(TRIZ)技术矛盾与创新原理

32
可制造性
物体(或系统)制造构建过程中的方便或者简易程度
2.3、39个通用工程参数的定义
33
操作流程的方便性
操作过程中需要的人数越少，操作步骤越少，以及工具越少，代表方便 性越高，同时还要保证较高的产出
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可维修性
单位面积上的作用力，也包括张力。例如，房屋作用于地面上的力，液
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应力，压强
体作用于容器壁上的力，气体作用于汽缸活塞上的力。压强也可以理解
为无压强(真空)
形状是一个物体的轮廓或外观。形状的变化可能表示物体的方向性变化
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形状
或者物体在平面和空间两方面的形变
物体的组成和性质(包括物理状态)不随时间而变化的性质。物体的完整
物理矛盾
• 案例:飞机的机翼应有大的面积以便起飞与降落， 但又要较小以便高速飞行。
• 案例:汽车的安全气囊应该快速被打开以保护驾驶 员和乘客，但是速度又应该足够慢以尽量减少对 驾驶员和未成年乘客的伤害。
• 案例:婴儿使用的勺子应该硬才能盛饭，但是又应 该软，否则会伤害宝宝的牙床。
物理矛盾
• 例如汽车行驶时希望空间要大，但停车时又希望 车身变小。
静止物体被线条封闭的一部分或者表面的几何度量，静止物体 内部或者外部表面的几何度量。面积是面图形的正方形个数来 度量的，如面积不仅可以廓的面积，也可以是三维表面的面积， 或一个三有平面、凸面或凹面的面积之和
以填充运动物体或者运动物体占用的单位立方体量。体积不仅 可以是三维物体的体积，也可以是合、具有给定厚度的一个层 的体积
2.3、39个通用工程参数的定义
以填充静止物体或者静止物体占用的单位立方体量。体积不仅可以是三
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静止物体的体积 维物体的体积，也可以是合、具有给定厚度的一个层的体积
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速度
物体的速度或者效率，或者过程、作用与时间之比
物体(或系统)间相互作用的度量。在牛顿力学量中力是质量与加速度之
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力
积，在萃智中力是试图改变物体状态的任何作用
• Altshuller发现这些矛盾一再的出现，而解决这些 矛盾的基本方法在不同时间、不同领域，一再的 被重复使用着。
一、关于矛盾
• 矛盾的分类树
矛盾
工程矛盾
社会矛盾
自然矛盾
个性矛盾 组织矛盾 文化矛盾
技术矛盾 物理矛盾
易
管理矛盾
宇宙定律矛盾 自然定律矛盾
难
一、关于矛盾
• 工程矛盾的分类
技术系统矛盾、工程矛盾
技术矛盾与创新原理
主讲人 王其 南京信息工程大学信息与控制学院
Email：wangqiseu@163.com
TRIZ理论体系
TRIZ解题模式
TRIZ工具
TRIZ问题模型
分析 定义
试错
待解决的 研发问题
解决方案 模型
类比 评估
最终解决 方案
TRIZ四类标准问题模型
问题模型
3X7 技术矛盾 物理矛盾 功能化模型 物场模型
2.3、39个通用工程参数的定义
16
静止物体作用时间
静止物体具备其性能或者完成作用的时间，服务时间，以及耐久力等。 两次故障之间的平均时间也是作用时间的一种度量
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温度
物体所处的热状态，代表宏观系统热动力平衡的状态特征。还包括其它 热学参数，比如影响温度变化速率的热容量
照射到某一表面上的光通量与该表面面积的比值。也可以理解为物体的
理想化/最终理 想解 技术矛盾 物理矛盾 物场模型 功能化模型
40创新原理 4大分离原理 76个标准解系统 科学效应库 ARIZ（发明问题 解决算法） 技术系统进化趋 势 系统裁剪设计
PUGH矩阵 专利引用分析
TRIZ系统化解题步骤
问题描述 功能分析 TRIMMING
因果分析
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能量损失
做无用功消耗的能量。减少能量损失有时需要应用不同的技术来提升能 量利用率
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物质损失
部分或全部，永久或临时，物体材料、物质、部件或者子系统的损失
部分或全部，永久或临时，系统数据的损失，后者系统获取数据的损失，
24
信息损失
经常也包括气味、材质等感性数据
2.3、39个通用工程参数的定义
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技术矛盾 物理矛盾 功能模型 物场模型
ARIZ
矛盾矩阵表 分离原理 知识效应库 76个标准解 创新原理 创新原理 科学效应
通过本讲学习可以掌握以下内容：
1、什么是技术矛盾? 2、解决技术矛盾的40个创新原理是什么? 3、矛盾矩阵表如何使用? 4、怎样定义技术矛盾，并通过创新原理产生
有用的方案？
目录
38.自动化程度 39.生产率
2.2、39个通用工程参数及分类
通用物理和几何参数
排序
通用工程参数名称
1 运动物体的重量
2 静止物体的重量
3 运动物体的尺寸
4 静止物体的尺寸
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，压强 12 形状 17 温度 18 光照度 21 功率
功率参数：物体的能量消耗、功率 技术参数：操作时间、可靠性、强度、适用性和通用性、可 制 造性 / 可操作性/ 可维护性、制造精度、设计复杂性、自 动化程度、生产率、对象的稳定性 与测量有关的参数：测量的必要性、测量精度
损失参数：能量损失、物质损失、信息损失、时间损失
矛盾矩阵表
矛盾矩阵 强度 vs. 重量
运动物体卜的任意线性尺寸，不一定是最长的长度。它不仅可 以是一个系统的两个几何点或零件之间的距离，而且可以是一 条曲线的长度或一个封闭环的周长
静止物体上的任意线性尺寸，不一定是最长的长度。它不仅可 以是一个系统的两个几何点或零件之间的距离，而巳町以是一 条曲线的长度或一个封闭环的周长
运动物体被线条封闭的一部分或者表面的几何度量，运动物体 内部或者外部表面的几何度量。面积是面图形的正方形个数来 度量的，如面积不仅可以廓的面积，也可以是三维表面的面积， 或一个三有平面、凸面或凹面的面积之和
TRIZ解决矛盾的流程
确认矛盾
使用39个通用工程参数
技术矛盾
转换
物理矛盾
40个创新原理 类比思考
确定解决方案
分离原理
TRIZ解决矛盾的原则
目录
一、关于矛盾 二、39个工程参数 三、40个发明原理 四、矛盾矩阵表的使用 五、技术矛盾案例详解
二、39个通用工程参数
2.1、TRIZ解决技术矛盾的流程 2.2、39个通用工程参数及分类 2.3、39个通用工程参数的含义 2.4、如何定义技术矛盾
稳定性
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强度
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可靠性
28
测试精度
29
制造精度
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可制造性
33
可操作性
34
可维修性
35
适应性及通用性
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系统的复杂程度
37
控制与测试的复杂性
38
自动化程度
39
生产率
2.2、39个通用工程参数及分类
几何参数：长度、面积、体积、形状
一般物理参数：重量、速度、力、应力/ 压强、温度、光照 度 系统参数：作用于物体的有害因素、物体产生的有害因素
时间损失
一项活动持续的时间，改善时间损失一般指减少活动所费时间
物体(或系统)的材料、物质、部件或者子系统的数量，
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物质的量
它们一般能被全部或部分、永久或临时改变
物体(或系统)在规定的方法和状态下完成规定功能的能力。可靠性常常
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可靠性
可以理解为无故障操作概率或无故障运行时间
系统特性的测量结果与实际值之间的偏差程度。比如减小测量中的误差
通用工程参数的分类细目
排序 15 16 19
通用技术负向参数 通用工程参数名称
运动物体作用时间 静止物体作用时间； 运动物体的能量消耗
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静止物体的能量消耗
22
能量损失
23
物质损失
24
信息损失
25
时间损失
26
物质的量
30
作用于物体的有害因素
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物体产生的有害因素
通用技术正向参数
排序
通用工程参数名称
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28
测量精度
可以提高测量精度
所制造产品的性能特征与图纸技术规范和标准所预定参数的一致性程度
29
制造精度
30
作用于物体的 有害因素
环境(或系统)其它部分对于物体的(有害)作用，它使 物体的功能参数退化
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物体产生的 有害因素
降低物体(或系统)功能的效率或质量的有害作用。这些有害作用一般来 自物体或者作为其操作过程一部分的系统
一、关于矛盾 二、39个通用工程参数 三、40个创新原理 四、矛盾矩阵表的使用 五、技术矛盾案例详解
一、关于矛盾
• 一般矛盾的解决方法
一、关于矛盾
➢ Altshuller从二十万件的专利中，仔细研究其中的 四万件最具创意的专利，进而从中找出解决发明 问题的原理。
• Altshuller发现每一个具有创意的专利，基本上都 是在解决矛盾性问题，其中包含着需求矛盾的问 题。
工具
解决方案模型
乘法表 矛盾矩阵
21 创新原理
分离原理
创新原理
科学效应知识库 知识库中的方案
标准解系统
对应标准解
TRIZ解题流程及创新工具
分析问题(A) （1阶段）
定义问题(D) （2阶段）
解决问题(S) （3阶段）
评估方案(V) （4阶段）
因果分析 系统功能分析 资源分析 S曲线分析 多屏幕分析
技术矛盾 物理矛盾
技术矛盾是技术系统中两个参数之间的矛盾；
物理矛盾是技术系统中针对一个参数的矛盾。
技术矛盾
技术矛盾是指当用已知的办法去改善技术系统的 一部分(或一个参数)时，该系统的其它部分(或其 它参数)就要不可容忍地变坏。
常表现为一个系统中两个子系统之间的矛盾：
• 在一个子系统中引入一种有用功能，导致另一个子系统产生一种 有害功能或加强了已存在的一种有害功能；
2.3、39个通用工程参数的定义
编号 1 2 3 4
5
6
7
名称 运动物体的重量 静止物体的重量 运动物体的长度 静止物体的长度
运动物体的面积
静止物体的面积
运动物体的体积
解释
重力场中的运动物体，作用在防止其自由下落的悬架或水平支 架上的力。重量常常表示物体的质量
重力场中的静止物体，作用在防止其自由下落的悬架、水平支 架上或者放置该物体的表面上的力。重量常常表示物体的质量
TRIZ的解题流程
工具
TRIZ一般的问题 （基本的专有名词）
抽象
具体 发明问题
试错
TRIZ 一般的解决方法
类比
解决具体 问题的方法
2.1、TRIZ解决技术矛盾的流程
技术矛盾 矛盾矩阵表 40个创新原理
39个参数
试错
具体问题描述
类比
解决Байду номын сангаас体 问题的方法
2.2、39个通用工程参数及分类
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，压强
13
稳定性
性或者组成元素之间的关系。磨损、化学分解及拆卸都代表稳定性的降
低，增加物体的熵就是增加物体的稳定性
物体在外力作用下抵制使其发生变化的能力，或者在外部影响下抗破坏
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强度
(分裂)和不可逆变形的性质
运动物体具备其性能或者完成作用的时间，服务时间，以及耐久力等。
15
运动物体作用时间 两次故障之间的平均时间也是作用时间的一种度量
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照度
适当亮度、反光性和色彩等
运动物体执行给定功能所需的能量。经典力学中能量指作用力与距离的 19 运动物体能量消耗 乘积。包括消耗超系统提供的能量
静止物体执行给定功能所需的能量。经典力学中能量指作用力与距离的 20 静止物体能量消耗 乘积。包括消耗超系统提供的能量
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功率
物体在单位时间内完成的工作量或者消耗的能量
12.形状 13.稳定性
14.强度 15.运动物体的作用时间 16.静止物体的作用时间 17.温度 18.照度 19.运动物体的能量消耗 20.静止物体的能量消耗 21.功率 22.能量损失 23.物质损失 24.信息损失
25.时间损失 26.物质的量
27.可靠性 28.测量精度 29.制造精度 30.作用于物体的有害因素 31.物体产生的有害因素 32.可制造性 33.操作流程的方便性 34.可维修性 35.适应性，通用性 36.系统的复杂性 37.控制和测量的复杂性
• 消除一种有害功能导致另一个子系统有用功能降低； • 有用功能的加强或有害功能的减少导致另一个子系统或系统变得 复杂化。
参数A
参数B
技术矛盾
• 符号表示
– A+，B– B+，A-
参数A
– 温度与能量的浪费 – 速度与能量的浪费
参数B
技术矛盾
• 案例：为了获得足够的伸长量，需将高强度钢筋加热到 700ºC，但这会导致机械强度降低。
• 案例：线材生产过程的冷却工艺中，需要达到薄的锈层， 需要快速冷却，但是拉伸强度会降低。
温度
强度
物理矛盾
• 一个技术系统中，由表述系统性能的同一 个参数具有相互排斥（相反的或不同）需 求所构成的矛盾称之为物理矛盾。
即：技术系统要求某一参数性质为A 同时又要求这一参数性质为非A
例如：温度既高又低； 长度既长又短； 体积既大又小； 光线既明又暗； 材质既硬又软； 容量既多又少。