triz物理矛盾及其解决办法

物理矛盾及其解决方法
发明问题解决理论
主讲人：曾富洪
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物理矛盾及其解决方法
本次课的核心内容： • 1 物理矛盾概述 • 2物理矛盾的解决办法 • 3物理矛盾与技术矛盾的关系 • 4分离原理与40个创新原理的对应关系 • 5物理矛盾实例分析
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• 1.1矛盾的分类 • 1)、工程矛盾、 社会矛盾及自然 矛盾 • 2)、TRIZ理论将 工程矛盾分为三 类，物理矛盾、 技术矛盾和管理 矛盾。
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2 物理矛盾的解决ห้องสมุดไป่ตู้法
物理矛盾的4大分离原理 • 空间分离 • 时间分离 • 条件分离 • 整体与部分分离
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分离方法应用实例
– 空间分离：测量海底时，将声纳探测器与船体空间分 离，用以防止干扰，提高测试精度 – 时间分离：可折叠雨伞的设计，在下雨时撑开，存放 时减少占用空间 – 条件分离：将水射流条件分离，给予不同的射流速度 和压力，即可获得“软”的或“硬”的不同用途的射 流，用于洗澡按摩或用作加工手段或武器 – 系统级别分离：采用柔性生产线，以满足大众化和个 性化市场需求的不同要求
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思考题：焊接过程的研究 • 一个研究电焊焊接过程的实验，实验的主要目的是观察焊接 过程中电弧的变化以及焊丝的熔化过程。 • 实验者进行了电焊焊接操作，并用录像机对准焊接区，录下 了整个焊接过程中所发生的一切情况。 • 随后，实验者播放所录下的过程，结果只能看到整个焊接过 程中电弧的图形，而焊丝是如何熔化而形成金属滴的却看不 见。原来是电弧产生的亮度大于焊丝和金属滴的亮度，所以， 录像中无法观察到焊丝。 • 实验者决定重新进行一次实验，他们增加了一束更亮的光来 专门照亮焊丝熔化部位。实验并进行了录像。但这一次，实 验录下的录像中只能看到焊丝和熔化的金属滴，焊接过程中 所产生的电弧却看不见了。 • 实验者这下难过了:―我们该怎么办呢?
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条件分离 • 所谓基于条件的分离原理是指将矛盾双方在不同的 条件下分离，以降低解决问题的难度。
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燃灶燃气输入控制
• 分析问题：燃具工作时燃气的输入大小希望可控，从 而减少能源的浪费。当加热锅时，应加大燃气输入量， 当锅是空的或锅不在位置时，应仅输入少量燃气，起 保温或保持炉火燃烧的功能。 • 物理矛盾提取：根据条件的不同，希望燃气输入可大 可小，构成物理矛盾。
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物理矛盾表现在： 1)系统或关键子系统必须存在，又不能存在； 2)系统或关键子系统具有某性能“F‖，同时应具有性 能“-F‖，“F"与“-F"是相反的性能； 3)系统或关键子系统必须处于状态“S‖及状态“-S‖， “S‖与“-S‖是不同的状态； 4)系统或关键子系统不能随时间变化，又要随时间变 化。
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应用分离原理解决物理矛盾 矛盾双方在不同的时间上分离开来，以获得问题的解 决或降低问题的解决难度。 应用时间分离原理解决物理矛盾的步骤 • 第一步，定义物理矛盾，首先确定矛盾的参数，在此基 础上对矛盾的参数相反的要求进行描述； • 第二步，对在什么时间上需要满度什么要求进行确定； • 第三步，对以上两个时间段是否交叉进行判断，这一步 很重要，如果两个时间段不交叉，可以应用时间分离， 否则不可以应用分离。
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例1、雨伞的发明
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• • • • • • • • • • 第一步：定义物理矛盾 参数：面积 要求1：大 要求2：小 第二步：什么时间需要满足什么要求？ 时间1：下雨 时间2：携带、存放 第三步：以上两个时间段是否交叉？ 否□ 应用时间分离 是□ 尝试其他分离方法。
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物理矛盾
■ 长度长与短 ■ 时间长与短
■ 用量多与少
■ 密度大与小 ■ 速度快与慢
■ 粘度高与低
■ 磁场强与弱 ■ 功率大与小
■ 温度高与低
■ 导热率高与低
■ 硬度软与硬
■ 摩擦系数大与小
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•土地爷的哲学 这是古时候的一个神话故事。有一次土地爷外出，临行 前嘱咐他的儿子替他在土地庙“当值”，并且一定要把前 来祈祷者的话记下来。他走后，前前后后来了四个祈祷 者—— • 一位船夫祈祷赶快刮风，以便乘风远航； • 一位果农祈祷别刮风，避免把快成熟的果子给刮下来； • 一个种地的农民祈祷赶紧下雨，以免耽误播种的季节； • 一位商人祈祷千万别下雨，以便趁着好天气带着大量的 货物赶路。 • 这一下子可难住了土地爷的儿子，他不知该怎么办才能 满足这些人们的彼此不同的要求，只好把所有祈祷者的话 都原封不动地记了下来。
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时间分离原理 • 所谓时间分离原理是指将矛盾双方在不同的时间 段上分离，以降低解决问题的难度。
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时间分离原理
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十字路口的物理矛盾描述
• 道路必须交叉，以使车辆驶向目的地（A） • 道路一定不得交叉，以避免车辆相撞（非A） • 要通过十字路口，车辆必须占据十字路口的某个 位置（A） • 而要不和其它车辆相撞，一定不得占据十字路口 的位置（非A）
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香皂的成型过程： 物理矛盾：在香皂的成型过程中，温度要低以便节省 成型时间，但同时香皂要温度高，状态够软，以便 填满整个摸具空间。 解决方案:预先制造小粒香皂，与液态香皂混合后一起 注入模具。
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• 例题3：航空母舰上的飞机停放问题
停放时机翼折叠，飞翔时机翼展开
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例如：为了便于加速并降低加速时的油耗， 汽车的底盘应有较小的重量，但为了保证 高速行驶时汽车的安全，底盘又应有较大 的重量，这种要求底盘同时具有大重量和 小重量的情况，对于汽车底盘的设计来说 就是物理矛盾，解决该矛盾是汽车底盘设 计的关键
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2)、物理矛盾元素的几种情况 ① 这个元素是通用工程参数，不同的设计条件对它提出了 完全相反的要求，例如：对于建筑领域，墙体的设计应 该有足够的厚度以使其坚固，同时墙体又要尽量薄以使 建筑进程加快并且总重比较轻；温度既要高又要低；尺 寸既要长又要短；材质既要软又要硬等等。 ② 这个元素是通用工程参数，不同的工况条件对它有着不 同(并非完全相反)的要求，例如：灯泡的功率既要是25 瓦，又要是100瓦；一个工件的形状，既要是直的，又 要是弯的等等。 ③ 这个元素是非工程参数，不同的工况条件对它有着不同 的要求，例如：冰箱的门既要经常打开，又要经常保持 关闭；道路上既要有十字路口，又要没有十字路口；
锅压力
输气
控制孔
管
移动杆
弹簧
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整体与部分的分离 • 所谓分离原理是指将冲突双方在不同的层次上分离， 以降低解决问题的难度。
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应用分离原理解决物理矛盾的步骤 矛盾双方在不同的空间上分离开来，以获得问题的 解决或降低问题的解决难度。 应用空间分离原理解决物理矛盾的步骤 • 第一步，定义物理矛盾，首先确定矛盾的参数，在此基 础上对矛盾的参数相反的要求进行描述； • 第二步，对在什么空间上需要满足什么要求进行确定； • 第三步，对以上两个空间段是否交叉进行判断，这一步 很重要，如果两个空间段不交叉，可以应用空间分离， 否则不可以应用空间分离。
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• 例1：红蓝铅笔的发明问题
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• • • • • • • • • • 第一步：定义物理矛盾 参数：颜色 要求1：红 要求2：蓝 第二步：什么空间需要满足什么要求？ 空间1：铅笔的一端 空间2：铅笔的另一端 第三步：以上两个空间段是否交叉？ 否□ 应用空间分离 是□ 尝试其他分离方法。
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类别 几何类 长与短 物理矛盾 对称与非对 称 平行与交叉 厚与薄
材料及能量 类
功能类
时间长与短
喷射与堵塞
粘度高与低
推与拉
功率大与小
冷与热
摩擦系数大 与小
快与慢
类别 几何类 材料及能量 类 功能类 圆与非圆 多与少 运动与静止
物理矛盾 锋利与钝 密度大与小 强与弱 宽与窄 导热率高与 低 软与硬 水平与垂直 温度高与低 成本高与低
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应用条件分离原理解决物理矛盾的步骤 矛盾双方在不同的条件上分离开来，以获得问题的 解决或降低问题的解决难度。 • 在基于条件的分离前，先确定矛盾的需求在各种条 件下，是否都在沿着某个方向变化，如果在某种条 件下，矛盾的一方可不按一个方向变化，则可以使 用基于条件的分离原理来解决问题。也就是说，当 系统或关键子系统矛盾双方在某一条件下只出现一 方时，则使用基于条件的分离原则是可能的。
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• 例题2：鱼雷引擎
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物理矛盾:鱼雷引擎必须足够大以充分驱 动鱼雷，又必须小，以适配鱼雷的体积。 • 解决方案:引攀分离放置在岸边，通过缆 线给鱼雷传递能量。
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• 思考题1： 某公司制造的一款新机器，一个关键 零件须用一种特殊钢板材料制造，制造工 艺是将钢板加热到1200°C的成型温度后 放在冲床上冲压成型。但发现这种钢板在 加热到800°C时，钢板的表面就发生了严 重的氧化，无法满足质量要求。怎么办？
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欧洲鞋业公司的解决办法 • 解决这个矛盾的资源，实际上就是在这双靴子的本身。 • 在咨询了技术创新专家以后，这个欧洲鞋业公司选择了如 下的生产方案。生产地点还是选择在东南亚，但是，在某 个国家生产左靴子，在另外一个国家生产右靴子，在第三 个国家生产靴带子。对于生产地点来说，应用的空间分离 原理；对于靴子来说，应用的是整体与部分的分离原理。 此后，工人偷靴子的现象基本上就杜绝了。 • 同理，在生产诸如枪械等军工产品的时候，也常常采用把 枪栓、撞针等零部件异地生产的方法，以避免在某一地枪 支零部件丢失以后被窃贼装成整枪的危险。
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燃灶燃气输入控制方法 • 使用分离原理中的条件分离原 理来解决。 • 1.当锅被取走或锅内食物较轻 时，移动杆受弹簧推力向上移 动，移动杆上的控制孔与输气 管道上的孔几乎封合，燃气输 入会变小。 • 2.当锅内装有食物放在此燃具 上时，移动杆受锅的重力下移 量增加，控制孔与主管上的孔 口相连部分变大，输气量也随 之变大。
物理 矛盾
矛盾
工程 矛盾
社会 矛盾
自然 矛盾
技术 矛盾
管理 矛盾
个性 矛盾
组织 矛盾
社会 矛盾
自然 定律 矛盾
宇宙 定律 矛盾
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• 1.2物理矛盾的定义
对系统的同一个参数有不同的要求
桌子的厚与薄
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1) 矛盾的定义
• 阿奇舒勒对物理矛盾的定义是，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。
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空间分离 • 所谓空间分离原理是指将矛盾双方在不同的空间 上分离，以降低解决问题的难度，进而找到解决问 题的方法。
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生活中物理矛盾空间分离的实例
冰箱分为保鲜层 和急冷层
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欧洲鞋业公司遇到的问题 • 某欧洲鞋业公司生产一种知名品牌的运动靴。为了节约生 产成本，该公司把生产地点转移到了东南亚某个国家。 • 刚开始时生产工艺和质量控制得非常严格，一切似乎都很 顺利。但是没有过多久，问题出现了，管理者很快发现少 数当地工人有偷靴子的行为。管理者曾多次公开警告，包 括使用降薪、开除等管理手段，但始终难以奏效。 • 我们现在来分析一下这个欧洲鞋业公司遇到的问题。生产 过程需要降低成本，因此需要让东南亚国家的当地人生产 靴子，但是因为有当地工人偷靴子，所以又不能让当地工 人生产靴子。在这里，“既要”又“不要”让当地工人生 产靴子的矛盾出现了，这是一个典型的物理矛盾。
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土地爷的办法 很快，土地爷回来了，看了儿子的记录，哈哈一笑说， 别愁眉苦脸了，照我的办法做就是了，肯定能满足他们各 自的要求。土地爷提笔在上面批了四句话： 刮风莫到果树园， 刮风河边好行船； 白天天晴好走路， 夜晚下雨润良田。 如此一来，四个不同的祈祷都如愿以偿、皆大欢喜。其 实，土地爷的前两句话说的是风的“空间分离”，后两句 话说的是雨的“时间分离”。