创新方法第2章 发明问题的情景分析与描述

创新方法原理第二章

第2章发明问题的情境分析与描述2.1发明问题的情境分析与描述 2.2理想设计 2.3实例分析

2.1发明问题的情境分析与描述发明情境：任何一种工作情境或环境、资源。设计中的可用系统资源对创新设计起着重要的作用，问题的解越接近理想解，系统资源就越重要。任何系统，只要还没达到理想解，就应该具有系统资源。对系统资源进行必要的详细分析，深刻理解对设计人员是十分必要的。

安徽合肥东北大学赵新军 2009.06.09

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2.1发明问题的情境(资源)分析与描述系统资源的分类直接应用资源导出资源差动资源

一、系统资源的分类系统资源可分为：内部资源与外部资源。内部资源是在冲突发生的时间、区域内存在的资源。外部资源是在冲突发生的时间、区域外部存在的资源。内部资源和外部资源又可分为：直接应用资源导出资源差动资源

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二、直接应用资源直接应用资源指在当前存在状态下，可被应用的资源。如物质、场(能量)、空间和时间资源都是可被多数系统直接应用的资源。物质资源：木材可用作燃料。能量资源：汽车发动机即驱动后轮或前轮，又驱动液压泵，使液压系统工作。场资源：地球上的重力场及电磁场。安徽合肥东北大学赵新军 2009.06.09 5

二、直接应用资源信息资源：汽车运行时所排废气中的油或其他颗粒，表明发动机的性能信息。空间资源：仓库中多层货架中的高层货架。时间资源：双向打印机。功能资源：人站在椅子上更换屋顶的灯泡时，椅子的高度是一种辅助功能的利用。安徽合肥东北大学赵新军 2009.06.09 6

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三、导出资源通过某种变换，使不能利用的资源成为可利用的资源，这种可利用的资源成为导出资源。原材料、废弃物、空气、水等，经过处理或变换都可在设计的产品中采用，而变成有用的资源。在变成有用资源的过程中，必要的物理状态变化或化学反应是需要的。安徽合肥东北大学赵新军 2009.06.09 7

三、导出资源导出物质资源：由直接应用资源，如物质或原材料变换或施加作用所得到的物质。如毛坯是通过铸造得到的材料，相对于铸造的原材料已是导出资源。导出能量资源：通过对直接应用能量资源的变换、或改变其作用的强度、方向及其他特性所得到的能量资源。如变压器将高压变为低压，这种低电压的电能成为导出资源。安徽合肥东北大学赵新军 2009.06.09 8

三、导出资源导出场资源：通过对直接应用场资源的变换、或

改变其作用的强度、方向及其他特性所得到的场资源。导出的信息资源：通过变换设计不相关的信息，使之与设计相关。如地球表面电磁场的微小变化可用于发现矿藏。安徽合肥东北大学赵新军 2009.06.09 9

三、导出资源导出空间资源：由于几何形状或效应的变化所得到的额外空间。双面磁盘比单面磁盘存储信息的容量更大。导出时间资源：由于加速、减速或中断所获得的时间间隔。被压缩的数据在较短时间内可传递完毕。导出功能资源：经过合理变化后，系统完成辅助功能的能力。锻模经适当修改后，锻件本身可以带有企业商标。安徽合肥东北大学赵新军 2009.06.09 10

四、差动资源通常，物质与场的不同特性(差异性)是一种可实现某种功能的资源，这种资源称为差动资源。差动资源分为：差动物质资源差动场资源安徽合肥东北大学赵新军 2009.06.09 11

1.差动物质资源1)结构各向异性各向异性是指在不同的方向上物理性能不同。这种特性有时是设计中实现某种功能的需要。光学特性：金刚石只有沿对称面做出的小平面才能显示出其亮度。电特性：石英板只有当其晶体沿某一方向被切断时才具有电致伸缩的性能。声学特性：一个零件内部由于其结构有所不同，表现出不同的声学特性，使超声探伤成为可能。安徽合肥东北大学赵新军 2009.06.09 12

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1.差动物质资源机械性能：劈木材时一般是沿最省力的方向劈。化学性能：晶体的腐蚀往往在有缺陷的点处首先发生。几何性能：只有球形表面符合要求的药丸才能通过药机的分检装置。不同的材料特性：不同的材料特性可在设计中用于实现有用功能。例1:合金碎片的混合物可通过逐步加热到不同合金的居里点，然后用磁性分拣的方法将不同安徽合肥东北大学的合金分开。赵新军 2009.06.09 13

2.差动场资源场在系统中的不均匀可以在设计中实现某些新的功能。 1)场梯度的利用。例2:在烟筒的帮助下，地球表面与具有一定高度的炉子烟筒产生的压力差使炉子中的空气流动。 2)空气不均匀的利用。例3:为了改善工作条件，工作地点应处于声场强度低的位置。安徽合肥东北大学赵新军 2009.06.09 14

2.差动场资源3)利用场的值与标准值的偏差例4:病人的脉搏与正常人不同，医生通过对这种不同的分析为病人看病。在设计中认真分析各种系统资源将有助于开阔设计者的眼界，使其能跳出问题本身，这对设计者解决问题特别重要。安徽合肥东北大学赵新军 2009.06.09 15

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