第8章-TRIZ之矛盾矩阵

1、第第8章章 矛盾矩阵矛盾矩阵佛山科学技术学院 王玉龙0139个工程参数02矛盾矩阵03矛盾矩阵应用案例Contents内容大纲内容大纲0139个工程参数02矛盾矩阵03矛盾矩阵应用案例Contents内容大纲内容大纲 47.2 39个通用工程参数从大量来自于前苏联、美国、德国和其他国家的专利中 ， 阿 奇 舒 勒 选 择 了 大 约 4 万 多 个 属 于 第 二 级 、 第 三级和第四级的专利，并从中抽取出适用于工程领域的4 0 个 发 明 原 理 和 3 9 个 通 用 工 程 参 数 539个通用工程参数 67.2 39个通用工程参数在39个通用工程参数中，任意两个不同的参数就可以表示一

2、对技术矛盾。通过组合，可以表示1482种最常见的、最典型的技术矛盾，足以描述工程领域中出现的绝大多数技术矛盾。可以说，39个通用工程参数是连接具体问题与TRIZ的桥梁。借助于39个通用技术参数，可以将一个具体问题转化并表达为标准的TRIZ问题。 7（1）运动对象的重量。指运动对象的质量在重力场中的表现形式，是对象施加在其支撑物或悬挂物上的力。（2）静止对象的重量。指静止对象的质量在重力场中的表现形式，是对象物体施加在其支撑物、悬挂物或其所在表面上的力。（3）运动对象的长度。任何线性尺寸都可以被看作是长度。注意：不一定是对象最长的那个尺寸。例如，一个运动的长方体的长、宽、高都可以看作是运动物体的

3、长度。（4）静止对象的长度。同（3）。 8（5）运动对象的面积。由线所围成的面所描述的几何特性，被对象所占据的某个面的局部，或指用平方单位制（例如，平方米、平方厘米）表示的、一个对象的内表面或外表面的特性。（6）静止对象的面积。同（5）。（7）运动对象的体积。用立方单位制（例如，立方米、立方厘米）表示的、某个对象所占据的空间。例如，长方体的体积可以用“长宽高”表示；圆柱体的体积可以用“底面积高”表示。（8）静止对象的体积。同（7）。 9（9）速度。某个对象的速度；一个过程（或作用）与完成该过程（或作用）所用的时间的比率。即单位时间内完成某种动作或过程的量。（10）力。力用来衡量两个系统间的相互

4、作用。在基础物理学中，力=质量加速度。在TRIZ中，力是指任何试图改变物体状态的相互作用，即使对象或系统产生部分地或完全地、暂时地或永久地变化的能力。（11）应力或压力。单位面积上的力，也包括张力。应力是指对象截面某一单位面积上的内力；压力是指垂直作用在物体表面上的力。 107.2 39个通用工程参数（12）形状。对象的外部轮廓、外观。（13）对象（成分、组分、布局）的稳定性。对象保持自身完整性的能力，或对象的组成元素在时间上的稳定性。磨损、化学分解、墒增加都会导致稳定性降低。（14）强度。指对象对于由力引起的变化的抵抗能力，或者，对象在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。（15）运动对象的作

5、用时间。也称为耐久性（耐用性、稳定性）。既可以指物体能够实现其作用的那一段时间，也可以指服务寿命。平均无故障工作时间是作用持续时间的量度（标准）。 11（16）静止对象的作用时间。同（15）。（17）温度。对象的热状态。不严谨地来讲，该参数包括其他一些与热或热量相关的参数，例如，影响温度变化速度的参数热容量。（18）照度（光强度）。单位面积上的光通量，也可以是其他的照度特性，例如，亮度、照明质量等。（19）运动对象所需的能量。对象工作能力的量度。在经典力学中，能量是力和距离的乘积。包括使用超系统所提供的能量（例如，电能或热能）。完成任何特定的工作，都需要能量。 12（20）静止对象所需的能量。

6、同（19）。（21）功率。完成的工作量与所用时间的比率，或能量的使用速率。（22）能量的无效损耗。对所从事的工作没有贡献的能量耗费。（23）物质的无效损耗。系统中某些原料、物质、零件或子系统的，部分的或全部的、永久的或暂时的，对系统所从事的工作没有贡献的损耗。（24）信息的损失。系统中数据（或数据访问权限）的部分的或全部的、永久的或暂时的损失。常常包括感官上的信息，例如，气味、声音等。 13（25）时间的无效损耗。时间是指某个行为的持续时间。时间的无效损耗是指对所从事的工作没有贡献的时间耗费。改善时间的损耗意味着缩短实施某个行为所需的时间。“缩短交期”是一个通用词语。（26）物质的量。系统中能

7、够完全地或部分地、永久地或暂时地被改变的原料、物质、零件或子系统的个数或数量。（27）可靠性。系统以可预见的方式，在可预见的条件下，执行其预期功能的能力。（28）测量的精确性。系统中某个特性的测量值与其实际数值之间的接近程度。通过减少测量过程中的误差可以增加测量的精确性。 147.2 39个通用工程参数（29）制造精度。对象（或系统）的实际特性与规定的（或要求的）特性之间的一致程度。（30）作用于对象的外部有害因素。系统对于外部产生的（有害）影响（作用）的敏感度。（31）对象产生的有害因素。有害因素会降低对象（或系统）机能的效率或质量。这些有害影响是由对象（或系统）产生的，是对象（或系统）运行

8、过程的一部分。（32）可制造性（易制造性）。系统在制造或装配过程中的便利、舒适或容易的程度。 15（33）可操作性（易用性、易操作性）。操作的简单、容易。如果需要许多的步骤，需要特殊的工具或需要许多高技术的工人等条件才能操作技术系统，那么技术系统就是不方便的。通常，一个方便的过程由于具有正确完成其功能的可能性，因而具有高的收益。（34）可维修性（易修性、易修理性）。是一种质量特性。例如，对于系统中出现的故障或毛病来说，进行维修时，方便、简单、需要的时间短。（35）适应性（或多功能性）。系统对外部变化明确响应的能力以及系统的多功能性，即系统能够在多种环境中以多种方式被使用的能力。 16（36）系

9、统的复杂性。系统中所包含的元素的数量和多样性以及元素间相互作用关系的数量和多样性。使用者也可能是使系统复杂性增加的元素。对系统进行控制的难易程度就是对其复杂性的一种度量。（37）检测的难度。对系统的测量或监测是困难的、昂贵的，需要大量的时间和劳动来建立、使用检测系统，组件之间的关系模糊，或存在组件之间彼此干涉，均表现为检测的难度。为降低检测误差而增加测量的成本也同样是增加测量的难度。 17（38）自动化程度。在没有“人”参与的情况下，对象完成其功能的程度。最低水平的自动化：利用手工操作的工具；中等水平的自动化：人对工具编程，并观测工具的运行，在需要的时候可以中断其运行或修改运行程序；高水平的自

10、动化：机器感知操作需求，自我编制操作流程，并监控自己的操作。（39）生产率。在单位时间内，某子系统或整个技术系统所执行的功能或操作的数量。执行一个单位的功能或操作所需要的时间，或者指单位时间内，子系统或整个系统的输出，或产生一个单位的输出所需要的成本。 18为了应用方便和便于理解，可将上述39个通用工程参数大致分为以下三类：（1）通用物理及几何参数：运动物体和静止物体的重量、运动物体和静止物体的尺寸（长度）、运动物体和静止物体的面积、运动物体和静止物体的体积、速度、力、应力或压强、形状、温度、照度、功率； 197.2 39个通用工程参数（2）通用技术负向参数：运动物体和静止物体的作用时间、运动

11、物体和静止物体的能量消耗、能量损失、物质损失、信息损失、时间损失、物质的量、作用于对象的有害因素、对象产生的有害因素；（3）通用技术正向参数：对象的稳定性、强度、可靠性、测量精度、制造精度、可制造性、操作流程的方便性、可维修性、适应性和通用性、系统的复杂性、控制和测量的复杂度、自动化程度、生产率。0139个工程参数02矛盾矩阵03矛盾矩阵应用案例Contents内容大纲内容大纲”“矛盾矩阵通过对大量专利的研究，阿奇舒勒发现了一种现象，即针对某一对由两个通用工程参数所确定的技术矛盾来说，40个发明原理中的某一个或某几个发明原理被使用的次数要明显比其他的发明原理多，换句话说，一个发明原理对于不同的

12、技术矛盾的有效性是不同的。如果能够将发明原理与技术矛盾之间的这种对应关系描述出来的话，技术人员就可以直接使用那些对解决自己所遇到的技术矛盾最有效的发明原理，而不用将40个发明原理进行逐一试用了。于是，阿奇舒勒将40个发明原理与39个通用工程参数相结 合 ， 建 立 了 矛 盾 矩 阵 （ 又 称 3 9 3 9 矛 盾 矩 阵 ） 227.3 矛盾矩阵矛盾矩阵（局部）”“矛盾矩阵的几点说明在矛盾矩阵表中，左边第一列是技术人员希望改善的139个通用工程参数，上面第一行表示被恶化的139个通用工程参数，即由于改善了第一列中的某个参数而导致第一行中某个参数的恶化。位于矛盾矩阵中对角线上的单元格（以灰

13、色填充的单元格），它们所对 应 的 矛 盾 是 物 理 矛 盾 ， 即 改 善 的 参 数 和 恶 化 的 参 数 相 同”“矛盾矩阵的几点说明矛盾矩阵中间单元格中的数字是发明原理的序号，每个序号对应于一个发明原理。这些序号是按照统计结果进行排列的，即排在第一位的那个序号所对应的发明原理在解决该单元格所对应的这对技术矛盾时，被使用的次数最多，依此类推。当然，在大量被分析的专利当中 ， 用 于 解 决 某 个 单 元 格 所 对 应 的 技 术 矛 盾 的 发 明 原 理 不 仅 仅只有该单元格中所列出的那几个。只是从统计的角度来说，单元格中所列出来的那些发明原理的使用次数明显比其他发明原理的使

14、用次数多而已从问题中找出改善的参数A从问题中找出被恶化的参数B010203定位发明原理，优化选择使用矛盾矩阵的具体步骤是0139个工程参数02矛盾矩阵03矛盾矩阵应用案例Contents内容大纲内容大纲39个参数类比试错矛盾矩阵表40个创新原理技术矛盾具体问题描述解决具体问题的方法TRIZ解决技术矛盾的流程功能分析改善的工程参数恶化的工程参数TRIZ问题矛盾矩阵表40条创新原理问题解决方案问题描述使用矛盾矩阵表的解题过程案例1：安全便捷的信封设计1背景信件（快递）是人们日常工作和生活的重要通信手段，在拆信时，经常会遇到这样的麻烦，一不小心就会撕坏里面的文件或者资料，如何迅速、安全地取出信封内的

15、文件或资料呢?2问题描述为了保护里面的文件，我们可以使用一些辅助工具，如剪子和专门的拆信刀等。但是，这样一来，拆信这样一件生活小事，就变得既麻烦又费事了。那么，我们是否有方便快捷，同时又安全可靠的拆信方式呢？即我们如何用最少的时间安全地取出信封内的文件或资料呢？3问题分析将待解决问题的技术矛盾提取出来。我们应当设计一种拆信快捷、安全的信封。想节约时间，结果却降低了拆信的可靠性。4.定义矛盾需要改善的参数：时间损失（25）系统恶化的参数：可靠性（27）4查找矛盾矩阵对应第25行第27列，我们从矛盾矩阵表中得到三个创新原理： 预先作用原理（10） 柔性壳体或薄膜原理（30） 增加不对称性原理（04

16、）5优选解决方案经分析后，我们得到如图所示的快捷安全信封设计方案。改进后的设计是一种带有“撕带”的信封。当拆信时，人们只要轻轻一拉“撕带”，就可以很轻松地拆开信封。而且撕开信封的同时，即不会损坏信封内部的文件和资料，也很好地保持了信封的整洁。或者预先在信封上打上纹路，在拆信时，拆分带有锯齿的纹路即可。最终解决方案如下图。 应用背景：波音737要进行加大航程的改型，就要采用功率更大的引擎，当然需要有更多的空气进入引擎，这就要求增大引擎整流罩的直径，但这样整流罩与地面的距离将减小，严重地影响了飞机起飞和着陆的安全。 第一步：确定技术系统名称 系统名称：发动机整流罩 第二步：问题描述 需增加发动机整流罩的直径 但这样整流罩与地面之间的 距离会减小，飞机起飞和着陆不安全案例2：波音飞机发动机整流罩的改造整流罩整流罩 第三步：定义技术矛盾 改善的参数：“运动物体的面积”(5)