创新方法TRIZ理论课件第8章 技术矛盾和矛盾矩阵

第八章技术矛盾和矛盾矩阵8.1什么是矛盾8.4阿奇舒勒矛盾矩阵8.2什么是技术矛盾8.3通用工程参数8.5运用阿奇舒勒矛盾矩阵解决技术矛盾的步骤8.6案例：飞机机翼的变更8.1什么是矛盾从广义上讲，如果两件事物在一件存在时，另一件一定不存在，那么这两件事物就有矛盾，反映了事物之间存在着“对立”的关系。——来自百度百科8..1什么是矛盾矛盾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矛盾的过程。矛盾的类型：4矛盾的类型：便捷性更好的商务本可视化更好的游戏本or68.2什么是技术矛盾技术矛盾总是涉及到两个基本参数A与B，就像跷跷板一样，当A得到改善时，B变得更差。在改善一个参数的同时导致另一个参数的恶化。1．改善改善是指与我们的期望一致。2．恶化恶化是指与我们的期望相反。3.描述技术矛盾

技术矛盾-1技术矛盾-2如果常规的工程解决方案（A）常规的工程解决方案（-A）那么改善的参数（B）改善的参数（C）但是恶化的参数（C）恶化的参数（B）技术矛盾-1技术矛盾-2如果增加油箱的体积减小油箱的体积那么提高飞机的飞行距离飞机的重量减小但是飞机的重量增加飞机的飞行距离缩短飞机油箱应用88.3通用工程参数阿奇舒勒对数量众多的工程参数进行了一般化处理，最终确定了39种能够表达所有技术矛盾的通用工程参数，并对它们进行了编号处理。1．运动物体运动物体是指对象可以很容易地改变空间位置，无论是对自己，还是为外力所致。车辆以及设计为可运动（可携带等）的对象是这一类的基本组成。2．静止物体静止物体是指对象在空间位置上不改变，无论是对自己，还是为外力所致。根据该对象正在使用的条件进行考虑。TRIZ法通过对百万件专利的详细研究，提出用39个通用工程参数来描述技术矛盾。在实际应用时，首先要把组成矛盾双方的性能用该39个通用工程参数来表示，这样就将实际工程技术中的矛盾转化为一般的标准的技术矛盾。TRIZ法研究人员在对全世界专利进行分析研究的基础上，提出了40条解决技术矛盾的发明创新原理。TRIZ39个工程参数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.形状

13.结构稳定性27.可靠性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.可维修性35.适应性及多用性

36.装置的复杂性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10物体和几何参数负向参数正向参数（1）运动物体的重量是指在重力场中运动物体多受到的重力。如运动物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。（2）静止物体的重量是指在重力场中静止物体所受到的重力。如静止物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。（3）运动物体的长度是指运动物体的任意线性尺寸,不一定是最长的,都认为是其长度。（4）静止物体的长度是指静止物体的任意线性尺寸,不一定是最长的,都认为是其长度。（5）运动物体的面积是指运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。（6）静止物体的面积是指静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。（7）运动物体的体积是指运动物体所占有的空间体积。（8）静止物体的体积是指静止物体所占有的空间体积。（9）速度是指物体的运动速度、过程或活动与时间之比。（10）力是指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。（11）应力或压力是指单位面积上的力。（12）形状是指物体外部轮廓或系统的外貌。（13）结构的稳定性是指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。（14）强度是指物体抵抗外力作用使之变化的能力。（15）运动物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。（16）静止物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。（17）温度是指物体或系统所处的热状态,包括其他热参数,如影响改变温度变化速度的热容量。（18）光照度是指单位面积上的光通量,系统的光照特性,如亮度、光线质量。（19）运动物体的能量是运动物体做功的一种度量。在经典力学中,能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。（20）静止物体的能量是指静止物体做功的一种度量。在经典力学中,能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。（21）功率是指单位时间内所做的功,即利用能量的速度。（22）能量损失是指为了减少能量损失,需要不同的技术来改善能量的利用。（23）物质损失是指部分或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物质的损失。（24）信息损失是指部分或全部、永久或临时的数据损失。（25）时间损失是指一项活动所延续的时间间隔。或者指改进时间的损失即减少一项活动所花费的时间。（26）物质或事物的数量是指材料、部件及子系统等的数量,它们可以被部分或全部、临时或永久地改变。（27）可靠性是指系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力。（28）测试精度是指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。（29）制造精度是指系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差。（30）物体外部有害因素作用的敏感性是指物体对受外部或环境中的有害因素作用的敏感程度。（31）物体产生的有害因素是指有害因素将降低物体或系统的效率,或完成功能的质量。这些有害因素是由物体或系统操作的一部分而产生的。（32）可制造性是指物体或系统制造过程中简单、方便的程度。（33）可操作性是指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）可维修性是指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。（35）适应性及多用性是指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）装置的复杂性是指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）监控与测试的困难程度是指如果一个系统复杂、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。（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。上述39个通用工程参数可分为如下3类：物理及几何参数：（1）～（12）,（17）～（18）,（21）条。技术负向参数：（15）～（16）,（19）～（20）,（22）～（26）,（30）～（31）,（36）～（37）条。技术正向参数：（13）～（14）,（27）～（29）,（32）～（35）,（38）～（39）条。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（第19,20条）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（第32条）指标越高,子系统制造成本就越低。矛盾矩阵是用39个通用工程特征参数组成的39×39正方矩阵。该矩阵的行代表工程参数需要改善的一方；该矩阵的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。由于矛盾不可能由自身造成，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矛盾，或是存在矛盾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矛盾的相关发明创新原理的编号，可在技术矛盾矩阵表中找到。208.4矛盾矩阵的构造21矛盾矩阵表（部分）技术矛盾解决方法的步骤：步骤一分析问题，发现矛盾。步骤二根据TRIZ，表述矛盾。采取某项措施时,矛盾对中的一个参数变优,

另一个参数变劣。步骤三对照工具，得出解法。在矩阵表中寻找该矛盾对的解决办法。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。228.5技术矛盾解决方法实际应用举例应用背景：早期的飞机机翼都是平直的。最初是矩形机翼，很容易制作。但由于其翼端宽，会给飞机带来阻力，严重地影响了飞机的飞行速度。之后开发出梯形翼，大大增加了飞机速度。然后，西方发达国家的喷气式飞机先后上天。飞机开始进入喷气式时代，其飞行速度迅速提高，很快接近音速。机翼上出现“激波”，使机翼表面的空气压力发生变化。但是同时飞机阻力骤然剧增，比低速飞行时大十几倍甚至几十倍，这就是所谓的“音障”。为了突破“音障”，许多国家都在研制新型机翼。德国人发现，把机翼做成向后掠的形式，像燕子的翅膀一样，可以延迟“激波”的产生，缓和飞机接近音速时的不稳定现象。但是，向后掠的机翼比不向后掠的平直机翼，在同样的条件下产生的升力小，这对飞机的起飞、着陆和巡航都带来了不利的影响，浪费了很多燃料。能否设计一种适应各种飞行速度，具有快慢兼顾特点的机翼呢？这成为当时航空界面临的最大课题。23应用举例：飞机机翼的变更如何使用技术矛盾来分析该问题：速度提高和运动物体能耗增加之间的矛盾M9-19=[8,15,35,38]。综合考虑后，选择以下两条发明创新原理：原理15：动态化原理35：参数变化改变飞机的飞行形态，既在不同的飞行状态下得到不同的气动外形，可以在很大程度上节约不必要的能耗。根据原理35物体的参数变化结合原理15动态性给出的启示，将飞机的机翼做成活动部件。起飞和降落过程中使用平直翼，在低速飞行中可得到较大的升力，从而缩短跑道的长度，借此节约了能量；而高速飞行过程使用三角翼可以轻易地突破音障，减轻机翼的受力，提高飞机在高速飞行强度，也降低了能量的消耗。24问题分析：实际应用中，设计者设计成功了这种在当时是新型的F111变后掠翼战斗轰炸机，这是世界是第一架应用变后掠翼设计思想的飞机，而世界战机家族又多了“变后掠翼战斗机”这个新成员。F111战斗机处在起飞阶段，机翼呈平直状，获得较大的升力，良好的低速特性，从而有效地解决了飞机在低速度状态下速度与能量之间的矛盾。25变后掠翼战斗轰炸机应用TRIZ法原理，根据TRIZ法的39个通用工程参数分析，得到两组技术矛盾：提高测定精度，但增加了系统的质量；提高测定精度，但增大了系统的体积。分别对这两组技术矛盾运用技术矛盾解决矩阵，得到发明创新原理提示以开拓思路。（1）提高测定精度，但增加了系统的质量。矛盾矩阵：M28,2=[28,35,25,26]，即以下发明创新原理：原理28：机械系统替代原理；原理35：参数变化原理；原理25：自服务原理；原理26：复制原理。（2）提高测定精度，但增大了系统的体积。矛盾矩阵：M28,7=[32,13,6]，即以下发明创新原理：原理32：颜色变化原理；原理13：反向功能原理；原理6：通用原理；26技术矛盾解决