產(chǎn)品創(chuàng)新思維與方法 課件 第8章 矛盾分析與發(fā)明原理方法

第八章矛盾分析與發(fā)明原理方法產(chǎn)品創(chuàng)新問(wèn)題求解《產(chǎn)品創(chuàng)新思維與方法》目錄8.1TRIZ理論8.2技術(shù)矛盾8.3物理矛盾TRIZ：發(fā)明問(wèn)題的解決理論根里奇·阿奇舒勒G.S.Altshuller（1926-1998），1946年創(chuàng)立的TRIZ：分析大量好的專利，提煉出問(wèn)題的解決模式，就能夠?qū)W習(xí)這些模式，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。通用工程參數(shù)阿奇舒勒的研究團(tuán)隊(duì)：通過(guò)大量的專利文本分析和研究后發(fā)現(xiàn)，很多工程問(wèn)題（engineeringproblems）或發(fā)明問(wèn)題（inventiveproblems）可以使用一系列有限的通用工程（技術(shù)）參數(shù)來(lái)描述。分類物理屬性參數(shù)的面積、體積、重量等性能屬性參數(shù)能量、力、速度等能力屬性參數(shù)可靠性、可制造性、可保持性等環(huán)境方面的參數(shù)成本相關(guān)的參數(shù)等通用工程參數(shù)編號(hào)參數(shù)名稱編號(hào)參數(shù)名稱1運(yùn)動(dòng)物體的重量11應(yīng)力或壓力2靜止物體的重量12形狀3運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度13結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性4靜止物體的長(zhǎng)度14強(qiáng)度5運(yùn)動(dòng)物體的面積15運(yùn)動(dòng)物體作用時(shí)間6靜止物體的面積16靜止物體作用時(shí)間7運(yùn)動(dòng)物體的體積17溫度8靜止物體的體積18光照度9速度19運(yùn)動(dòng)物體的能量10力20靜止物體的能量阿奇舒勒39個(gè)通用工程參數(shù)通用工程參數(shù)編號(hào)參數(shù)名稱編號(hào)參數(shù)名稱21功率31物體產(chǎn)生的有害因素22能量損失32可制造性23物質(zhì)損失33可操作性24信息損失34可維修性25時(shí)間損失35適應(yīng)性及多用性26物質(zhì)或事物的數(shù)量36裝置的復(fù)雜性27可靠性37監(jiān)控與測(cè)試的困難程度28測(cè)試精度38自動(dòng)化程度29制造精度39生產(chǎn)率30物體對(duì)外部有害因素作用的敏感性

阿奇舒勒39個(gè)通用工程參數(shù)定義：矛盾普遍存在于各種產(chǎn)品或技術(shù)系統(tǒng)中。技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化過(guò)程就是不斷解決系統(tǒng)所存在矛盾的過(guò)程關(guān)于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的矛盾分析TRIZ的兩種矛盾技術(shù)矛盾物理矛盾技術(shù)矛盾是針對(duì)兩個(gè)技術(shù)或性能參數(shù)之間的矛盾而物理矛盾是針對(duì)一個(gè)物理變量（參數(shù)）的矛盾把針對(duì)某個(gè)具體物理參數(shù)的相互矛盾的產(chǎn)品改進(jìn)或創(chuàng)新設(shè)計(jì)需求，稱之為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的物理矛盾技術(shù)矛盾及描述方法技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾兩個(gè)參數(shù)的關(guān)系技術(shù)矛盾描述（1）技術(shù)矛盾描述（2）如果工程的解決方案（A）工程的解決方案（-A）那么優(yōu)化的參數(shù)（B）改善的參數(shù)（C）但是惡化的參數(shù)（C）惡化的參數(shù)（B）描述：現(xiàn)代TRIZ理論推薦采用“如果（If）……那么（Then）……但是（But）……”的語(yǔ)句來(lái)描述思考：根據(jù)技術(shù)矛盾定義，考慮如何在機(jī)翼設(shè)計(jì)中，述“飛機(jī)升力”與“飛機(jī)重量”這一對(duì)技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾及描述方法技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾描述（1）技術(shù)矛盾描述（2）如果增加機(jī)翼的尺寸減少機(jī)翼的尺寸那么提高飛機(jī)的升力減小飛機(jī)的重量但是飛機(jī)的重量增加飛機(jī)的升力降低機(jī)翼設(shè)計(jì)中一對(duì)技術(shù)矛盾的描述技術(shù)矛盾解決方法阿奇舒勒矛盾矩陣惡化的參數(shù)12345改善的參數(shù)

運(yùn)動(dòng)物體的重量靜止物體的重量運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度靜止物體的長(zhǎng)度運(yùn)動(dòng)物體的面積1運(yùn)動(dòng)物體的重量+-15,8,29,34-29,17,38,342靜止物體的重量-+-10,1,29,35-3運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度8,15,29,34-+-15,17,44靜止物體的長(zhǎng)度-35,28,40,29-+-5運(yùn)動(dòng)物體的面積2,17，29,4-14,15，18,4-+3939技術(shù)矛盾解決方法經(jīng)典TRIZ理論40個(gè)發(fā)明原理序號(hào)發(fā)明原理序號(hào)發(fā)明原理序號(hào)發(fā)明原理序號(hào)發(fā)明原理1分割11事先防范21快速通過(guò)31多孔材料2抽取12等勢(shì)22變害為利32改變顏色3局部質(zhì)量13反向作用23反饋33同質(zhì)性4非對(duì)稱14曲面化24中介物34拋棄或再生5組合15動(dòng)態(tài)特性25自服務(wù)35物理/化學(xué)狀態(tài)變化6多用性16不足或超額行動(dòng)26復(fù)制36相變7嵌套17空間維數(shù)變化27廉價(jià)替代品37熱膨脹8重量補(bǔ)償18機(jī)械振動(dòng)28機(jī)械系統(tǒng)替代38強(qiáng)氧化劑9預(yù)先反作用19周期性作用29氣壓和液壓結(jié)構(gòu)39惰性環(huán)境10預(yù)先作用20有效作用的連續(xù)性30柔性殼體或薄膜40復(fù)合材料技術(shù)矛盾解決方法發(fā)明原理4-非對(duì)稱原理的應(yīng)用實(shí)例：非對(duì)稱原理都在煤氣罐設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為了顯示煤氣罐的煤氣快要用完，設(shè)計(jì)了一種非對(duì)稱的煤氣罐，如圖所示，請(qǐng)解釋其中的設(shè)計(jì)原理技術(shù)矛盾解決方法解決技術(shù)矛盾的步驟第一，準(zhǔn)確描述要解決的工程問(wèn)題。第二，將工程問(wèn)題轉(zhuǎn)化為技術(shù)矛盾。第三，確定技術(shù)矛盾中欲改善和被惡化的參數(shù)，明確技術(shù)矛盾參數(shù)對(duì)。第四，將技術(shù)矛盾的參數(shù)一般化為阿奇舒勒通用工程參數(shù)。第五，在阿奇舒勒矛盾矩陣中定位改善和惡化通用工程參數(shù)交叉的單元，找到推薦的發(fā)明原理編號(hào)。第六，逐一應(yīng)用發(fā)明原理的實(shí)施細(xì)則，經(jīng)過(guò)類比和想象得到概念性的創(chuàng)意。第七，經(jīng)過(guò)對(duì)各種概念性的創(chuàng)意進(jìn)行評(píng)估，選擇合適的創(chuàng)意進(jìn)行具體方案設(shè)計(jì)和實(shí)施。技術(shù)矛盾解決方法發(fā)明原理實(shí)例應(yīng)用實(shí)例：開(kāi)口扳手扳手在外力的作用下擰緊或松開(kāi)一個(gè)六角螺母.由于螺釘或螺母的受力集中到兩條棱邊，容易產(chǎn)生變形，而使螺釘或螺母的擰緊或松開(kāi)困難.技術(shù)矛盾解決方法發(fā)明原理實(shí)例應(yīng)用實(shí)例：開(kāi)口扳手——改進(jìn)改善的參數(shù)：物體產(chǎn)生的有害因素（31），減少對(duì)螺母棱邊的磨損.惡化的參數(shù)：制造精度（29），新的改進(jìn)可能使制造困難發(fā)明原理：4：不對(duì)稱17：維數(shù)變化34：拋棄或再生26：復(fù)制矛盾原理中的物理矛盾物理矛盾定義：物理矛盾是在一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)中同一個(gè)物理參數(shù)的矛盾，由表述系統(tǒng)性能的同一個(gè)參數(shù)具有相互排斥（相反的或不同的）需求所構(gòu)成的矛盾常見(jiàn)物理矛盾：長(zhǎng)度長(zhǎng)與短用量多與少密度大與小速度快與慢溫度高與低導(dǎo)熱率高與低時(shí)間長(zhǎng)與短粘度高與低磁場(chǎng)強(qiáng)與弱功率大與小硬度軟與硬摩擦系數(shù)大與小物理矛盾物理矛盾實(shí)例實(shí)例：普通保溫杯示意圖針對(duì)保溫杯的直徑大小，在產(chǎn)品改進(jìn)（創(chuàng)新）設(shè)計(jì)中存在矛盾的需求，請(qǐng)舉出一個(gè)矛盾的設(shè)計(jì)需求，來(lái)加深對(duì)物理矛盾的理解物理矛盾解決方法如何解決物理矛盾空間分離時(shí)間分離條件分離整體和局部分離1234核心思想：實(shí)現(xiàn)矛盾雙方的分離（空間、時(shí)間和條件等分離）物理矛盾四大分離原理：物理矛盾分離原理空間分離編號(hào)空間分離解決物理矛盾常用的發(fā)明原理及其實(shí)施細(xì)則1分割?將物體分為多個(gè)獨(dú)立單元；?使物體易于拆卸；?增加分裂或分割的程度。2抽取?抽出物質(zhì)中的“負(fù)面部分”或?qū)傩裕?抽取物質(zhì)中必要的、有用的部分或?qū)傩裕?將物質(zhì)中不需要的部分或有妨礙的性質(zhì)抽取出來(lái)。3局部質(zhì)量?將物體（或外部環(huán)境、外部作用）由同類結(jié)構(gòu)變成異類結(jié)構(gòu)；?使物體的不同部分具有不同功能；?物體的各部分都處于最有利于執(zhí)行工作的條件下。4不對(duì)稱性原理?將物體的形狀由對(duì)稱變?yōu)椴粚?duì)稱；?已經(jīng)是不對(duì)稱形狀的物體，進(jìn)一步加大其不對(duì)稱的程度7嵌套?把一個(gè)物體嵌入第二個(gè)物體，然后將這兩個(gè)物體再嵌入第三個(gè)物，依此類推；?使一物體穿過(guò)另一物體的空腔。17多維化?將物體由一維變?yōu)槎S或由二維變?yōu)槿S空間的運(yùn)動(dòng)；?利用多層結(jié)構(gòu)替代單層結(jié)構(gòu)；?將物體傾斜或側(cè)向放置；?利用物體所提供面的反面；?利用落在臨近面上的光流，或落在現(xiàn)有面的反面上的光流。物理矛盾分離原理空間分離實(shí)例：輪船進(jìn)行聲吶測(cè)量定義所謂空間分離原理是將矛盾雙方在不同的空間上分離，即通過(guò)在不同的空間上滿足不同的需求，讓關(guān)鍵子系統(tǒng)矛盾的雙方在某一空間只出現(xiàn)一方（滿足其中一個(gè)設(shè)計(jì)需求），從而解決物理矛盾在利用輪船進(jìn)行海底測(cè)量工作時(shí)，早期是將聲吶探測(cè)器安裝在輪船上的某個(gè)部位，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，輪船上的各種干擾會(huì)影響測(cè)量精度和準(zhǔn)確性。解決方法之一：將聲吶探測(cè)器用電纜連接置于船后千米之外，使得聲吶探測(cè)器與產(chǎn)生干擾的輪船之間在空間上處于分離狀態(tài)，互不影響，實(shí)現(xiàn)了矛盾的合理解決。物理矛盾分離原理實(shí)例思考：如何設(shè)計(jì)一把太空中可以用的錘子空間分離在地球上，由于錘子本身有重力，因此，當(dāng)我們敲擊釘子的時(shí)候，反彈力會(huì)被錘子自身的重量所抵消很大一部分，很少有人會(huì)擔(dān)心錘子的反作用力。但在太空的空間工作站或失重的飛行器中，用普通錘子進(jìn)行維修的時(shí)候，錘子敲擊的反作用力就比較危險(xiǎn)。需要考慮如何改進(jìn)已有的錘子設(shè)計(jì)，使其可以應(yīng)用在太空維修中？物理矛盾分離原理時(shí)間分離實(shí)例：艦載飛機(jī)的機(jī)翼設(shè)計(jì)定義所謂時(shí)間分離原理，是將矛盾雙方在不同的時(shí)間段上分離，即通過(guò)在不同的時(shí)刻滿足不同的需求，從而解決物理矛盾在艦載飛機(jī)的機(jī)翼設(shè)計(jì)中存在物理矛盾：首先設(shè)計(jì)師期望機(jī)翼面積大一些，這樣使飛機(jī)有更好的承載能力，大機(jī)翼提供更大的升力；但是又希望機(jī)翼面積小一些，因?yàn)橐诤娇漳概炗邢薜目臻g上停放更多的飛機(jī)。解決方法之一：考慮用時(shí)間分離可解決這個(gè)物理矛盾，將艦載飛機(jī)的機(jī)翼設(shè)計(jì)為折疊的，飛機(jī)在航空母艦上存放時(shí)機(jī)翼折疊，在飛行時(shí)機(jī)翼再打開(kāi)。物理矛盾分離原理時(shí)間分離編號(hào)時(shí)間分離解決物理矛盾常用的發(fā)明原理及其實(shí)施細(xì)則9預(yù)先反作用?按需要完成的作用預(yù)先完成反作用；?對(duì)處于受拉伸狀態(tài)的物體，給予預(yù)先施加壓力。10預(yù)先作用?預(yù)先部分或全部完成物體所需的作用；?預(yù)置物體，一旦需要時(shí)能及時(shí)地從最方便的位置發(fā)揮作用。11預(yù)先應(yīng)急措施?對(duì)可靠性較低的物體預(yù)置緊急防范措施15動(dòng)態(tài)化?改變物體或外部環(huán)境，使在作用的任何階段，均能達(dá)到最佳性能；?將一物體分成彼此能相對(duì)改變位置的幾個(gè)部分；?將剛性不活動(dòng)的物體變?yōu)榭苫顒?dòng)的，可移動(dòng)的或具有可自適性的。34拋棄與再生?物體中已經(jīng)完成功能和無(wú)用的部分自動(dòng)消失，或在工作過(guò)程中自動(dòng)改變；?在工作過(guò)程中消耗或減少的部分自動(dòng)再生。物理矛盾分離原理實(shí)例思考：考慮如何應(yīng)用時(shí)間分離來(lái)改進(jìn)傳統(tǒng)的縫衣針時(shí)間分離物理矛盾：針眼應(yīng)該大而容易引導(dǎo)線通過(guò)；但是，針眼應(yīng)該小而避免損壞衣服考慮選擇哪個(gè)發(fā)明原理，為什么？如何改進(jìn)？物理矛盾分離原理?xiàng)l件分離實(shí)例：廚房中的水池箅子定義條件分離是根據(jù)條件的不同將矛盾雙方不同的需求分離，即通過(guò)在不同的條件下滿足不同的需求，從而解決物理矛盾。存在物理矛盾：在廚房中使用的水池箅子，對(duì)水而言是多孔的，允許水流過(guò)；而對(duì)食物而言則是剛性的，不允許食物通過(guò)。嘗試進(jìn)一步深入分析和解釋其用到的條件分離原理。對(duì)于該發(fā)明原理，你能否舉出類似的例子？物理矛盾分離原理?xiàng)l件分離編號(hào)條件分離解決物理矛盾常用的發(fā)明原理及其實(shí)施細(xì)則3局部質(zhì)量?將物體（或外部環(huán)境、外部作用）由同類結(jié)構(gòu)變成異類結(jié)構(gòu)；?使物體的不同部分具有不同功能；?物體的各部分都處于最有利于執(zhí)行工作的條件下。7嵌套?把一個(gè)物體嵌入第二個(gè)物體，然后將這兩個(gè)物體再嵌入第三個(gè)物，依此類推；?使一物體穿過(guò)另一物體的空腔。19周期性作用?用周期性作用（或脈沖動(dòng)作）替代持續(xù)性作用；?如果作用已經(jīng)是周期性的，則改變其作用的周期頻率；?利用脈動(dòng)的間歇來(lái)完成另一個(gè)作用。31多孔物質(zhì)?給物體加孔或加入（或涂上）輔助的多孔物質(zhì)；?若一物體已是多孔的，則利用這些孔預(yù)先引入有用的物質(zhì)。32變換顏色?改變物體或周圍環(huán)境的顏色；?改變難以觀察的物體或過(guò)程的透明度，以提高可視性；?引入有色材料或使用有色添加劑來(lái)提高觀察物體或作用過(guò)程的可視性；?如果已經(jīng)使用了顏色添加劑，則可轉(zhuǎn)向借助發(fā)光跡線（熒光粉）追蹤物質(zhì)。40復(fù)合材料?使用復(fù)合物質(zhì)替代單一同種材料。物理矛盾分離原理整體與局部分離定義所謂整體與部分分離原理，是將矛盾雙方在不同層次上分離，即通過(guò)在不同的層次上滿足不同的需求來(lái)解決物理矛盾。應(yīng)用整體與局部分離來(lái)解決產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中的物理矛盾編號(hào)整體與局部分離解決物理矛盾常用的發(fā)明原理及其實(shí)施細(xì)則1分割?將物體（或外部環(huán)境、外部作用）由同類結(jié)構(gòu)變成異類結(jié)構(gòu)；?使物體的不同部分具有不同功能；?物體的各部分都處于最有利于執(zhí)行工作的條件下。2抽取?抽出物質(zhì)中的“負(fù)面部分”或?qū)傩裕?抽取物質(zhì)中必要的、有用的部分或?qū)傩裕?將物質(zhì)中不需要的部分或有妨礙的性質(zhì)抽取出來(lái)。12等勢(shì)性?改變工作條件，減少物體的提升或下降。33同質(zhì)化?將一物體及與其相互作用的其他物體采用同一材料；?將物體及與其相互作用的物體采用有相同性質(zhì)的材料制成。物理矛盾分離原理整體與局部分離實(shí)例：自動(dòng)裝配生產(chǎn)線與自行車鏈條存在物理矛盾：自動(dòng)裝配生產(chǎn)線要求零部件連續(xù)不斷