí)行水平的替代一控制水平的替代一決策水平的替代。本系統(tǒng)在執(zhí)行水平和控制水平上，都替代了人工。建議：對于一些事務(wù)性的決策，可以提煉出決策模型，由機(jī)器和程序替代，以便加速決策反饋；但是對于復(fù)雜狀況的判斷，仍然由人決策。法則2：能量傳遞法則(l)向更高效的場轉(zhuǎn)化：機(jī)械場一聲場一化學(xué)場一熱場一電場一電磁場目前的系統(tǒng)用的是電場，可以考慮：使用電磁場是否能達(dá)到刺激產(chǎn)生心跳的作用？如光線，甚至是X射線、伽馬射線等。生物場。利用人體特殊的信息或能量傳遞方式?！?。（2)增加場效率：直接場一反向場一與反向場合成一交替場/駐波/共振等一脈沖場一梯度場一不同場的組合且前的系統(tǒng)應(yīng)用的是脈沖場，可以考慮：有梯度的場會不會更加有效。法則3：協(xié)調(diào)性法則技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化是沿著各個子系統(tǒng)相互之間更加協(xié)調(diào)，以及系統(tǒng)與環(huán)境更加協(xié)調(diào)的方向發(fā)展。對本系統(tǒng)最重要的協(xié)調(diào)性，是產(chǎn)生的電脈沖與患者心律的匹配，在患者心律正常時不干擾，在患者心律異常時能夠產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖而帶動心跳，這就是系統(tǒng)與環(huán)境相協(xié)調(diào)的需求。①元件匹配：元件不匹配一匹配一失諧一動態(tài)匹配。本系統(tǒng)處于匹配狀態(tài)。②調(diào)節(jié)匹配：最小匹配一強制匹配一緩沖匹配一自匹配（或者不匹配）o本系統(tǒng)處于自匹配。③工具與工件匹配：點作用一線作用一面作用一體作用。電極與心肌是點接觸，可以考慮：多個電極，并排插入心?。换蛘叱擅媾帕?，或者呈立體狀環(huán)繞心肌接觸。④加工節(jié)奏匹配：輸送與加工動作不協(xié)調(diào)一協(xié)調(diào)，速度匹配一協(xié)調(diào)，速度輪流匹配一獨立開來。本系統(tǒng)是協(xié)調(diào)、速度匹配。法則4：提高理想度法則最理想的技術(shù)系統(tǒng)：并不存在物理實體，也不消耗任何的資源，但是卻能夠?qū)崿F(xiàn)所有必要的功能。系統(tǒng)可以向四個方向發(fā)展：①增加系統(tǒng)的功能。②傳輸盡可能多的功能到元件上。③將一些系統(tǒng)功能轉(zhuǎn)移到超系統(tǒng)或外部環(huán)境中。④利用內(nèi)部或外部已存在的可利用資源。植入型儀器，可以充當(dāng)人體的健康監(jiān)測儀，因此可以把很多體外檢測儀器的功能加入，如血壓檢測、血糖檢測、脂肪檢測等等。改進(jìn)起搏器的能量消耗，可以利用外部的太陽能，人體做功的生物能，如重力燈。法則5：動態(tài)性進(jìn)化法則技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化應(yīng)該沿著結(jié)構(gòu)柔性、可移動性、可控性增加的方向發(fā)展，以適應(yīng)環(huán)境狀況或執(zhí)行方式的變化，包括以下幾個方面。（1）提高柔性法則：剛體-單鉸鏈-多鉸鏈-柔性體-液/氣體-場目前的系統(tǒng)除了導(dǎo)線是柔性體，其他部件都是剛體?？紤]到人體內(nèi)部各個器官都是柔體。骨骼也是弧形外觀，，因此可以考慮提高系統(tǒng)的柔性，使之與人體更加適應(yīng)。建議：系統(tǒng)向提高整體柔性的方向進(jìn)化，如柔性材料或可折疊材料等；也可以以采用柔性外殼，內(nèi)部采用液態(tài)甚至氣態(tài)物質(zhì)，如采用“紙電池”。(2)提高可移動性法則：沿著系統(tǒng)整體可移動性增強的方向發(fā)展目前的系統(tǒng)體積小，可移動性比較高。(3)提高可控性法則：直接控制一間接控制一引入反饋控制一自我控制(3)提高可控性法則：直接控制一間接控制一引入反饋控制一自我控制第一代：固率型起搏器第二代：按需型起搏器第三代：生理性起搏器第四代：自動型起搏器第一代固率型起搏器是直接控制；第二代按需型起搏器是反饋控制；第三代生理性起搏器和第四代自動型起搏器，都是自我控制。目前的系統(tǒng)又可以實現(xiàn)程控和遙測，因此在可控性方面已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平，可以暫不考慮這方面的改進(jìn)。法則6：子系統(tǒng)不均衡進(jìn)化法則目前的系統(tǒng)，在控制部件上的發(fā)展比較充分，已經(jīng)出現(xiàn)了用“場”遙測，用“數(shù)字網(wǎng)絡(luò)”程控等。在動力部件上，也有幾代進(jìn)化，目前多用的是鋰電池；而且其他行業(yè)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的光能、太陽能、風(fēng)能、生物能等，都可以考慮作為能量來源，因此動力部件還有較大的發(fā)展空間。傳輸部件和工具，由起搏器的基本原理所決定，不能修改，如果今后可以采用非電類的起搏原理，也可以有新的發(fā)展空間。法則7：向微觀級進(jìn)化法則技術(shù)系統(tǒng)向微觀系統(tǒng)進(jìn)化，使用不同的能量場來獲得更佳的性能或可控性。向微觀轉(zhuǎn)化的路徑：宏觀系統(tǒng)一平面、薄片、條、桿、球體等一粉末、顆粒、多分子系統(tǒng)-分子-原子-場。目前的系統(tǒng)主體是扁平的面，建議：①開發(fā)條狀、桿狀的主體．，②更加微觀的系統(tǒng)如人體細(xì)胞級的儀器，也許可以沿著血管進(jìn)入心臟，從內(nèi)部刺激心跳，甚至修復(fù)心臟機(jī)能。法則8；向超系統(tǒng)進(jìn)化法則（1）技術(shù)系統(tǒng)趨向于首先向集成度增加的方向，緊接著再進(jìn)行簡化①增加功能如程控、遙測、除顫、健康監(jiān)測等，導(dǎo)致規(guī)模/尺寸增加。②要求增加集成度，從而減小系統(tǒng)規(guī)模。③集成技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)這個需求，并同時提高性能。按照本法則，心臟起搏器在增加功能的時候，如程控、遙測、除顫、健康監(jiān)測功能等，開始可能導(dǎo)致規(guī)模／尺寸增加，這就提出了增加集成度，從而減小系統(tǒng)規(guī)模的需求。伴隨著集成技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，可以實現(xiàn)這個需求，并同時提高性能。(2)單系統(tǒng)一雙系統(tǒng)一多系統(tǒng)單心房／單心室起搏器一雙心室／雙心房同步三腔起搏器。(3)子系統(tǒng)分離到超系統(tǒng)目前尚未有需要分離的子系統(tǒng)。由于心臟只有兩個心室／心房，因此不需要發(fā)展多心室／心房的起搏器。綜合以上分析，建議的新產(chǎn)品方向為：(l)功能增加，如健康監(jiān)測。(2)體積減小，如成條、桿狀，或者采用柔性材料，同時提高集成度和性能水平。(3)采用更加環(huán)保和廉價的能源，如光、太陽能、生物能等。(4)分割系統(tǒng)，如電極的排列成行、成面、成體等。(5)建立細(xì)胞、分子、原子級的系統(tǒng)。(6)考慮非電刺激的心臟起搏原理，并應(yīng)用相應(yīng)的場效應(yīng)。P63思考題1．S曲線有哪幾個階段？2．處于S曲線的“嬰兒期”的技術(shù)系統(tǒng)有哪些主要特征？3．技術(shù)系統(tǒng)處于S曲線的“嬰兒期”的原因是什么？4．處于S曲線的“快速成長期”的技術(shù)系統(tǒng)有哪些主要特征？5．技術(shù)系統(tǒng)處于S曲線的“快速成長期”的原因是什么？6．處于S曲線的“成熟期”的技術(shù)系統(tǒng)有哪些主要特征？7.技術(shù)系統(tǒng)處于S曲線的“成熟期”的原因是什么？8.處于S曲線的“衰退期”的技術(shù)系統(tǒng)有哪些主要特征？9.技術(shù)系統(tǒng)處于S曲線的“衰退期”的原因是什么？10.技術(shù)成熟預(yù)測方法與原理有哪些？P59案例2-1制冷壓縮機(jī)目前，我國擁有冰箱1.3億臺，擁有的空調(diào)也超過了1億臺，它們使用的都是制冷壓縮機(jī)。壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的心臟，它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電機(jī)運轉(zhuǎn)帶動活塞對其進(jìn)行壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環(huán)提供動力，從而實現(xiàn)壓縮-冷凝-膨脹_蒸發(fā)（吸熱）的制冷循環(huán)。壓縮機(jī)一般由殼體、電動機(jī)、缸體、活塞、控制設(shè)備（啟動器和熱保護(hù)器）及冷卻系統(tǒng)組成。目前家用冰箱和空調(diào)器壓縮機(jī)都是容積式，其中又可分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式。往復(fù)式壓縮機(jī)使用的是活塞、曲柄、連桿機(jī)構(gòu)或活塞、曲柄、滑管機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)式使用的是轉(zhuǎn)軸曲軸機(jī)構(gòu)。壓縮機(jī)技術(shù)比較成熟，但是在噪音和能耗等方面還存在著一些問題。根據(jù)s一曲線（圖2-10），判斷當(dāng)前制冷壓縮機(jī)所處的階段，為企業(yè)后續(xù)研發(fā)的方向決策提供信息。1．發(fā)明級別分析自1971年以來有關(guān)制冷壓縮機(jī)的專利有220多件。從發(fā)明級別上看，現(xiàn)有的系統(tǒng)并沒有阿奇舒勒可以稱為“大發(fā)現(xiàn)”的東西。因此，我們可以初步推斷：制冷壓縮機(jī)可能處于S-曲線成熟期的末期（圖2-11）。2．性能參數(shù)分析現(xiàn)有壓縮機(jī)的熱效率（圖2-12），根據(jù)產(chǎn)品生命周期的s一曲中，第三階段的特征即可判別出：壓縮機(jī)處于成熟期。3．專利數(shù)量分析我們對制冷壓縮機(jī)的專利逐一分析，得出圖2-13，專利數(shù)量峰值已經(jīng)出現(xiàn)，現(xiàn)在又在逐步下降中，參照前面的圖，可以判斷目前壓縮機(jī)處于成熟期的后期。．4．專利問題類型分析從圖2-14可以看出，現(xiàn)有壓縮機(jī)的多數(shù)專利都處于l級和2級，其關(guān)注的主要是解決癥狀問題。由此也推斷出壓縮機(jī)處于成熟期的后期。5．“噪音和振動”專利分析在所有壓縮機(jī)的專利中，“噪音和振動”方面的專利數(shù)量大約占到專利總量1/5（圖2-15）。而“噪聲和振動”問題本身是癥狀而不是產(chǎn)生問題的根源。問題根源是由于現(xiàn)有系統(tǒng)采用的是往復(fù)式壓縮機(jī)oTRIZ建議從根本上解決問題，必須研究新型壓縮機(jī)，不使用往復(fù)式或者旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。6.“流質(zhì)/潤滑劑”專利分析在所有壓縮機(jī)的專利中，“流質(zhì)/潤滑劑”方面的專利數(shù)量大約占到專利總量1/4（圖2-16）。對于此問題，分析該領(lǐng)域里絕大多數(shù)專利，得到的建議主要是采用更好的方式來提供潤滑劑，或者把潤滑劑與流質(zhì)分開放；也有少數(shù)專利考慮了“裁剪”，但是很少力圖從根本上解決問題。這其中有美國專利(uspatent5,555,956)應(yīng)用“裁剪”方式，讓工作流質(zhì)承擔(dān)潤滑劑的功能，很好地解決了該問題。7．“控制系統(tǒng)”的專利分析另有大約1/4的專利是關(guān)于控制系統(tǒng)的，這種趨勢同家用電冰箱壓縮機(jī)的發(fā)展情況相關(guān)（圖2-17）。第一代控制系統(tǒng)通過永久性開／關(guān)壓縮機(jī)實現(xiàn)，不考慮冰箱內(nèi)的溫度；第二代控制系統(tǒng)試圖實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)控制，對單一轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)進(jìn)行開關(guān)轉(zhuǎn)換；第三代，調(diào)溫系統(tǒng)控制可變速的馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)前的主流控制系統(tǒng)就是這樣的。而最近出現(xiàn)的一些專利中，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不僅根據(jù)絕對溫度控制，還對溫度變化作出反應(yīng)。根據(jù)TRIZ發(fā)明原理19，即周期性動作原理來分析：（a）不采取連續(xù)動作，而是用間歇或脈動式的動作。（b）如果動作已經(jīng)是周期性的，則改變其力度或頻率。（c）利用脈動之間的暫停來執(zhí)行不同的動作?？刂葡到y(tǒng)的操作：連續(xù)性動作-間歇性動作-改變頻率，同步動作-利用動作間歇。在上述發(fā)明原理的啟發(fā)下，可以考慮采用該原理的第三種方式：利用脈動之間的暫停來執(zhí)行不同的動作。例如在電費低時壓縮機(jī)工作，過剩的能量以某種形式儲存起來；當(dāng)電費相對較高時，壓縮機(jī)停止工作，前面儲存的能量釋放，提供制冷功能。綜上所述，產(chǎn)品成熟度是重要的業(yè)務(wù)度量項。企業(yè)需要了解自己技術(shù)的成熟度，及其技術(shù)是否有能力通過創(chuàng)新產(chǎn)生新產(chǎn)品，開始新的S-曲線。了解創(chuàng)新的可能性，就可以為下一步研發(fā)計劃是優(yōu)化還是創(chuàng)新提供決策支持。證據(jù)顯示，多數(shù)公司都傾向于優(yōu)化和改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品，但是早日實現(xiàn)創(chuàng)新的公司必定會在市場上戰(zhàn)勝只關(guān)注優(yōu)化的公司。TRIZ的S-曲線組圖，其中的衡量指標(biāo)可以評價技術(shù)成熟度。通過分析判斷：制冷壓縮機(jī)處于S-曲線成熟期的末期，應(yīng)開始研究可替代的新產(chǎn)品oTRIZ的進(jìn)化趨勢或發(fā)明原理，可以為壓縮機(jī)的發(fā)展方向提供線索：(l)研究新型壓縮機(jī)，不使用往復(fù)式或者旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，從根本上解決噪音問題。(2)下一代控制系統(tǒng)向“利用間歇執(zhí)行有用的行動”發(fā)展，例如在電費低時壓縮機(jī)工作，過剩的能量以某種形式儲存起來；當(dāng)電費相對較高時，壓縮機(jī)停止工作，前面儲存的能量釋放，提供制冷功能，這也符合節(jié)能、環(huán)保的發(fā)展方向，整個系統(tǒng)理想度更高。P111例5-1錘子釘釘子錘子和釘子，是這一系統(tǒng)中的兩種物質(zhì)。敲擊力，是他們之間的相互作用場，這種場稱為機(jī)械場——當(dāng)然，也可以直接叫做敲擊場。這時，建立起來的場場模型，如圖5-2所示。例5-2手拿杯子手和杯子這一系統(tǒng)中的兩種物質(zhì)，支撐力是他們之間的相互作用，所以場就是機(jī)械場（也可以直接叫做支撐力）。這時的場場模型就如圖5-3所示，P114例5-3和面在桌子上和面時，面團(tuán)會粘在桌子上，這時對桌子會有一種有害作用，可以引入第三種物質(zhì)——干面粉（面團(tuán)的變形）。例5-4輪胎輪胎在泥濘路面上行進(jìn)有時會打滑，可以在路面上鋪灑第三種物質(zhì)—沙子（泥巴的變形）。P117思考題1.什么是場場模型？2.場場模型有幾要素，分別是什么？3.場場模型有什么作用？

4.場場模型的類型？5．過度作用和有害作用的區(qū)別？6．在電梯中手機(jī)的信號被屏蔽，所以無法正常使用，請對這一問題建立場場模型，并試著得到解決方案模型。7．煉鋼企業(yè)有一個很大的設(shè)備里面在煉鋼，設(shè)備上面開有觀測口，工人可以通過這個口看煉鋼的情況。煉鋼的過程中不時會有一些小的火星和碎石從口中飛出，會傷到工人。請根據(jù)物場分析法對問題進(jìn)行分析。P124-p146例題S1.1.1例1：錘子釘釘子。如果系統(tǒng)僅僅只有錘子，什么都不會發(fā)生。如果系統(tǒng)只有一個錘子和釘子，同樣也是什么都不會發(fā)生。作為一個完整的系統(tǒng)，就必須有錘子、釘子和錘子作用于釘子上的機(jī)械場。例2：卡車的運行。如果系統(tǒng)僅僅只有卡車，什么都不會發(fā)生。如果系統(tǒng)只有一輛卡車和燃料，同樣也是什么都不會發(fā)生。作為一個完整的系統(tǒng)，就必須有卡車、燃料和燃料把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的場作用。例3：項目的推進(jìn)。如果系統(tǒng)僅僅只有項目，什么都不會發(fā)生。如果系統(tǒng)只有項目和人，同樣也是什么都不會發(fā)生。作為一個完整的系統(tǒng)，就必須有項目、人和相應(yīng)的項目管理的場作用。S1.1.2例1：為取得一個工序中使用到的黏性液體的質(zhì)量交換，事先將黏性液體進(jìn)行氣化。例2：混凝土是由水泥、沙子和石頭組成，使用這種方式的混凝土早期強度較低，在混凝土中加入石灰石可以增強混凝土早期的強度。例3：在一個電子管中使用了有毒易爆炸的物質(zhì)，電子管體用含有鐵磁顆粒的易熔焊料填充，電子管外放置了電磁鐵。S1.1.3例1：人們在滑雪的過程中，滑雪板和雪之間的效果有時候表現(xiàn)為不足，可以通過在滑雪橇上涂上蠟(S3)改善雪(S1)和滑雪橇(S2)組成系統(tǒng)的功能。、例2：探測冷藏設(shè)備是否有冷凍液泄漏，如果此沒備有限定條件：禁止給冷凍液中添加發(fā)光物。在這種前提條件下，物質(zhì)檢測器可放置在冷藏沒備的外表面，從而形成了一種外部合成的物場模型。例3,.卡車在運輸貨物的過程中容易對貨物造成破壞．現(xiàn)給貸物包一層緩沖物，可以改善對貨物的破壞。例4.普通相機(jī)照完相后無法當(dāng)時瀏覽所照的照片，也不清楚效果如何，給普通相機(jī)增加數(shù)碼瀏覽功能，這樣就可以瀏覽所有照片，形成外部合成的場場模型。S1.1.4例1.航道中的航標(biāo)搖擺得太厲害，可以利用海水作為鎮(zhèn)重物。例2.為了提高自動復(fù)位船在完成傾斜或回轉(zhuǎn)的角度后恢復(fù)到原始位置的可靠性，輪船裝備了一條外壁通過孔與舷外水相同的龍骨壓載箱。龍骨必須重但又禁止重，解決方案是：用水做龍骨，水就顯示了重量。由于水不可能即刻流出，龍骨將使船自動恢復(fù)到原始位置。例3：轉(zhuǎn)速離心測量儀由連桿和它的負(fù)載所組成，為了減少測量儀的大小尺寸和重量’負(fù)載做成機(jī)翼形狀，在轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生附加的上升力，抵消其重量。例4：非平衡振蕩器是由非平衡質(zhì)量桿和按要求的距離固定非平衡質(zhì)量桿上的裝置組成，為增加干擾力，使非平衡質(zhì)量桿具有翅膀的形狀．S1.1.5例1：在辦公室中有電腦設(shè)備，因為它發(fā)熱量太大，所以增加了室內(nèi)的溫度。為此，可以在辦公室內(nèi)加上空調(diào)從而改變室溫。例2：通過電解方式分解氣化潤滑油，可以改善普通徑向軸承的阻尼特征。例3：房間里空氣很冷，在房間里的人呼吸時喉嚨會疼，原因是因為冷空氣對人的喉嚨產(chǎn)生刺激，可以通過改變房間中的空氣來改善人的喉嚨疼的問題。S1.1.6例1：向一個方框中加入混凝土，想得到一個很平的表面，很難直接做出平的表面，通常的做法是，將混凝土加滿方框并超出一部分，然后再把多余的部分抹掉，抹出一個平面，這樣就能很好地實現(xiàn)精確控制了例2：為給產(chǎn)品涂覆一層非常薄的油漆，使用通常的涂抹方式無法滿足油漆的厚度要求，現(xiàn)有的解決辦法是將產(chǎn)品浸入到油漆中形成過厚的油漆，然后通過離心力拋甩掉過剩的油漆。例3：一個為制造塑料制品的模具，有些地方在塑料原料注入時，不能完全充滿模具，在模具上打小孔，待塑料冷卻后，把多余的塑料去掉。例4：為了改善沖印機(jī)沖印圖片的質(zhì)量，先使用過量的色粉；多余的色粉在隨后的洗印圖片過程中除去。S1.1.7例1：普通的蒸鍋是一個很好的例子。要蒸煮的食物是不能直接接觸到火焰的。所以可以利用火焰加熱水，然后水把熱量傳遞給食物，而這時加熱的溫度是不可能超過水的沸點的，不會燒焦食物。例2：預(yù)壓力鋼筋的制造，鋼筋混凝土要求對鋼筋進(jìn)行預(yù)拉伸。為完成此工藝，先將鋼筋加熱到700攝氏度讓其膨脹，隨后把鋼筋穩(wěn)定在合適的位置。但是鋼筋成分中的金屬絲網(wǎng)格只能承受400攝氏度的溫度，超過這個溫度后金屬絲就會失去其特性。用另外一種可以承受高溫的工具鋼筋，與預(yù)拉鋼筋連接起來，然后加熱工具鋼筋讓其熱膨脹，工具鋼筋在冷卻的時候會冷收縮，從而拉伸了鋼筋。S1.1.8例1：小玻璃藥瓶要用火焰封口，但是火焰的熱量很高，從而會使藥瓶內(nèi)的藥物分解。如果將藥瓶盛藥物的部分放在水里，就可以使藥保持在安全的溫度之內(nèi)，免受破壞。例2：對要拆除的建筑物實行定向爆破。為了保證爆破的質(zhì)量和減少碎片產(chǎn)生，加入精確的控制系統(tǒng)控制各個爆破點的時間，便于保護(hù)要拆除的建筑物周邊的建筑和人。例3：焊接金屬零件時，將發(fā)熱混合料放入零件間的縫隙，混合料可以在焊接時釋放出熱量幫助完成焊接金屬零件。S1.2.1例1：醫(yī)生的手S2，需要在病人身體s1上做外科手術(shù)，容易造成醫(yī)生和病人的細(xì)菌交叉感染。穿戴一雙無菌手套S3，可以消除細(xì)菌帶來的有害作用。例2：利用爆破產(chǎn)生的氣體進(jìn)行地下隧道墻壁加固時，產(chǎn)生有用功能的同時也產(chǎn)生了有害功能，爆破產(chǎn)生的氣體會導(dǎo)致墻睫產(chǎn)生裂紋。本專利提出鉆孔裝料并用泥漿封口，讓壓力分布均勻，避免裂紋的產(chǎn)生。例3：冷彎管要求一個特定的彎曲率。用桿來彎曲小于管子3倍直徑的彎曲半徑，桿上臨時用彈性材料覆蓋，可以達(dá)到冷彎管的特定曲率，比如聚亞安酯。例4：工件在特殊介質(zhì)中經(jīng)過塑性變形后，經(jīng)常需要用超聲波來進(jìn)行清洗。在變形加工之前，在工件表面覆蓋一層比特殊介質(zhì)更容易用清洗液去除的物質(zhì)，以便提高清洗效果。例5：某些產(chǎn)品通過浸入溶化的聚合物來進(jìn)行包裝。為達(dá)到容易拆解包裝的目的，事先在產(chǎn)品表面覆蓋一層易揮發(fā)的材料例6：發(fā)電廠的流化床燃燒爐系統(tǒng)中，煤被送入爐中后經(jīng)過初始燃燒后變?yōu)橐簯B(tài)，并流人高溫旋流器，之后，這種不完全燃燒的煤再循環(huán)燃燒。但是，這種流態(tài)煤會腐蝕管道表面，需要經(jīng)常檢修而造成停工。對該問題進(jìn)行物一場分析可口：管道為功能的接受者S1，流態(tài)煤為S2，F(xiàn)為化學(xué)能（腐蝕），化學(xué)能(F)通過不完全燃燒的流態(tài)煤(S2)作用于管道(Sl)并改變S1．（使其腐蝕而不能長期正常使用）’屬于基本物場模型中的有害的完整系統(tǒng)。針對這個問題，只需設(shè)法消除其中的負(fù)面效應(yīng)——腐蝕，就可得到解決。應(yīng)用76個標(biāo)準(zhǔn)解中的“引入第三種物質(zhì)或改良物質(zhì)”，我們通過在管道表面添加一層防腐蝕涂層來防止管道腐蝕。這樣流化床燃燒爐管道腐蝕的問題就得到了解決S1.2.2例1：前面做手術(shù)的例子，可以在局部真空環(huán)境下實現(xiàn)。例2：水翼表面用保護(hù)材料覆蓋以避免氣穴破壞。為達(dá)到既增加保護(hù)放率又降低水阻力的目的，用冷凍水的方法包裹水翼表面來形成一層冰保護(hù)層，這個保護(hù)層可能被氣穴破壞，但會不斷的恢復(fù)修補以保持厚度是一個常量。例3：當(dāng)紙漿通過管道傳送時，會對管壁產(chǎn)生磨損。減少磨損的方法是冷凍管道，在管道內(nèi)壁產(chǎn)生一層冷凍的紙漿保護(hù)層，避免紙漿在傳送的過程中對管壁的磨損。例4：防風(fēng)雨傘——纖維中的通風(fēng)口和遮擋封蓋減小了空氣的阻力，從而保護(hù)傘不被強風(fēng)所破壞。S1.2.3例1：醫(yī)療上的X射線只需要照射在形成圖片的某個特定的區(qū)域，但是產(chǎn)生X射線的射線管產(chǎn)生的是一束很寬的光束。為了防止X射線對病人身體的傷害，在病人身體前方放一個鉛屏，從而保護(hù)病人的一些其他部位不會受到X射線的照射。另外，對于醫(yī)生而言，也可以放置一堵鉛墻從而免受X射線的傷害。例2：在寒冷的冬天，低溫會造成地面的收縮，會使地面開裂，從而損壞地下電纜（將電纜拉斷）。為了保護(hù)電纜，本專利提出在電纜的并排位置挖一系列的窄條長溝。例3：電腦的CPU在運行過程中會產(chǎn)生大量的熱，這個熱可能導(dǎo)致電子系統(tǒng)的損壞，給CPU增加一個散熱裝置rvp消除熱量，避免電子系統(tǒng)的損壞。S1.2.4例1：在腳腱拉傷手術(shù)后，腳必須固定起來?？梢岳每噹2作用于腳Sl起到固定的作用，場F1是機(jī)械場。但是，肌肉如果不用的話就會萎縮，這個機(jī)械場也產(chǎn)生了有害的作用。解決方法是在物理治療階段向肌肉加入一個脈沖的電場F2，來防止肌肉的萎縮。例2：使用強氣流來實現(xiàn)花的人工授精。但是，強氣流會使花瓣閉合而影響授精?？梢允褂渺o電離子的氣流，讓花瓣相互排斥以保持開放狀態(tài)。例3：生產(chǎn)設(shè)備在運行時會產(chǎn)生振動，這種振動將破壞地基，妨礙其他設(shè)備的準(zhǔn)確性能。可以使用帶反饋的自動系統(tǒng)，可產(chǎn)生地基的振動，與設(shè)備振動在數(shù)量上相等，但是方向上相反。S1.2.5例1：加工中，讓帶研磨顆粒的鐵磁介質(zhì)在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下運動，來打磨工件的內(nèi)表面，如果是鐵磁材料的工件，其本身對磁場的響應(yīng)會影響加工過程。解決方案：提前將工件加熱至居里溫度以上。例2：鐵磁粉末的焊接很困難，因為焊接電流產(chǎn)生的磁場會將粉末從工作區(qū)域“推開”。為克服這個缺點，預(yù)先將粉末加熱到居里點以上再焊接。、例3：指南針有的時候可能不太準(zhǔn)確，因為地域環(huán)境有的時候會產(chǎn)生磁場，影響指南針工作。我們?yōu)橹改厢樇友b一個補償磁場以抵消外界產(chǎn)生的有害作用，使指南針工作正常。例4：磁帶的記錄，是對磁帶上的磁性材料加一個磁場使材料具有有序性，從而記錄聲音，如何清除記錄呢？可以把磁性材料加熱到居里點上，使其失去磁性呈現(xiàn)為無序狀，然后再進(jìn)行聲音的記錄。S2.1.1例1：錘子砸石頭完成分解巨石的功能。為了增強現(xiàn)有功能，可以通過在錘子S1和石頭S2之間加入鑿子。錘子的機(jī)械場傳遞給鑿子，然后鑿子的機(jī)械場傳遞給石頭。例2：楔形系統(tǒng)由楔子和有加熱器的V形間隔裝置組成，為了更容易取出楔子，V形裝置做成兩個部分，其中的一個部分可以容易進(jìn)行熔化。例3：工具組件卡緊在圓柱體內(nèi)。為了增加其卡緊力，圓柱由所謂“干涉配合”連接的兩個同心襯套組成。為保證襯套配合到要求位置，使它們分別具有不同的熱膨脹系數(shù)．例4：聯(lián)軸器由電磁鐵環(huán)繞的內(nèi)外轉(zhuǎn)子組成，2個轉(zhuǎn)子的縫隙中裝有在磁場下會變硬的磁性液體。如果關(guān)上電磁場，轉(zhuǎn)子獨立轉(zhuǎn)動；如果開通電磁場，液體變硬后連接轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動以達(dá)到傳遞扭矩的功能。例5：拖拉機(jī)設(shè)計的在陡坡上的操作，為了能隨時保持拖拉機(jī)的重心，拖拉機(jī)特地的加入一個可移動的重心。S2.1.2例1：應(yīng)用電鍍法生產(chǎn)銅片的時候，在銅片表面會殘留少量的電解液。用水清洗的時候不能有效地除掉這些電解液?？梢酝ㄟ^增加第二個場來解決。比如在清洗的時候加入機(jī)械振動或者在超聲波清洗池中清洗銅片。例2：因為流體靜壓隨著澆包中鋼水的多少而變化，所以從澆包向外澆注鋼留過程比較難以進(jìn)行控制。通過控制澆嘴上的金屬高度，并使用電磁場轉(zhuǎn)動澆包中的鋼水，從而獲得對流體靜壓的控制。S2.2.1例1：機(jī)械場相對于重力場就更加容易控制，同樣電場、磁場都比機(jī)械場更加容易控制，這也是一種系統(tǒng)場的可控性增加的進(jìn)化路線。例2：將一個機(jī)械控制系統(tǒng)用電控制系統(tǒng)代替。例3：為測量液體表面的張力，將液體放入管子中并給一頭加壓直至另外一頭液滴出現(xiàn)。為增加這種方法的準(zhǔn)確性，壓力是由離心力產(chǎn)生的，并測量液滴出現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)速度。例4：電解液在陽極溶解生產(chǎn)中被污染，需要通過過濾的方法來清潔。如果讓電解液在進(jìn)入工作間隙之前先經(jīng)過靜電場，清潔效果將大大提升。S2.2.2例1：設(shè)計一種支撐不規(guī)則形狀的物體的支架比較困難。如果利用一種充水的液壓設(shè)備，可以更均勻地將壓力分布在物體的各個部分。例2：活塞或者球分離器用來分離流過單一管道的不同液體，分離器會產(chǎn)生一些問題，比如管道的快速磨損，阻塞等?？梢栽趦煞N液體接觸區(qū)域引入具有兩種液體平均密度的小的顆粒（直徑o．3—o．5毫米）。例3：在隧道盾結(jié)構(gòu)設(shè)計中，粗大的橫梁我們用較細(xì)的細(xì)桿束代替橫梁。這樣可以增加橫梁的承載能力和變形度。例4：汽車的座椅由原來的一個氣墊變成了多個氣墊以便更能讓司機(jī)調(diào)節(jié)座椅。讓駕駛者更為舒適。例5：在包裝材料中，為了保護(hù)貨物通常我們會使用充氣的氣墊，但在實際中一旦氣墊漏氣，就無法保護(hù)貨物?，F(xiàn)我們把氣墊進(jìn)行分割，變成若干小氣墊，即使有部分氣墊漏氣，剩余的氣墊同樣還可以起到保護(hù)貨物的作用。例6：設(shè)計一個支撐不規(guī)則表面物體的系統(tǒng)是很難的，因為支撐系統(tǒng)必須平衡不規(guī)則表面物體的重量。我們現(xiàn)用液體來支撐不規(guī)則表面物體，這就使平衡重量更加的容易。S2.2.3例1：通過加油孔加油不能使油均勻地添加到齒輪上，可以應(yīng)用帶有多孔表面的加油器例2：膠水的刷子，由原來的平板結(jié)構(gòu)變?yōu)槊?xì)管束結(jié)構(gòu)，使得膠水的涂抹更加均勻和精確。例3：為給基座上的重型機(jī)器提供平穩(wěn)的壓力，可以將基座建在一個平坦的、充滿液體的密閉容器上。例4：一種防火護(hù)罩設(shè)計成充滿顆粒的格柵狀，為增加防護(hù)的有效性，這種顆粒用容易熔化的材料制作而成，而且顆粒芯中填滿了滅火材料例5：電烙鐵的尖端不是實體結(jié)構(gòu)，而是毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，毛細(xì)管結(jié)構(gòu)使烙鐵在焊接時能把多余的錫焊吸取出來。例6:擠壓頭由具有工作槽的機(jī)體組成，槽上遇有多孔滲水的內(nèi)層來傳送潤滑劑到槽中。為傳送低壓狀態(tài)下的潤滑劑，內(nèi)層由兩層材料組成，外層的毛孔大于內(nèi)層的毛孔。S2.2.4例1：生橡膠太脆，通過硫化處理，增加其柔性，以便更好地應(yīng)用到各種設(shè)備中。倒2：樹籬（在平坦的平地靠著墻對稱生長的樹或者灌木）的支撐可通過做成兩個鉸接部分用于彎曲下生長的枝條。例3：使用脈沖的磁場來改善灌灰漿工序的質(zhì)量。，例4：彎曲鋼絲圈的裝置由彎曲工具盒插在機(jī)體中的芯軸組成。為簡化設(shè)計，裝置包括加熱器，用加熱就改變形狀，冷卻可恢復(fù)到初態(tài)的熱處理材料（比如鎳鈦合金）制成的工具。例5：汽車無論是標(biāo)準(zhǔn)變速箱還是自動變速箱，變速比都是一定的，變速比例有限。如果我們用液體來進(jìn)行傳動，那么變速比就是無限的。，例6：自行車原來的傳動比是一定的，我們在后輪增加變速齒輪，從而增加了傳動比的數(shù)量，方便使用者在不同的環(huán)境和路面使用不同的傳動比。S2.2.5例1：利用駐波來固定液體或者微粒，，例2：超聲波焊接。在焊接的同時使用超聲波震蕩焊接的部分，可以使焊料均與分布在焊點周圍，從而增強了焊接的強度．，例3：將各種粉末顆粒進(jìn)行混合，在混合時給各種粉末顆粒分別帶上相反的電荷并放置在非均勻電廠轉(zhuǎn)換層中，從而增加了各種粉末的混合均勻效果。例4：為形成直徑軸向呈正弦曲線狀變化的桿，如下應(yīng)用了超聲波振動和塑性變形：先將桿加熱到材料呈現(xiàn)塑性，然后迫使桿隨著超聲波頻率振動形成沿桿長度方向所需要的駐波。例5:：微小吸液管的磨尖方法中，要求將吸液管相對于基面放置所要求的角度，在基面上加研磨粉，對吸液管尖進(jìn)行研磨加工。使用駐波將研磨劑排列在滾筒內(nèi)，將微小吸液管末端伸進(jìn)滾筒完成加工。例6：用鐵素體制造產(chǎn)品的方法中，使用的復(fù)合磁路需要壓塑成型，然后燒結(jié)并處理非工作區(qū)域。為增加產(chǎn)品的機(jī)械強度，非工作區(qū)域由經(jīng)過過熱而喪失磁性的鐵素體組成。S2.2.6例1：通過添加加強鋼筋來提高混凝土的質(zhì)量。:例2：現(xiàn)今大多數(shù)的建筑是由混凝土澆筑的方式來進(jìn)行構(gòu)造。還有很多建筑是由鋼結(jié)構(gòu)來代替混凝土進(jìn)行構(gòu)造，這種建筑方式大大提高了建筑的強度。例3：為制作有定向多孔的耐火材料，將耐火材料沿著絲綢線徑成型，隨后將絲綢燒掉。這樣就形成了定向的多孔耐火材料。S2.3.1例1：在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，腎結(jié)石可以通過超聲波使其共振破碎成小碎顆粒，然后排出體外。例2：與心跳同步的按摩機(jī)。人在浴盆中，連在浴盆壁內(nèi)的振動膜依據(jù)入浴者身上的傳感器傳來的心跳信號來產(chǎn)生浴盆內(nèi)液體或者浴液的推壓力。例3：一種從輸尿管取出腎結(jié)石的方法，需要將一個環(huán)狀物插進(jìn)輸尿管，綁住石頭，然后拉出來。為增加可取出各種尺寸和形狀的石頭的適應(yīng)性．降低傷害的風(fēng)險，石頭以輸尿管跳動的節(jié)奏一點點地破拉出來。例4：為了增加大幅度震動下一個平面和幾個密封套的密封可靠性．可使密封套具有不同的且不可分離的固有頻率，。例5：為初步松開煤層，煤層上的巖石層首先要使用沖擊力進(jìn)行沖擊。為了增加效率，我們使用脈沖頒率與巖石的固有頻率相同的方法例6：在跳交際舞時，必須使跳舞雙方的節(jié)奏與音樂的節(jié)奏相同，如果有任何一方不相同，就會出現(xiàn)踩腳的事件。S2.3.2例1：機(jī)械振動可以通過產(chǎn)生一個與此振幅相同但是方向相反的振動消除。例2：魚在逆水中如何保持不動魚在逆水方向上的速度與流水的速度相同，這樣才能保持不動。例3：為有效分離顆粒，堅硬磁礦石同時在連續(xù)磁場和振動下進(jìn)行分離，連續(xù)磁場與振動頻率是同步的。例4：將粉狀材料分布到電荷層上的一種方法，用到了脈沖電流和磁場。為保證材料強度并獲得窄層結(jié)構(gòu)，磁場是脈動的以符合電流的頻率。S2.3.3例l：在尚未找到承租者之前裝修出租房屋，可以租更高的價錢.例2：接觸式點焊的自動熱循環(huán)控制是基于測量熱電動勢來完成的，為改進(jìn)高頻脈沖焊接中的控制精度，熱電動勢的測量是在焊接電流的兩個脈沖之間完成的。例3：在家中吃飯，吃飯和收拾碗筷是兩個不相容的動作，我們只有吃完飯收拾碗筷，或者收拾完碗筷再吃飯。例4：當(dāng)金屬板在固定面上軋制時，縱軋間隙的時間里進(jìn)行橫向的部分軋制（以增加寬度）。例5：零件的電化學(xué)工藝必須連同電流感應(yīng)熱一起使用脈沖電流。為提高生產(chǎn)率，在脈沖電流的間隙形成熱。S2.4.1例l：磁懸浮列車，在鐵軌上加入磁場以懸浮起列車，從而減少摩擦力，提高列車的速度。例2：安裝排水系統(tǒng)的一種方法中，同時包括挖溝、安裝水管、用填充料密封接口、回填土壤等工序，為了避免水管間產(chǎn)生錯位，事先用磁化的鐵磁物質(zhì)覆蓋排水管的端面和填充物。例3：生產(chǎn)空氣一粉末混合物的進(jìn)料器由帶有降壓噴嘴的密封容器、空氣和排氣管、混合室、喂料裝置所組成。工作頭是柔性的鐵磁零件，噴嘴用順磁性的物質(zhì)制作并放置在容器和混合室之間。柔性零件由放置在噴嘴周圍的、連續(xù)加強的電磁石來進(jìn)行驅(qū)動。S2.4.2例1：橡膠模具的剛度可以在加入鐵磁物質(zhì)后通過磁場進(jìn)行控制。例2：噴霧器由存放待霧化液體的容器、供料器、排氣管、一個與高壓電源連接的電極所組成。為增加氣霧劑的分散程度并簡化噴霧器的使用，用線圈環(huán)繞容器并將磁化物質(zhì)顆粒放在容器中。例3：為防止魚塘結(jié)冰，魚塘表面覆蓋一層用防水顆粒、熱隔離的、比水輕的材料制成的抗熱層。為增加可靠性，即防止水流沖走抗熱層——顆粒用金屬隔離鐵磁材料制作，抗熱層放在反向的磁場之間。例4：箭靶是用于鐵磁材料填充而成的平面的、圓形的電磁鐵。這樣有助于箭靶的壽命和使用頻率。例5：電磁控制的氣體過濾器由與輸入輸出連接器相連的環(huán)狀氣槽、電磁石、閥門組成，為增加可靠性和簡化設(shè)計，閥門用鐵磁粉末制成并放置在氣槽內(nèi)相連的兩個網(wǎng)狀濾器之間。例6：一種臨時關(guān)閉管道的方法是經(jīng)過加入一種凝固混合物來產(chǎn)生氣體密封，為改善這種方法的效力，建議實現(xiàn)將具有鐵磁特性的分散吸附劑加入混合物，在管道的特定區(qū)域應(yīng)用電磁場并形成密封。例7：一種碎石的方法需要使用包含鐵磁顆粒的液體，和連同電磁場一起的應(yīng)用S2.4.3例1：計算機(jī)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸承中，用磁流體替代原來的潤滑劑例2：為減小管道中的壓強，在貼近管壁處形成一層低黏度液體，降低流動液體的能量消耗，應(yīng)用磁流體，并沿管道放置磁鐵。例3：磁性密封門，密封門周圍有一圈充滿磁流體的密封條，當(dāng)腔體內(nèi)的溫度升高時，達(dá)到磁性顆粒的居里點，磁性材料失效，密封門不再密封。S2.4.4例1：過濾器的過濾管中填充鐵磁顆粒，利用磁場可以控制過濾器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。例2：波動焊接裝置是由覆蓋了一層鐵磁顆粒的磁性圓柱體制成。主要目的是：消除過度焊接。圓柱體是有孔的，以實現(xiàn)從內(nèi)孔來提供助焊劑。例3：為了過濾空氣中的金屬微粒，毛細(xì)管結(jié)構(gòu)的過濾器用鐵磁材料制成。當(dāng)毛細(xì)管過濾一段時間后，再以鐵磁場使金屬顆粒脫離毛細(xì)管壁，實現(xiàn)過濾清潔融為一體的過濾器。S2.4.5例1：為了讓藥物分子到達(dá)身體需要的部位，在藥物分子上加上鐵磁微粒，并且在外界磁場的作用下，引導(dǎo)藥物分子轉(zhuǎn)移到特定的位置。例2：用電磁鐵可傳送零件。為傳送無磁性的零件，事先將零件覆蓋上易流動的、帶有磁性的物質(zhì)S2.4.6例1：將一個內(nèi)部預(yù)制磁性顆粒的橡膠墊放在車子上方，保證在維修的時候工具能在這個墊子的幫助下隨手可得，而不需要將汽車外殼內(nèi)填入鐵磁物質(zhì)。例2：機(jī)械振蕩可通過在磁極間移動一個金屬的、無鐵磁性的元件來進(jìn)行衰減。為減少衰減時間，在磁極和金屬元件的間隙中充滿磁性液體。磁場的牽引力可根據(jù)震蕩幅度進(jìn)行調(diào)整。例3：焊接裝置包括一個旋轉(zhuǎn)工作臺和一個放在盛放液體的與工作臺連接的浮動裝置。為提高工作臺的移動速度，液體中混合了鐵磁混合物并且容器上環(huán)繞著電磁線圈。例4：用帶有磁性的磁塊，把紙貼在黑板或者具有鐵磁性的物質(zhì)上。S2.4.7例1：磁共振成像。例2：為提高磁放大器的測量靈敏性，給放大器的磁芯進(jìn)行加熱。為降低磁干擾，磁芯的熱力學(xué)溫度保持在居里點的0.92~o．99，以利用霍普金斯效應(yīng)。S2.4.8例1：不規(guī)則空心物體的壁厚可以通過一個內(nèi)部的鐵磁體和一個外部的感應(yīng)器來完成。為了增加準(zhǔn)確性，可以將鐵磁體做成表面覆有磁性微粒的彈性球形狀，通過感應(yīng)器控制內(nèi)部鐵磁球和待測空心物體的內(nèi)壁緊緊貼合，從而能實現(xiàn)精確測量.S2.4.9例1：聚合物的傳導(dǎo)率可以通過在其中摻雜傳導(dǎo)材料來提高。如果材料是磁性的，就可以通過磁場來排列材料，從而達(dá)到只用很少的材料就能獲得更高的傳導(dǎo)率。例2：一個塑料零件的磁成型方法，使用加熱到居里點以上、處于最小伸張的適當(dāng)狀態(tài)的鐵磁粉制成的模具。例3：為了在塑料表面形成突起，需要對塑料表面層進(jìn)行加熱、拉伸、冷卻。為改善此工藝的生產(chǎn)率和可控性，將鐵磁粒子引入塑料表層，此層隨后熔化，通過使用電磁場吸取鐵磁顆粒來獲得延伸的突起。S2.4.10例1：每個原子都會有各自的共振頻率，這種測量的技術(shù)叫做電子自旋共振(ESR)。。例2：磁場中的振動被用來分離混合物。為降低粒子間的黏附和改善分離效率，磁場的使用是與振動反向的。例3：微波爐加熱食物，因為它們會使水分子振動。（微波在水的共振頻率上，使水分子產(chǎn)生振動。從而起到加熱水的效果）S2.4.11例1：各種電磁石。它們可以消除磁性材料居里點的限制，或者用于一些永久磁性材料不安全的地方。它們還有一個優(yōu)點是，當(dāng)不需要的時候就可以關(guān)閉，并且通過改變電流可以得到非常精確大小的磁場。例2：為了改善從金屬中抓取無磁性部分的可靠性，將其放置在個磁場中，并且使用一個電場從垂直于磁場的方向穿過。例3：電磁鐵的吊車，利用電流產(chǎn)生磁場，來吊裝具有鐵磁性質(zhì)的物體。S2.4.12例1：在動力減震器中，通過改變電場來允許或者禁止流變體溶液的流動，改變變流液體的阻尼系數(shù)，從而實現(xiàn)動力減震器在不同環(huán)境下實現(xiàn)的不同的減震效果。S3.1.1例1：加工薄玻璃板零件前，將薄玻璃堆砌在一起，并且用油做臨時的粘貼物質(zhì)，便于加工，減少玻璃的破損。例2：為提高渦輪的旋轉(zhuǎn)速度，同時保持工作液體允許的流動速度，渦輪由幾部分制成，第一部分的轉(zhuǎn)軸與第二部分的機(jī)體相連等，結(jié)果，角速度從第一部分到隨后的部分得到逐級加速。例3：為制造一個穿過工件的中間大兩頭小的孔，使用電化學(xué)方法，電極由3部分組成，每部分有自己的電位。S3.1.2例1：復(fù)雜的交通狀況，使十字路口的交通燈需要實時地輸入一些交通流量的信息控制變化。例2：影像/聲音記錄系統(tǒng)，影像和聲音記錄必須是同步的，這種情況在老的模擬相機(jī)（膠片）中難以實現(xiàn)，但數(shù)碼相機(jī)提高了影像和聲音的連接，從而改善了系統(tǒng)。例3：EBD（電子控制制動力分配系統(tǒng)）四個車輪附著地面條件不同，摩擦力不同，容易造成車輛打滑、傾斜或側(cè)翻。EBD利用計算機(jī)高速運算合理分配制