创新方法TRIZ理论课件第8章技术矛盾和矛盾矩阵-两份资料

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技术矛盾解决思路应用发明创新原理28：在消防夹克上安装能发送信息给中央处理器的无线传感器。这样，只需一个电池和报警器即能满足要求。应用发明创新原理6：温度探测，湿度探测和当危险发生时（如被浓烟熏倒）报警的功能分别由不同的探测器完成，把不同功能的探测器合并成一台综合探测器。通过金属线把各探测器的传感器相互连接起来，这些传感器通过金属线连接到中央处理单元。结论：应用以上两个发明创新原理和分离原则，最终得到解决方案并已形成产品，这就是聪明夹克。它功能齐全，并且重量轻、易于携带、探测准确，有效保护了消防员的人身安全，且不妨碍消防员的活动。27技术矛盾解决思路第9章物理矛盾的解决

9.1物理矛盾的定义9.4物理矛盾的解决办法9.2物理矛盾的表现形式9.3技术矛盾和物理矛盾的区别9.5技术矛盾向物理矛盾转化9.1物理矛盾的定义物理矛盾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。发动机就应该尽量大，而要减少燃油的消耗，发动机就应该尽量小电子设备里的散热片体积应该尽量大一些，这样散热效果好，但是从节省空间的角度来看，散热器的体积又应该尽量小。9.2物理矛盾的表现形式物理矛盾可以描述为：一个系统中的某一个对象具有特性P，以便满足性能F1；同时，该对象又要具有非P（P的相反特性），以便满足F2。针对电脑散热器的例子，可以将物理矛盾描述为：电脑散热片面积要大，因为可以更好的散热；但是电脑散热片面积要小，因为可以节省空间。常见的物理矛盾的分类如表类别物理矛盾几何类长与短对称与非对称平行与交叉厚与薄圆与非圆锋利与钝宽与窄水平与垂直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多与少密度大与小导热率高与低温度高与低功能类喷射与堵塞推与拉冷与热快与慢运动与静止强与弱软与硬成本高与低9.3技术矛盾和物理矛盾的区别（1）技术矛盾是指一个作用同时产生有用及有害两种效应，也可指有用

效应的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统变坏。（2）技术矛盾常表现为一个系统中两个子系统之间的矛盾，而且总是涉

及到两个基本参数：当其中一个得到改进时，另一个变得更差。（3）物理矛盾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。（4）技术矛盾和物理矛盾是可以相互转换的，许多技术矛盾在经过分解

和

细化后最终都可以转换为物理矛盾。技术矛盾和物理矛盾的区别示意9.4物理矛盾的解决办法现代TRIZ理论中，解决物理矛盾的主要方法是分离原理。分离原理分类：（1）空间分离；（2）时间分离；（3）条件分离；（4）系统级别分离。分离原理是指针对系统中的同一参数，在不同情况下有不同的需求，可以按照相应的情况进行分别满足，以实现物理矛盾的解决。用分离原理解决物理矛盾的步骤：（1）找到关键问题。（2）提取物理矛盾。（3）选择相应的分离原理。（4）查找对应的发明原理。（5）形成具体的解决方案。（6）如果步骤5不行，则重复步骤1到步骤4，指导形成最终的解决方案。9.4.1基于时间分离分离原理是指针对系统中的同一参数，在不同情况下有不同的需求，可以按照相应的情况进行分别满足，以实现物理矛盾的解决。时间分离原理指系统中的某个参数在不同的时间段内出现相反的或者矛盾的需求，也就是在不同的时间段中满足不同或相反需求，以解决物理矛盾。

当系统对某一个参数的需求是互斥的，如果其中的一种需求只存在某一个时间段内，在其他时间段内就没有该种需求，则可以用时间分离的方法。案例分析：自行车在骑乘时，需要体积大，这样可以载人或者搭乘货物。但是，当自行车在不适用时，又需要体积小，这样就可以节省空间。既需要自行车体积大又需要自行车体积小，而且这两个相反需求都是合情合理的，所以这是一对物理矛盾。解决方案：载人时的自行车解决方案：不使用时的自行车9.4.2基于空间分离空间分离原理指系统中的某个参数在不同的空间内出现相反的或者矛盾的需求，也就是在不同的空间中满足不同或相反需求，以解决物理矛盾。当系统对某一个参数的需求是互斥的，如果其中的一种需求只存在某个空间内，在其他空间内就没有该种需求，则可以用空间分离的方法。案例分析：在十字路口，去往不同方向的汽车都要经过该十字路口。但是，这些汽车又不能同时驶过十字路口，否则东西方向和南北方向的汽车就会相撞，可是，如果不能同时驶过十字路口，要轮流等待红绿灯信号才能通行，汽车的通行效率就会下降，不但会造成交通拥堵也浪费车主的时间。解决方案：9.4.3基于条件分离条件分离原理指系统中的某个参数在不同的条件下出现相反的或者矛盾的需求，也就是在不同的条件下满足不同或相反需求，以解决物理矛盾。

当系统对某一个参数的需求是互斥的，如果其中的一种需求只存在某个条件下，在其他条件下就没有该种需求，则可以用条件分离的方法。案例分析：在跳水运动中，水池与运动员可以看成是一个系统，运动员从高处往下跳，这就要求水池中的水既是硬的又是软的，因为只有硬度足够的水才能支撑运动员的身体，不至于使运动员的身体迅速碰到池底，而硬水虽然支撑了运动员的身体，但由于运动员在入水时与水的相对速度很大，所以，硬水又有可能对运动员的身体造成伤害。解决方案：9.4.4基于系统级别分离系统级别分离原理指系统中的某个参数出现相反的或者矛盾的需求，但是在空间、时间和条件都有交叉而不能用这三种分离原理时，应考虑整体与部分，也就是采用系统级别上的分离手段。系统级别分离是考虑系统中的某一参数需求只存在该系统上的一个子系统或一个级别上，而其他子系统或级别需要该参数的相反需求的情况下，所应用的分离原理。案例分析：战斗机的特点是机动灵活，飞行速度快，可快速爬升到高空，要携带导弹和武器。战斗机也要有油箱，如果其油箱体积大，战斗机的灵活性就