技術矛盾及解決方法課件

1技術矛盾及應用石社軒河南工業(yè)職業(yè)技術學院柔性制造工程技術研究中心2011.9.272技術矛盾及應用1技術矛盾概述

1.矛盾的分類

2.技術矛盾的定義

3.39個技術參數240個發(fā)明原理

1.發(fā)明原理的由來

2.發(fā)明原理介紹3矛盾矩陣表4應用發(fā)明原理解決技術矛盾的方法5實例分析33、技術系統/技術過程矛盾理想化資源系統科學思維科學基礎知識+專業(yè)知識+交叉學科知識創(chuàng)新思維培養(yǎng)技術系統進化法則功能分析物場模型矛盾分析專利分析發(fā)明問題解題流程（ARIZ）科學原理知識庫辯證法＋系統論＋認識論+本體論發(fā)明問題標準解法技術矛盾發(fā)明原理基本概念理論基礎問題分析工具問題求解工具解題流程理論來源資源分析物理矛盾分離方法TRIZ

理論體系哲學思想40個發(fā)明原理39個通用工程參數和矛盾矩陣物理矛盾的分離原理物－場模型分析TRIZ

理論體系2.2TRIZ的理論體系

謀略技巧方法TRIZ的創(chuàng)造性思維：系統思維多屏幕法、智能小人法、金魚法、尺度-時間-成本算子技術系統進化法則最終理想解（IFR）發(fā)明問題的（76個）標準解法發(fā)明問題標準算法物理效應和現象知識庫TRIZ的9大經典理論TRIZ理論簡介2.3TRIZ解決問題的方法和流程效應知識庫矛盾矩陣76個發(fā)明問題標準解法發(fā)明問題解決程序(ARIZ)理想化技術系統進化法則需求功能/資源分析及矛盾定義物場模型39個通用工程參數分離原理選擇和描述問題40個發(fā)明原理發(fā)明問題最終解決方案7技術矛盾及應用1.什么是技術矛盾？2.39個技術參數是什么？3.40個發(fā)明原理是什么？4.什么是矛盾矩陣表？5.應用矛盾矩陣表解決技術矛盾的方法。81技術矛盾概述1.1矛盾的分類１.工程矛盾、社會矛盾及自然矛盾。２.TRIZ理論將矛盾分為三類，物理矛盾、技術矛盾和管理矛盾。物理矛盾：系統中的問題是由1個參數導致的。技術矛盾：系統中的問題是由2個參數導致的，互相制約。管理矛盾：子系統之間殘生的相互影響，例如，提高計算機性能，增加企業(yè)收入，提高投資效率等等101技術矛盾概述TRIZ標準解決方案TRIZ標準問題實際問題實際解決方案運算TRIZ理論解決問題的思路歸結演繹121技術矛盾概述系統：汽車子系統：發(fā)動機、底盤、電器等元件：擋泥板、扶手等參數：速度、重量、油耗等141技術矛盾概述技術矛盾舉例1.慢工出細活想讓任務做得細致，干活速度就得慢；改善的參數：產品的質量（加工精度）惡化的參數：時間損失反之，干活速度快，任務完成的就不細致。改善的參數：時間損失惡化的參數：產品的質量（加工精度）通常采用折衷的辦法，速度不快不慢，精度不高不低，回避，掩蓋并保留基本矛盾，沒有真正解決矛盾。15第一批打印裝置是電動打字機。最初階段打印裝置只提供給使用者一組字符，例如，基立爾字母。但是很快就出現了，必須要打印的文章中除了需要使用基立爾字母外還需要拉丁字母。打印裝置的發(fā)展使用者怎么辦呢，他們先是在一臺打印機上打印，然后換到另一臺打印機上一直到打印完文章缺少的段落。為了解決這個問題，提出了在一臺打印機上更換字符的可能性，所有這些情況從本質上增加了打印時間。16最初我們試圖用各種不徹底的和折衷的辦法來消除這個矛盾。為了快速的變換字符使用了大量的輔助設備，但是矛盾繼續(xù)存在。最后，在采用“分離”法和“多用性”法這兩種解決矛盾的方法。分離實現印刷符號的識別。識別符號被分離成能夠彼此間相互移動的組成部分(針)。在這種情況下所需要的符號的結構是由針的移動形成的，這就出現了針式打印機。打印裝置的發(fā)展定義矛盾：字母容量

打印時間。針式打印機17要求提高打印圖形的質量，減小打印針的直徑，使之更細。打印針過細不能留下針痕，反而易折斷和穿破打印紙。方法：針還保留原來的直徑，但是變成了每一行字打印二次。打印裝置的發(fā)展針式打印機可以打印幾乎任何的符號。針的數量，由9針發(fā)展到23針?？梢源蛴D表圖形。在打印速度上有了質的提高。針式打印機18上述矛盾用下列解決矛盾的方法解決：“機械系統替代法”和“壓力法”。這就出現了噴墨式打印機。。打印裝置的發(fā)展矛盾：打印質量

打印速度噴墨式打印機主要的缺點之一就是墨水成本太高。因為噴墨式打印機要求墨水質量高，不堵塞噴嘴，不易凝固，紙上能快速風干，不至于使圖形模糊等等噴墨打印機201技術矛盾概述以發(fā)動機點火系統為例傳統的汽油發(fā)動機的點火系統是斷電器式的點火系統，后來為了節(jié)約燃油，要求燃燒更稀的混合氣，需要更大的點火能量，但這會燒壞斷電器，導致點火不良。矛盾是：大電流（物質的數量）和可靠性之間的矛盾21以發(fā)動機點火系統為例采用發(fā)明原理中的機械系統替代方法，用電子點火器替代機械觸點，產生了電子點火系統，解決了點火能量的問題，降低了油耗。但發(fā)動機的不同的工作情況要求點火時刻不同，為了實現多種狀態(tài)的理想點火，需要點火系統有很好的適應性，但這會導致調解點火角的機械系統變得很復雜。矛盾是：適應性和復雜性之間的矛盾1技術矛盾概述231技術矛盾概述1.339個技術參數1.阿奇舒勒分析大量的技術文獻總結出來的。2.可以用來描述技術系統中出現的絕大部分技術矛盾。3.分類：1）通用幾何和物理參數：如重量、速度、長度、面積。2）通用技術消極參數：能量損失、物體產生的有害因素3）通用技術積極參數：自動化程度、可靠性。2439個通用工程參數1.運動物體的重量14.強度27.可靠性2.靜止物體的重量15.運動物體的作用時間28.測量精度3.運動物體的長度16.靜止物體的作用時間29.制造精度4.靜止物體的長度17.溫度30.作用于物體的有害因素5.運動物體的面積18.照度31.物體產生的有害因素6.靜止物體的面積19.運動物體的能量消耗32.可制造性7.運動物體的體積20.靜止物體的能量消耗33.操作流程的方便性8.靜止物體的體積21.功率34.可維修性9.速度22.能量損失35.適應性及通用性10.力23.物質損失36.系統的復雜性11.應力或壓強24.信息損失37.控制和測量的復雜性12.形狀25.時間損失38.自動化程度13.穩(wěn)定性26.物質的量39.生產率26工程參數的意義4.靜止物體的長度

靜止物體的任意線性尺寸，不一定是最長的長度。不僅可以是一個系統的兩個幾何點或零件之間的距離，而且可以是一條曲線的長度或封閉環(huán)的周長。5．運動物體的面積

運動物體內部或外部所具有的表面或部分表面的面積。6．靜止物體的面積

靜止物體內部或外部所具有的表面或部分表面的面積。27工程參數的意義7．運動物體的體積

運動物體所占有的空間體積。8．靜止物體的體積

靜止物體所占有的空間體積。9．速度

物體的速度或者效率，或者過程或活動與時間之比。10．力

力是兩個系統之間的相互作用。對于牛頓力學，力等于質量與加速度之積，在triz中，力是試圖改變物體狀態(tài)的任何作用。28工程參數的意義11．應力或壓強

單位面積上的作用力，也包括張力。例如，房屋作用于地面上的力，液體作用于容器壁上的力，氣體作用于汽缸活塞上的力，壓強也可理解為無壓強（真空）。12．形狀

物體的輪廓或外觀。形狀的變化可能表示物體的方向性變化或者物體在平面和空間兩方面的形變。13．結構的穩(wěn)定性

物體的組成和性質不隨時間而變化的性質。系統的完整性及系統組成部分之間的關系。磨損、化學分解及拆卸都降低穩(wěn)定性。30工程參數的意義17．溫度

物體或系統所處的熱狀態(tài)，代表宏觀系統熱動力平衡的狀態(tài)特征。還包括其他熱學參數，如如影響改變溫度變化速度的熱容量。18．照度

照射到某一表面上的光通量與該表面面積的比值，也可以理解為物體的光照特性，如亮度，反光性和色彩等光線質量。19．運動物體的能量消耗

運動物體執(zhí)行給定功能所需的能量。在經典力學中，能量等于力與距離的乘積。包括消耗超系統提供的能量。31工程參數的意義20．靜止物體的能量消耗靜止物體執(zhí)行給定功能所需的能量。在經典力學中，能量等于力與距離的乘積。包括消耗超系統提供的能量。21．功率

單位時間內完成的工作量或消耗的能量。22．能量損失

做無用功消耗的能量。為了減少能量損失，需要不同的技術來改善能量的利用。32工程參數的意義23．物質損失

部分或全部、永久或臨時的材料、部件或子系統等物質的損失。

24．信息損失

部分或全部、永久或臨時的數據損失。25．時間損失

時間是指一項活動所延續(xù)的時間間隔。改進時間的損失指減少一項活動所花費的時間。33工程參數的意義26．物質的量

材料、部件及子系統等的數量，它們可以被部分或全部、臨時或永久的被改變。27．可靠性

系統在規(guī)定的方法及狀態(tài)下完成規(guī)定功能的能力。常?？梢岳斫鉃闊o故障操作概率或無故障運行時間。28．測試精度

系統特征的實測值與實際值之間的誤差。減少誤差將提高測試精度。34工程參數的意義29．制造精度

系統或物體的實際性能與所需性能之間的誤差，與圖紙技術規(guī)范和標準所預定參數的一致性。30．作用于物體的有害因素

外部環(huán)境或系統的其他部分對物體的有害作用，使物體的功能退化。31．物體產生的有害因素

有害因素將降低物體或系統的效率，或完成功能的質量。這些有害因素來自于物體或作為其操作過程一部分的系統。35工程參數的意義32．可制造性

物體或系統制造過程中簡單、方便的程度。33．操作流程的方便性

要完成的操作應需要較少的操作者、較少的步驟以及使用盡可能簡單的工具。一個操作的產出要盡可能多。34.可維修性

對于系統可能出現失誤所進行的維修要時間短、方便和簡單。36工程參數的意義35．適應性及多用性

物體或系統響應外部變化的能力，或應用于不同條件下的能力。36．系統的復雜性

系統中元件數目及多樣性，如果用戶也是系統中的元素將增加系統的復雜性。掌握系統的難易程度是其復雜性的一種度量。37．控制和測量的復雜度

如果一個系統復雜、成本高、需要較長的時間建造及使用，或部件與部件之間關系復雜，都使得系統的監(jiān)控與測試困難。測試精度高，增加了測試的成本也是測試困難的一種標志。37工程參數的意義38．自動化程度

是指系統或物體在無人操作的情況下完成任務的能力。自動化程度的最低級別是完全人工操作。最高級別是機器能自動感知所需的操作、自動編程和對操作自動監(jiān)控。中等級別的需要人工編程、人工觀察正在進行的操作、改變正在進行的操作及重新編程。39．生產率

是指單位時間內所完成的功能或操作數，或者完成一個功能或操作所需時間以及單位時間的輸出，或單位輸出的成本等。38工程參數的意義為了應用方便，上述39個通用工程參數可分為如下三類：1)通用物理及幾何參數1-12，17—18，21。2)通用技術負向參數：15～16、19-20、22～26、30~31、36~37。3)通用技術正向參數：13～14、27—29、32-35、38~39。負向參數(Negativeparameters)指這些參數變大時，使系統或子系統的性能變差。如子系統為完成特定的功能所消耗的能量(No．19—20)越大，則設計越不合理。正向參數(Positiveparameters)指這些參數變大時，使系統或子系統的性能變好。如子系統可制造性(No．32)指標越高，子系統制造成本就越底。39

通用物理和幾何參數

通用技術消極參數

通用技術積極參數

排序

通用工程參數名稱排序

通用工程參數名稱排序通用工程參數名稱1運動物體的重量15運動物體作用時間13穩(wěn)定性2靜止物體的重量16靜止物體作用時間14強度3運動物體的尺寸19運動物體消耗能量27可靠性4靜止物體的尺寸20靜止物體消耗能量28測量精度5運動物體的面積22能量損失29制造精度6靜止物體的面積23物質損失32可制造性7運動物體的體積24信息損失33操作流程的方便性8靜止物體的體積25時間損失34可維修性9速度26物質或事物的數量35適應性，通用性10力30作用于物體的有害因素38自動化程度11應力，壓強3l物體產生的有害因素39生產率12形狀36系統的復雜性17溫度37控制與測試的復雜性18照度21功率401技術矛盾概述如何提取技術矛盾１.問題是什么？２.39個技術參數的熟練掌握

3.將問題中的具體參數歸結為39個技術參數４.技術矛盾的兩個參數（改善和惡化了什么）改善的參數惡化的參數41提取技術矛盾實例例１：為了用一只手能倒出飲料塑料瓶中的飲料。需要改善的通用工程參數是：減小塑料瓶的直徑(4靜止物體的長度)，惡化的通用工程參數是：降低塑料瓶的穩(wěn)定性(13穩(wěn)定性)。技術矛盾“靜止物體的長度Vs穩(wěn)定性”

42提取技術矛盾實例例2

：每分鐘都有幾十塊隕石撞擊到地球上。由于對隕石成分和結構的分析能提供更多關于太陽系的信息，所以科學家需要獲得更多的隕石。但區(qū)分隕石和普通巖石是很困難的，必須耗費大量的時間在地球表面上將隕石挑揀出來，但往往僅能得到約百萬分之一。這就產生了技術矛盾，即必須尋找大量隕石，但會大大增加尋找的時間。43提取技術矛盾實例例2

：改善的通用工程參數是：為了獲得大量隕石，必須對地面上所有的石塊進行分析(27可靠性)；惡化的通用工程參數是：這將耗費大量時間(25時間損失)。技術矛盾“控制和測量的復雜性VS時間損失”。44提取技術矛盾實例例3：在射擊運動員的訓練中需要有飛行中的靶標，當運動員擊中靶標后靶標破裂成大量的碎片落到地面上，難以打掃。這個問題的技術矛盾初始可表述為：具有一定體積的飛行靶標對射擊運動員的訓練是必要的，但靶標碎片又將地面弄臟亂。

45提取技術矛盾實例例3：改善的通用工程參數是：希望增大靶標體積(7運動物體的體積)；惡化的通用工程參數是：靶標碎片對地面產生作用(31物體產生的有害因素)的矛盾。技術矛盾“運動物體的體積VS物體產生的有害因素”。46提取技術矛盾實例例4：開車的時候，我們通常希望車跑的快一點，但車速一高，車的安全性、穩(wěn)定性會變差，構成了一個矛盾。技術矛盾：速度Vs穩(wěn)定性例5：為了保證車輛乘員的安全，我們希望汽車制造的結實一些，因此要增加車的重量，車重量大會導致燃油消耗量上升。技術矛盾：可靠性Vs運動物體的重量47240條發(fā)明原理2.1發(fā)明原理的由來1.科學家發(fā)現技術創(chuàng)新的經驗兩類：（1）適用于本領域的經驗（2）適用于不同領域的通用經驗2.TRIZ中的發(fā)明原理（1）屬于上述第二種（2）許多不同行業(yè)的問題，解決方法都是相同的；（3）不同時期的問題，相同的解決問題方法被反復采用（4）可用來解決技術矛盾484840條發(fā)明原理

－用有限的40條原理來解決無限的發(fā)明問題

阿奇舒勒通過對250萬份發(fā)明專利的研究發(fā)現，大約只有20％左右的專利才稱得上是真正的創(chuàng)新，其它80％的專利往往早已在其它的產業(yè)中出現并被應用過。

阿奇舒勒堅信發(fā)明問題的原理是客觀存在的，設計者掌握這些原理，就可以大大提高發(fā)明的效率、縮短發(fā)明的周期，而且能使發(fā)明過程更具有可預見性。為此，阿奇舒勒對大量的專利進行研究、分析、總結、提煉出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的40個發(fā)明原理。

當前，40個發(fā)明原理已經從傳統的工程領域擴展到微電子、生物醫(yī)學、管理、文化、教育等社會的各個領域問題。40個發(fā)明原理的廣泛應用，導致不計其數新的專利發(fā)明的產生。4849240條發(fā)明原理2.1發(fā)明原理介紹505040個發(fā)明原理01、分割原理02、抽出原理03、局部特性原理04、不對稱原理05、合并原理06、多功能原理07、嵌套原理08、質量補償原理09、預先反作用原理10、預先作用原理11、預先防范原理12、等勢原理13、反向作用原理14、曲面化原理15、動態(tài)化原理16、不足或過度作用原理17、多維化原理18、振動原理19、周期性作用原理20、有效持續(xù)作用原理21、快速作用原理22、變害為益原理23、反饋原理24、中介物原理25、自助原理26、復制原理27、一次性用品替代原理28、替換機械系統原理29、氣壓或液壓結構替代原理30、柔性殼體或薄膜結構原理31、多孔材料原理32、變換顏色原理33、同質性原理34、自棄與修復原理35、改變參數原理36、相變原理37、熱膨脹原理38、強氧化作用原理39、惰性（或真空）環(huán)境原理40、復合材料原理50矛盾矩陣表523矛盾矩陣表

阿奇舒勒通過對大量專利的研究、分析、比較、統計，歸納出了當39個工程參數中的任意2個參數產生矛盾時，化解該矛盾所使用的發(fā)明原理，這些發(fā)明原理就是前面所介紹的40個發(fā)明原理。阿奇舒勒還將工程參數的矛盾與發(fā)明原理建立了對應天系．整理成一個39x39的矩陣，以便使用者查找。這個矩陣稱為阿奇舒勒矛盾矩陣。阿奇舒勒矛盾矩陣是濃縮了對巨量專利研究所取得的成果，矩陣的構成非常緊密而且自成體系。

53543矛盾矩陣表阿奇舒勒矛盾矩陣為40行40列的一個矩陣，其中第一行或第一列為按順序排列的39個描述沖突的通用工程參數序號。第1列所代表的工程參數是需改善的一方，第1行所描述的工程參數為沖突中可能引起惡化的一方。除了第一行與第一列外，其余39行39列形成一個矩陣，矩陣元素中或空、或有幾個數字，這些數字表示40條發(fā)明原理中推薦采用原理序號；對角線的格表示物理矛盾。

553矛盾矩陣表56查找矛盾矩陣表573矛盾矩陣表矛盾矩陣表的作用：便于找到發(fā)明原理，提高解決技術矛盾問題的效率矛盾矩陣表的說明：---------格中的數字表示常用的發(fā)明原理，順序的先后表示應用頻率的高低；---------對角線的格表示物理矛盾；--------其他無數字的格表示無常用的發(fā)明原理。584應用發(fā)明原理解決技術矛盾的方法TRIZ標準解決方案TRIZ標準問題實際問題實際解決方案運算TRIZ理論解決問題的思路歸結演繹59應用發(fā)明原理解決技術矛盾的步驟１.問題描述３.定義技術矛盾２.系統分析５.推薦的發(fā)明原理６.最終的解決方案４.利用矛盾矩陣查找改善的參數惡化的參數１）問題是什么？２）有什么解決方案？３）方案有什么問題？４）技術矛盾兩個參數60

扳手在外力的作用下擰緊或松開一個六角螺母.由于螺釘或螺母的受力集中到兩條棱邊,容易產生變形,而使螺釘或螺母的擰緊或松開困難.5實例分析例1:開口扳手的改進61例1:開口扳手的改進改善的參數:---------------物體產生的有害因素(31),減少對螺母棱邊的磨損.惡化的參數:----------------制造精度(29),新的改進可能使制造困難發(fā)明原理4:不對稱17:維數變化34:拋棄或再生26:復制6263克里姆林宮鐘樓上的紅星例3:莫斯科克里姆林宮鐘樓上的紅星60米高樓上的五角星,重2噸,風大如何保持不掉.64克里姆林宮鐘樓上的紅星改善:靜止物體的面積(18)惡化:應力,壓力(31)2:預先作用7:動態(tài)化….26:相變4:機械系統替代65克里姆林宮鐘樓上的紅星解決方案:使五角星隨風旋轉,支撐軸不在中心,類似于風向標66例3：波音公司改進737設計例4：波音公司改進737設計67例3：波音公司改進737設計波音公司改進737設計過程中，出現的技術沖突為：即希望發(fā)動機吸入更多的空氣，但又不希望發(fā)動機罩與地面的距離減少。改善的是“運動物體的面積”，惡化的是“運動物體的尺寸”。查矛盾矩陣，68例3：波音公司改進737設計建議的原理： 發(fā)明原理14-曲面化原理 發(fā)明原理15-動態(tài)化原理 發(fā)明原理18-振動原理 發(fā)明原理4-不對稱原理選擇的解決方案：

應用發(fā)明原理4，將整流罩改為不對稱形狀69例3：波音公司改進737設計70例4：防彈衣改進設計例4：防彈衣改進設計纖維織成的防彈衣用于保護執(zhí)法人員和軍事人員免于遭受手槍子彈的襲擊。纖維織成的防彈衣有多層纖維結構層，具有層疊式結構。纖維在結構層內相互以適當的角度定向排列。當結構層連接好后，所有的纖維都以相互垂直的方向定向排列。為了使纖維織成的防彈衣具有足夠的防護能力，這種防彈衣必須具有足夠的厚度。增加防彈衣的厚度會使其重量增加，靈活性降低。此外，使用這種厚厚的防彈衣的人員也不能充分通風。換句話說，較厚的防彈衣穿著時不太方便。71例4：防彈衣改進設計72例4：防彈衣改進設計定義技術矛盾：增加運動物體的長度(防彈衣的厚度)會降低操作流程的方便性(防彈衣的舒適性)。通過查詢阿奇舒勒矛盾矩陣，得知可能的解集是[15，29，35，4]四個發(fā)明原理。應用第4號增加不對稱性原理，將物體的對稱形式變?yōu)椴粚ΨQ形式。在防彈衣的棧結構內使纖維呈不對稱定向排列。通過將每層以相對于第一層呈20～70度范圍的不同角度旋轉，將纖維織成防彈衣的各定向層內的纖維定向轉換為不對稱的排列形式。防彈衣棧結構內不對稱的纖維定向相對于纖維定向排列的防彈衣來講，會使很大一部分纖維沿子彈飛行的方向定向。沿子彈飛行方向排列的大部分纖維可以確保棧結構防彈衣在受子彈沖擊的方向具有更高的強度。在具有同等保護效果的