+ + + + 自动接通 -
个球连接接点。但是当球滑 过或者当球卡住后，接点就 不能正常地连接，导致不能 发生爆炸。怎么办?
+ + +
接点
4
2016/8/27
GZU
GZU
2.3小矮人法—实例1
（1）建立小矮人模型
接通球小人 接点小人 +
2.3小矮人法—实例1
（2）改进小矮人模型
接通球小人 接点小人 +
毯子的纤维与中微子流相互作用 在毯子上安装提供反向作用力的发动机 毯子由于下面的压力增加而悬在空中（气垫毯） 利用磁悬浮原理 毯子用比空气轻的材料制作
思考题
如何求解下面的问题？ 想改善城市主干道的拥堵交通，即想在现 有道路上修建轻轨，但有不想建高架桥和挖隧 道，该如何办呢？
GZU
GZU
2.5 理想度最终理想解(IFR)
来进行衡量。
7
2016/8/27
GZU
GZU
2.5 理想度最终理想解(IFR)
理想化水平 细化后
2.5 理想度最终理想解(IFR)
最终理想解的分析过程： 设计者最终目的； 确定理想解； 理想解的实现条件； 寻求可以利用的资源； 得到IFR解决方案。
Fu I C FH
有用功能—>无穷大；有害功能和成本为零
2.3小矮人法
小矮人法的分析流程
对象中各个部分想象成一群一群的小矮人。（当前模型） 把小矮人分成按问题的条件而动作的组。（分组） 研究得到的问题模型（有小矮人的图）并对其进行改造， 以便 实现解决矛盾。（打乱重组） 过渡到技术解决方案。（改进后的模型）
小人法的目的
克服由于思维惯性导致的思维障碍； 提供解决矛盾问题的思路。
基本概念
子系统
系统
超系统
GZU
GZU
2.1多屏幕法
本质：填写九宫格 多屏幕法的分析过程为：
第一步：从技术系统本身出发，考虑可用资源； 第二步：考虑技术系统的子系统、超系统中的资源； 第三步：考虑系统的过去和未来，从中寻找可利用的资源 ； 第四步：考虑子系统和超系统的过去和未来。 8 4 6 3 1 2 9 5 7
焊接、胶合 等
是否能更换为不可拆连 接
螺栓易松
从螺栓系统本身连接找 易松的原因和解决方法
防松系统
在螺栓连接的基础上加 防松系统来防松
原材料
使用摩擦系数大的材料
螺母、螺栓 、垫片
改变螺母、螺栓、垫片接触 面的结构，增大摩擦
复合结构的 螺栓等
采用复合结构（或材料） 的螺栓，能够自动粘合
GZU
MEE
2.2 STC算子
GZU
GZU
2.5 理想度最终理想解(IFR)
克服思维惯性的总体建议:
例3：汽车在校园道路上减速的问题 一条马路通过校园，如何低成本使汽车速度降低， 减少安全事故的发生？ 应用最终理想解方法，建立解决方案。
先确定理想解，而后利用金鱼法将不现实 部分进行变换。 变换过程中可以借助多屏幕法、STC算子法 、小矮人法，最终获得解决方案。
GZU
GZU
2.5 理想度最终理想解(IFR)
例1：农场养兔子的问题 农场主有一大片农场，放养大量的兔子，兔子需 要迟到新鲜的青草，但农场主不想兔子走得太远 而照看不到，也不愿意花费大量的资源割草运回 来喂兔子，于是矛盾产生。 应用最终理想解方法，建立解决方案。
2.5 理想度最终理想解(IFR)
例2：割草机减少噪音的问题 割草机由于刀片高速旋转，产生很大的噪音，如 何低成本的减少噪音？ 应用最终理想解方法，建立解决方案。
4. 列出所有可利用资源
超系统 系统
• 泳池的面积、泳池的体积、泳池的形状 • 天花板； 墙壁； 空气； 游泳池的供水系统； 游 泳池的排水系统
2. 幻想部分为什么不现实？
运动员在小型游泳池内很快就能游到对岸，需要改变 方向
3. 在什么情况下，幻想部分可变为现实?
运动员体型极小 运动员游速极慢 运动员游动时停留在同一位置，止步不前。
实例2：会飞的毯子
毯子为什么不会飞？ 因为地球有引力，毯子有重量，毯子比空气重 什么条件下毯子会飞？ 施加向上的力，或让毯子的重量比空气重量小，或 希望来自地球的重力不存在。 可利用的资源： 空气中的微子流、空气流、地球磁场、地球重力场、 阳光等。 毯子本身的纤维材料、形状、质量
GZU
GZU
使毯子飞起来的方法
2.1多屏幕法
构 成 超系统的过去 超系统 超系统的未来
当前系统的过去
当前系统
当前系统的未来
子系统的过去
子系统
子系统的未来
时间
1
2016/8/27
GZU
GZU
2.1多屏幕法—实例1
应用多屏幕法对汽车系统进行发散思维。
2.1多屏幕法—实例1
超系统的过去 柏油路 超系统 交通系统 超系统的未来 智能化交通系统
整个连接的 系统
从整个连接的系统找易 松的原因和解决方法
2.2 STC算子
自结合、自 防松
具有自结合、自防松的 智能模块组件
对一个系统通过对其自身不同特性单独考虑，来进行创新思 维的方法。 S指的是size尺寸； T指的是time时间； C指的是cost 成本。 单独考虑尺寸、时间、成本的一个因素，而不考虑其他的两 个因素。引申的意思就是一个产品有诸多因素组成，单一考 虑相应因素，而不是统一考虑。
水计量计原问题的小矮人模型
开始排水
结束排水
5
2016/8/27
GZU
GZU
（2）水计量计的小矮人模型改进
调整小人位置，得到期望的结果； 红色小人要都跳下去，考虑跷跷板的原理
排水过程
（3）水计量计的改进方案
根据小人图示，考虑实际的技术方案 方案：可变重心的计量水槽
结束排水
GZU
MEE
实例2
尺 寸 成本
实例3
星际列车 豪华包厢列车
尺 寸 成本
时间
蒸汽火车
时间
火车
磁悬浮列车
简单硬座列车 普通台式计算机机箱长度约 0.5M，计算速度约2G HZ。 微型管道列车
GZU
GZU
3
2016/8/27
GZU
GZU
2.3小矮人法 什么是小人法
当系统内的某些组件不能完成其必要的功能，并 表现出相互矛盾的作用；（应用的前提） 用一组小人来代表这些不能完成特定功能部件； 通过能动的小人，实现预期的功能。然后，根据 小人模型对结构进行重新设计。
STC算子的分析过程
明确研究对象现有的尺寸、时间和成本； 想象对象的尺寸无穷大（S ），无穷小（S 0）； 想象过程的时间或对象运动的速度无穷大（ T ）， 无穷小（ T 0 ）； 想象成本（允许的支出）无穷大（ C ）， 无穷小（ C 0）；
2.2 STC算子—实例1
实例1
训练长距离游泳的游泳池
问题：要使训练有效，需要一个大型的游泳池， 运动员可进行长距离游泳训练。 但同时，游泳池的占地面积和造价就会相应地增 加。用小型和造价低廉的游泳池怎样满足相同的要 求？
GZU
GZU
1. 将问题分为现实和幻想两部分
现实部分：小型、造价低廉的游泳池 幻想部分：在小型游泳池内实现单方向、长距离游泳 训练
使用小矮人法的常见错误
画一个或几个小矮人。
GZU
GZU
2.3小矮人法 小矮人法的作用：
2.3小矮人法
把系统的部分想象成一群一群的小矮人
更形象生动的描述技术系统中出现的问题。 通过用小矮人表示系统，打破原有对技术系统的思 维定式，更容易地解决问题，获得理想解决方案。
管壁想像成一群小矮人
子系统
• 泳池底 • 泳池壁 •水
6
2016/8/27
GZU
GZU
5.利用已有资源，基于之前的构想（第三 步），考虑可能的方案：
将运动员固定在游泳池的一侧或池底 水的摩擦阻力极大，如：在游泳池内灌注粘性 液体，从而降低游泳者游动速度，增加负荷使 其不能向前游动 游泳者逆流游动，如：借助供水系统的水泵， 在游泳池内形成反方向流动的水流 游泳池为闭路式（即环形泳道） ……
帮助我们多角度的看待问题，突破原有思 维局限。 多个方面和层次寻找可利用的资源，更好 的解决问题。
子反系统的过去 乳胶汁 子系统的过去 石墨粉
子反系统 乳胶 子系统 铅笔芯
子反系统的将来 液体橡皮擦 子系统的将来 液体铅笔芯
2
2016/8/27
GZU
GZU
2.1多屏幕法—实例4
无连接的系 统
能否是一个整体？
GZU
2.4 金鱼法
金鱼法把解决方案分为现实部分和幻想部分，主要 研究如何把幻想部分变为现实部分。
1、对于幻想部分，首先回答：为什么它是不现实？ 2、接着回答：在什么情况和条件下它可以转变为现实？ 3、再根据这些情况和条件来确定系统、超系统和子系统 可用的资源。 4、根据资源提出可能的解决方案。 5、最后验证方案的可行性。
-
+ +
-
GZU
GZU
（3）改进方案
2.3小矮人法—实例2
水计量计
当水量到达计量值时，由于重力作用，左端下 沉，排出计量水量 问题：排出一部分后，计量水槽重心右移，右 端下沉，水无法完全排出
GZU
GZU
（1）建模
系统的组成部分：水，计量水槽 用小人表示各组成部分：红色小人—水，黑色 小人—水槽重心
8
Байду номын сангаас
2016/8/27