TRIZ-物理矛盾课件

冲突分析概述

理论基础

冲突分析40条发明创新原理建议方案物质–场分析ARIZ算法分析76个标准解需求功能分析效应知识库

技术系统进化模式

问题分析分析工具基于知识的工具结论矛盾矩阵2回顾：TRIZ法体系结构4.1冲突的概念及分类 4.2物理冲突及其解决原理 4.3技术冲突及其解决原理 4.4冲突矩阵及其应用 4.4.1冲突矩阵的构造 4.4.2冲突矩阵的应用 4.4.3技术冲突解决方法实际应用举例 4.5TRIZ法技术冲突和物理冲突解的基本思路 4.640条独创创新原理的运用窍门 冲突普遍存在于各种产品或技术系统中。技术系统进化过程就是不断解决系统所存在冲突的过程。冲突的类型4.1冲突的概念及分类4.2物理冲突及其解决原理 当一个技术系统中对同一个元素具有相反的需求时，就出现了物理冲突。一、物理冲突的概念坚固敏捷厚度（桌面）厚薄物理冲突符号表示A+，A-物理冲突的实例1散热效果好大面积（散热片）节约空间小物理矛盾技术矛盾同一参数，两个不同要求两个参数之间的冲突技术冲突与物理冲突的比较冲突技术冲突分别方法物理冲突冲突矩阵创新原理冲突转化问题模型工具解决方案模型技术矛盾矛盾矩阵创新原理物理矛盾分离方法知识库创新原理知识库中的方案HOWTO模型知识库知识库中的方案物场模型标准解法系统标准解法Step1：技术系统的因果轴分析Step2：从因果轴定义技术冲突A+B-B+A-Step3：提取物理冲突：在这对技术冲突中找到一个参数，及其相反的两个要求C+C-Step4：定义志向状态：提取技术系统在每个参数状态的优点，提出技术系统的志向状态定义物理冲突分别原理空间分离时间分离系统级别分离条件分离解决物理冲突的核心思想：实现冲突双方的分别二、物理冲突的解决方法物理冲突分别方法空间分别时间分别条件分别系统级别分别主题大纲1、空间分别将对同一个参数的两个不同的要求在不同的空间上得到满足。红蓝颜色红蓝操作空间1操作空间2飞行时间长大飞机油箱战斗灵敏性强小空间分别的实例一水杯不烫手沏茶温度热凉哪里热？哪里凉？什么时候热？什么时候凉？热凉空间分别对同一个参数的不同要求，在不同的空间实现。操作空间1

操作空间2热凉（杯子内）（杯子外）空间分别杯子的空间分别_____________________Step1：定义物理冲突Step2：假如想实现技术系统的志向状态，这个参数的不同要求应当在什么空间得以实现？Step3

：以上两个空间区域是否交叉？是□否□应用空间分别尝试其他分别方法_________________________________________空间1：________________________________________空间2：参数：____________________要求1：____________________要求2：解决物理冲突——空间分别如何实现空间分别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一维变多维原理

……物理冲突分别方法空间分别时间分别条件分别系统级别分别主题大纲飞机的机翼的设计提供很大的升力长机翼长度占有空间小短时间分别的实例一时间分别的实例二缝衣针的设计穿线方便长针眼防止扎坏衣服小小大操作时间1操作时间2（穿线的时候）（缝衣的时候）这个方案有什么不足，有更好的解决方法吗？时间分别对同一个参数的不同要求，在不同的时间段实现。携带方便遮雨体积大小操作时间1操作时间2大小（下雨的时候）（携带的时候）时间分别雨伞的时间分别解决物理冲突——时间分别Step1：定义物理冲突Step2：假如想实现技术系统的志向状态，这个参数的不同要求应当在什么时间得以实现？Step3

：以上两个时间段是否交叉？是□否□应用时间分别尝试其他分别方法。______________________________________________________________时间1：________________________________________时间2：参数：____________________要求1：____________________要求2：如何实现时间分别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

……物理冲突分别方法空间分别时间分别条件分别系统级别分别主题大纲将冲突双方在不同条件下分别3、条件分别时间/空间条件分别条件分别的运用状况解决物理冲突——条件分别Step1：定义物理冲突Step2：假如想实现技术系统的志向状态，这个参数的不同要求应当在什么时间/空间得以实现？Step3：以上两个时间/空间是否交叉？是，尝试其他分别方法假如对参数的不同要求，可以依据某种条件实现分别和切换，尝试条件分别方法水的条件分别灭火快水速洗澡慢跳水训练OZ训练池里的水要软，以减轻水对运动员的冲击损害，但又要求水必需硬，以支撑运动员的身体。接受物理参数变更水的密度，向游泳池的水中打入气泡，降低水的密度，使水变得松软一些，防受伤条件分别对同一个参数的不同要求，在不同的条件下实现。水是软的还是硬的？如何实现条件分别复合材料原理多孔材料原理变更颜色原理局部质量原理周期性作用原理一维变多维原理……物理冲突分别方法空间分别时间分别条件分别系统级别分别主题大纲系统级别分别三个术语超系统系统子系统4、系统级别分别将冲突双方在不同层次上分别灵活性高软车链耐磨损硬系统级别分别将对同一个参数的不同要求，在不同的系统级别上实现。子系统系统超系统固定电话冲突：人打电话不能离开，又须要离开电线与主机连在一起。机械系统的替代，电磁场子母机解决物理冲突——系统级别分别Step1：定义物理冲突Step2：假如想实现技术系统的志向状态，这个参数的不同要求应当在什么时间/空间得以实现？Step3：以上两个时间/空间是否交叉？是，尝试其他分别方法假如对参数的不同要求，可以依据不同的系统级别（如系统+子系统，或系统+超系统）实现分别，尝试系统级别分别方法如何实现系统级别分别分割原理组合原理同质性原理等势原理

……这是古时候的一个神话故事。有一次土地爷外出，临行前叮嘱他的儿子替他在土地庙“当值”，并且确定要把前来祈祷者的话登记来。他走后，前前后后来了四个祈祷者——一位船夫祈祷赶快刮风，以便乘风远航；一位果农祈祷别刮风，避开把快成熟的果子给刮下来；一个种地的农夫祈祷抓紧下雨，以免耽搁播种的季节；一位商人祈祷千万别下雨，以便趁着好天气带着大量的货物赶路。这一下子可难住了土地爷的儿子，他不知该怎么办才能满足这些人们的彼此不同的要求，只好把全部祈祷者的话都原封不动地记了下来。46案例1土地爷的哲学很快，土地爷回来了，看了儿子的记录，哈哈一笑说，别愁眉苦脸了，照我的方法做就是了，确定能满足他们各自的要求。土地爷提笔在上面批了四句话：刮风莫到果树园，刮风河边好行船；白每天晴好走路，夜晚下雨润良田。如此一来，四个不同的祈祷都得偿所愿、皆大兴奋。其实，土地爷的前两句话说的是风的“空间分别”，后两句话说的是雨的“时间分别”。47案例1土地爷的哲学—续空间分别时间分别案例2十字路口中的物理冲突在车流量大的十字路口，常常出现车辆拥堵和事故的发生，怎样设计十字路口才能兼顾两方面的需求呢？（即快又要慢）1、空间分别2、时间分别3、条件分别车辆只能直行，转弯走环路4、系统级别分别

将十字路口设计成两个丁字路口，延缓一个方向的行车速度，加大与另外一个方向的避让距离。案例三打桩问题在打桩的过程中，希望桩头锋利，以便打桩简洁被打入土中；同时在结束打桩后，又不希望桩头接着保持锋利，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。1、运用空间分别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，从空间上将冲突进行分别，既保证了钢桩简洁打入，同时又可以承受较大的载荷。2、运用时间分别在钢桩的导入阶段，接受锋利的桩头将桩导入，到达制定的位置后，将桩头分成两半或者接受内置的爆炸物破环桩头，使得桩可以承受较大的载荷。3、运用基于条件的分别在钢桩上加入一些螺纹，将冲击式打桩改为将桩螺旋拧入的方式。当将桩旋转时，桩就向下运动；不旋转桩时，桩就静止。从而解决了便利地导入桩与使桩承受较大的载荷之间的冲突。4、系统级别分别将原来的一个较粗的钢桩用一组较细的钢桩来代替，从而解决便利地导入桩与使桩承受较重的载荷之间的冲突。分离方法创新原理空间分离1分割原理、2抽取原理、3局部质量原理、7嵌套原理、4增加不对称性原理、17一维变多维原理……时间分离15动态特性原理、34抛弃或再生原理、10预先作用原理、9预先反作用原理、11事先防范原理……条件分离40复合材料原理、31多孔材料原理、32改变颜色原理、3局部质量原理、19周期性作用原理、17一维变多维原理……系统分离1分割原理、5组合原理、33同质性原理、12等势原理……创新原理在分别方法中的应用4.3技术冲突及其解决原理 技术冲突表现为：在一个子系统中引入一种有用功能后，会导致另一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；一种有害功能会导致另一子系统有用功能的减弱；有用功能的加强或有害功能的减弱使另一子系统或系统变得困难。604.3技术冲突及其解决原理 TRIZ法通过对百万件专利的具体探讨，提出用39个通用工程参数来描述技术冲突。在实际应用时，首先要把组成冲突双方的性能用该39个通用工程参数来表示，这样就将实际工程技术中的冲突转化为一般的标准的技术冲突。TRIZ法探讨人员在对全世界专利进行分析探讨的基础上，提出了40条解决技术冲突的独创创新原理。这两表是解决技术冲突的关键。6139个通用工程参数与40个独创原理1.运动物体的重量2.静止物体的重量3.运动物体的长度4.静止物体的长度5.运动物体的面积6.静止物体的面积7.运动物体的体积8.静止物体的体积9.速度10.力11.应力或压力12.形态13.结构稳定性27.牢靠性28.测试精度29.制造精度30.物体外部有害因素作用的敏感性31.物体产生的有害因素32.可制造性33.可操作性34.可修理性35.适应性及多用性36.装置的困难性37.监控与测试的困难程度38.自动化程度39.生产率14.强度15.运动物体作用时间16.静止物体作用时间17.温度18.光照度19.运动物体的能耗20.静止物体的能耗21.功率22.能量损失23.物质损失24.信息损失25.时间损失26.物质或事物的数量

6239个通用工程参数40个独创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.16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4.4冲突矩阵及其应用TRIZ法解决问题流程大致分为四步：1.对待解决的实际问题作详尽的分析并提取存在的冲突，2.将该冲突转化为TRIZ法中的某种通用问题模型，3.利用TRIZ法工具得到TRIZ法供应的通用形式的解，4.把TRIZ解具体化为针对该实际问题的具体解。654.4冲突矩阵及应用冲突矩阵是用39个通用工程特征参数组成的39×39正方矩阵。该矩阵的行是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数须要改善的一方；该矩阵的列也是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数可能引起恶化的一方。矩阵元素用Mi-j表示，其下标i表示该元素的行数，下标j表示该元素的列数。664.4.1冲突矩阵的构造由于冲突不行能由自身造成，行与列号相同（i=j）的矩阵元素Mi-j为空集，用“＋”表示；若i≠j时，矩阵元素为空集，指这两个特征参数间不构成冲突，或是存在冲突但尚未找到适合的解，用“－”号表示；若i≠j时，矩阵元素Mi-j为非空集，其数值为解决所在的行与列通用工程特征参数所产生的技术冲突的相关独创创新原理的编号，可在技术冲突矩阵表中找到。68技术冲突矩阵表（局部）第一步，分析问题，找出可能存在的技术冲突，最好能用动宾结构的词来表示冲突。其次步，针对具体问题确认一到几对技术冲突，并将冲突的双方转换成技术领域的有关术语，进而依据有关术语在TRIZ供应的39个通用工程特性参数中选定相应的工程参数。第三步，依据相冲突的通用工程参数编号i和j，在冲突矩阵中找到相应的矩阵元素Mi-j，该矩阵元素值表示40条独创创新原理的序号，依据该序号找出相应的原理供下一步运用。第四步，依据已找到的独创创新原理，结合专业学问，找寻解决问题的方案。一般状况下，解决某技术冲突的独创原理不止一条，应当对每一条相应的原理作解决技术冲突方案的尝试。第五步，假如第四步的努力没有取得较好的效果，就要考虑初始构思的技术冲突是否真正表达了问题的本质，是否真正反映了针对问题创新改进的方向。应重新设定技术冲突，并重复上述工作。694.4.2技术冲突矩阵的应用每一分钟都有几十块陨石撞击到地球上。由于对陨石成分和结构的分析能供应更多关于太阳系的信息，所以科学家须要获得更多的陨石。但区分陨石和一般岩石很困难，必需耗费大量的时间在地球表面将陨石挑拣出来，但往往仅能得到约百万分之一。这就产生了技术冲突，即必需找寻大量陨石，但会大大增加找寻的时间。改善的通用工程参数是37（监控和测试的困难程度）：为了得到陨石，必需对地面上全部的石块进行分析；恶化的通用工程参数是将耗费大量时间即25（时间损失）。因此本例子的技术冲突是“监控和测试的困难程度vs时间损失”。70提取技术冲突对：陨石撞地球在射击运动员的训练中须要有供练习的靶标，当运动员击中靶标后，靶标裂开成大量的碎片落到地面上，难以打扫。这个问题的技术冲突初始可表述为：具有确定体积的飞行靶标对射击运动员的训练是必要的，但靶标碎片又将地面弄脏乱。改善的通用工程参数是：希望增大靶标体积（序号7运动物体的体积）恶化的通用工程参数是：靶标碎片对地面产生作用（序号31物体产生的有害因素）的冲突。因此本例子的技术冲突是：“运动物体的体积VS物体产生的有害因素”。71提取技术冲突对：射击场打扫技术冲突解决方法的步骤：步骤一分析问题，发觉冲突。步骤二依据TRIZ，表述冲突。实行某项措施时,冲突对中的一个参数变优,另一个参数变劣。步骤三比照工具，得出解法。在矩阵表中找寻该冲突对的解决方法。步骤四针对问题，构思设计。回到具体技术系统，解决具体问题。724.4.3技术冲突解决方法实际应用举例73应用举例：升降定位式燃气灶如图所示,家用燃气灶具和锅是一个小型技术系统,在功能域层面：燃气燃烧产生热量,热量传导到锅和抵抗外界干扰三项功能。在物理域层面,由被加热的锅,支锅的支架,燃烧火焰和燃烧器四部分组成。物理域的四大部分保证功能域的最优实现。在现有燃气灶中，燃气的燃烧一般比较充分，不必做大的调整。而应当在以下三个方面提出创新措施：1，由于锅底的形态和大小不同，锅底接触火焰的程度不同，影响加热效率。2，并且家用燃气灶是一个开放的系统，外界环境气流会影响火焰的稳定性。3，外界环境气流会带走一部分燃烧热。74第一对冲突：现有结构锅底与燃烧器的距离随锅底的尺寸和形态不同而变，火焰不能以最优的方式把热量传给锅。查TRIZ，得到通用工程参数32（可制造性）和22（能量损失）之间构成冲突对。其次对冲突：燃气灶的火焰长，外界气流影响火焰的稳定，造成系统对环境有害因素的高度敏感和火焰静尺寸变更的冲突。是通用工程参数30（物体外部有害因素作用的敏感性）和4（静止物体的长度）之间的冲突。第三对冲突：燃气灶是开放的技术系统，环境里空气会与系统内热气进行交换带走热量。从而构成35（适应性及多样性）和22（能量损失）的冲突。75由于锅底的形态和大小不同，锅底接触火焰的程度不同，影响加热效率。并且家用燃气灶是一个开放的系统，外界环境气流会影响火焰的稳定性。外界环境气流会带走一部分燃烧热。通用工程参数运动物体重量静止物体重量运动物体长度能量损失123221运动物体重量+15,8,29,34…2静止物体重量+…3运动物体长度8,15,29,34+…32可制造性………19，3576第一对冲突：通用工程参数32（可制造性）和22（能量损失）查冲突矩阵，得到解决冲突的独创创新原理是19（周期性作用原理）和35（参数变更）。两个独创创新原理结合一起思索，可以得到锅底与燃烧器之间应当解决尺寸周期性变更时保持稳定距离的问题。由于锅底的形态和大小不同，锅底接触火焰的程度不同，影响加热效率。解决方法：接受独创创新原理19和35的组合，随锅底尺寸和形态的变动，锅底与火焰的距离基本不变。接受支架可移动或者火焰可移动的方法。本例的独创专利接受了燃烧器可随锅底升降的方法。通用工程参数运动物体重量静止物体重量运动物体长度静止物体长度12341运动物体重量+15,8,29,34…2静止物体重量+…3运动物体长度8,15,29,34+…30物体外部有害因素作用的敏感性………1，1877其次对冲突：通用工程参数30（物体外部有害因素作用的敏感性）和4（静止物体的长度）之间的冲突。查冲突矩阵，对应解决冲突的独创创新原理为1（分割与切割）和18（利用机械振动）。分割与切割的原理在这里理解为把火焰分为细小区域，利用机械振动在此不适合。并且家用燃气灶是一个开放的系统，外界环境气流会影响火焰的稳定性。解决方法：应把火焰分割成细小区域，增加稳定性。用陶瓷红外燃料器代替一般燃烧器喷头，设置几十个小孔为燃烧孔，燃烧充分稳定。通用工程参数运动物体重量静止物体重量运动物体长度能量损失123221运动物体重量+15,8,29,34…2静止物体重量+