发明和创新的流程和方法(TRIZ)专题培训课件

1、 课程材料invent_Freshman1234561 引言2 TRIZ概述3 技术系统进化理论4 创新思维5 技术矛盾、40条发明原理、矛盾矩阵6 物理矛盾与分离原理主要内容查尔斯.固特异和他的橡胶硫化技术试错法的典型代表，一生仅做成了这一件事。1 引言爱迪生托马斯.爱迪生和他的白炽灯 爱迪生实验发明灯泡,用了1600多种金属材料和6000多种非金属材料，经历了6000多次失败。 这一方面反映了爱迪生的勤奋和努力、另一方面也说明传统创造思维方式试错法的效率低下。1 引言 托马斯.爱迪生和他的白炽灯爱迪生的助手尼古拉.特勒撒说：“我非常同情他的工作状况，如果有一点点理论和计算能帮助他的话，就将

2、节省他90%的精力。”爱迪生是靠苦干拼出来的，他是在边试验边分析后确定下次试验该怎幺做的。这种方法速度太慢，已经无法适应快速发展的需求了。 天才靠的是1%的灵感和99%的汗！ -Thomas Edison 1 引言 胂凡钠明,六零六(抗梅毒药),由1908年保罗.艾立希实验室发现，当时对几百个新合成的有机砷化合物进行了筛选，最后确定第606个化合物具有抗梅毒活性，这是第一个通过对先导化合物进行化学修饰，已达到最优化的生物活性的有组织有目的的尝试，保罗.艾立希更是开创了化学治疗的先河。1910年606上市，商品名Salvarsan，这是第一个治疗梅毒的有机物，相对于当时应用的无机汞化合物是一大进

3、步。1912年，溶解性更好，更易操作，但疗效稍差的新胂凡钠明（同为砷化合物，914）上市。 保罗.艾立希和六零六(抗梅毒药),1 引言 传统试错法 传统试错法发明创新付出的巨大代价 如：电灯(6000次失败) 蓄电池(50000次失败) 硫化橡胶(一生的心血) 搪瓷(一生的心血) 海飞丝(加拿大，约1500次失败) 1 引言传统试错法的缺点过分依赖个体的心智水平和主观经验，随意性大，缺乏客观性，可复制性差。混乱、无序，效率低。1 引言 传统试错法 问题1 引言 科学发现和技术发明是少数天才的专利吗？ 是他们天才大脑的“直觉”、“顿悟”和“灵感”的产物吗？NO! 创造能力是可以学来的. 发明是有

4、运算法则的（Algorithm）人类历史上最有价值的知识是方法的知识。 笛卡尔科学发明需要创造方法庞加来 方法是重要的1 引言TRIZ，并不能给你问题的答案，但它可以给你指出答案的方向！ 方法是重要的1 引言你可以等待100年获得灵感，也可以利用这些原理用15分钟解决问题。 方法是重要的 方法是重要的 掌握TRIZ与不掌握TRIZ的科技人员，他们的创新能力相差几十倍至几百倍。 分析专利2 TIRZ概述2, 500,000500,000发明专利库迄今为止，TRIZ已分析了9,000,000专利有代表性的实用专利20%30条物理效应和现象应用表40条技术创新原理表 48个创新问题解决引导表48*4

5、8矛盾矩阵表物场分析与76个标准解创新工具专利背后的规律1926.10.15 1998.09.24阿奇舒勒（ Altshuller ）2 TIRZ概述通过对大量专利的分析，阿奇舒勒得出了以下三条发现：1. 类似的问题与解在不同的工业及科学领域交替出现。 创新的规律性2. 技术系统进化的模式在不同的工程及科学领域交替出现。 他山之石，可以攻玉3. 创新所依据的科学原理往往属于其他领域。 拓宽思路、打破思维定势相同的问题和解决方案被反复使用2 TIRZ概述 专利背后的规律科学效应在其所属领域之外被用来进行创新2 TIRZ概述 专利背后的规律应用瞬间压力差原理产生的典型发明1945 迅速去除青椒的籽

6、和蒂1950 迅速剥除松子、葵花籽和花生的壳1972 使人造宝石沿内部原有的微纹分割1979 船用发动机却水过滤器的快速清洁.应用该原理产生的发明多达200多种！科学效应科学效应库2 TIRZ概述 专利背后的规律什么是TRIZ俄文 Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch英文 Theory of Inventive Problem Solving中文 发明问题解决论 萃思（台湾） 萃智（大陆）2 TIRZ概述TRIZ理论的核心思想包括: （1）人们在解决发明问题的实践中，遇到的各种矛盾以及相应的解决方案总是重复出现。无论是一个简单产品还是复杂的技术系

7、统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。（2）技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。 （3）各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。 （4）用来彻底而不是折中解决技术矛盾的创新原理与方法，数量并不算多，一般科技人员和有关方面人员都可以学习和掌握。 （5）解决本领域技术问题的最有效的原理与方法，往往来自其他科学领域。TRIZ理论的核心思想和内容2 TIRZ概述TRIZ的体系结构TRIZ的体系结构自然科学专利分析发明问题解决算法（ARIZ)科学效应知识库矛盾问题创新原则发明问题标准解法矛盾分析资源分析物场分析创新思维培养

8、技术系统进化法则系统科学思维科学系统 物质-场 理想化 矛盾 资源辩证法+系统论+认识论基本概念预测工具分析工具求解工具解题流程理论来源理论基础功能分析2 TIRZ概述发明的级别Level 1 : 显而易见的解(32%)常规的解决方法没有解决矛盾专业范围内已经熟知的方法试错次数: 120为提高防寒效果：双层玻璃Level 2: 小的改进（45%）对现有系统进行小的改进部分解决矛盾，通常有妥协行业范围内已经熟知的方法试错次数: 20100为减轻重量，将斧头柄做成空心的Level 5 : 科学发现(1%)科学发现新系统开拓性创新试错次数: 10,000100,000飞机、计算机Level 3: 根

9、本性的改进（18%） 对现有系统进行根本性改进 解决矛盾行业范围外已知的方法 试错次数: 1001,000电动控制系统代替机械控制系统什么是TRIZ2 TIRZ概述发明级别与TRIZ的适用范围阿奇舒勒认为，一级发明过于简单，不具有参考价值；五级发明对于一般科研人员来说又过于困难，可遇不可求，也不具有参考价值。他从专利中把属于二级、三级和四级的专利挑出来，进行分析研究，并最终发现、总结了蕴藏在这些专利背后的规律。TRIZ通常不解决技术领域以外的问题；TRIZ不解决技术领域中的五级发明问题；TRIZ不同于专业科技书籍，不讲与创新思维问题无关的技术规律；TRIZ不同于头脑风暴，不讲与技术规律无关的思

10、维问题；什么是TRIZ2 TIRZ概述实际问题问题模式概念解决方案实际 解决方案TRIZ解决问题的模式2 TIRZ概述TRIZ的解题模式 鸡兔同笼问题 一只笼子里有若干只鸡和若干只兔，数头有54只，数脚有152只，请问有几只鸡和几只兔？ x=32 y=22问题模型： x+y=54 x+2y=762 TIRZ概述 从”技术跟随者”到”行业领跑者”2006年, 市值突破1000亿美元 (索尼, 410亿美元)2005年, 品牌价值超过索尼 (达149亿美元)2004年, 全球市场份额第一2003年, 全球品牌价值增幅全球之首 (31%)1997年 三星负债170亿美元，濒临倒闭应用TRIZ最成功的

11、企业：三星2 TIRZ概述Samsung 从模仿跟踪到技术领先2 TIRZ概述引入TRIZ的公司2 TIRZ概述国内知名企业研究所的典型应用船舶系统工程部等 70，201等研究所702 , 710，712， 713 ，715等研究所中航601等研究所203等研究所692等单位2 TIRZ概述出口一台DVD一美元利润出口售价32美元交专利费18美元成本13美元企业利润1美元什么是TRIZ2 TIRZ概述TRIZ的地位与本质门捷列夫元素周期表达尔文自然进化论斯宾塞社会进化论阿齐舒勒技术系统进化法则本质上都在描述复杂系统的演化规律！3 技术系统进化论技术系统的进化不是随机的，而是遵循一定的客观规律。

12、同生物系统的进化类似，技术系统也面临着自然选择，优胜劣汰。3 技术系统进化论实例：汽车分析汽车的性能参数之一能耗 时间 能耗 婴儿期 成长期成熟期衰退期当前技术系统所处的阶段发明级别发明专利数量参数性能利润t2t3t2t3t3t2t1TimeTimeTimeTimeIIIIVIII21t1t1t1t1t2t3技术系统的进化是指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程。TRIZ技术系统进化理论指出：技术系统一直处于进化之中，解决技术系统矛盾是进化的推动力。所有技术系统的进化都遵循一定的客观规律。 基于技术进化法则，可以使我们的产品开发具有可预见性，对于提高产品创新的成功率,缩短发明周期，都具有重

13、要意义和价值。 技术系统进化法则完备性法则能量传递法则动态性进化法则提高理想度法则子系统不均衡进化法则向微观级进化法则向超系统进化法则协调性进化法则问题如何用4根火柴组成一个“田”字？如何一笔画出一个圆，圆心4 创新思维方法功能的定义功能是物体作用于其他物体、并改变其参数的行为功能描述了组件改变其它对象的能力功能是一个抽象概念，功能在物理上并不存在，也没有物理属性（温度、重量）。功能助听器声音扩大手术刀的功能所有技术系统进化的终极目标：IFR理想度0有用功能有害功能和成本最理想的技术系统：作为物理实体它并不存在，但却能够实现所有必要的功能IFR: 系统在保持有用功能正常运作的同时，能够自行消除

14、有害的，不足的、过度的作用理想最终结果IFR给鸡蛋标注生产日期和保质期，消费者就能够判断鸡蛋是否坏损，因此有“身份证”的鸡蛋受到消费者的青睐，价格也比没有标识的高。分析资源：物质、能量、动作方案：利用已有的动作案例资源就是一切可被人类开发和利用的物质、能量和信息的总称资源的类型有： 物质资源 能量资源 信息资源 时间资源 空间资源 功能资源资源什么是思维惯性思维惯性是双刃剑问题1河边停着一只小船，只能容纳一个人，有两个人同时来到岸边，并且这两个人都坐着这条船过了河。请问：他们是怎样过河的？问题2如何改进登月舱外部的灯泡？问题3火箭喷嘴改进TRIZ中的创新思维方法1. 九屏幕法2. IFR法3.

15、 小人法4. 金鱼法5. STC算子技术系统：由物质组件组成，为满足人们（社会）的需求而实现某种功能的系统。子系统：技术系统的组成部分。超系统：包含技术系统和与它有关的其它系统的系统。创新思维方法九屏幕法 Step1：画出三横三纵的表格，将要研究的技术系统填入格1 Step2：考虑技术系统的子系统和超系统，分别填入格2和3 Step3：考虑技术系统的过去和未来，分别填入格4和5 Step4：考虑超系统和子系统的过去和未来，填入剩下的格中 Step5：针对每个格子，考虑可用的各种类型资源 Step6：利用资源规律，选择解决技术问题 九屏幕法的步骤超系统当前系统子系统系统的过去子系统的过去超系统的

16、过去系统的未来超系统的未来子系统的未来创新思维方法九屏幕法创新思维方法九屏幕法交通系统汽 车无内胎低压轮胎早期内燃机四轮车内、外胎轮胎柏油路混合动力汽车智能化交通系统无充气轮轴型轮胎创新思维方法九屏幕法 帮助我们多角度的看待问题，突破原有思 维局限 多个方面和层次寻找可利用的资源，更好 的解决问题 九屏幕法的作用太空钢笔 九屏幕法的实例 美国国家科学院的科学家们想研制一种在太空失重情况下使用的太空笔。可是研究了好长时间都没有奏效。最后科学家们向全国发出了征集启事，一周后收到了一位小学生寄来的包裹，上面歪歪扭扭地写着一行字“能否试试这个”。打开包裹一看，令一群科学家拍案叫绝原来是一捆铅笔。 似乎

17、许多人都觉得太空笔真是毫无意义的发明。但实际上并不是这样的。确实，在早期的宇航员都使用铅笔，但这并不是因为接受了小学生的建议，而是因为钢笔、圆珠笔在失重条件下都无法使用，铅笔是唯一的选择。但是铅笔笔芯有时候会断，在失重的环境中漂浮，会漂进鼻子、眼睛中，或漂进电器中引起短路，成了危险品。而且，铅笔的笔芯和木头在纯氧的环境中会快速燃烧。空间站（失重）普通钢笔无压墨水笔芯鹅毛管或铅芯宇宙飞船（失重）空间城市（失重）稳压出水笔芯创新思维方法九屏幕法 为了研究需要测量动物园里毒蛇的长度，这种毒蛇攻击性很强，人不能靠近。动物组织也在关注这个事情，因此不能为了研究而伤害它。 练习：测量毒蛇长度 九屏幕法的实

18、例 孟加拉国有1300万棵棕榈树，一棵棕榈树每年可产240升树汁用来生产棕榈糖。 棕榈树树干一般高20多米，如何割取棕榈汁？分析各个场景的资源绳梯猴子悬崖从小砍出梯子状的树干TRIZ中的理想化在问题解决之初，先抛开各种限制条件针对问题情境，设立各种理想模型，即最优的模型结构来分析问题并以取得最终理想结果作为终极追求目标TRIZ中的理想化模型理想化模型所涉及的要素包括： 理想系统 理想过程 理想资源 理想方法 理想机器 理想物质理想化模型的层次 最理想 理想 次理想TRIZ中的理想化理想度的极限第一步：设计的最终目的是什么？第二步：理想解是什么？第三步：达到理想解的障碍是什么？第四步：出现这种障

19、碍的结果是什么？第五步：不出现这种障碍的条件是什么？创造这些 条件存在的可用资源是什么？最终理想解确定的步骤IFR实例1：农场养兔子的难题 农场主有一大片农场，放养大量的兔子。兔子需要吃到新鲜的青草，农场主不希望兔子走得太远而照看不到。现在的难题是，农场主不愿意也不可能花费大量的资源割草运回来喂兔子。这难题如何解决？IFR实例2：农场养兔子的难题1)问题的最终目的是什么? 兔子能够吃到新鲜的青草。2)理想解是什么? 兔子永远自己吃到青草。3)达到理想解的障碍是什么? 放兔子的笼子不能移动。4)出现这种障碍的结果是什么? 由于笼子不能移动，可被兔子吃的草地面积不变，短时间内青草就被吃光了。5)不

20、出现这种障碍的条件是什么? 当兔子基本吃光笼子内的鲜草时，笼子移动到另一块有青草的地方。创造这些条件存在的可用资源是什么? 笼子本身按上轮子，兔子自己可推动其运动到有青草的地方。即兔子本身就是可用资源。IFR的思维方式：一磅金子 一个实验室里，实验员研究热酸对多种金属的腐蚀作用，他们将大约20个各种金属的试验块拜访在容器底部，然后泼上酸液，关上容器的门开始加热。实验持续2周后，打开容器，取出试验块在显微镜下观察表面的腐蚀程度。 “真糟糕，”实验室主任说，“酸把容器壁给腐蚀了。” “我们应该在容器壁上加一层耐酸的材料，比如金子。”一位实验员説。“或者白金。”另一位实验员说。 “不行的，”主任说，

21、“那需要大约一磅的金子，成本太高了！”突然发明家诞生了！ “为什么一定要用金子呢？”发明家说，“让我们看一下这个问题的模式，来找到理想的答案。”IFR的思维方式：割草机IFR实例2：给鸡蛋打日期戳例如：西瓜在搬运中有什么缺陷？4 创新思维方法IFR实例实例月球上的灯泡外罩测量酸对不同合金抗蚀性的理想容器4 创新思维方法IFR实例练习：飞碟射击训练需要将空中的飞碟击碎，但碎片落在靶场周围难以清理，怎么办？小人法小人法实例1：茶杯设计实例1：茶杯设计实例：水计量计水计量计：当水量到达计量值时，由于重力作用，左端下沉，排出计量水量。问题：水计量计中的水没有办法完全排除，导致计量不准确水计量计系统的组

22、成部分：水，计量水槽用小人表示各组成部分：红色小人水，黑色小人水槽重心实例：水计量计小人法的小结更形象生动的描述技术系统中出现的问题。通过用小人表示系统，打破原有对技术系统的思维定式，更容易地解决问题，获得理想解决方案。能动小人的引入，突破了思维定式，思考的过程由一个人的思考变为两或多人的思考，解题思路得到进一步的拓广。金鱼法金鱼法金鱼法：实例用空气赚钱将问题分为现实和幻想两部分 现实：空气、钱、赚钱的想法 幻想：买卖空气2. 为什么买卖空气不现实？ 空气到处都有，取之不尽，没必要买。3. 在什么条件下人们需要买卖空气？ 空气不够时，如飞机上、潜艇中、矿井里、深水里、高山上；空气有有益成分时，

23、如芳香的空气、负离子空气。4. 确定系统、子系统、超系统的可用资源 超系统：地球表面、太空、地球磁场、太用辐射 系统：空气体积 子系统：空气中各种成分（氮、氩、氧等）和杂质（灰尘、生物颗粒）5. 可能的解决方案构想：？问题：如何实现埃及神话故事中会飞的魔毯？练习：会飞的魔毯实例：训练长距离游泳的游泳池 问题：要使训练有效，需要一个大型的游泳池，运动员可进行长距离游泳训练。但同时，游泳池的占地面积和造价就相应的增加。用小型和造价低廉的游泳池怎样满足同样的要求?金鱼法的作用采用金鱼法，将思维惯性带来的想法重新定位和思考有助于将幻想式的解决构想转变成切实可行的构想STC算子STC算子实例1：房子实例

24、1：摘苹果尺寸时间成本梯子站着摘苹果轻微爆破自由掉落全自动机器人摇晃果树实例：通红的玻璃被放在传送带运输STC算子作用STC算子不是为了获取问题的答案，而是为了解放思路，为下一步需找解决方案做准备用STC算子思考后，可以发现系统中的技术矛盾或物理矛盾克服思维定势，改善思维方式的一种很好的工具技术矛盾和物理矛盾比较同一个参数，两个不同要求两个参数之间的矛盾物理矛盾技术矛盾5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵提取技术矛盾实例例：为了用一只手能倒出饮料塑料瓶中的饮料。需要改善的通用工程参数是：减小塑料瓶的直径(4静止物体的长度)，恶化的通用工程参数是：降低塑料瓶的稳定性(13稳定性)。 因此本例子

25、的技术矛盾是“静止物体的长度Vs稳定性”。 例阿奇舒勒对大量的专利进行了研究、分析和总结，提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的这40个发明原理。5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵40条发明原理序号原理名称 序号原理名称序号原理名称序号原理名称No.1分割No.11预先应急措施No.21紧急行动No.31多孔材料No.2抽取No.12等势性No.22变害为利No.32改变颜色No.3局部质量No.13逆向思维No.23反馈No.33同质性No.4非对称No.14曲面化No.24中介物No.34抛弃与修复No.5合并No.15动态化No.25自服务No.35参数变化No.6多用性No.1

26、6不足或超额行动No.26复制No.36相变No.7套装No.17维数变化No.27廉价替代品No.37热膨胀No.8重量补偿No.18振动No.28机械系统的替代No.38加速强氧化No.9增加反作用No.19周期性动作No.29气动与液压结构No.39惰性环境No.10预操作No.20有效运动的连续性No.30柔性壳体或薄膜No.40复合材料39个工程参数及阿奇舒勒矛盾矩阵 运动物体的重量静止物体的重量运动物体的长度静止物体的长度运动物体的面积静止物体的面积运动物体的体积静止物体的体积速度力应力，压强形状稳定性强度运动物体的作用时间静止物体的作用时间温度照度运动物体的能量消耗静止物体的能量

27、消耗功率能量损失物质损失信息损失时间损失物质的量可靠性测量精度制造精度作用域物体的有害因素物体产生的有害因素可制造型操作流程的方便性可维修性适应性，通用性系统的复杂性控制和测量的复杂性自动化程度生产率1、通用物理和几何参数2、通用技术消极参数：the more, the worse3、通用技术积极参数: the more, the better5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵39个工程参数及阿奇舒勒矛盾矩阵 阿奇舒勒矛盾矩阵表 5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵阿奇舒勒矛盾矩阵表（局部放大）系统恶化的特性(参数)系统改善的特性(参数)运动物体质量 静止物体质量 运动物体尺寸 速度 运

28、动物体质量 静止物体质量 运动物体尺寸速度运动物体使用能量制造精度5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵发明问题技术矛盾退化参数改进参数39个通用工程参数（标准参数）？常用解决方案No.39No.1No.39No.1 退化改进 解决技术矛盾的方法 技术冲突解决原理又称发明原理在对全世界专利进行分析研究的基础上, Altshuller提出了40条矛盾矩阵约1500对常见冲突 在地面上使用锤子时，其重量会抵消冲击后可能的反弹； 太空中没有重力，发生碰撞后，锤子会以非常危险的速度反弹向使用者的头部。5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵 太空锤子建立原问题的问题模型改善的参数：锤子产生的冲击力恶化的

29、参数：很可能伤人的锤子的反弹作用力物体产生的有害因素5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵 太空锤子利用矛盾矩阵求解问题模型5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵 太空锤子力物体产生的有害因素改善的参数：锤子产生的冲击力恶化的参数：很可能伤人的锤子的反弹作用13、反向作用原理 03、局部特性原理36、相变原理24、中介原理原问题：问题模型：解决方案模型：5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵 太空锤子解题思路及最终解决方案水银13(A)、 不以常规的要求作用，而是实行相反的作用03(A)、 将一物体或外部环境的一致结构变成不一致结构24(A)、 利用中介物传递或执行所需作用将高密度的液态物质（

30、水银）置于锤头的空腔内。通过引入S3水银，在锤子下落时，高密度的水银位于锤头空腔的顶部；在冲击的瞬间，水银将产生惯性力F2抵消了锤子的反弹力F1。5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵 太空锤子应用原理及解决方案 13、反向作用原理 03、局部质量原理 24、借助中介物原理5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵 太空锤子结果5 技术矛盾、40条发明原理与矛盾矩阵 太空锤子太空中的锤子6 物理矛盾及其解决方法通过本章学习可以掌握以下内容： 1、什么是物理矛盾?2、解决物理矛盾的核心思想是什么?3、分离原理有几种基本类型?4、应用分离原理解决物理矛盾的具体步骤是什么？5、技术矛盾和物理矛盾的关系?

31、6 物理矛盾及其解决方法6.1 物理矛盾概述6.2物理矛盾的解决办法6.3物理矛盾与技术矛盾的关系6.4分离原理与40个创新原理的对应关系6.5物理矛盾实例分析6.1 物理矛盾概述6.1.1矛盾的分类、工程矛盾、社会矛盾及自然矛盾、TRIZ理论将工程矛盾分为三类，物理矛盾、技术矛盾和管理矛盾。 6.1 物理矛盾概述6.1.2物理矛盾的定义对系统的同一个参数有不同的要求桌子的厚与薄6.1 物理矛盾概述 1、物理矛盾的定义 阿奇舒勒对物理矛盾的定义是，当一个技术系统的工程参数具有相反的需求，就出现了物理矛盾。比如说，要求系统的某个参数既要出现又不存在，或既要高又要低，或既要大又要小等等。6.1 物

32、理矛盾概述物理矛盾表现在：1)系统或关键子系统必须存在，又不能存在；2)系统或关键子系统具有某性能“F”，同时应具有性能“-F”，“F与“-F是相反的性能；3)系统或关键子系统必须处于状态“S”及状态“-S”，“S”与“-S”是不同的状态；4)系统或关键子系统不能随时间变化，又要随时间变化。例如：为了便于加速并降低加速时的油耗，汽车的底盘应有较小的重量，但为了保证高速行驶时汽车的安全，底盘又应有较大的重量，这种要求底盘同时具有大重量和小重量的情况，对于汽车底盘的设计来说就是物理矛盾，解决该矛盾是汽车底盘设计的关键 物理矛盾的实例散热片过滤器6.1 物理矛盾概述2、物理矛盾元素的几种情况1）这个

33、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；温度既要高又要低；尺寸既要长又要短；材质既要软又要硬等等。 2）这个元素是通用工程参数，不同的工况条件对它有着不同(并非完全相反)的要求，例如：灯泡的功率既要是25瓦，又要是100瓦；一个工件的形状，既要是直的，又要是弯的等等。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；道路上既要有十字路口，又要没有十字路口；6.1 物理矛盾概述类别物理矛盾几何类长与短对称与非对称平

34、行与交叉厚与薄材料及能量类时间长与短粘度高与低功率大与小摩擦系数大与小功能类喷射与堵塞推与拉冷与热快与慢类别物理矛盾几何类圆与非圆锋利与钝宽与窄水平与垂直材料及能量类多与少密度大与小导热率高与低温度高与低功能类运动与静止强与弱软与硬成本高与低物理矛盾 长度长与短 时间长与短 用量多与少 粘度高与低 密度大与小 磁场强与弱 速度快与慢 功率大与小 温度高与低 硬度软与硬 导热率高与低 摩擦系数大与小6.2物理矛盾的解决办法6.2.1物理矛盾的4大分离原理空间分离时间分离条件分离整体与部分分离分离方法应用实例空间分离：测量海底时，将声纳探测器与船体空间分离，用以防止干扰，提高测试精度时间分离：可折

35、叠雨伞的设计，在下雨时撑开，存放时减少占用空间条件分离：将水射流条件分离，给予不同的射流速度和压力，即可获得“软”的或“硬”的不同用途的射流，用于洗澡按摩或用作加工手段或武器系统级别分离：采用柔性生产线，以满足大众化和个性化市场需求的不同要求物理矛盾与分离方法6.2物理矛盾的解决办法空间分离 所谓空间分离原理是指将矛盾双方在不同的空间上分离，以降低解决问题的难度，进而找到解决问题的方法。 生活中物理矛盾空间分离的实例6.2物理矛盾的解决办法时间分离原理 所谓时间分离原理是指将矛盾双方在不同的时间段上分离，以降低解决问题的难度。 6.2物理矛盾的解决办法时间分离原理十字路口的物理矛盾描述道路必须

36、交叉，以使车辆驶向目的地（A）道路一定不得交叉，以避免车辆相撞（非A）要通过十字路口，车辆必须占据十字路口的某个位置（A）而要不和其它车辆相撞，一定不得占据十字路口的位置（非A）解决交通的物理矛盾6.2物理矛盾的解决办法条件分离 所谓基于条件的分离原理是指将矛盾双方在不同的条件下分离，以降低解决问题的难度。 6.2物理矛盾的解决办法整体与部分的分离 所谓分离原理是指将冲突双方在不同的层次上分离，以降低解决问题的难度。 6.2物理矛盾的解决办法6.2.2应用分离原理解决物理矛盾的步骤 矛盾双方在不同的空间上分离开来，以获得问题的解决或降低问题的解决难度。1、应用空间分离原理解决物理矛盾的步骤第一

37、步，定义物理矛盾，首先确定矛盾的参数，在此基础上对矛盾的参数相反的要求进行描述；第二步，对在什么空间上需要满足什么要求进行确定；第三步，对以上两个空间段是否交叉进行判断，这一步很重要，如果两个空间段不交叉，可以应用空间分离，否则不可以应用空间分离。 6.2物理矛盾的解决办法例1：红蓝铅笔的发明问题6.2物理矛盾的解决办法第一步：定义物理矛盾参数：颜色要求1：红要求2：蓝第二步：什么空间需要满足什么要求？空间1：铅笔的一端空间2：铅笔的另一端第三步：以上两个空间段是否交叉？否 应用空间分离是 尝试其他分离方法。例题2：鱼雷引擎 物理矛盾:鱼雷引擎必须足够大以充分驱动鱼雷，又必须小，以适配鱼雷的体

38、积。 解决方案:引攀分离放置在岸边，通过缆线给鱼雷传递能量。6.2物理矛盾的解决办法例题3： 分析步骤及解决方案例题4： 欧洲鞋业公司遇到的难题思考题1： 某公司制造的一款新机器，一个关键零件须用一种特殊钢板材料制造，制造工艺是将钢板加热到1200C的成型温度后放在冲床上冲压成型。但发现这种钢板在加热到800C时，钢板的表面就发生了严重的氧化，无法满足质量要求。怎么办？6.2物理矛盾的解决办法6.2.2应用分离原理解决物理矛盾 矛盾双方在不同的时间上分离开来，以获得问题的解决或降低问题的解决难度。2、应用时间分离原理解决物理矛盾的步骤第一步，定义物理矛盾，首先确定矛盾的参数，在此基础上对矛盾的

39、参数相反的要求进行描述；第二步，对在什么时间上需要满度什么要求进行确定；第三步，对以上两个时间段是否交叉进行判断，这一步很重要，如果两个时间段不交叉，可以应用时间分离，否则不可以应用分离。 6.2物理矛盾的解决办法例1、雨伞的发明6.2物理矛盾的解决办法第一步：定义物理矛盾参数：面积要求1：大要求2：小第二步：什么时间需要满足什么要求？时间1：下雨时间2：携带、存放 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。例2：香皂的成型过程：物理矛盾：在香皂的成型过程中，温度要低以便节省成型时间，但同时香皂要温度高，状态够软，以便填满整个摸具空间。 解决方案:预先制造小粒香皂，

40、与液态香皂混合后一起注入模具。6.2物理矛盾的解决办法例题3：航空母舰上的飞机停放问题 思考题：焊接过程的研究 一个研究电焊焊接过程的实验，实验的主要目的是观察焊接过程中电弧的变化以及焊丝的熔化过程。 实验者进行了电焊焊接操作，并用录像机对准焊接区，录下了整个焊接过程中所发生的一切情况。 随后，实验者播放所录下的过程，结果只能看到整个焊接过程中电弧的图形，而焊丝是如何熔化而形成金属滴的却看不见。原来是电弧产生的亮度大于焊丝和金属滴的亮度，所以，录像中无法观察到焊丝。 实验者决定重新进行一次实验，他们增加了一束更亮的光来专门照亮焊丝熔化部位。实验并进行了录像。但这一次，实验录下的录像中只能看到焊

41、丝和熔化的金属滴，焊接过程中所产生的电弧却看不见了。 实验者这下难过了:“我们该怎么办呢?6.2物理矛盾的解决办法6.2.2应用分离原理解决物理矛盾的步骤 3、应用条件分离原理解决物理矛盾的步骤 矛盾双方在不同的条件上分离开来，以获得问题的解决或降低问题的解决难度。 在基于条件的分离前，先确定矛盾的需求在各种条件下，是否都在沿着某个方向变化，如果在某种条件下，矛盾的一方可不按一个方向变化，则可以使用基于条件的分离原理来解决问题。也就是说，当系统或关键子系统矛盾双方在某一条件下只出现一方时，则使用基于条件的分离原则是可能的。跳水训练池 物理矛盾:训练池里的水要软，以减轻水对运动员的冲击伤害，但又

42、要求水必须硬，以支撑运动员的身体，水的软硬取决于跳水者入水的速度。 解决方案:充满气泡的泳池。水管 物理矛盾:水管要刚性好，以免因水的重量而变形，但水管要软，以避免在冬天被冻裂。解决方案:弹塑性好的复合材料。思考题查理大帝的加冕 公元800年，罗马教皇要给查理大帝加冕，遇到了严重的矛盾。 一方面，教皇要将皇冠戴到查理大帝的头上，在臣民的眼里，这意味着查理大帝成为教会同意的合法皇帝。 另一方面，教皇又有其苦衷，如果将皇冠戴在查理大帝头上，在臣民的眼里又会产生一种印象:查理大帝从教皇处得到权力，教皇也可以将这权力收回。查理大帝是何等人物?教皇心里明白。 教皇该怎么办呢?4.系统级别的分离 所谓系统

43、级别的分离，是将矛盾双方在不同的系统级别分离开来，以获得问题的解决或降低问题的解决难度。 当系统或关键子系统矛盾双方在子系统、系统、超系统级别内只出现一方时，可使用系统级别的分离原则解决问题。PCB上板机 物理矛盾:SMT(表面贴装焊接技术)生产线，要求PCB(印制电路板)连续进行供应，但PCB是专业线路板厂家生产并批量送货的。这样连续生产与批量供货之间就产生矛盾。 解决方案:PCB上板机，接受批量的PCB，然后连续输送到SMT生产线如何用普通温度计测量甲壳虫的体温 有一次，科学家们聚集在一起讨论小甲壳虫的问题。大家发现对小甲壳虫的生存条件研究得很少，比如，虫子的体温是多少度?还没有人进行过测

44、量。 “小甲壳虫那么小。”一位科学家说，“我们不能用常规的温度计进行测量。” “我们要设计一个专用仪器，”另一位科学家附和道，“但需要很长时间来完成实验和制造。” “不，我们不需要特别的仪器，就只用一只普通的温度计来测量小甲壳虫的体温。 TRIZ先生说。 他如何来完成这个测量呢?6.3物理矛盾与技术矛盾的关系 1、物理矛盾与技术矛盾的比较物理矛盾技术矛盾一个参数二个参数一个组件一个系统物理矛盾与技术矛盾的比较技术矛盾涉及的是一个系统物理矛盾涉及的是一个组件物理矛盾更能体现核心矛盾6.3物理矛盾与技术矛盾的关系2、技术矛盾向物理矛盾的转化技术系统中的技术矛盾是由系统中矛盾的物理性质造成的；从研究

45、整个系统的矛盾转向研究系统的一个元件的矛盾，可以缩小解决方案搜索的范围和候选方案的数目。6.4分离原理与40个创新原理的对应关系1、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：柔性外壳或薄膜发明原理7: 嵌套嵌套原理体现在两个方而:1)将第1个物体嵌人第2 个物体.然后将这2个物体一起嵌人第3个物体. 比如：(一组)量杯(匙)。 俄罗斯玩偶娃娃（俄斯套娃)。2) 让物体穿过另一

46、个物体的空腔。 比如：伸展天线（要长，要短）、伸缩变焦镜头。发明原理24：中介物中介物原理体现在两个方面：1)采用中介体传递所需动作。 比如：木匠的冲钉器，用在榔头和钉子之间。 滚筒洗衣机中的清洗球2)把一个物体利另一个物体临时结合在一起(随后能比较容易地分开)。 比如：用托架把热盘子端到餐桌上。（盘子要热，不热）6.4分离原理与40个创新原理的对应关系2、时间分离原理。可以利用以下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

47、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：热膨胀发明原理15.动态化1)使物体或其环境自动调节，以使其在每个动作阶段的性能达到最佳。2)把物体分成几个部分，各部分之间可相对改变位置。3)将不动的物体改变为可动的，或具有自适应性。 伞，用时大，不用时小 自行车，用时大，不用时小6.4分离原理与40个创新原理的对应关系3、基于条件的分离原理。可以利用以下13个创新原理，来解决与基于条件分离有关的物理矛盾。创新原理1；分割创新原理5：组合创新原理6：多用性创新原理7：嵌套创新原理3：重量补偿创新原理13：反向思维创新原

48、理14：曲面化创新原理22：变害为利创新原理24：反馈创新原理25：自服务创新原理27；廉价替代品创新原理33：同质性创新原理35：物理或化学参数改变发明原理35:物理或化学参数变化改变物体的物理/化学状态，浓度/密度，柔性，温度。游泳池的水应该硬，还应该软，加入气泡，改变密度，改变柔软性，同时保证支撑。发明原理27: 一次性用品 一次性用品原理:用廉价的物品代替一个昂贵的物品，在某些质量特性上做出妥协（例如使用寿命)。比如：使用一次性的纸用品，喝水时需要有清洁的水杯，喝完不需要。6.4分离原理与40个创新原理的对应关系4、整体与部分的分离原理。可以利用以下9个创新原理，来解决与整体与部分的分

49、离有关的物理矛盾。创新原理12：等势创新原理28：机械系统替代创新原理3l：多孔材料创新原理32：改变颜色创新原理35：物理或化学参数改变创新原理36：相变创新原理38：强氧化剂创新原理39：惰性或真空环境创新原理40：复合材料发明原理40：复合材料复合材料原理：从单一材料改成复合材料。比如：复合的环氧树脂/碳素纤维高尔夫球杆更轻，强度更好，而且比金属更具有柔韧性。用做航空材料时也是相同的情况。玻璃纤维制成的冲浪板更轻，更容易控制，而且与木制的相比更容易做成各种不同的形状。6.5物理矛盾实例分析实例：有关摩擦焊接问题a） 解决问题的办法：对已有设备不做大的改变而实现铸铁管的摩擦焊接；b） 系统

50、矛盾：管子要旋转以便焊接，管子又不应该旋转以免使用大型设备；c） 问题模型：改变现有系统中的某个构成要素，在保证不旋转待焊接管子的前提下实现摩擦焊接；d） 分析：不容易解决为管子的旋转，而容易改变的要素是两根管子的接触部分；e） 理想的办法：只旋转管子的接触部分；f） 物理矛盾：管子的整体性限制了只旋转管子的接触部分；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 应用空间分离是 尝试其他分离方法。解决方法：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

51、到焊好为止。6.5物理矛盾实例分析实例：桩基础的打入问题6.5物理矛盾实例分析实例：桩基础的打入问题、运用空间分离原理6.5物理矛盾实例分析实例：桩基础的打入问题、运用时间分离原理6.5物理矛盾实例分析实例：桩基础的打入问题、运用基于条件的分离原理6.5物理矛盾实例分析实例：桩基础的打入问题、运用基于整体与部分的分离原理6.5物理矛盾实例分析实例3：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的安全?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。 物理矛盾分析： 安全气囊的充气既要快，又不能快。充气速度过快，会使气囊硬

52、度大，伤害乘客；充气速度慢，又会导致气囊不能有效地保护乘客。可用资源主要有：空气、压力、气囊本身、安全带等。 6.2物理矛盾的解决办法第一步：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16：“不足或过度作用”是指所期望的效果难以百分之百实现时，稍微超过或稍微小于期望效果，使问题简化。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，

53、气囊上的微小孔会张开，使气囊的压力不再升高。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。 思考题：如何让眼镜具备两种屈光度 有些人的视力兼有近视和老花的问题，因此，再看近处的时候，需要屈光度高（远视）；看远处的时候，需要屈光度低（近视）。如何让眼镜至少具备两种屈光度来同事满足以上的要求？应用案例右图是一种开口扳手的示意图。图中扳手在外力的作用下拧紧或松开一个六角螺母或螺钉。由于螺母或螺钉的受力集中到两条棱边，容易产生变形，而使螺母或螺钉拧紧或松开困难。为了解决这一问题，就必须减少扳手开口与螺母侧面之间的间隙，甚至达到零间隙。这就要求提高螺母和扳手开口的尺寸精度，给螺母和扳手的制造带来

54、困难。实例1应用背景：文具店出售信封的样式如下图，不同大小和格式的信件或文档有与之相匹配的信封。大页面的文件可用比其稍大些的信封封装以便拆开。人们往往认为撕开胶粘的信封是很快捷方便的，但是，这种方法通常会把信封内的文件撕坏或使信封开口变粗糙。如果借助某种辅助工具在剪开前抖动信封，就可既不损坏文件又获得好看的开口。但是，该方法给用户带来了不便。因此，设计一种能又快又可靠地拆开的信封很有必要。实例2应用背景：徐州有位发明家通过观察发现，现有的自行车、残疾人用车的轮胎都必须时常充气；而一旦轮胎被意外戳破或刮破，就必须立即修补和充气，给日常生活带了不便和烦恼。那用实心轮胎能解决这个问题吗？的确可以。但

55、实心轮胎如同飞机起落架轮胎一样，不仅造价贵，还十分笨重。于是，该发明家想：能否发明一种既不需要充气，又能在一定承重条件下保持较大弹性的轮胎呢？用TRIZ法来尝试一下。对照39个通用工程参数，采用实心轮胎时参数27可靠性得到改善，而由于采取实心轮胎导致参数1运动物体的重量的恶化。特性参数27和特性参数1之间构成矛盾对。实例3应用背景：经常出差、旅行的人们，希望能自带一双合脚的拖鞋，但由于拖鞋形状的问题，放置于旅行箱很占地方。需要改善的通用工程参数是8静止物体的体积，即拖鞋的体积要小。会损害的通用工程参数为12物体的形状。查技术矛盾解决矩阵表得到解决方法 M8-12=7,2,35，即发明创新原理：

56、原理7：嵌套原理；原理2：分离与分开原理；原理35：参数变化原理。190实例4应用背景：在日常生活中，有不少人都遇到过插座太远、电器电源线太短的情况，在使用电吹风、笔记本电脑时给人带来姿势或移动的不方便。如图4.22A中女士使用电吹风时受到电源线长度的限制不能方便的使用，并且还需留意以免扯出插头。最直接的解决办法是把各种电器的电源线都加长，保证长距离使用。不过对生产厂家来说电器的生产成本将提高，对用户来说长电源线可能带来放置和使用的不便。实例5小型汽车外形设计应用背景 在欧洲那些最初为行人和马车修建的城市里，虽然燃料费用已经颇高，然而交通仍然非常拥挤。为改善此种状况，市政府通过加税提高大型汽车

57、在城市里的费用，以鼓励小型汽车的生产。目前市场上没有特色的小型汽车，在某种意义上，还不能成为有钱人身份、地位的象征。以生产大型豪华私人轿车为主的德国宝马和奔驰公司，准备联合开发出一种名牌智能化的小型汽车，使其在汽车市场上独领风骚。实例6问题描述：车身较长，在碰撞中有一个大的变形空间，可以吸收能量，缓解交通事故对人的冲击力，减轻对乘车者的人身伤害。但此种汽车体积较大，比较笨拙，而且在一定程度上造成交通拥挤。而迷你形汽车因为车身较短，不具备这种变形缓冲功能。系统存在的技术矛盾：迷你形汽车车身短与在交通事故中防撞性能降低的矛盾。 解决思路和关键步骤：本实例的技术冲突： 5 Area of movin

58、g object 运动物体的面积22 Loss of energy能量损失 得出相应的创新原理： 15# Dynamicity动态化 17# Shift to a new dimension维数改变 中国苏30战机入洞库问题实例7应用背景以、为代表的新一代战机的确威力无比攻防兼备，不过也正是因为高大威猛一时无法进入中国现有的洞库。因为当时的飞机比现在的新型战机矮小所以洞库门也修建的矮小，对于垂尾高大的新式战机而言在洞库的大门口就被卡住了，尽管洞库内部的空间很大。以现在某王牌部队所在的基地为例：国家之所以将这个已停用多年的机场重新启用就是看中了它的洞库。这座大型洞库可以容纳某型轰炸机XX架，在亚

59、太地区可谓名列前茅，与的长航程高性能相配合将可以形成强大的战略威慑力量。为了建设这个战略航空基地国家已投入个亿。 问题描述：机名机长 m翼展 m机高 m轰5 16.77 21.45 6.20 SU 2721.93 14.7 5.93 FBC 122.325 12.705 6.575 SU30MKK 21.935 14.7 6.43 机库高度：6.3m系统存在的技术矛盾：增加机库高度与机库改建的技术难度，重新改建原来的洞库结构及布置的矛盾。 解决思路和关键步骤：4 Length of a stationary object:增加机库的高度尺寸32 Manufacturability ：重新改建原

60、来的洞库结构的难度，可实现性难度增大得出相应的创新原理：15 Dynamicity 动态性17Shift to a new dimension维数变化 新型扳手应用背景实际应用中，标准的六角形螺母常常会因为拧紧时用力过大或者使用时间过长、螺母的六角形外表面被腐蚀，使表面遭到破坏。螺母被破坏后，使用普通的传统型扳手往往不能再松动螺母，有时甚至会使情况更加恶化，也就是说螺母外缘的六角形在扳手作用下破坏更加严重，扳手更加无法作用于螺母。 实例8普通扳手8件梅开扳手-公制问题描述：传统型扳手之所以会损坏螺母，其主要原因是扳手作用在螺母上的力主要集中于六角形螺母的某两个角上，如图所示：在拧紧或松动螺母的