TRIZ理论—物理矛盾与分离原理

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系统级别分离
将对同一个参数的不同要求，在不同的系统级别 上实现。
子系统 超系统
系统
成就别人才能成就自己
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解决物理矛盾——系统级别分离
Step 1 ：定义物理矛盾
Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态，这 个参数的不同要求应该在什么时间/空间得以实 现？ Step 3 ：以上两个时间/空间是否交叉？
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；建筑结构的材料密度应该接近于零以使其 轻便，同时材料密度也应该足够高以使其具有一定得承重 能力。
成就别人才能成就自己
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物理矛盾的三种情况
2）这个元数是通用工程参数，不同的工况条件对它有着 不同(并非相反)的要求 • 例如：灯泡的功率既要是25瓦，又要是100瓦
宽与窄
多与少
材料及能 量类
密度大小
功率 大与小 冷与热 软与硬
导热率高低
粘度 高与低 快与慢 喷射与堵塞
温度高与低
摩擦系数 大与小 成本高与低 运动与静止
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时间 长与短 推与拉
功能类
强与弱
成就别人才能成就自己
定义物理矛盾的步骤
+ 1、定义技术矛盾
– A+ B– B+ A-
+ 2、提取物理矛盾：在这对技术矛盾中找到一 个参数，及其相反的两个要求
分割原理 组合原理 同质性原理 等势原理 ……
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练习
• 背景：手机的尺寸要小，便于携带。手机 的屏幕要大，好看。又要小，又要大，一 个物理矛盾。
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成就别人才能成就自己
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空间分离
时间分离
条件分离
系统分离
成就别人才能成就自己
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四、分离原理与创新原理的对应关系
– C+ – C-
+ 3、定义理想状态：提取技术系统在每个参数 状态的优点，提出技术系统的理想状态
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案例
• 1888年出现圆珠笔这一名称，一位名叫约翰·劳 德的美国记者曾设计出一种利用滚珠作笔尖的笔， 但他未能将其制成便于人们使用的商品。 • 圆珠笔之所以能够写字，是因为笔头里的钢珠在 滚动时，能将速干油墨带出来转写到纸上。据说， 日本的圆珠笔芯里装的干油墨，足够可以书写2万 个字。但是，书写的字数一多以后，钢珠与钢圆 管之间的空隙会渐渐变大，这样油墨就会从缝隙 中漏出来，常常会沾污衣物等等，十分使人感到 不愉快。
硬 速度高
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解决物理矛盾——条件分离
Step 1 ：定义物理矛盾
Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态， 这个参数的不同要求应该在什么时间/空间得以 实现？
Step 3 ：以上两个时间/空间是否交叉？
否，尝试用时间或空间分离方法 是，如果对参数的不同要求，可以按照某种条件实 现分离和切换，尝试条件分离方法
时间分离
条件分离
系统级别分离
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创新原理在分离方法中的应用
实例１：摩擦焊接问题
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创新原理在分离方法中的应用
一、描述问题并定义问题的理想解 摩擦焊接是连接两块金属的方法之一，需要将其 中一块旋转或者两块方向相反旋转，但是这两根 管子太长，要想使这么长的金属管旋转起来需要 建造非常大的机器。问题的理想解是不旋转金属 管也能实现摩擦焊接，只旋转管子的接触部分。
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案例
电力可以随身携带，又不像电池会造成环境负担，这是台湾工研院最近
研发出的“发电药丸”。研究团队将发电原料“氢”做成固态，只要放进 水里，就可以充电。因为燃料电池需要靠氢，台湾工研院研发用化学方式
将氢储存起来，制作成固体小药丸，方便携带随时使用。
一颗“电力丸”可以发出3瓦的电，相当于充饱手机的量，用完的残留 物更无毒无负担。
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案例
• 史上最牛的公章
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如何实现时间分离
动态特性原理 抛弃或再生原理 预先作用原理 预先反作用原理 事先防范原理 ……
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条件分离
定义
将对同一个参数的两个不同的要求在不同的 条件上得到满足
软
速度低
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创新原理在分离方法中的应用
三、选择创新原理
空间分离原理可以利用以下10个创新原理，来解决与空间分离有关 的物理矛盾。 创新原理l：分割 创新原理2：抽取 创新原理3：局部质量 创新原理4：增加不对称性 创新原理7：嵌套 创新原理13：逆向思维 创新原理17：多维化 创新原理24：借助中介物 创新原理26：复制 创新原理30：柔性外壳或薄膜
空隙既应该小，不容易漏油；又应该大，便于书写。
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三、物理矛盾的分离原理
解决物理矛盾的核心思想是——实现矛盾双方的分离 分离方法
时间分离
条件分离 系统级别分离
空间分离
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矛盾：水杯
沏茶
不烫手
热
凉
温度
哪里热？ 哪里凉？
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成就别人才能成就自己
1、空间分离
对同一个参数的不同要求，在不同的空间实现 局部最佳化
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案例解
+ 1、定义技术矛盾
– 圆珠笔方便书写，但是漏墨容易污染衣物等
+ 2、提取物理矛盾：在这对技术矛盾中找到一个参 数，及其相反的两个要求
– 钢珠与钢圆管之间的空隙小不容易漏油 – 钢珠与钢圆管之间的空隙大容易书写
+ 3、定义理想状态：提取技术系统在每个参数状态 的优点，提出技术系统的理想状态
解决物理矛盾——时间分离
Step 1 ：定义物理矛盾 参数： ____________________
____________________ 要求1： 要求2： ____________________ Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不 同要求应该在什么时间得以实现？ 时间1： ____________________
成就别人才能成就自己
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如何实现条件分离
复合材料原理 多孔材料原理 改变颜色原理 局部质量原理 周期性作用原理 一维变多维原理 ……
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4、系统级别分离
三个术语
超系统 系统 子系统
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是“YES”还是“NO”
成就别人才能成就自己
创新原理在分离方法中的应用
一、描述问题并定义问题理想解：
安全气囊充气压力不足，对乘客不能起到有效的
保护作用；安全气囊的充气压力过大，则又会造成 压力过大，对乘客造成伤害。 理想解：安全气囊在发生碰撞时，能恰好将气囊 充到合适的压力，以保护乘客的安全。
成就别人才能成就自己
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创新原理在分离方法中的应用
时间2： ____________________
Step 3 ：以上两个时间段是否交叉？
应用时间分离 否 □ _____________________ 尝试其他分离方法。 是 □ _____________________
成就别人才能成就自己
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案例
• 折叠式自行车在行走时体积较大，在储存时因已 折叠体积较小。行走与储存发生在不同的时间段， 因此采用了时间分离原理。
二、定义物理矛盾：
第一步：定义物理矛盾 参数：压力 要求1：大 要求2：小（不能太大） 第二步：什么时间需要满足什么要求？ 时间1：达到一定压力前 时间2：达到一定压力后 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。
成就别人才能Байду номын сангаас就自己
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创新原理在分离方法中的应用
2008101371910成就别人才能成就自己63一种多功能坑井防护盖板动画演示成就别人才能成就自己64一种多功能坑井防护盖板动画演示成就别人才能成就自己65一种多功能坑井防护盖板动画演示成就别人才能成就自己66一种多功能坑井防护盖板动画演示成就别人才能成就自己67一种多功能坑井防护盖板动画演示成就别人才能成就自己68一种多功能坑井防护盖板动画演示成就别人才能成就自己69一种多功能坑井防护盖板动画演示成就别人才能成就自己70一种多功能坑井防护盖板动画演示成就别人才能成就自己71你可以等待100年获得顿悟也可以利用这些原理在15分钟内解决问题
三色调光灯
无级调光灯
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成就别人才能成就自己
物理矛盾的三种情况
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
成就别人才能成就自己
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常见的物理矛盾情形
类别 长与短
几何类
物理矛盾 厚与薄 圆与非圆 平行与交叉 锋利与钝 对称与 非对称 水平与垂直
三、选择创新原理
时间分离原理可以利用以下12个创新原理，来解决与时 间分离有关的物理矛盾。
创新原理9：预先反作用 创新原理10：预先作用 创新原理11：事先防范 创新原理15：动态特性 创新原理16：不足或过度的作用 创新原理18：机械振动 创新原理19：周期性动作 创新原理20：有效作用的连续性 创新原理21：减少有害作用时间 创新原理29：气压与液压结构 创新原理34：抛弃与再生 创新原理37：热膨胀
热
凉
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空间分离
杯子的空间分离
热
操作空间1
凉
操作空间2
（杯子内）
（杯子外）
成就别人才能成就自己
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解决物理矛盾——空间分离
Step 1 ：定义物理矛盾 参数： ____________________ 要求1： ____________________ 要求2： ____________________ Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同 要求应该在什么空间得以实现？ 空间1： ____________________ 空间2： ____________________ Step 3 ：以上两个空间区域是否交叉？ 应用空间分离 否 □ _____________________ 尝试其他分离方法 是 □ _____________________
成就别人才能成就自己
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创新原理在分离方法中的应用
四、具体方案： 用一个短的管子插在两个长管之间，旋转短的 管子，同时将管子压在一起直到焊好为止。
成就别人才能成就自己
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创新原理在分离方法中的应用
实例2：如何在汽车发生碰撞的情况下，最大限度地保护 驾驶员和乘客的安全?
成就别人才能成就自己
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成就别人才能成就自己
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创新原理在分离方法中的应用
四、具体方案
受该创新原理的启发，首先可以迅速使气囊膨胀 到一定的压力值。可以保证在最短的时间内达到 保护乘客的气压。在气囊上面开一些微小的孔， 当气囊压力超过阈值后，气囊上的微小孔会张开 ，使气囊的压力不再升高。从而很好地解决了气 囊的膨胀速度既要快，又不能快的矛盾。
分离方法 空间分离 创新原理 1分割原理、2抽取原理、3局部质量原理、 7嵌套原理、4增加不对称性原理、17多维 化原理…… 15动态特性原理、34抛弃或再生原理、10 预先作用原理、9预先反作用原理、11事先 防范原理…… 40复合材料原理、31多孔材料原理、32改 变颜色原理、3局部质量原理、19周期性作 用原理、17一维变多维原理 …… 1分割原理、5组合原理、33同质性原理、 12等势原理 ……
成就别人才能成就自己
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创新原理在分离方法中的应用
二、定义物理矛盾
第一步：定义物理矛盾 参数：旋转 要求1：转 要求2：不转 第二步：什么空间需要满足什么要求？ 空间1：钢管的接触部分 空间2：钢管的非接触部分 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。
成就别人才能成就自己
成就别人才能成就自己
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如何实现空间分离
分割原理 抽取原理 局部质量原理 嵌套原理 增加不对称性原理 一维变多维原理 ……
成就别人才能成就自己
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练习
• 背景：公路路面要宽，越宽占地越多。要减少公 路占地面积，路面要宽又要窄，一个物理矛盾。
成就别人才能成就自己
17
+ 采用分离原理的空间分离
成就别人才能成就自己
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2、时间分离
对同一个参数的不同要求，在不同的时间段实现 。 不同的时间有不同的性质。
成就别人才能成就自己
19
雨伞
遮雨 携带方便
大 小
成就别人才能成就自己
体积
20
时间分离
雨伞的时间分离
大
操作时间1
小
操作时间2
（下雨的时候）
（携带的时候）
成就别人才能成就自己
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TRIZ技术创新理论及应用
物理矛盾与分离原理
——国轩大学 刘玉青
成就别人才能成就自己
1
一、物理矛盾
物理矛盾在TRIZ理论体系中的位置
成就别人才能成就自己
2
定义物理矛盾
对系统的同一个元素有不同的要求 符号表示 A+，A-
运输 安全
快 速度
慢
成就别人才能成就自己
3
物理矛盾的三种情况
1）这个元素是通用工程参数，不同的设计条件对 它提出了相反的要求
否，尝试用时间或空间分离方法 是，如果对参数的不同要求，可以按照不同的系统级 别（如系统→子系统，或系统→超系统）实现分离， 尝试系统级别分离方法
成就别人才能成就自己
33
案例
缝衣针
方便穿线
大 针鼻
防止扎坏衣服
小
34
成就别人才能成就自己
缝衣针 缝衣针
穿线针
成就别人才能成就自己
35
如何实现系统级别分离