TRIZ的矛盾解决理论

TRIZ的冲突解决

理论与方法讲座人孙国强2010919Ⅰ.葡萄藤的问题Ⅱ.高层建筑的安全问题1、概述矛盾是普遍存在的。冲突是矛盾的极端表现，只有不断地发现并解决冲突，社会才能发展和进步。一、冲突TRIZ理论认为：发明问题的核心是解决冲突，未克服冲突的设计不是创新设计。产品进化过程是不断解决产品中冲突的过程，一个冲突解决后，产品进化过程处于停顿状态；之后的另一个冲突解决后，产品移到一个新的状态，推动产品向理想化方向进化。6已存在产品中的冲突

2、冲突分类冲突的一般分类易难难技术冲突物理冲突管理冲突个性冲突组织冲突文化冲突宇宙定律冲突自然定律冲突工程冲突社会冲突自然冲突冲突管理冲突为了避免某些现象或希望取得某些结果，需要做一些事情，但不知如何去做。管理冲突本身具有暂时性，而无启发价值。因此，不能表现出问题的解的可能方向。

物理冲突为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性。

技术冲突一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。2.基于TRIZ的冲突的分类：技术冲突实例汽车改善恶化增加速度稳定性降低安全性降低冲突管理冲突技术冲突物理冲突结实厚轻便薄厚度（桌面）桌子物理冲突实例冲突管理冲突技术冲突物理冲突二、技术冲突解决原理1概述2发明原理3冲突矩阵4技术冲突解决过程5应用实例与讨论1、概述技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。技术冲突出现的情况：1）在一个子系统中引入一个有用功能，导致另一个子系统产生有害的功能，或加强了已存在的有害功能。2）消除一种有害功能导致另一个子系统有用功能的变坏。3）有用功能的加强或有害功能的减少使另一个子系统或系统变得太复杂。2、发明原理1分割11事先防范21减少有害作用时间31多孔材料2抽取12等势22变害为利32改变颜色、拟态3局部质量13反向作用23反馈33同质性4增加不对称性14曲率增加24借助中介物34抛弃或再生5组合、合并15动态特性25自服务35物理或化学参数变化6多用性16未达到或过度的作用26复制36相变7嵌套17一维变多维27廉价替代品37热膨胀8重量补偿18机械振动28机械系统替代38加速氧化9预先反作用19周期性动作29气压或液压结构39惰性环境10预先作用20有效作用的连续性30柔性壳体或薄膜40复合材料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。发明原理的分类提高系统效率：10、14、15、17、18、19、20、28、29、35、36、37、40消除有害作用：2、9、11、21、22、32、33、34、38、39易于操作和控制：12、13、16、23、24、25、26、27提高系统协调性：1、3、4、5、6、7、8、30、31使用几率排行前二十名的发明原理排名原理及其编码排名原理及其编码1状态和参数变化原理（35）6动态化原理（15）2预先作用原理（10）7周期性动作原理（19）3分割原理（01）8振动原理（18）4替换机械系统原理（28）9变换颜色原理（32）5抽出原理（02）10反向作用原理（13）排名原理及其编码排名原理及其编码11复制原理（26）16不足或过度作用原理（16）12局部特性原理（03）17复合材料原理（40）13一次性用品替代原理（27）18中介原理（24）14气压或液压结构原理（29）19多维化原理（17）15自弃与再生原理（34）20多用性原理（06）3、冲突矩阵39个工程参数有关39个通用技术参数编号参数名称解释

1运动物体的重量运动物体的重量指重力场中的运动物体作用在阻止其自由下落的支撑物上的力，重量也常常表示物体的质量

2静止物体的重量静止物体的重量指重力场中的静止物体作用在阻止其自由下落的支撑物上或者放置该物体的表面上的力，重量也常常表示物体的质量

3运动物体的长度运动物体的长度指运动物体上的任意线性尺寸，而不一定是自身最长的长度。它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一个封闭环的周长4静止物体的长度静止物体的长度指静止物体上的任意线性尺寸，而不一定是自身最长的长度。它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一个封闭环的周长

5运动物体的面积运动物体的面积指运动物体被线条封闭的一部分或者表面的几何度量，或者运动物体内部或者外部表面的几何度量。面积是以填充平面图形的正方形个数来度量的，如面积不仅可以是平面轮廓的面积．也可以是三维表面的面积，或一个三维物体所有平面、凸面或凹面的面积之和

6静止物体的面积静止物体的面积指静止物体被线条封闭的一部分或者表面的几何度量，或者静止物体内部或者外部表面的几何度量。面积是以填充平面图形的正方形个数来度量的，如面积不仅可以是平面轮廓的面积，也可以是三维表面的面积，或一个三维物体所有平面、凸面或凹面的面积之和编号参数名称解释

7运动物体的体积运动物体的体积以填充运动物体或者运动物体占用的单位立方体个数来度量。体积不仅可以是三维物体的体积，也可以是与表面结合、具有给定厚度的一个层的体积

8静止物体的体积静止物体的体积以填充静止物体或者静止物体占用的单位立方体个数来度量。体积不仅可以是三维物体的体积，也可以是与表面结合、具有给定厚度的一个层的体积

9速度速度指物体的速度或者效率，或者过程、作用与完成过程、作用的时间之比

10力力指系统间相互作用的度量。在经典力学中，力是质量与加速度之积。在了RIZ中，力是试图改变物体状态的任何作用

1l应力、压强应力、压强指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；气体作用于气缸一活塞上的力。压强也可以来表示无压强(真空)

12形状形状指一个物体的轮廓或外观。形状的变化可能表示物体的方向性变化，或者表示物体在平面和空间两种情况下的形变有关39个通用技术参数编号参数名称解释

13对象的稳定性对象的稳定性指物体的组成和性质(包括物理状态)不随时间改变而变化的性质，它表示了物体的完整性或者组成元素之间的关系。磨损、化学分解及拆卸都代表稳定性的降低，而增加物体的熵，则是增加物体的稳定性

14强度强度指物体受外力作用时，抵制使其发生变化的能力；或者在外部影响下抵抗破坏(分裂)和不范性形变的性质

15运动物体的作用时间运动物体的作用时间指运动物体具备其性能或者完成作用的时间、服务时间以及耐久时间等。两次故障之间的平均时间，也是作用时间的一种度量

16静止物体的作用时间静止物体的作用时间指静止物体具备其性能或者完成作用的时间、服务时间以及耐久时间等。两次故障之间的平均时间，也是作用时间的一种度量

17温度表示物体所处的热状态，反映在宏观上系统热动力平衡的状态特征，也包括其他的热学参数，比如影响温度变化速率的热容量

18照度照度指照射到物体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适当亮度、反光性和色彩等有关39个通用技术参数编号参数名称解释

19运动物体的能量消耗运动物体的能量消耗指运动物体完成指定功能所需的能量，其中也包括超系统提供的能量。经典力学中，能量指作用力与距离的乘积

20静止物体的能量消耗静止物体的能量消耗指静止物体完成指定功能所需的能量，其中也包括超系统提供的能量。经典力学中，能量指作用力与距离的乘积

21功率功率指物体在单位时间内，完成的工作量或者消耗的能量

22能量损失能量损失指做无用功消耗的能量。为减少能量损失，有时需要应用不同的技术手段，来提高能量利用率

23物质损失物质损失指物体在材料、物质、部件或者子系统上，部分或全部、永久或临时的损失

24信息损失信息损失指系统数据或者系统获取数据部分或全部、永久或临时的损失，经常也包括气味、材质等感性数据有关39个通用技术参数编号参数名称解释

25时间损失时间损失指一项活动持续时间、改善时间的损失，一般指减少活动内容时所浪费的时间

26物质的量物质的量指物体(或系统)的材料、物质、部件或者子系统的数量，它们一般能被全部或部分、永久或临时地改变

27可靠性可靠性指物体(或系统)在规定的方法和状态下，完成指定功能的能力。可靠性常常可以被理解为无故障操作概率或无故障运行时间

28测量精度测量精度指对系统特性的测量结果与实际值之间的偏差程度，减小测量中的误差可以提高测量精度

29制造精度制造精度指所制造的产品在性能特征上，与技术规范和标准所预定内容的一致性程度

30作用于对象的有害因素作用于对象的有害因素指环境或系统对于物体的(有害)作用，它使物体的功能参数退化有关39个通用技术参数编号参数名称解释

31对象产生的有害作用对象产生的有害作用指使物体或系统的功能、效率或质量降低的有害作用，这些有害作用一般来自物体或者与其操作过程有关的系统

32可制造性可制造性指物体或系统在制造过程中的方便或者简易程度

33操作流程的方便性操作流程的方便性指在操作过程中，如果需要的人数越少，操作步骤越少，以及所需工具越少，同时又有较高的产出，则代表方便性越高

34可维修性可维修性是一种质量特性，包括方便、舒适、简单、维修时间短等

35适应性、通用性遺应性、通用性指物体或系统积极响应外部变化的能力；或者在各种外部影响下，具备以多种方式发挥功能的可能性有关39个通用技术参数编号参数名称解释

36系统的复杂性系统的复杂性指系统元素及其相互关系的数目和多样性。如果用户也是系统的一部分，将会增加系统的复杂性。人们掌握该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控制或者测量一个复杂系统，需要高成本、较长时间和较多人力去完成。如果系统部件之间关系太复杂，也使得系统的控制和测量困难。为了降低测量误差而导致成本提高，也是一种测试复杂度增加的度量

38自动化程度自动化程度指物体或系统，在无人操作的情况下，实现其功能的能力。自动化程度的最低级别，是完全的手工操作方式。中等级别，则需要人工编程，根据需要调整程序，来监控全部操作过程。而最高级别的自动化，则是由机器自动判断所需操作任务、自动编程和自动对操作监控

39生产率生产率指在单位时间内，系统执行的功能或者操作的数量；或者完成一个功能或操作所需时间，以及单位时间的输出；或者单位输出的成本等有关39个通用技术参数物理和几何参数负向参数正向参数：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运动物体的质量19运动物体消耗的能量13结构的稳定性2静止物体的质量20静止物体消耗的能量14强度3运动物体的尺寸22能量的损失15运动物体的耐久性4静止物体的尺寸23物质的损失16静止物体的耐久性5运动物体的面积24信息的损失27可靠性6静止物体的面积25时间的损失28测量精度39个通用参数分类名细目物理和几何参数负向参数：正向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7运动物体的体积26物质（或材料）的数量29制造精度8静止物体的体积30（物体对外部）有害作用敏感性32可制造性9速度31（物体产生的）有害副作用33可操作性10力36装置的复杂性34易维修性11应力/压强37控制的复杂性35适应性（通用性）12形状38自动化程度17温度39生产率18光照度21功率经典冲突矩阵改善参数恶化参数冲突矩阵302003矛盾矩阵31扩展前后两个矛盾矩阵表的比较增加了9个通用工程参数，由39个变为48个；有解的方格从1263个扩展到2304个，效能提高数倍（共有16378个解，是经典矩阵表的3.8倍，平均每个方格有7.8个解）；扩展后的矛盾矩阵表不再出现空格，物理矛盾与技术矛盾的求解同时在矛盾矩阵表中显现（出现了381个物理矛盾解，平均每个物理矛盾有7.9375个）；注意：两个矛盾矩阵表上的显示技术特性的通用工程参数编码所持含义并没有完全统一，使用时应注意分别对照使用。4、技术冲突问题解决过程技术冲突解决原理：

（1）39个标准工程参数（2）40条发明原理（3）冲突解决矩阵发明问题的解决流程39个标准工程参数3,5,19,2740条发明原理No.1Case-1-1…Case-1-n…外部世界冲突矩阵No.iCase-i-1…Case-i-n…No.40Case-40-1…Case-40-n技术冲突中国专利库美国专利库世界专利库TRIZ世界技术冲突问题解决过程5、实例1：大幅改进液晶屏幕玻璃覆层装配装置A原始问题的动画描述实例：大幅改进液晶屏幕玻璃覆层装配装置技术冲突提高真空，提高液晶质量上层玻璃抓力下降，结构复杂+－10力11压力35362135性能转换法36相变法电磁铁磁性胶35性能转换法的提示相变材料36相变法的提示磁铁粉实际的专利解决办法

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。实例2太空中的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利用矛盾矩阵求解问题模型回到问题:“太空中的锤子”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：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（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。

13、反向作用原理

03、局部质量原理

24、借助中介物原理结果太空中的锤子太空中的锤子讨论：停车场的问题问题描述：汽车行业发展，交通发达，带来了汽车停放问题。换言之，汽车生产率的提高和购买能力的增强，带来了停车占用场地需求面积的增大。1概述2物理冲突的描述3分离原理4分离原理与发明原理的关系5物理冲突的解决过程6应用实例三、物理冲突解决原理

物理冲突是TRIZ要研究解决的关键问题之一。与技术冲突相比，物理冲突是一种更尖锐的冲突，设计中必须解决。飞机的机翼问题交通问题1、概述物理冲突定义：

对一个子系统提出了相反的要求，那么就称为物理冲突。物理冲突的表现：1）关键子系统A必须存在，A又不能存在2）关键子系统A具有某性能B，同时应具有性能-B，B与-B是相反的性能3）A必须处于状态C及状态C′，C与C′是不同的状态。4）A不能随时间变化，A要随时间变化。2、物理冲突的描述物理冲突的描述：

关键子系统（名称）应该具有或已有（“有用”参数），以能满足（要求）。该子系统（名称）不应该或不能有（“有害”参数），以能满足（另一个要求）。2、物理冲突的描述物理冲突解决原理——分离原理空间分离：元件的某一部分有特性P，另一部分具有特性-P，在空间上分离该两部分。时间分离：在某一时间，元件具有特性P，在另一时间，该元件具有特性-P，按时间次序分离P与-P。基于条件的分离：在某一条件，元件具有特性P，在另一条件，该元件具有特性-P，按条件分离P与-P。整体与部分的分离：系统整体具有特性P，而其部分具有特性-P，分离整体与部分。3、分离原理时间分离条件分离系统分离空间分离问题：折叠式自行车在行走时体积较大，在储存时因已折叠体积较小。方案：行走与储存发生在不同的时间段，因此采用了时间分离原理。

问题：飞机机翼在起飞、降落与在某一高度正常飞行时几何形状发生变化。方案：这种变化采用了时间分离原理。衣柜：储物板可以因需要而拆卸整体与部分的分离H2O水芝澳面部绿洲全天候密集锁水套装体育比赛：分场

远视加近视的眼镜视力不良的人需要一种眼镜，因为既近视又远视。所以问题比较复杂，解决起来有一定难度。如果利用四大分离原则，可以得到什么解决方案？空间分离原则：两套镜片占用不同的面积。时间分离原则：两副眼镜，不同时间轮流使用。基于条件分离原则：胶质可变焦距眼镜。整体与部分（系统级）分离原则：自动变焦眼镜。分离原理发明原理空间分离时间分离条件分离整体与部分分离1、2、3、4、7、13、17、24、25、309、10、11、15、16、18、19、20、21、29、34、371、7、25、5、22、23、33、6、8、14、26、35、1312、28、31、32、35、36、38、39、404、分离原理与发明原理的关系同一个参数，两个不同要求两个参数之间的冲突物理冲突技术冲突问题描述资源分析发明原理效应多个原理解物理冲突描述最终原理解分离原理的选择方案的选择与评价领域问题TRIZ的标准问题TRIZ过程TRIZ通用解5、物理冲突的解决流程6、专利实例：一种多功能坑井防护盖板

第一步：问题描述在生产和市政中,吊物孔和检修井均用盖板覆盖，用来防止人员及杂物坠落坑井内。用临时“安全拦网”等措施将打开的坑井围起来，以提醒在坑井附近作业的工作人员及过往人员注意人身安全，避免坠落。临时安全拦网受自身条件所限，只能拦阻重量较轻、体积较大的物品，对于人员、较重的物品以及体积较小的物品无法进行有效的拦阻，所以围在打开了的坑井四周的“安全拦网”只起到了警示效果，并未真正起到安全拦阻的作用,属于“软防护”，软防护不能从根本上消除安全隐患,需要进一步解决“坠落坑井”问题。一种多功能坑井防护盖板

物品坠落，存在安全隐患。

电力TRIZ研究中心第二步：问题分析

——确定冲突并描述一种多功能坑井防护盖板

电力TRIZ研究中心第二步：问题分析

电力TRIZ研究中心确定冲突：作业时，需要移开盖板，以便通过坑井进行作业；为了防止坠落事件的发生，坑井盖板要覆盖在坑井上，不能移开。

盖板应该覆盖坑井，又不应该覆盖坑井，在功能上存在了冲突，因此对盖板这一关键子系统在功能上提出了相反的要求，——物理冲突。冲突描述：盖板应该覆盖坑井，以防止“坠落”事件发生；盖板不应该覆盖坑井，以满足作业要求。第二步：问题分析电力TRIZ研究中心空间分离：吊装作业，需要“作业空间”。人或物在“作业空间”的周围空间。这两个空间没有交叉，可以应用空间分离原理。电力TRIZ研究中心第三步：分离原理的选择

1——分割

2——分离

3——局部质量

4——不对称

7——套装

8——重量补偿

13——反向

17——维数变化

24——中介物

25——自服务

30——柔性壳体或薄膜第四步：发明原理电力TRIZ研究中心物质资源：地面、盖板、空气、作业设备、临时防护装置空间资源：作业空间、作业空间的周围空间时间资源：作业时间，非作业时间功能资源：地面的支撑功能、盖板的覆盖、阻挡功能场资源：重力势能、光能、机械能信息资源：人或物的移动速度、坑井面积、盖板尺寸及强度、坑井深度第五步：资源分析电力TRIZ研究中心在创新原理提示下选择可用资源：物质资源：地面、盖板、临时防护装置空间资源：作业空间、作业空间的周围空间时间资源：作业时间，非作业时间功能资源：地面的支撑功能、盖板的覆盖、阻挡功能场资源：重力势能、光能、机械能信息资源：人或物的移动速度、坑井面积、盖板尺寸及强度、坑井深度第五步：资源分析电力TRIZ研究中心第六步：效应

解决功能元的结构及原理实现第七步：原理解应用创新原理2——分离、24——中介物：用盖板进行空间分离，把作业空间和非作业空间分离，用地面固定盖板。一种多功能坑井防护盖板

电力TRIZ研究中心

再不用担心了！

这就是创新防护栏、防护板来自超系统一种多功能坑井防护盖板

电力TRIZ研究中心进一步讨论题：防护栏的使用是否存在物理冲突，又怎样解决？讨论与结论

电力TRIZ研究中心讨论点评结论：

1.与技术冲突相比，物理冲突是更尖锐的冲突，要彻底解决。

2.它是发生在关键子系统中的冲突，范围更窄更具体。

3.解决物理冲突，要与其它分析工具相结合：比如理想解、资源分析、功能分析、效应、创新原理、技术系统进化原理等。7474通用工程参数及其编码发明原理编码通用工程参数及其编码发明原理编码1、运动物体的质量35、28、31、08、02、03、102、静止物体的质量35、31、13、17、02、40、283、运动物体的尺寸17、01、03、35、14、04、154、静止物体的尺寸17、35、03、28、14、04、015、运动物体的面积05、03、15、14、01、04、35、136、静止物体的面积17、35、03、14、04、01、28、137、运动物体的体积35、03、28、01、07、15、108、静止物体的体积35、03、02、28、31、01、14、049、形状03、35、28、14、17、04、07、0210、物质的数量35、03、31、01、10、17、28、3011、※信息的数量02、07、03、10、24、17、25、3212、运动物体的耐久性（实用时间）03、10、35、19、28、02、13、2413、静止物体耐久性（实用时间）35、03、10、02、40、24、01、0414、速度8、35、13、03、10、022、19、2415、力35、03、13、10、17、19、2816、运动物体消耗的能量35、14、28、03、02、10、24、1317、静止物体消耗的能量35、03、19、02、13、01、10、2818、功率35、19、02、10、28、01、03、1519、应力/压强35、03、40、17、10、02、09、04、20、强度35、40、03、17、09、02、28、1421、结构的稳定性35、24、03、40、10、02、0522、温度35、03、19、02、31、24、36、28附：解决发明问题引导表7575、23、物体明亮度（光照度）35、19、32、24、13、28、01、0224、※运行效率03、02、19、28、35、04、15、1325、物质（材料）的损失25、10、03、28、24、02、1326、时间的损失10、35、28、03、05、24、02、1827、能量的损失35、19、03、02、28、15、