triz理论—物理矛盾与分离原理

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1、,TRIZ技术创新理论及应用 物理矛盾与分离原理,一、物理矛盾,物理矛盾在TRI体系中的位置,运输,安全,速度,快,慢,对系统的同一个元素有不同的要求 符号表示 A+，A-,定义物理矛盾,1）这个元素是通用工程参数，不同的设计条件对它提出了相反的要求 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；建筑结构的材料密度应该接近于零以使其轻便，同时材料密度也应该足够高以使其具有一定得承重能力。,物理矛盾的三种情况,2）这个元数是通用工程参数，不同的工况条件对它有着不同(并非相反)的要求 例如：灯泡的功率既要是25瓦，又要是100瓦,无级调

2、光灯,三色调光灯,物理矛盾的三种情况,3）这个元素是非工程参数，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,物理矛盾的三种情况,常见的物理矛盾情形,1、定义技术矛盾 A+ B- B+ A- 2、提取物理矛盾：在这对技术矛盾中找到一个参数，及其相反的两个要求 C+ C- 3、定义理想状态：提取技术系统在每个参数状态的优点，提出技术系统的理想状态,定义物理矛盾的步骤,1888年出现圆珠笔这一名称，一位名叫约翰劳德的美国记者曾设计出一种利用滚珠作笔尖的笔，但他未能将其制成便于人们使用的商品。 圆珠笔之所以能够写字，是因为笔头里的钢珠在滚动时，能将速干油墨带出来转写

3、到纸上。据说，日本的圆珠笔芯里装的干油墨，足够可以书写2万个字。但是，书写的字数一多以后，钢珠与钢圆管之间的空隙会渐渐变大，这样油墨就会从缝隙中漏出来，常常会沾污衣物等等，十分使人感到不愉快。,案例,1、定义技术矛盾 圆珠笔方便书写，但是漏墨容易污染衣物等 2、提取物理矛盾：在这对技术矛盾中找到一个参数，及其相反的两个要求 钢珠与钢圆管之间的空隙小不容易漏油 钢珠与钢圆管之间的空隙大容易书写 3、定义理想状态：提取技术系统在每个参数状态的优点，提出技术系统的理想状态 空隙既应该小，不容易漏油；又应该大，便于书写。,案例解,解决物理矛盾的核心思想是实现矛盾双方的分离,三、物理矛盾的分离原理,空间

4、分离,分离方法,时间分离,系统级别分离,条件分离,哪里热？ 哪里凉？,矛盾：水杯,对同一个参数的不同要求，在不同的空间实现 局部最佳化,1、空间分离,操作空间1,操作空间2,热,凉,（杯子内）,（杯子外）,杯子的空间分离,空间分离,_,Step 1 ：定义物理矛盾,Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么空间得以实现？,Step 3 ：以上两个空间区域是否交叉？,是 ,否 ,应用空间分离,尝试其他分离方法,_,_,空间1：,_,_,空间2：,参数：,_,要求1：,_,要求2：,解决物理矛盾空间分离,分割原理 抽取原理 局部质量原理 嵌套原理 增加不对称性原理

5、一维变多维原理 ,如何实现空间分离,背景：公路路面要宽，越宽占地越多。要减少公路占地面积，路面要宽又要窄，一个物理矛盾。,练习,采用分离原理的空间分离,对同一个参数的不同要求，在不同的时间段实现。 不同的时间有不同的性质。,2、时间分离,雨伞,操作时间1,操作时间2,大,小,（下雨的时候）,（携带的时候）,雨伞的时间分离,时间分离,Step 1 ：定义物理矛盾,Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么时间得以实现？,Step 3 ：以上两个时间段是否交叉？,是 ,否 ,应用时间分离,尝试其他分离方法。,_,_,_,时间1：,_,_,时间2：,参数：,_,要求1

6、：,_,要求2：,解决物理矛盾时间分离,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。,案例,史上最牛的公章,案例,动态特性原理 抛弃或再生原理 预先作用原理 预先反作用原理 事先防范原理 ,如何实现时间分离,软,速度低,速度高,硬,定义 将对同一个参数的两个不同的要求在不同的条件上得到满足,条件分离,Step 1 ：定义物理矛盾 Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么时间/空间得以实现？ Step 3 ：以上两个时间/空间是否交叉？ 否，尝试用时间或空间分离方法 是，如果对参数的不同要求，可以

7、按照某种条件实现分离和切换，尝试条件分离方法,解决物理矛盾条件分离,电力可以随身携带，又不像电池会造成环境负担，这是台湾工研院最近研发出的“发电药丸”。研究团队将发电原料“氢”做成固态，只要放进水里，就可以充电。因为燃料电池需要靠氢，台湾工研院研发用化学方式将氢储存起来，制作成固体小药丸，方便携带随时使用。 一颗“电力丸”可以发出3瓦的电，相当于充饱手机的量，用完的残留物更无毒无负担。,案例,复合材料原理 多孔材料原理 改变颜色原理 局部质量原理 周期性作用原理 一维变多维原理 ,如何实现条件分离,三个术语 超系统 系统 子系统,4、系统级别分离,是“YES”还是“NO”,将对同一个参数的不同

8、要求，在不同的系统级别上实现。,子系统,系统,超系统,系统级别分离,Step 1 ：定义物理矛盾 Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么时间/空间得以实现？ Step 3 ：以上两个时间/空间是否交叉？ 否，尝试用时间或空间分离方法 是，如果对参数的不同要求，可以按照不同的系统级别（如系统子系统，或系统超系统）实现分离，尝试系统级别分离方法,解决物理矛盾系统级别分离,缝衣针,小,案例,缝衣针,缝衣针,穿线针,分割原理 组合原理 同质性原理 等势原理 ,如何实现系统级别分离,背景：手机的尺寸要小，便于携带。手机的屏幕要大，好看。又要小，又要大，一个物理矛盾。,

9、练习,时间分离,空间分离,条件分离,系统分离,四、分离原理与创新原理的对应关系,实例：摩擦焊接问题,创新原理在分离方法中的应用,一、描述问题并定义问题的理想解 摩擦焊接是连接两块金属的方法之一，需要将其中一块旋转或者两块方向相反旋转，但是这两根管子太长，要想使这么长的金属管旋转起来需要建造非常大的机器。问题的理想解是不旋转金属管也能实现摩擦焊接，只旋转管子的接触部分。,创新原理在分离方法中的应用,二、定义物理矛盾 第一步：定义物理矛盾 参数：旋转 要求1：转 要求2：不转 第二步：什么空间需要满足什么要求？ 空间1：钢管的接触部分 空间2：钢管的非接触部分 第三步：以上两个空间段是否交叉？ 否

10、 应用空间分离 是 尝试其他分离方法。,创新原理在分离方法中的应用,三、选择创新原理 空间分离原理可以利用以下10个创新原理，来解决与空间分离有关 的物理矛盾。 创新原理l：分割 创新原理2：抽取 创新原理3：局部质量 创新原理4：增加不对称性 创新原理7：嵌套 创新原理13：逆向思维 创新原理17：多维化 创新原理24：借助中介物 创新原理26：复制 创新原理30：柔性外壳或薄膜,创新原理在分离方法中的应用,四、具体方案： 用一个短的管子插在两个长管之间，旋转短的管子，同时将管子压在一起直到焊好为止。,创新原理在分离方法中的应用,实例2：如何在汽车发生碰撞的情况下，最大限度地保护驾驶员和乘客

11、的安全?,创新原理在分离方法中的应用,一、描述问题并定义问题理想解： 安全气囊充气压力不足，对乘客不能起到有效的保护作用；安全气囊的充气压力过大，则又会造成压力过大，对乘客造成伤害。 理想解：安全气囊在发生碰撞时，能恰好将气囊充到合适的压力，以保护乘客的安全。,创新原理在分离方法中的应用,二、定义物理矛盾： 第一步：定义物理矛盾 参数：压力 要求1：大 要求2：小（不能太大） 第二步：什么时间需要满足什么要求？ 时间1：达到一定压力前 时间2：达到一定压力后 第三步：以上两个时间段是否交叉？ 否 应用时间分离 是 尝试其他分离方法。,创新原理在分离方法中的应用,三、选择创新原理 时间分离原理可

12、以利用以下12个创新原理，来解决与时间分离有关的物理矛盾。 创新原理9：预先反作用 创新原理10：预先作用 创新原理11：事先防范 创新原理15：动态特性 创新原理16：不足或过度的作用 创新原理18：机械振动 创新原理19：周期性动作 创新原理20：有效作用的连续性 创新原理21：减少有害作用时间 创新原理29：气压与液压结构 创新原理34：抛弃与再生 创新原理37：热膨胀,创新原理在分离方法中的应用,四、具体方案 受该创新原理的启发，首先可以迅速使气囊膨胀到一定的压力值。可以保证在最短的时间内达到保护乘客的气压。在气囊上面开一些微小的孔，当气囊压力超过阈值后，气囊上的微小孔会张开，使气囊的

13、压力不再升高。从而很好地解决了气囊的膨胀速度既要快，又不能快的矛盾。,创新原理在分离方法中的应用,创新原理在分离方法中的应用,打桩问题 为了建筑的基础牢固，通常软土地带都要采用钢桩或混凝土桩来打桩。在打桩的过程中，希望桩头锋利，以便容易被打入土中；在打桩结束后，又不希望桩头继续保持锋利，因为在桩到达位置后，锋利的桩头不利于桩承受较重的负荷。,五、解决物理矛盾举例与练习,、运用空间分离原理：在桩的上部加上一个锥形的圆环，并将该圆环与桩固定在一起，从空间上将矛盾进行分离，既保证了钢桩容易打入，同时又可以承受较大的载荷。,五、解决物理矛盾举例与练习,2、运用时间分离原理：在钢桩的导入阶段，采用锋利的

14、桩头将桩导入，到达指定的位置后，将桩头分成两半或者采用内置的爆炸物破坏桩头，使得桩可以承受较大的载荷 。,五、解决物理矛盾举例与练习,3、运用基于条件的分离原理：在钢桩上加入一些螺纹，将冲击式打桩改为将桩螺旋拧人的方式。当将桩旋转时，桩就向下运动；不旋转桩时，桩就静止。从而解决了方便地导入桩与使桩承受较大的载荷之间的矛盾。,五、解决物理矛盾举例与练习,4、运用基于整体与部分的分离原理：运用整体与部分的分离解决打桩的问题。将原来的一个较粗的钢桩用一组较细的钢桩来代替，从而解决方便地导入桩与使桩承受较重的载荷之间的矛盾 。,五、解决物理矛盾举例与练习,确定矛盾：作业时，需要移开盖板，以便通过坑井进

15、行作业；为了防止坠落事件的发生，坑井盖板要覆盖在坑井上，不能移开。 盖板应该覆盖坑井，又不应该覆盖坑井，在功能上存在了矛盾，因此对盖板这一关键子系统在功能上提出了相反的要求，物理矛盾。 矛盾描述：盖板应该覆盖坑井，以防止“坠落”事件发生；盖板不应该覆盖坑井，以满足作业要求。,实例：坑井安全防护系统,操作时间1,操作时间2,覆盖,不覆盖,（平常的时候）,（作业的时候）,盖板的时间分离,坑井安全防护系统,Step 1 ：定义物理矛盾,Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么时间得以实现？,Step 3 ：以上两个时间段是否交叉？,是 ,否 ,应用时间分离,尝试其他分离方法。,_,_,_,时间1：,_,_,时间2：,参数：,_,要求1：,_