第4章_triz发明物理矛盾与技术矛盾解决原理

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1、1,1,第4章 物理矛盾与技术矛盾 解决原理,2,理论基础,冲突分析,40条发明创新原理,建议方案,物质场 分析,ARIZ算法分析,76个标准解,需求功能分析,效应知识库,技术系统进化模式,问题分析,分析工具,基于知识的工具,结论,矛盾矩阵,2,回顾：TRIZ法体系结构,3,3,系统进化S曲线,4,4.1 矛盾的概念及分类 4.2 物理矛盾及其解决原理 4.3 技术矛盾及其解决原理 4.4 矛盾矩阵及其应用 4.4.1 矛盾矩阵的构造 4.4.2 矛盾矩阵的应用 4.4.3 技术矛盾解决方法实际应用举例 4.5 TRIZ法技术矛盾和物理矛盾解的基本思路 4.6 40条发明创新原理的使用窍门,4

2、,5,矛盾普遍存在于各种产品或技术系统中。 技术系统进化过程就是不断解决系统所存在矛盾的过程。 矛盾的类型,5,4.1 矛盾的概念及分类,6,所谓物理矛盾是指为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有某种特性，但该特性出现的同时会产生与此相反的不利或有害的后果。,6,4.2 物理矛盾及其解决原理,物理矛盾一般来说有两种表现： 一是系统中有害性能降低的同时导致该系统中有用性能的降低； 二是系统中有用性能增强的同时导致该系统中有害性能的增强。 飞机的机翼大小，起飞大，飞行小 手机大小，携带小，显示屏和键盘大,一块菜地，要全部种白菜，又要全部种萝卜。,7,7,常见的物理矛盾,解决物理矛盾就是要满足双方

3、相反的要求。,8,8,物理矛盾的表示方法（11种）,9,9,物理矛盾的表示方法（11种表示法）（续）,10,2.时间分离 将矛盾双方分离在不同的时间，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在某一时间只出现一方时，时间分离是可能的。 将飞机机翼设计成可调的活动机翼，以适应在飞行中各个时间段的不同要求。 又如为了解决用电高峰期电能紧缺的矛盾，进行时间分离，用电低峰时降低电价，鼓励人们低峰时间用电。,物理矛盾的表示方法（11种表示法可由四个原理表述）,1.空间分离 将矛盾双方分离在不同的空间，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在某一空间只出现一方时，空间分离是可能的。 测量海底时，将声纳探测器与船体

4、空间分离，用以防止干扰，提高测试精度。 又如在快车道上方建立人行天桥，车流和人流各行其道，实现空间的分离。,11,4.整体与部分分离 将矛盾双方在不同的层次分离，以降低解决问题的难度。 当系统矛盾双方在系统层次只出现一方时，整体与部分分离是可能的。 固定电话 矛盾：人打电话不能离开，又需要离开 电线与主机连在一起。机械系统的替代，电磁场 子母机,11,物理矛盾的表示方法（4种表示法）,3.条件分离 将矛盾双方在不同的条件下分离，以降低解决问题的难度。 当系统矛盾双方在某一条件性下只出现一方时，条件分离是可能的。 高台跳水 要求：水硬（防止运动员撞击池底） 水软（防止运动员受伤） 条件分离：采用

5、物理参数改变水的密度，向游泳池的水中打入气泡，降低水的密度，使水变得柔软一些，防受伤,12,1.矛盾元素是通用工程参数，不同的设计条件对它提出了完全相反的要求。 例如，对于建筑领域，墙体的设计应该有足够的厚度以使其坚固。同时，墙体又要尽量薄以使建筑进程加快并且总重比较轻。 2.矛盾元素是通用工程参数，不同的工况条件对它有着不同的要求。 例如，某个装置要实现温度达到100，又要实现温度达到200 ；灯泡的功率既要是25W，又要是100W。 3.矛盾元素是非工程参数，不同的工况条件对它有着不同的要求。 例如，冰箱的门既要经常打开，又要经常保持关闭；道路上既要有十字路口，又要没有十字路口；歌咏比赛的

6、奖项既要设立得多，又要设立得少等。,12,物理矛盾的类型,13,这是古时候的一个神话故事。有一次土地爷外出，临行前嘱咐他的儿子替他在土地庙“当值”，并且一定要把前来祈祷者的话记下来。他走后，前前后后来了四个祈祷者 一位船夫祈祷赶快刮风，以便乘风远航； 一位果农祈祷别刮风，避免把快成熟的果子给刮下来； 一个种地的农民祈祷赶紧下雨，以免耽误播种的季节； 一位商人祈祷千万别下雨，以便趁着好天气带着大量的货物赶路。 这一下子可难住了土地爷的儿子，他不知该怎么办才能满足这些人们的彼此不同的要求，只好把所有祈祷者的话都原封不动地记了下来。,13,案例1 土地爷的哲学,14,很快，土地爷回来了，看了儿子的记

7、录，哈哈一笑说，别愁眉苦脸了，照我的办法做就是了，肯定能满足他们各自的要求。土地爷提笔在上面批了四句话： 刮风莫到果树园， 刮风河边好行船； 白天天晴好走路， 夜晚下雨润良田。 如此一来，四个不同的祈祷都如愿以偿、皆大欢喜。 其实，土地爷的前两句话说的是风的“空间分离”，后两句话说的是雨的“时间分离”。,14,案例1 土地爷的哲学续,空间分离,时间分离,15,空间分离案例,折弯枪,16,时间分离,17,分析问题： 燃具工作时燃气的输入大小希望可控，从而减少能源的浪费。当加热锅时，应加大燃气输入量，当锅是空的或锅不在位置时，应仅输入少量燃气，起保温或保持炉火燃烧的功能。 物理矛盾提取： 根据条件

8、的不同，希望燃气 输入可大可小，构成物理矛盾。,17,案例3 燃灶燃气输入控制,18,使用分离原理中的条件分离原理来解决。 根据锅里食物的质量进行分离。 当锅被取走或锅内食物较轻时，移动杆受弹簧推力向上移动，移动杆上的控制孔与输气管道上的孔几乎封合，燃气输入会变小。 2.当锅内装有食物放在此燃具上时，移动杆受锅的重力下移量增加，控制孔与主管上的孔口相连部分变大，输气量也随之变大。,18,案例3 燃灶燃气输入控制续,19,技术矛盾表现为： 在一个子系统中引入一种有用功能后，会导致另一子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能； 一种有害功能会导致另一子系统有用功能的削弱； 有用功能的加

9、强或有害功能的削弱使另一子系统或系统变得复杂。,19,4.3 技术矛盾及其解决原理,20,TRIZ法通过对百万件专利的详细研究，提出用39个通用工程参数来描述技术矛盾。在实际应用时，首先要把组成矛盾双方的性能用该39个通用工程参数来表示，这样就将实际工程技术中的矛盾转化为一般的标准的技术矛盾。 TRIZ法研究人员在对全世界专利进行分析研究的基础上，提出了40条解决技术矛盾的发明创新原理。 这两表是解决技术矛盾的关键。,20,39个通用工程参数与40个发明原理,21,1.运动物体的重量 2.静止物体的重量 3.运动物体的长度 4.静止物体的长度 5.运动物体的面积 6.静止物体的面积 7.运动物

10、体的体积 8.静止物体的体积 9.速度 10.力 11.应力或压力 12.形状 13.结构稳定性,27.可靠性 28.测试精度 29.制造精度 30.物体外部有害因素作用的敏感性 31.物体产生的有害因素 32.可制造性 33.可操作性 34.可维修性 35.适应性及多用性 36.装置的复杂性 37.监控与测试的困难程度 38.自动化程度 39.生产率,14.强度 15.运动物体作用时间 16.静止物体作用时间 17.温度 18.光照度 19.运动物体的能耗 20.静止物体的能耗 21.功率 22.能量损失 23.物质损失 24.信息损失 25.时间损失 26.物质或事物的数量,21,39个通

11、用工程参数,22,40个发明原理,23,TRIZ法解决问题流程大致分为四步： 1.对待解决的实际问题作详尽的分析并提取存在的矛盾， 2.将该矛盾转化为TRIZ法中的某种通用问题模型， 3.利用TRIZ法工具得到TRIZ法提供的通用形式的解， 4.把TRIZ解具体化为针对该实际问题的具体解。,23,4.4 矛盾矩阵及应用,24,矛盾矩阵是用39个通用工程特征参数组成的3939正方矩阵。 该矩阵的行是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数需要改善的一方；该矩阵的列也是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数可能引起恶化的一方。 矩阵元素用Mi-j表示，其下标i表示该元素的行数，下标j

12、表示该元素的列数。,24,4.4.1 矛盾矩阵的构造,25,由于矛盾不可能由自身造成，行与列号相同（i=j）的矩阵元素Mi-j为空集，用“”表示； 若ij时，矩阵元素为空集，指这两个特征参数间不构成矛盾，或是存在矛盾但尚未找到适合的解，用“”号表示； 若ij时，矩阵元素Mi-j为非空集，其数值为解决所在的行与列通用工程特征参数所产生的技术矛盾的相关发明创新原理的编号，可在技术矛盾矩阵表中找到。,26,4.4.1 技术矛盾矩阵表（局部）,26,技术矛盾矩阵表（局部）,27,第一步，分析问题，找出可能存在的技术矛盾，最好能用动宾结构的词来表示矛盾。 第二步，针对具体问题确认一到几对技术矛盾，并将矛

13、盾的双方转换成技术领域的有关术语，进而根据有关术语在TRIZ提供的39个通用工程特性参数中选定相应的工程参数。 第三步，按照相矛盾的通用工程参数编号i和j，在矛盾矩阵中找到相应的矩阵元素Mi-j，该矩阵元素值表示40条发明创新原理的序号，按照该序号找出相应的原理供下一步使用。 第四步，根据已找到的发明创新原理，结合专业知识，寻找解决问题的方案。一般情况下，解决某技术矛盾的发明原理不止一条，应该对每一条相应的原理作解决技术矛盾方案的尝试。 第五步，如果第四步的努力没有取得较好的效果，就要考虑初始构思的技术矛盾是否真正表达了问题的本质，是否真正反映了针对问题创新改进的方向。应重新设定技术矛盾，并重

14、复上述工作。,27,4.4.2 技术矛盾矩阵的应用,28,每一分钟都有几十块陨石撞击到地球上。由于对陨石成分和结构的分析能提供更多关于太阳系的信息，所以科学家需要获得更多的陨石。但区分陨石和普通岩石很困难，必须耗费大量的时间在地球表面将陨石挑拣出来，但往往仅能得到约百万分之一。 这就产生了技术矛盾，即必须寻找大量陨石，但会大大增加寻找的时间。 改善的通用工程参数是37（监控和测试的困难程度）：为了得到陨石，必须对地面上所有的石块进行分析； 恶化的通用工程参数是将耗费大量时间即25（时间损失）。 因此本例子的技术矛盾是“监控和测试的困难程度vs时间损失”。,28,提取技术矛盾对：陨石撞地球,29

15、,在射击运动员的训练中需要有供练习的靶标，当运动员击中靶标后，靶标破裂成大量的碎片落到地面上，难以打扫。 这个问题的技术矛盾初始可表述为：具有一定体积的飞行靶标对射击运动员的训练是必要的，但靶标碎片又将地面弄脏乱。 改善的通用工程参数是：希望增大靶标体积（序号7运动物体的体积） 恶化的通用工程参数是：靶标碎片对地面产生作用（序号31物体产生的有害因素）的矛盾。 因此本例子的技术矛盾是：“运动物体的体积VS物体产生的有害因素”。,29,提取技术矛盾对：射击场打扫,30,技术矛盾解决方法的步骤： 步骤一 分析问题，发现矛盾。 步骤二 根据TRIZ，表述矛盾。 采取某项措施时,矛盾对中的一个参数变优

16、, 另一个参数变劣。 步骤三 对照工具，得出解法。 在矩阵表中寻找该矛盾对的解决办法。 步骤四 针对问题，构思设计。 回到具体技术系统，解决具体问题。,30,4.4.3 技术矛盾解决方法实际应用举例,31,分析：取杏仁时必须去壳，现用锤砸或用机械方式压碎。制造性能好但产品的形状不好。 查39个通用工程参数，得出32（可制造性）和12（形状）之间有技术矛盾。 TRIZ法求解：查3939 矛盾矩阵，得出可用的发明创新原理为1（分割与切割）、28（机械系统的替代）、13（反向）和27（用廉价而寿命短的替代昂贵而寿命长的物体）。 分析改进的具体技术方案：分割意味要把壳完全分开，机械系统的替代意味要用另一种系统，反向意味应从里向外加力。在密闭容器内加入高压空气，突然降压，杏仁内的空气膨胀，立刻打开杏仁壳。为了得到高压，可用高压空气，也可加热容器使气压升高。 类似的技术问题：开鸡蛋壳，开蚕豆壳，开核桃。,31,应用举例1：开启果壳,32,32,应用举例：升降定位式燃气灶,33,