C冲突及冲突矩阵

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1、第三章 冲突及冲突矩阵 3.1 基本介绍3.2 物理冲突及解决方案 3.3 技术冲突及解决方案 3.4 利用冲突矩阵实现创新 13.1 基本介绍3.1.1 冲突的概念3.1.2 冲突的分类 23.1.1 冲突的概念n产品是多种功能的复合体，为了实现这些功能，产 品要由具有相互关系的多个零部件组成。n为了提高产品的市场竞争力，需要不断根据市场的 潜在需求对产品进行改进设计。n当改变某个零部件的设计，既提高产品某方面的性 能时，可能会影响到与这些被改进零部件相关联的 零部件，结果可能使产品或系统的另一些方面的性 能受到影响。如果这些影响是负面影响，则设计出 现了冲突。 33.1.1 冲突的概念例1

2、：飞机设计中如果使其垂直的稳定器的面积加大 一倍，将减少飞机振动幅值的50，但这将导致 飞机对阵风和阵雨的敏感，同时增加了飞机的重 量。例2：为了加快重型运输机装卸货物的速度，飞机 上需要有移动式起重机，但起重机本身具有一定 的质量，增加了飞机的额外负载。43.1.1 冲突的概念n冲突普遍存在于各种产品的设计中。n按传统设计中的折衷法，冲突并没有彻底解决，而是在冲突双方取得折衷方案，或称降低冲突的 程度。nTRI认为，产品创新的标志是解决或移走设计中的冲突，而产生新的有竞争力的解。n发明问题的核心是发现冲突并解决冲突，未克服 冲突的设计并不是创新设计。 53.1.1 冲突的概念n产品进化过程就

3、是不断的解决产品所存在的冲突 的过程，一个冲突解决后，产品进化过程处于停 顿状态；之后的另一个冲突解决后，产品移到一 个新的状态。n设计人员在不断的设计中发现并解决冲突，是推 动设计向理想化方向进化的动力。 63.1.2 冲突的分类1.通常的分类 难易难易 73.1.2 冲突的分类2.基于TRIZ的分类G.S.Altshuller 将冲突分为三类:n管理冲突（Administrative Contradictions）n物理冲突（Physical Contradictions）n技术冲突（Technical Contradictions） 82.基于TRIZ的分类n管理冲突是指为了避免某些现象

4、或希望取得某些结 果，需要做一些事情，但不知道如何去做。如希望 提高产品质量，降低原材料的成本，但不知道方法 。管理冲突本身具有暂时性，而无启发价值。因此 ，不能表现出问题的解的可能方向，不属于TRIZ的 研究内容。 n物理冲突，技术冲突是TRIZ的主要研究内容，下面有关章节会有详细介绍。 93.2 物理冲突及解决方案3.2.1 物理冲突的概念及类型 n物理冲突是指为了实现某种功能，一个子 系统或元件应具有一种特性，但同时出现 了与该特性相反的特性。 n物理冲突是TRIZ的需要研究解决的关键问 题之一。当对一个子系统具有相反的要求 时就出现了物理冲突。 10例如：n为了容易起飞，飞机的机翼应有

5、较大的面 积，但为了高速飞行，机翼又应有较小的 面积，这种要求机翼具有大的面积与小的 面积同时存在的情况，对于机翼的设计就 是物理冲突，解决该冲突是机翼设计的关 键。 113.2.3 物理冲突的解决方法 nTRIZ在总结物理冲突解决的各种研究方法的基础 上，提出了采用如下的分离原理解决物理冲突的 方法，分离原理包括以下4种方法。 121.空间分离原理 n空间分离原理是将冲突双方在不同的空间分离，以 降低解决问题的难度。当关键子系统冲突双方在某 一空间只出现一方时，空间分离是可能的。应用该 原理时，首先应回答如下的问题： n是否冲突一方在整个空间中“正向”或“负向”变 化？n在空间中的某一处，冲

6、突的一方是否可以不按一个 方向变化？n如果冲突的一方可不按一个方向变化，利用空间分 离原理是可能的。 131.空间分离原理例3：自行车采用链轮与链条传动是一个采用 空间分离原理的例子。n在链轮与链条发明前，自行车存在两个物理 冲突，其一为了高速行走需要一个直径大的 车轮，为了乘坐舒适，需要一个小的车轮， 车轮即要大又要小形成物理冲突；n其二骑车人即要快蹬脚蹬，以提高速度，又 要慢蹬以感觉舒适。14例3 自行车n链条、链轮及飞轮的发明解决了这两组物理冲突。n首先，链条在空间上将链轮的运动传给飞轮，飞轮 驱动自行车后轮旋转。n其次链轮直径大于飞轮直径，链轮以较慢的速度旋 转将导致飞轮较快的旋转速度

7、。n因此，骑车人可以较慢的速度驱动脚蹬，自行车后 轮将以较快的速度旋转，自行车车轮直径也可以较 小。 15例4：潜水艇 例4：舰艇利用电缆拖着千米之外的声纳探测器， 以在黑暗的海洋中感知外部世界的信息。被拖的 声纳探测器与产生噪声的舰艇在空间处于分离状 态。162.时间分离原理 n时间分离原理是将冲突双方在不同的时间段分离，以 降低解决问题的难度。当关键子系统冲突双方在某一 时间段只出现一方时，时间分离是可能的。应用该原 理时，首先应回答如下问题：n是否冲突一方在整个时间段中“正向”或“负向”变 化？n在时间段中冲突的一方是否可不按一个方向变化？n如果冲突的一方可不按一个方向变化，利用时间分离

8、 原理是可能的。 172.时间分离原理例5：一加工中心用快速夹紧机构，在机床上加工 一批零件时，夹紧机构首先在一个较大的行程内 作适应性调整，加工每一个零件时要在短行程内 快速夹紧与快速松开以提高工作效率。同一子系 统既要求快速又要求慢速，出现了物理冲突。n因为在较大的行程内适应性调整与在之后的短行 程快速夹紧与松开发生在不同的时间段，可直接 应用时间分离原理。 182.时间分离原理例6：折叠式自行车在行走时体积较大，在 储存时因已折叠体积较小。行走与储存发 生在不同的时间段，因此采用了时间分离 原理。n飞机机翼在起飞，降落与在某一高度正常 飞行时几何形状发生变化，这种变化采用 了时间分离原理

9、。 193.基于条件的分离 n基于条件的分离原理是将冲突双方在不同的条件 下分离，以降低解决问题的难度。当关键子系统 冲突双方在某一条件下只出现一方时，基于条件 分离是可能的。应用该原理时，首先应回答如下 问题： n是否冲突一方在所有的条件下都要求“正向”或 “负向”变化？n在某些条件下，冲突的一方是否可不按一个方向 变化？n如果冲突的一方可不按一个方向变化，利用基于 条件的分离原理时可能的。 203.基于条件的分离例7：水与跳水运动员所组成的系统中，水即是硬 物质，又是软物质，这取决于运动员入水时的相 对速度。相对速度高，水是硬物质，反之是软物 质。例8：水射流即是硬物质，又是软物质，取决于

10、水 射流的速度。例9：对输水管路而言，冬季如果水结冰，管路将 被冻裂。采用弹塑性好的材料制造的管路可解决 该问题。 214.总体与部分的分离 n总体与部分的分离原理是将冲突双方在不同的 层次分离，以降低解决问题的难度。当冲突双 方在关键子系统层次只出现一方，而该方在子 系统、系统或超系统层次内不出现时，总体与 部分的分离是可能的。 n例10：自行车链条微观层面上是刚性的，宏观 层面上是柔性。 224.总体与部分的分离例11：自动装配生产线与零部件供应的批量化之 间存在冲突。n自动生产线要求零部件连续供应，但零部件从 自身的加工车间或供应商运到装配车间时要求 批量运输。n专用转换装置接受批量零部

11、件，再连续地将零 部件输送给自动装配生产线。 23宇宙飞船陨石碰撞模拟器为了模拟陨石在太空飞行中碰撞飞船，将一直径为3-5 mm的钢球放入一 射流发生器中，经加速与假设的宇宙飞船壳体碰撞。如果钢球的速度为 8 km/sec，钢球保持原来形状，但该速度应达到16 km/sec才能正确的 描述碰撞的实际情况。而达到该速度时，组成该钢球的材料会自行分离 ，不能完成碰撞。如何解决此问题？24宇宙飞船陨石碰撞模拟器关键问题: 在不对系统进行大的变化的条件下，加速钢球 。 射流发生器将钢球加速到16km/sec能满足碰撞速度要 求，但钢球会破碎而失效。冲突区域: 冲突区域是靠近钢球碎片的一层射流。理想解（

12、IFR）:高速运动的钢球能满足速度要求，但会破 碎。处于冲突区域的气体如能产生一种指向钢球球心的 压力，使欲破碎的钢球未破碎则能满足要求。物理冲突：钢球产生所需高速运动的同时会破碎。可用资源:在该区域中唯一可用的资源是组成射流的气体自 身。外部资源应使冲突区域的气体产生一种指向钢球球 心的压力。25宇宙飞船陨石碰撞模拟器消除物理冲突时间分离：在高速运动钢球即将破碎并产生分离的时 刻，又使其产生向心的外力使其不发生分离。 工程解在钢球表面有一爆炸物涂层。当高速运动的钢球欲破 碎并发生分离的时刻，爆炸物产生内向爆炸，防止钢 球碎片飞离，如图所示。26宇宙飞船陨石碰撞模拟器的工程解273.3 技术冲

13、突及解决方案 3.3.1 技术冲突的概念及工程实例技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两 种结果。n也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致 一个或几个子系统或系统变坏。n技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间 的冲突。技术冲突出现的几种情况如下： 283.3.1 技术冲突的概念及工程实例1）一个子系统中引入一种有用功能，导致另一个 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。2）一有害功能导致另一个子系统有用功能变化。3）有用功能的加强或有害功能的减少使另一个子系统或系统变得太复杂。293.3.1 技术冲突的概念及工程实例例12：波音公司改进737的设计时，需要将 使用中的发

14、动机改为功率更大的发动机。 发动机功率越大，它工作时需要的空气越 多，发动机罩的直径要增大。发动机罩增 大，机罩离地面的距离减少，而距离的减 少是不允许的。30例12 波音公司改进737的设计上述的改进设计中已出现了一个技术冲突，即希 望发动机吸入更多的空气，但是又不希望发动机 罩与地面的距离减少。Engine Cover of engineDistance ?313.3.1 技术冲突的概念及工程实例例13：目前自行车车闸总成的设计很容易受 到天气的影响，下雨天，瓦圈表面与闸皮 之间的摩擦系数降低，减少了摩擦力，降 低了骑车人的安全性。n一种改进设计为可更换闸皮型，即有两类 闸皮，好天气用一类

15、，雨天换为另一类。32例13 自行车车闸总成的设计n设计中的技术冲突为：将闸皮设计成可 更换型，增加了骑车人的安全性，但必 须有备用闸皮，还要更换，使操作复杂 。333.3.2 技术冲突的一般化 n通过对250万件专利的详细研究，TRI提 出用39个通用工程参数描述冲突。n实际应用中，首先要把组成冲突的双方内部性 能用该39个工程参数中的某2个来表示。n目的是把实际工程设计中的冲突转化为一般的 或标准的技术冲突。 341.通用工程参数 n39个工程参数中常用到运动物体（Moving objects）与静止物体（Stationary objects）两 个术语，分别介绍如下： n运动物体是指自身或借助于外力可在一定的 空间内运动的物体。n静止物体是指自身或借助于外力都不能使其 在空间内运动的物体。3539个工程参数 1.移动件重量 14.强度 27.可靠度 2.固定件重量 15.移动对象耐久性 28.量测精确度 3.移动件长度 16.固定对象耐久性 29.制造精确度 4.固定件长度 17.温度 30.物体上有害因素 5.移动件面积 18.亮度 31.有害侧效应 6.固定件面积 19.移动件消耗能量 32.制造性 7.移动件体积 20.固定件消耗能量 33.使用方便性 8.固定件体积 21.动力