技术矛盾及解决方法

1、大学学什么？大学学什么？方方 法法能能 力力养成三个习惯想做查用创新思维和方法去思考问题试着去做，复制和实现一些东西积累资料，学习知识，拓展领域创新创新新的决策新的决策新的理论新的理论新的构想新的构想innovation新的方法新的方法新的设计新的设计新的观念新的观念创新思维和创新方法创新思维和创新方法创造创造发明发明发现发现人的大脑人的大脑创造人类生存与发展的财富创造世界改造世界认识世界丰富人生丰富想象高效的创新方法高效的创新方法triztriz理论理论Triz:Triz:发明问题解决理论发明问题解决理论(Theory of Inventive Problem Solving )(Theor

2、y of Inventive Problem Solving )全球发明专利解决问题的过程分析自然科学知识分析、归纳、总结概念：概念：矛盾、资源、理想化、技术系统、发明级别工具及模型：工具及模型：39个通用工程参数、40个发明原理、分离原理、物场模型、创新算法（ARIZ)解决发明问题创新思维发明创造发明创造创新研究的两个途径创新研究的两个途径创造技法物场分析创造力培养技术系统进化法则矛盾分析心理学技术科学知识专利分析创创造造学学TrizTriz理理论论技术矛盾及解决方法技术矛盾及解决方法Technical Contradiction and Solution工程教学实训中心工程教学实训中心自然

3、界自然界人类社会人类社会思维领域思维领域A、矛盾萌芽、矛盾萌芽 B、矛盾发展壮大、矛盾发展壮大 C、矛盾将要消亡、矛盾将要消亡 D、新的矛盾运动开始、新的矛盾运动开始 A B C D A B C D A B C D矛盾是普遍存在的v技术矛盾及解决方法技术系统问题的表现形式与解决问题模式技术系统问题的表现形式与解决问题模式 方法与方法与效应效应知识库知识库与效应与效应库库知识知识使能使能寻找实现技术寻找实现技术系统功能的方系统功能的方法与科学原理法与科学原理资源属性资源属性标准解标准解标准解标准解系统系统物质物质- -场场实现技术系统实现技术系统功能某结构要功能某结构要素出现问题素出现问题结构属

4、性结构属性创新创新原理原理分离分离原理原理物理物理矛盾矛盾一个参数无法一个参数无法满足系统内相满足系统内相互排斥的需求互排斥的需求参数属性参数属性创新创新原理原理矛盾矛盾矩阵矩阵技术技术矛盾矛盾技术系统中两技术系统中两个参数之间存个参数之间存在相互制约在相互制约参数属性参数属性解决方解决方案模型案模型解决问解决问题工具题工具问题问题模型模型表现形式表现形式问题根源问题根源技术系统技术系统问题属性问题属性v技术矛盾及解决方法关于技术矛盾的描述关于技术矛盾的描述 技术矛盾是指技术系统中两个参数之间存在相互制约，是在提高技术系统的某技术矛盾是指技术系统中两个参数之间存在相互制约，是在提高技术系统的某

5、一个参数时，导致了另一个参数的恶化而产生的矛盾。一个参数时，导致了另一个参数的恶化而产生的矛盾。发明问题就是那些包含有技术矛盾的技术性问题，而这些技术矛盾用已知的技发明问题就是那些包含有技术矛盾的技术性问题，而这些技术矛盾用已知的技术手段和知识是无法解决的，妥协性的解决办法无法解决矛盾问题。如果技术术手段和知识是无法解决的，妥协性的解决办法无法解决矛盾问题。如果技术矛盾被克服的话，发明问题也就解决了，因而新的发明也就出现了。矛盾被克服的话，发明问题也就解决了，因而新的发明也就出现了。发明创造的实质，就是发现一种不妥协的方法，或者与现有方案相比，妥协微发明创造的实质，就是发现一种不妥协的方法，或

6、者与现有方案相比，妥协微不足道。不足道。有得必有失有得必有失所得多一些，所失少一些所得多一些，所失少一些传统方法；传统方法；有得没有失有得没有失双赢双赢创新方法。创新方法。包含有技术矛盾的问题通常有两种解决的途径：或者寻找系统矛盾性能之间的包含有技术矛盾的问题通常有两种解决的途径：或者寻找系统矛盾性能之间的妥协方案（为了提高一个性能指标，在另一个性能指标上可以做出的牺牲是多妥协方案（为了提高一个性能指标，在另一个性能指标上可以做出的牺牲是多少），或者寻找消除矛盾的办法（如何做到双赢）。前一种途径得到的是典型少），或者寻找消除矛盾的办法（如何做到双赢）。前一种途径得到的是典型的工程解，后一种途径

7、的结果是创造性的发明解。的工程解，后一种途径的结果是创造性的发明解。v技术矛盾及解决方法关于技术矛盾的实例关于技术矛盾的实例 u冬季工作服装：冬季工作服装：u食品：食品：u建筑：建筑：u车辆：车辆：保暖保暖工作效率工作效率色香味色香味保暖保暖营养营养高度高度抗震性抗震性速度速度安全、稳定性安全、稳定性功能报装功能报装健康食品健康食品高楼大厦高楼大厦高速列车高速列车v技术矛盾及解决方法关于技术矛盾的实例关于技术矛盾的实例 材料的强度材料的比重 飞机垂直平衡冀的面积增加一倍，飞机振动幅度会降低 50%。可是面积增加，就会导致空气阻力增加，从而增加飞机对强风的敏感度，这也使飞机变得更重，问题更复杂。

8、 v技术矛盾及解决方法关于技术矛盾的实例关于技术矛盾的实例 在这里要解决的技术矛盾是：用切板机切割塑料板，为保证切割在这里要解决的技术矛盾是：用切板机切割塑料板，为保证切割质量，受力处应该比较坚硬，质量，受力处应该比较坚硬， 但切板机不应受损。但切板机不应受损。 物理矛盾是：为了切割塑料板，机床与切板机接触的区域应该是物理矛盾是：为了切割塑料板，机床与切板机接触的区域应该是硬的；同时硬的；同时 为了不损害切板机，这一区域又该是软的。为了不损害切板机，这一区域又该是软的。v技术矛盾及解决方法关于技术矛盾的实例关于技术矛盾的实例 切削加工：切削加工：生产率加工精度及表面质量数控加工数控加工计算机技

9、术、控制技术生产率生产成本v技术矛盾及解决方法关于技术矛盾的实例关于技术矛盾的实例 铸造生产：铸造生产：型砂强度型砂透气性v技术矛盾及解决方法关于技术矛盾的实例关于技术矛盾的实例 材料性能：材料性能：强度、硬度塑性、韧性v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 发明原理发明原理1-101-10nesting7 嵌套嵌套anti-weight8 8 配重配重prior counteraction9 9 预预先反作用先反作用universality6 普遍性普遍性prior action10 10 预预先作用先作用extraction2 抽取抽取local conditionsasymmetr

10、y4 非非对称对称segmentation1 分割分割consolidation5 合合并并3 局部局部质质量量v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 发明原理发明原理11-2011-20shift to a new dimension17 17 一一维变维变多多维维mechanical vibration18 18 机械振机械振动动periodic action19 19 周期性作用周期性作用partial or excessive actions16 16 不足或超不足或超额额作用作用continuity of useful action20 20 有效作用的有效作用的连续连续性性e

11、quipotentiality12 12 等等势势原原则则inversionspheroidality14 曲面化曲面化cushion in advance11 11 预预先先应应急措施急措施dynamicity15 15 动态动态化化13 13 逆向思逆向思维维v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 发明原理发明原理21-3021-30disposable objects27 一次性用品一次性用品replacement of mechanical system28 28 机械系机械系统统的替代的替代pneumatics or hydraulic construction29 29 气气

12、体体与与液液压结构压结构copying26 复复制制flexible shells or thin films30 30 柔性外柔性外壳壳和薄膜和薄膜convert a harm into a benefit22 变变害害为为利利feedbackmediator24 中介物中介物rushing through21 紧紧急行急行动动self-service25 自服务自服务23 反反馈馈v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 发明原理发明原理31-4031-40thermal expansion37 热膨胀热膨胀strengthen oxidation38 38 加速加速氧氧化化inert

13、 environwent39 39 惰性环境惰性环境phase transformation36 相变相变composite materials40 40 复复合材料合材料change the color32 改变颜色改变颜色homogeneiytrejecting and regenerating parts34 抛弃与再生抛弃与再生porous materials31 多孔材料多孔材料transform the physical/chemical state35 物化状态变化物化状态变化33 同质性同质性v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 将物体分割成独立的部分。 使物体成为可组

14、合的。 增加物体被分割的程度。1. 从物体或外部作用的一致结构变为不一致结构。 2. 物体的不同部分应当具有不同的功能 3. 物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件。 1. 把相同的物体或完成类似操作的物体联合起来。 2. 把时间上相同或类似的操作联合起来。从物体中拆出干扰部分(干扰特性)或者相反，分出唯一需要的部分或需要的特性。 1. 物体的对称形式转为不对称形式。 2. 如果物体不是对称的，则加强它的不对称程度。，1 12 23 34 45 5v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 嵌套嵌套 一个物体执行多种不同功能，因而不需要其他物体。 1.将物体与具有上升力的另一物体结合以抵消

15、其重量。 2.将物体与介质(最好是气动力和液动力)相互作用以抵消其重量。 1.预先完成要求的作用(整个的或部分的)。 2.预先将物体安放妥当，使它们能在现场和最方便地点立即完成所需要的作用。1.一个物体位于另一物体之内，而后者又位于第三个物体之内，等等。 2.一个物体通过另一个物体的空腔。 1. 事先施加机械应力，以抵消工作状态下不期望的过大应力。 2. 如果问题定义中需要某种相互作用，那么事先施加反作用。，预先作用预先作用6 67 78 89 91010v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 预先应急措施预先应急措施等势原则等势原则 以事先准备好的应急手段补偿物体的底可靠性。1.用相反

16、的动作代替问题中所规定的动作。 2.使物体或环境活动部分成为不动的，而不动的成为可动的。 3.将物体颠倒。1.物体或环境的特性变化在每一工作阶段都是最佳的。 2.将物体分成彼此相对移动的几个部分。 3.使不动的物体成为动的 改变工作条件，使物体上升或下降。1.将直线平面用曲线曲面代替，从立方体过渡到球形结构。 2.利用滚筒、球体、螺旋。 3.从直线运动过渡到旋转运动，利用离心力。，动态化动态化11111212131314141515v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 不足或超额行动不足或超额行动一维变多维一维变多维如果难于取得100%所要求的功效，则应当取得略小或略大的功效。此时可能

17、把课题大大简化。1.使物体振动。2.如果巳在振动，则提高它的振动频率。3.利用共振频率。4.用压电振动器替代机械振动器。5.利用超声波振动同电磁场配合1.连续工作(物体的所有部分均应一直满负荷工作)。2.消除空转和间歇运转。1.一维到二维或三维。 2.多层结构替代单层结构。 3.将物体倾斜或侧置 4.利用指定面的反面 1.从连续作用过渡到周期作用(脉冲) 2.如果作用已经是周期的，则改变频率。 3.利用脉冲的间歇完成其他作用。有效作用的连续性有效作用的连续性16161717181819192020v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 紧急行动紧急行动变害为利变害为利高速跃过某过程或其个

18、别阶段(如有害的或危险)。 1.进行反向联系。2.如果已有反向联系，则改变它。1.物体应当为自我服务，完成辅助和修理工作2.利用废料(能的和物质的)1.利用有害因素获得有益的效果。 2.通过有害因素与另外几个有害因素的组合来消除有害因素。 3.将有害因素加强到不再是有害的程度 1.利用可以迁移或有传送作用的中间物体 2.把另一个(易分开的)物体暂时附加给某一物体。自服务自服务21212222232324242525v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 复制复制一次性用品一次性用品1.用简单而便宜的复制品代替难以得到的、复杂的、昂贵的、不方便的或易损坏的物体2.用光学拷贝代替物体或物体系

19、统。3.转为红外线的或紫外线的复制。1.用光、声、味等设计原理代替力学设计原理。 2.用电场磁场和电磁场同物体相互作用。1.利用软壳和薄膜代替一般的结构。 2.用软壳和薄膜使物体同外部介质隔离。用一组廉价物体代替一个昂贵物体，放弃某些品质(如持久性) 用气体结构和液体结构代替物体的固体的部分，如充气和充液的结构，气枕，静液的和液体反冲的结构柔性外壳与薄膜柔性外壳与薄膜26262727282829293030v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 多孔材料多孔材料改变颜色改变颜色 1.把物体作成多孔的或利用附加多孔元件(镶嵌、覆盖等等)。 2.如果物体是多孔的，事先用某种物质填充空孔。同指

20、定物体相互作用的物体应当用同一(或性质相近的)材料制成。这里包括的不仅是简单的过渡，例如从固态过渡到液态，还有向假态(假液态)和中间状态的过渡，例如采用弹性固体1.改变物体或环境的颜色2.改变物体或环境的透明度 3.为了观察难以看到的物体或过程，利用染色添加剂4. 如果已采用了这种添加剂，则采用荧光粉 1.已完成使命或已无用的物体部分应当剔除或在工作过程中直接变化 2.消除的部分应当在工作过程中直接再生物化状态变化物化状态变化31313232333334343535v技术矛盾及解决方法4040发明原理发明原理 相变相变热膨胀热膨胀利用相变时发生的现象，例如体积改变，放热或吸热。1.用富氧空气代

21、替普通空气2.用氧气替换富氧空气。 3.用电离辐射作用于空气或氧气。 4.用臭氧化了的氧气。5.用臭氧替换臭氧化的(或电离的)氧气。由同种材料转为混合材料。1.利用材料的热膨胀(或热收缩) 2.利用一些热膨胀系数不同的材料。 1.用惰性介质代替普通介质。2.在真空中进行某过程。复合材料复合材料36363737383839394040v技术矛盾及解决方法合并合并团队团队团队精神团队精神 团队团队是一些才能互补并为负有共同责任的统一目标而奉献的少数人的集合共同的目标互相依赖团队意识责任心特征团队精神团队精神是团队成员为了团队的利益与目标而相互协作，尽心尽力的意愿与作风归属感与一体感相互协作共为一体

22、尽心尽力全心投入v技术矛盾及解决方法合并合并团队团队团队精神团队精神 失业辞退重用培训能力态度v技术矛盾及解决方法4040发明原理之发明原理之22-22-变害为利原理变害为利原理 天天津津北北塘塘集集装装箱箱海海鲜鲜街街v技术矛盾及解决方法逆向思维逆向思维反过来想反过来想 火箭发动机的推力计算结果表明导弹射程达不到要求，怎么办？大家的意见是能否多加一些推进剂？但发动机的燃料贮箱的容积有限，实在是没有“加油”的潜力。 正当大家一筹莫展时，王永志却提出一个截然相反的建议：“如果从火箭的燃油贮箱里卸出600公斤燃料，这枚导弹就能命中目标。”此言马上引起争议：“这枚导弹本来就能量不够了，你还敢往外卸油

23、？” 然而，王永志是个思维敏捷、作风严谨的人，他很清楚：燃料多一些，导弹的“力气”当然也大一些，因而可以飞得快一些、远一些，但这枚导弹的起飞和飞行重量也随之增加了，这不见得有利于它飞得远一些；反之，减少一些燃料，导弹的“力气”虽然小一些，这当然不利于它射程的提高，但这枚导弹的起飞和飞行重量减轻了，它能够“轻装”上阵了，可能会飞得快一此，这就可能弥补其燃料减少带来的不利影响”钱学森对总设计师说：“这个年轻人的意见对，就按他的办！”飞行验证：导弹卸出一些推进剂后，射程的确远了，而且接连发射3枚导弹，每一发都命中目标。v技术矛盾及解决方法逆向思维逆向思维反过来想反过来想 千百年来，人们进行多位数四则

24、运算都是从低位数算起。可是年仅10岁的史丰收就开始进行逆向思维-探索从高位数算起的可能性。纸用完了，就在地上演算，甚至连家里的墙壁也写满了算式。功夫不负有心人，14岁时史丰收发明了速算法，直接从高位数算起，算前位，看后位，提前进位，一看算式就能报出答案，速度超过计算机。数学上的反证法v技术矛盾及解决方法逆向思维逆向思维反过来想反过来想 v技术矛盾及解决方法技术矛盾及解决方法 嵌套嵌套 v技术矛盾及解决方法技术矛盾及解决方法 一维变多维一维变多维 v技术矛盾及解决方法超额行动超额行动人物漫画人物漫画v技术矛盾及解决方法超额行动超额行动过渡包装过渡包装v技术矛盾及解决方法物化状态变化物化状态变化

25、铸造厂的工程师遇到一个相似的问题。铸造的金属零件需要用吹砂机清理干净。高速运动的砂子将铸件清理干净，但砂子会留在铸件的缝隙里。现在，我们需要把砂子从铸件中清除。当铸件又大又重时，很不容易将它翻过来把砂子倒掉。“也许我们可以把缝隙先盖上？”一位工程师建议，“不行。这需要太多工作。我看不出解决的办法。砂子不会自己从缝隙中出来。” 突然，发明家诞生了。“是的，”他说，“砂子可以自行消失。我们需要用来做砂子。”用什么来做砂子呢？ 在一个橡胶管上需要钻很多10毫米的孔。如果胶管不是软套的，在上面钻孔很容易。但胶管一会儿伸，一会儿缩，一会儿弯，在这上面精确地钻孔是一件很复杂的事。尽管尝试用加热的铁棒在管上

26、烫，但是这些烫出的孔很不光滑，且易破损。 “没有什么办法可想，真烦人！”总管叫道，几乎要哭了。 突然，一个发明家诞生了。苏联1268562号专利v技术矛盾及解决方法曲面化曲面化v技术矛盾及解决方法曲面化曲面化 设想有一个传统的皮带做成一个圈。外圈涂上研磨材料，将这个皮带圈安装到机器上，当你需要打磨一物体时就将它压在这个运动的皮带圈上。过一段时间，研磨层磨完了，皮带圈要换下来，这会耽误很多生产时间。我们怎样才能既不增加皮带长度又能使它的工作寿命延长一倍呢？ 几年前，一位俄国发明家古柏杜林，以一台运用莫比乌斯圈特性的磨砂机获得一项专利。皮带圈的长短和通常的没有两样，但由于它的工作面增加一倍，所以它

27、的寿命也增加了一倍。非常聪明的办法，不是吗？ v技术矛盾及解决方法自服务自服务 金属磨损问题是影响机械工作性能的普遍性问题，对于高精度机床而言，导轨的磨损是其精度降低的主要原因之一。 “金属磨损自修复材料”是一种由经基硅酸镁等多种复杂成分构成的超细微粒材料，只需在载体润滑油中，加人极其微量的这种超细粉状材料，就能迅速抵达金属摩擦表面，使磨损部位自动修复，从而使各种机械装备终身免于大修。它不是通常的润滑油的改性添加剂，而是直接在摩擦能转换成为热能的部位发生化学置换反应，生成减摩性能极为优良和显微硬度大幅度提高的金属陶瓷。v技术矛盾及解决方法复制复制-动态化动态化v技术矛盾及解决方法动态化动态化v技术矛盾及解决方法动态化动态化v技术矛盾及解决方法复制复制-灵感思维灵感思维 有一天，卡文迪许在回家的路上看到一群孩子在玩“抓妖精”游戏：小孩每人手里都拿着一面小镜子，用反射的太阳光照射自己对手的眼睛，一旦照中了，就高喊“抓到一个妖精哆!”他觉得挺有意思的：只要小镜子稍稍一转动，远处的反射光点就会大幅度位移看着看着，他突然兴奋不已：“有办法了，有办法了！”他飞奔似的回到自己的实验室，在