技术矛盾及解决方法

技术矛盾及解决方法第1页/共82页2技术矛盾及应用1技术矛盾概述

1.矛盾的分类

2.技术矛盾的定义

3.39个技术参数240个发明原理

1.发明原理的由来

2.发明原理介绍3矛盾矩阵表4应用发明原理解决技术矛盾的方法5实例分析第2页/共82页33、技术系统/技术过程矛盾理想化资源系统科学思维科学基础知识+专业知识+交叉学科知识创新思维培养技术系统进化法则功能分析物场模型矛盾分析专利分析发明问题解题流程（ARIZ）科学原理知识库辩证法＋系统论＋认识论+本体论发明问题标准解法技术矛盾发明原理基本概念理论基础问题分析工具问题求解工具解题流程理论来源资源分析物理矛盾分离方法TRIZ

理论体系哲学思想第3页/共82页TRIZ

理论体系

谋略技巧方法第4页/共82页40个发明原理39个通用工程参数和矛盾矩阵物理矛盾的分离原理物－场模型分析TRIZ

理论体系2.2TRIZ的理论体系

谋略技巧方法TRIZ的创造性思维：系统思维多屏幕法、智能小人法、金鱼法、尺度-时间-成本算子技术系统进化法则最终理想解（IFR）发明问题的（76个）标准解法发明问题标准算法物理效应和现象知识库TRIZ的9大经典理论第5页/共82页TRIZ理论简介2.3TRIZ解决问题的方法和流程效应知识库矛盾矩阵76个发明问题标准解法发明问题解决程序(ARIZ)理想化技术系统进化法则需求功能/资源分析及矛盾定义物场模型39个通用工程参数分离原理选择和描述问题40个发明原理发明问题最终解决方案第6页/共82页7技术矛盾及应用1.什么是技术矛盾？2.39个技术参数是什么？3.40个发明原理是什么？4.什么是矛盾矩阵表？5.应用矛盾矩阵表解决技术矛盾的方法。第7页/共82页81技术矛盾概述1.1矛盾的分类１.工程矛盾、社会矛盾及自然矛盾。２.TRIZ理论将矛盾分为三类，物理矛盾、技术矛盾和管理矛盾。物理矛盾：系统中的问题是由1个参数导致的。技术矛盾：系统中的问题是由2个参数导致的，互相制约。管理矛盾：子系统之间残生的相互影响，例如，提高计算机性能，增加企业收入，提高投资效率等等第8页/共82页技术矛盾及应用矛盾工程矛盾物理矛盾技术矛盾管理矛盾社会矛盾个性矛盾组织矛盾社会矛盾自然矛盾自然定律矛盾宇宙定律矛盾第9页/共82页101技术矛盾概述TRIZ标准解决方案TRIZ标准问题实际问题实际解决方案运算TRIZ理论解决问题的思路归结演绎第10页/共82页111技术矛盾概述1.2什么是技术系统？技术系统：由多个子系统和元件组成，并通过子系统和元件之间的相互作用实现一定功能的组合。参数：表明技术系统中某一性质的量。第11页/共82页121技术矛盾概述系统：汽车子系统：发动机、底盘、电器等元件：挡泥板、扶手等参数：速度、重量、油耗等第12页/共82页131技术矛盾概述1.2什么是技术矛盾？为了改善技术系统的某个参数，导致该技术系统的另一个参数发生恶化。这种由两个参数构成的矛盾叫技术矛盾。其特点是:有两个不同参数，构成冲突或者矛盾关系。

第13页/共82页141技术矛盾概述技术矛盾举例1.慢工出细活想让任务做得细致，干活速度就得慢；改善的参数：产品的质量（加工精度）恶化的参数：时间损失反之，干活速度快，任务完成的就不细致。改善的参数：时间损失恶化的参数：产品的质量（加工精度）通常采用折衷的办法，速度不快不慢，精度不高不低，回避，掩盖并保留基本矛盾，没有真正解决矛盾。第14页/共82页15第一批打印装置是电动打字机。最初阶段打印装置只提供给使用者一组字符，例如，基立尔字母。但是很快就出现了，必须要打印的文章中除了需要使用基立尔字母外还需要拉丁字母。打印装置的发展使用者怎么办呢，他们先是在一台打印机上打印，然后换到另一台打印机上一直到打印完文章缺少的段落。为了解决这个问题，提出了在一台打印机上更换字符的可能性，所有这些情况从本质上增加了打印时间。第15页/共82页16最初我们试图用各种不彻底的和折衷的办法来消除这个矛盾。为了快速的变换字符使用了大量的辅助设备，但是矛盾继续存在。最后，在采用“分离”法和“多用性”法这两种解决矛盾的方法。分离实现印刷符号的识别。识别符号被分离成能够彼此间相互移动的组成部分(针)。在这种情况下所需要的符号的结构是由针的移动形成的，这就出现了针式打印机。打印装置的发展定义矛盾：字母容量

打印时间。针式打印机第16页/共82页17要求提高打印图形的质量，减小打印针的直径，使之更细。打印针过细不能留下针痕，反而易折断和穿破打印纸。方法：针还保留原来的直径，但是变成了每一行字打印二次。打印装置的发展针式打印机可以打印几乎任何的符号。针的数量，由9针发展到23针。可以打印图表图形。在打印速度上有了质的提高。针式打印机第17页/共82页18上述矛盾用下列解决矛盾的方法解决：“机械系统替代法”和“压力法”。这就出现了喷墨式打印机。。打印装置的发展矛盾：打印质量

打印速度喷墨式打印机主要的缺点之一就是墨水成本太高。因为喷墨式打印机要求墨水质量高，不堵塞喷嘴，不易凝固，纸上能快速风干，不至于使图形模糊等等喷墨打印机第18页/共82页19以打印装置的发展作为技术矛盾及其解决研究的例子也就是说，产生了下列矛盾：在提高打印质量的同时不能增加墨水的成本。这个矛盾是用“机械系统替代法”解决的，并且出现了激光打印机。这样，打印装置通过解决一个又一个的矛盾来发展完善的。任何一个人工系统都是在克服一个又一个的矛盾来发展的。打印装置的发展激光打印机第19页/共82页201技术矛盾概述以发动机点火系统为例传统的汽油发动机的点火系统是断电器式的点火系统，后来为了节约燃油，要求燃烧更稀的混合气，需要更大的点火能量，但这会烧坏断电器，导致点火不良。矛盾是：大电流（物质的数量）和可靠性之间的矛盾第20页/共82页21以发动机点火系统为例采用发明原理中的机械系统替代方法，用电子点火器替代机械触点，产生了电子点火系统，解决了点火能量的问题，降低了油耗。但发动机的不同的工作情况要求点火时刻不同，为了实现多种状态的理想点火，需要点火系统有很好的适应性，但这会导致调解点火角的机械系统变得很复杂。矛盾是：适应性和复杂性之间的矛盾1技术矛盾概述第21页/共82页221技术矛盾概述以发动机点火系统作为例再次采用发明原理中的机械系统替代方法，用计算机控制点火系统，实现了职能点火，降低了油耗，提高了发动机的功率。第22页/共82页231技术矛盾概述1.339个技术参数1.阿奇舒勒分析大量的技术文献总结出来的。2.可以用来描述技术系统中出现的绝大部分技术矛盾。3.分类：1）通用几何和物理参数：如重量、速度、长度、面积。2）通用技术消极参数：能量损失、物体产生的有害因素3）通用技术积极参数：自动化程度、可靠性。第23页/共82页2439个通用工程参数1.运动物体的重量14.强度27.可靠性2.静止物体的重量15.运动物体的作用时间28.测量精度3.运动物体的长度16.静止物体的作用时间29.制造精度4.静止物体的长度17.温度30.作用于物体的有害因素5.运动物体的面积18.照度31.物体产生的有害因素6.静止物体的面积19.运动物体的能量消耗32.可制造性7.运动物体的体积20.静止物体的能量消耗33.操作流程的方便性8.静止物体的体积21.功率34.可维修性9.速度22.能量损失35.适应性及通用性10.力23.物质损失36.系统的复杂性11.应力或压强24.信息损失37.控制和测量的复杂性12.形状25.时间损失38.自动化程度13.稳定性26.物质的量39.生产率第24页/共82页25工程参数的意义1．运动物体的重量

重力场中运动物体，作用在防止其自由滑落的悬挂或水平支架上的力，常表示为物体的质量。2．静止物体的重量重力场中静止物体，作用在防止其自由滑落的悬挂、水平支架上或防止该物体表面上的力，常表示为物体的质量。3．运动物体的长度

运动物体的任意线性尺寸，不一定是最长的长度。不仅可以是一个系统的两个几何点或零件之间的距离，而且可以是一条曲线的长度或封闭环的周长。第25页/共82页26工程参数的意义4.静止物体的长度

静止物体的任意线性尺寸，不一定是最长的长度。不仅可以是一个系统的两个几何点或零件之间的距离，而且可以是一条曲线的长度或封闭环的周长。5．运动物体的面积

运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。6．静止物体的面积

静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。第26页/共82页27工程参数的意义7．运动物体的体积

运动物体所占有的空间体积。8．静止物体的体积

静止物体所占有的空间体积。9．速度

物体的速度或者效率，或者过程或活动与时间之比。10．力

力是两个系统之间的相互作用。对于牛顿力学，力等于质量与加速度之积，在triz中，力是试图改变物体状态的任何作用。第27页/共82页28工程参数的意义11．应力或压强

单位面积上的作用力，也包括张力。例如，房屋作用于地面上的力，液体作用于容器壁上的力，气体作用于汽缸活塞上的力，压强也可理解为无压强（真空）。12．形状

物体的轮廓或外观。形状的变化可能表示物体的方向性变化或者物体在平面和空间两方面的形变。13．结构的稳定性

物体的组成和性质不随时间而变化的性质。系统的完整性及系统组成部分之间的关系。磨损、化学分解及拆卸都降低稳定性。第28页/共82页29工程参数的意义14.强度

强度是指物体在外力作用下抵制使之变化的能力。15．运动物体作用时间

运动物体具备其性能或者完成规定动作的时间、服务时间以及耐久力。两次故障之间的平均时间也是作用时间的一种度量。16．静止物体作用时间运动物体具备其性能或者完成规定动作的时间、服务时间以及耐久力。两次故障之间的平均时间也是作用时间的一种度量。第29页/共82页30工程参数的意义17．温度

物体或系统所处的热状态，代表宏观系统热动力平衡的状态特征。还包括其他热学参数，如如影响改变温度变化速度的热容量。18．照度

照射到某一表面上的光通量与该表面面积的比值，也可以理解为物体的光照特性，如亮度，反光性和色彩等光线质量。19．运动物体的能量消耗

运动物体执行给定功能所需的能量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。包括消耗超系统提供的能量。第30页/共82页31工程参数的意义20．静止物体的能量消耗静止物体执行给定功能所需的能量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。包括消耗超系统提供的能量。21．功率

单位时间内完成的工作量或消耗的能量。22．能量损失

做无用功消耗的能量。为了减少能量损失，需要不同的技术来改善能量的利用。第31页/共82页32工程参数的意义23．物质损失

部分或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物质的损失。

24．信息损失

部分或全部、永久或临时的数据损失。25．时间损失

时间是指一项活动所延续的时间间隔。改进时间的损失指减少一项活动所花费的时间。第32页/共82页33工程参数的意义26．物质的量

材料、部件及子系统等的数量，它们可以被部分或全部、临时或永久的被改变。27．可靠性

系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力。常常可以理解为无故障操作概率或无故障运行时间。28．测试精度

系统特征的实测值与实际值之间的误差。减少误差将提高测试精度。第33页/共82页34工程参数的意义29．制造精度

系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差，与图纸技术规范和标准所预定参数的一致性。30．作用于物体的有害因素

外部环境或系统的其他部分对物体的有害作用，使物体的功能退化。31．物体产生的有害因素

有害因素将降低物体或系统的效率，或完成功能的质量。这些有害因素来自于物体或作为其操作过程一部分的系统。第34页/共82页35工程参数的意义32．可制造性

物体或系统制造过程中简单、方便的程度。33．操作流程的方便性

要完成的操作应需要较少的操作者、较少的步骤以及使用尽可能简单的工具。一个操作的产出要尽可能多。34.可维修性

对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短、方便和简单。第35页/共82页36工程参数的意义35．适应性及多用性

物体或系统响应外部变化的能力，或应用于不同条件下的能力。36．系统的复杂性

系统中元件数目及多样性，如果用户也是系统中的元素将增加系统的复杂性。掌握系统的难易程度是其复杂性的一种度量。37．控制和测量的复杂度

如果一个系统复杂、成本高、需要较长的时间建造及使用，或部件与部件之间关系复杂，都使得系统的监控与测试困难。测试精度高，增加了测试的成本也是测试困难的一种标志。第36页/共82页37工程参数的意义38．自动化程度

是指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力。自动化程度的最低级别是完全人工操作。最高级别是机器能自动感知所需的操作、自动编程和对操作自动监控。中等级别的需要人工编程、人工观察正在进行的操作、改变正在进行的操作及重新编程。39．生产率

是指单位时间内所完成的功能或操作数，或者完成一个功能或操作所需时间以及单位时间的输出，或单位输出的成本等。第37页/共82页38工程参数的意义为了应用方便，上述39个通用工程参数可分为如下三类：1)通用物理及几何参数1-12，17—18，21。2)通用技术负向参数：15～16、19-20、22～26、30~31、36~37。3)通用技术正向参数：13～14、27—29、32-35、38~39。负向参数(Negativeparameters)指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变差。如子系统为完成特定的功能所消耗的能量(No．19—20)越大，则设计越不合理。正向参数(Positiveparameters)指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变好。如子系统可制造性(No．32)指标越高，子系统制造成本就越底。第38页/共82页39

通用物理和几何参数

通用技术消极参数

通用技术积极参数

排序

通用工程参数名称排序

通用工程参数名称排序通用工程参数名称1运动物体的重量15运动物体作用时间13稳定性2静止物体的重量16静止物体作用时间14强度3运动物体的尺寸19运动物体消耗能量27可靠性4静止物体的尺寸20静止物体消耗能量28测量精度5运动物体的面积22能量损失29制造精度6静止物体的面积23物质损失32可制造性7运动物体的体积24信息损失33操作流程的方便性8静止物体的体积25时间损失34可维修性9速度26物质或事物的数量35适应性，通用性10力30作用于物体的有害因素38自动化程度11应力，压强3l物体产生的有害因素39生产率12形状36系统的复杂性17温度37控制与测试的复杂性18照度21功率第39页/共82页401技术矛盾概述如何提取技术矛盾１.问题是什么？２.39个技术参数的熟练掌握

3.将问题中的具体参数归结为39个技术参数４.技术矛盾的两个参数（改善和恶化了什么）改善的参数恶化的参数第40页/共82页41提取技术矛盾实例例１：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)。技术矛盾“静止物体的长度Vs稳定性”

第41页/共82页42提取技术矛盾实例例2

：每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提供更多关于太阳系的信息，所以科学家需要获得更多的陨石。但区分陨石和普通岩石是很困难的，必须耗费大量的时间在地球表面上将陨石挑拣出来，但往往仅能得到约百万分之一。这就产生了技术矛盾，即必须寻找大量陨石，但会大大增加寻找的时间。第42页/共82页43提取技术矛盾实例例2

：改善的通用工程参数是：为了获得大量陨石，必须对地面上所有的石块进行分析(27可靠性)；恶化的通用工程参数是：这将耗费大量时间(25时间损失)。技术矛盾“控制和测量的复杂性VS时间损失”。第43页/共82页44提取技术矛盾实例例3：在射击运动员的训练中需要有飞行中的靶标，当运动员击中靶标后靶标破裂成大量的碎片落到地面上，难以打扫。这个问题的技术矛盾初始可表述为：具有一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。

第44页/共82页45提取技术矛盾实例例3：改善的通用工程参数是：希望增大靶标体积(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(31物体产生的有害因素)的矛盾。技术矛盾“运动物体的体积VS物体产生的有害因素”。第45页/共82页46提取技术矛盾实例例4：开车的时候，我们通常希望车跑的快一点，但车速一高，车的安全性、稳定性会变差，构成了一个矛盾。技术矛盾：速度Vs稳定性例5：为了保证车辆乘员的安全，我们希望汽车制造的结实一些，因此要增加车的重量，车重量大会导致燃油消耗量上升。技术矛盾：可靠性Vs运动物体的重量第46页/共82页47240条发明原理2.1发明原理的由来1.科学家发现技术创新的经验两类：（1）适用于本领域的经验（2）适用于不同领域的通用经验2.TRIZ中的发明原理（1）属于上述第二种（2）许多不同行业的问题，解决方法都是相同的；（3）不同时期的问题，相同的解决问题方法被反复采用（4）可用来解决技术矛盾第47页/共82页484840条发明原理

－用有限的40条原理来解决无限的发明问题

阿奇舒勒通过对250万份发明专利的研究发现，大约只有20％左右的专利才称得上是真正的创新，其它80％的专利往往早已在其它的产业中出现并被应用过。

阿奇舒勒坚信发明问题的原理是客观存在的，设计者掌握这些原理，就可以大大提高发明的效率、缩短发明的周期，而且能使发明过程更具有可预见性。为此，阿奇舒勒对大量的专利进行研究、分析、总结、提炼出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的40个发明原理。

当前，40个发明原理已经从传统的工程领域扩展到微电子、生物医学、管理、文化、教育等社会的各个领域问题。40个发明原理的广泛应用，导致不计其数新的专利发明的产生。48第48页/共82页49240条发明原理2.1发明原理介绍第49页/共82页505040个发明原理01、分割原理02、抽出原理03、局部特性原理04、不对称原理05、合并原理06、多功能原理07、嵌套原理08、质量补偿原理09、预先反作用原理10、预先作用原理11、预先防范原理12、等势原理13、反向作用原理14、曲面化原理15、动态化原理16、不足或过度作用原理17、多维化原理18、振动原理19、周期性作用原理20、有效持续作用原理21、快速作用原理22、变害为益原理23、反馈原理24、中介物原理25、自助原理26、复制原理27、一次性用品替代原理28、替换机械系统原理29、气压或液压结构替代原理30、柔性壳体或薄膜结构原理31、多孔材料原理32、变换颜色原理33、同质性原理34、自弃与修复原理35、改变参数原理36、相变原理37、热膨胀原理38、强氧化作用原理39、惰性（或真空）环境原理40、复合材料原理50第50页/共82页矛盾矩阵表第51页/共82页523矛盾矩阵表

阿奇舒勒通过对大量专利的研究、分析、比较、统计，归纳出了当39个工程参数中的任意2个参数产生矛盾时，化解该矛盾所使用的发明原理，这些发明原理就是前面所介绍的40个发明原理。阿奇舒勒还将工程参数的矛盾与发明原理建立了对应天系．整理成一个39x39的矩阵，以便使用者查找。这个矩阵称为阿奇舒勒矛盾矩阵。阿奇舒勒矛盾矩阵是浓缩了对巨量专利研究所取得的成果，矩阵的构成非常紧密而且自成体系。

第52页/共82页53第53页/共82页543矛盾矩阵表阿奇舒勒矛盾矩阵为40行40列的一个矩阵，其中第一行或第一列为按顺序排列的39个描述冲突的通用工程参数序号。第1列所代表的工程参数是需改善的一方，第1行所描述的工程参数为冲突中可能引起恶化的一方。除了第一行与第一列外，其余39行39列形成一个矩阵，矩阵元素中或空、或有几个数字，这些数字表示40条发明原理中推荐采用原理序号；对角线的格表示物理矛盾。

第54页/共82页553矛盾矩阵表第55页/共82页56查找矛盾矩阵表第56页/共82页573矛盾矩阵表矛盾矩阵表的作用：便于找到发明原理，提高解决技术矛盾问题的效率矛盾矩阵表的说明：---------格中的数字表示常用的发明原理，顺序的先后表示应用频率的高低；---------对角线的格表示物理矛盾；--------其他无数字的格表示无常用的发明原理。第57页/共82页584应用发明原理解决技术矛盾的方法TRIZ标准解决方案TRIZ标准问题实际问题实际解决方案运算TRIZ理论解决问题的思路归结演绎第58页/共82页59应用发明原理解决技术矛盾的步骤１.问题描述３.定义技术矛盾２.系统分析５.推荐的发明原理６.最终的解决方案４.利用矛盾矩阵查找改善的参数恶化的参数１）问题是什么？２）有什么解决方案？３）方案有什么问题？４）技术矛盾两个参数第59页/共82页60

扳手在外力的作用下拧紧或松开一个六角螺母.由于螺钉或螺母的受力集中到两条棱边,容易产生变形,而使螺钉或螺母的拧紧或松开困难.5实例分析例1:开口扳手的改进第60页/共82页61例1:开口扳手的改进改善的参数:---------------物体产生的有害因素(31),减少对螺母棱边的磨损.恶化的参数:----------------制造精度(29),新的改进可能使制造困难发明原理4:不对称17:维数变化34:抛弃或再生26:复制第61页/共82页62第62页/共82页63克里姆林宫钟楼上的红星例3:莫斯科克里姆林宫钟楼上的红星60米高楼上的五角星,重2吨,风大如何保持不掉.第63页/共82页64克里姆林宫钟楼上的红星改善:静止物体的面积(18)恶化:应力,压力(31)2:预先作用7:动态化….26:相变4:机械系统替代第64页/共82页65克里姆林宫钟楼上的红星解决方案:使五角星随风旋转,支撑轴不在中心,类似于风向标第65页/共82页66例3：波音公司改进737设计例4：波音公司改进737设计第66页/共82页67例3：波音公司改进737设计波音公司改进737设计过程中，出现的技术冲突为：即希望发动机吸入更多的空气，但又不希望发动机罩与地面的距离减少。改善的是“运动物体的面积”，恶化的是“运动物体的尺寸”。查矛盾矩阵，第67页/共82页68例3：波音公司改进737设计建议的原理： 发明原理14-曲面化原理 发明原理15-动态化原理 发明原理18-振动原理 发明原理4-不对称原理选择的解决方案：

应用发明原理4，将整流罩改为不对称形状第68页/共82页69例3：波音公司改进737设计第69页/共82页70例4：防弹衣改进设计例4：防弹衣改进设计纤维织成的防弹衣用于保护执法人员和军事人员免于遭受手枪子弹的袭击。纤维织成的防弹衣有多层纤维结构层，具有层叠式结构。纤维在结构层内相互以适当的角度定向排列。当结构层连接好后，所有的纤维都以相互垂直的方向定向排列。为了使纤维织成的防弹衣具有足够的防护能力，这种防弹衣必须具有足够的厚度。增加防弹衣的厚度会使其重量增加，灵活性降低。此外，使用这种厚厚的防弹衣的人员也不能充分通风。换句话说，较厚的防弹衣穿着时不太方便。第70页/共82页71例4：防弹衣改进设计第71页/共82页72例4：防弹衣改进设计定义技术矛盾：增加运动物体的长度(防弹衣的厚度)会降低操作流程的方便性(防弹衣的舒适性)。通过查询阿奇舒勒矛盾矩阵，得知可能的解集是[15，29，35，4]四个发明原理。应用第4号增加不对称性原理，将物体的对称形式变为不对称形式。在防弹衣的栈结构内使纤维呈不对称定向排列。通过将每层以相对于第一层呈20～70度范围的不同角度旋转，将纤维织成防弹衣的各定向层内的纤维定向转换为不对称的排列形式。防弹衣栈结构内不对称的纤维定向相对于纤维定向排列的防弹衣来讲，会使很大一部分纤维沿子弹飞行的方向定向。沿子弹飞行方向排列的