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設計上の課題解決に役立つTRIZの原則ベスト40

TRIZ Principles to solve design challenges

製品設計エンジニア向け。 40のTRIZ原則は、“を解決するためのソリューションです。TRIZの矛盾製品設計の問題解決において、または製品設計のブレインストーミングセッション中に他のアプローチを強調するために使用します。

この記事では、TRIZ手法を用いる場合と用いない場合の両方で使用できる、40のTRIZ原則に焦点を当てます。

TRIZの手法、ヒント、ツールについては、この記事の最後に記載されていますのでご参照ください。

40のTRIZ原則

これらはロシア語からの翻訳であり、書籍によって翻訳内容が異なる場合があるため、最も一般的に使用されている用語を採用し、TRIZの原則をファミリーごとに再分類しました。

注:次の章では、補完的な原理と技術について追記しました。

緑色で強調表示されているのは、製品設計において特に重要で頻繁に使用される原則です。

異なるアセンブリ

このファミリーは、コンポーネントや部品をさまざまな方法で組み立てるあらゆる手段をまとめたものです。設計上の選択を行う際に、明確に適用されるべきものです。

   私たちのコメント
#1セグメンテーション物体を独立した部分に分割するTriz - 01 segmentation技術的な問題を解決したり、既製品の部品を調達したりするのには良いが、複雑さや追加コストにつながる可能性がある。
#2取り出す対象物から邪魔な部分や特性を分離するか、対象物の中で唯一必要な部分や特性だけを抜き出す。Triz - 02 taking out非常に効果的である可能性があるが、最終的に製品仕様にまで踏み込むためには、製品の意図が明確でなければならない。
#4非対称力や負荷を均一または均等な方法で加えないでくださいTriz - 04 asymmetry局所的に頻繁に適用することで、電力消費を削減し、構造物の傾斜を軽減できます(最小限の例外と疲労)。
#5マージ主要目標を達成するために、より小さな部品や構成要素を再編成するTriz - 05 merging状況と量によりますが、専用の部品やコンポーネントの方がコストと材料効率が良い場合もあります。
#7巣作りあなたは「#8220」を覚えていますか?マトリョーシカロシアの入れ子式木彫り人形のことですか?Triz - 07 nestingモジュール化により、保管、輸送、 製品バリエーション …
#27仲介者アセンブリに中間部品または機能を追加するTriz - 24 intermediary最も効率的な方法とは言えない。しかし、それが唯一の解決策なのだろうか?

ユーザーや状況に合わせて調整する

このカテゴリーは、製品またはシステムをその環境に合わせて変更するあらゆる手段をまとめたものです。主に設計段階ではなく、仕様策定段階で行われます。

   私たちのコメント

#3

地元の品質品質レベルを厳格な要求事項に適合させ、必要な場所でのみ使用するTriz - 03 local quality7 における「過剰処理」 リーン生産方式の無駄 考え方、ただし設計フェーズ向け
#6普遍既存の部品や製品に別の用途を与えるTriz - 06 universality

最小限の労力で、環境にも優しい方法で新たな市場を開拓する。デザイン上の問題を解決するというよりは、むしろ上流工程の問題に取り組む。

#22害から利益を得る有害因子を減少、追加、または増加させることで、それを有益な機能または二次的な機能にするTriz - 22 benefit from harm 
#23フィードバックアクチュエータを必要なパラメータに効果的に適合させる。制御ループTriz - 23 feedbackユーザーによる操作なしで自動水平調整が可能。
#25セルフサービスその部品や製品に、他の機能を持たせたり、自己再生させたり、利用可能な廃棄物を生成させたりする。Triz - 25 self servicing可能であれば、付加価値の良い方法
#26コピー複雑で高価な部品を安価で軽量なシンプルなコピーに置き換えるか、高価な物体そのものではなく画像に基づいて作業を行う。Triz - 26 copying(もし既にお使いでなければ、価値分析の本質についてご説明します。)
#27消耗品丈夫で高価な部品を消耗品やコンポーネントに交換するTriz - 27 consumables廃棄物、環境、そして新たな規制に留意してください。他のリーンアプローチも存在します。

形態は機能に従う

このサイトのモットーの1つ。フォームは機能に従う(fff)に関する関連投稿をお読みください。再グループ化はすべて、形状またはスペースを変更することを意味します。通常、最もシンプルで信頼性が高く、費用対効果の高いソリューションです。

   私たちのコメント
#8アンチウェイト重りを使って他のアクチュエータを下げますTriz - 08 anti-weight一般的にはエレベーターのカウンターウェイト
#14球形度、曲率丸くするTriz - 14 spheroidality curvatures 
#17別の次元1D を 2D に、2D を 3D にするTriz - 17 another dimension解決における機会(ギャップ、スペース)を可能にする
#30薄くて柔軟重厚な構造物を薄くし、必要に応じて可動性を持たせる。Triz - 30 thin and flexible成形ヒンジや薄肉構造については、プラスチック加工技術設計ライブラリを参照してください。

時間は本質である

家族の再編成は、TRIZのすべての原則が時間と新しい順序に関連して機能することを意味します。

設計図上では見えないため、新しいタイミングシーケンスで技術的な課題を解決することは見落とされがちである。

しかし、 ユーザーエクスペリエンス より長いまたは追加のステップ

   私たちのコメント
#9予備的反撃被害を予測し、対策を講じるTriz - 09 preliminary anti-action例:コンクリート梁の荷重をかける前のプレロード
#10予備的措置要件や変更を事前に実行する、または事前に準備するTriz - 10 preliminary action 
#11事前にクッション性手遅れになる前に「治療よりも予防​​を」Triz - 11 beforehand cushionning品質、リーン(…)だが、ここではデザインについて
#13物理原理または部品を互いに反転させるTriz - 13 the other way round例: ペルティエ モジュール、片面を加熱するのではなく冷却する
#20有益な行動の継続性プロセスや動作を止めないでくださいTriz - 20 continuity of useful action操作と仕掛品を制限する慣性を使用する
#21急いで通り抜ける素早く行動するTriz - 21 rushing through先に挙げた力を均等にではなく適切なタイミングで加えることで、労力、エネルギー、またはリスクを制限するのと同じ論理です。
#34廃棄と回収使用、廃棄、または後日再利用するTriz - 34 discarding and recovering環境にも生産にも優しい

物理的性質

TRIZの原理とは、材料または環境の機械的、物理的、または化学的特性に関連する原理のことである。

   私たちのコメント
#12等ポテンシャル性エネルギーを節約するために、ポテンシャル場における位置変化を制限する。Triz - 12 equipotentiallity磁場内で金属を動かしたり、重力場内で部品を持ち上げたりしないでください。
#15ダイナミクス部品や構成要素を互いに相対的に動かすTriz - 15 dynamics 
#16部分的または過剰な行動適合範囲に達するために、仕様を若干減らしたり増やしたりする。 Triz - 16 excessive or partial actionパレートの法則:20%で80%になる。それとも95%で十分なのか?
#18機械振動大きな動きではなく、振動を利用するTriz - 18 mechanical vibration非常に局所的な効果をもたらし、通常はよりエネルギー効率が良い
#19周期的な作用連続直線アクチュエータを回転式、脈動式、または反復式の手段に置き換えるTriz - 19 periodical action規模に応じて前のリンクへ
#28力学 substitutionメカニックを置き換える 磁石 または電磁気学Triz - 28 mech substitutionマグネットを使ったデザインに関する記事をご覧ください。
#29空気圧と油圧機械式システムを油圧システムに置き換えるTriz - 29 pneumatics hydraulics多少の制約はあるものの、適応性、柔軟性、長距離移動の場合には、価格に見合う価値がある。
#31多孔質材料多孔質材料を用いた設計(または微細孔または巨視的孔の増加)Triz - 31 porous meterialsより軽い。3D CAD 金属粉末焼結は今日では役立つ
#32色の変化

色や透明度を変更して、作業を簡素化してください。

色の変化によって情報を示す。

Triz - 32 colour changemany special inks or materials are available, for プレッシャー, temperature, density, humidity (…) indication
#33均質性相互作用する2つの部品は、同じまたは類似の材料で作られているべきである。Triz - 33 homogeneityそして、修理する場合は、同じ部品を使用してください!
#35材料特性の変化材料特性の変化を利用する: 物理的状態の変化、強度、剛性、質感、柔軟性…Triz - 35 material properties change(色、長さなど、他の原則に基づく)
#36相転移相転移の結果を使用する: 熱の吸収または発生、体積の変化、透明度の変化…Triz - 36 phase transition 
#37熱膨張材料の熱膨張(または収縮)を利用して力を加えるTriz - 37 thermal expansion固定式または仮設式の組立品。バイメタルも使用。
#38強力な酸化剤O2またはO3が豊富な大気Triz - 38 strong oxydants可燃性および腐食性に注意してください
#39不活性雰囲気O2またはO3は、一部の化学反応を凍結させるために雰囲気を低下させる。Triz - 39 inert atmosphere前の項目とは反対。火の三角形を参照。
#40複合材料複合材料を使用するTriz - 40 composite materialsより軽い。今日ではよく知られているが、精神老化とプロセスの再現性

 

TRIZ手法の概要

矛盾マトリックスとTRIZの原理は、ソ連の発明家でありSF作家でもあるゲンリヒ・アルトシュラーによって開発された、この方法論における基本的なツールである。

1.矛盾表の作成

この表は、39のエンジニアリングパラメータすべてを新製品の機能と対応付けたものです。マトリックス内でこれらのパラメータを相互参照することで、設計者やエンジニアはすぐには明らかにならない可能性のある解決策を特定でき、革新的な思考と効率的な問題解決を促進します。

39のエンジニアリングパラメータ

移動物体の重量
静止物体の重量
移動物体の長さ
静止物体の長さ
移動物体の領域
静止物体の面積
移動物体の体積
静止物体の体積
スピード

緊張、プレッシャー

物体の安定性
強さ
移動物体の耐久性
静止物体の耐久性
温度
輝度
物体が運動する際に消費されるエネルギー
静止物体が消費するエネルギー

エネルギーの無駄遣い
物質の浪費
情報の損失
時間の無駄
物質の量
信頼性
測定精度
製造精度
対象物に作用する有害な要因
有害な副作用
製造可能性
使いやすさ
修理可能性
適応力
デバイスの複雑さ
制御の複雑さ
自動化レベル
生産性

製品の機能

適切なユーザー製品機能を定義するには、このサイトの他の記事を参照してください。制約と混同しないでください(例:強制的な法的基準は、標準の販売業者または再販業者でない限り、製品設計の観点からは制約となります)。 

2.40の原則を適用する

矛盾に対処することは、問題解決において極めて重要なステップである。そのプロセスは、具体的な矛盾を特定することから始まる。矛盾は通常、技術的なものか物理的なものかのいずれかに分類される。

  • 技術的な矛盾とは、システムのある側面を改善しようとすると、別の側面が悪化してしまう場合に生じる。
  • 物理的な矛盾とは、同一の要素に対して相反する要求が存在することを指す。

さて、各セルに上記の40の原則のうち1つ以上を記入することが重要なステップです。

表は数百ものセルから構成され、創造的で新しい解決策を積極的に検討しながら詳細にレビューする必要があるため、非常に時間がかかる場合があります。一部のソフトウェアはこうした作業を支援しますが、表全体の状況や、共通の解決策にまとめることができる隣接する列や行を把握する機能が失われてしまいます。

AIをTRIZに適用した詳細な研究はいくつか見てきましたが、今のところ一般に利用可能なツールはありません(公開されている研究を参照)。 ここに論文がある)

ヒント: 時間が限られている場合は、すべてのセルを表面的に埋めるのではなく、重要な矛盾点とユーザー機能に焦点を当てることをお勧めします。 コスト重視の設計 または 最小限の実行可能な製品 この優先順位付けには、アプローチが役立ちます(これらの方法については他の投稿を参照してください)。

この体系的なアプローチにより、矛盾を創造的な機会へと転換することが可能になり、革新的なブレークスルーを促進する。

Trizメソッドの例

TRIZの実践例として典型的なのは、自動車業界における、安全性を損なうことなく車両重量を削減するという課題への応用です。TRIZの原理を用いることで、エンジニアたちは炭素繊維複合材のような高強度で軽量な材料の使用を見出し、構造的な完全性を維持しながら大幅な軽量化を実現しました。

もう一つの例は電子機器分野に見られます。TRIZはスマートフォンのバッテリー寿命を向上させるために活用されてきました。バッテリー容量を増やしつつ本体サイズを大きくしないといった矛盾点を分析し克服することで、エンジニアたちはエネルギー効率の高いプロセッサやソフトウェアの最適化といった革新的な技術を生み出しました。これらの事例は、TRIZがいかに問題を独創的な解決策を生み出す機会へと転換することで、体系的なイノベーションを可能にするかを示しています。

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取り上げるトピック: TRIZ、製品設計、設計上の課題、問題解決、矛盾、セグメンテーション、除去、非対称性、統合、ネスト、中間性、局所的な品質、普遍性、組み立て、モジュール性、リーン思考、過剰加工。

歴史的背景

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(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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