TRIZ物理矛盾与技术矛盾解决原理

五、分离原理与40个创新原理的对应关系
❖ 发明原理40：复合材料 ❖ 复合材料原理：从单一材料改成复合材料。 ❖ 比如： ❖ 复合的环氧树脂/碳素纤维高尔夫球杆更轻，强度更好，
而且比金属更具有柔韧性。用做航空材料时也是相同的情 况。 ❖ 玻璃纤维制成的冲浪板更轻，更容易控制，而且与木制的 相比更容易做成各种不同的形状。
❖ 为了解决这一问题，就必须减少 扳手开口与螺母侧面之间的间隙 ，甚至达到零间隙。
❖ 这就要求提高螺母和扳手开口的 尺寸精度，给螺母和扳手的制造 带来困难。
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应用举例4：开口扳手改进设计
❖ 首先从39个通用工程参数中选择并确定技术矛盾的一对特性参数： ❖ 质量提高的参数：物体产生的有害因素（No.31）变小，即不会压坏棱边
应用举例3：飞机机翼的变革
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应用举例3：飞机机翼的变革
❖ 如何使用技术矛盾来分析该问题：速度提高和运动物体能
耗增加之间的矛盾M9-19=[8,15,35,38]。综合考虑后，选
择以下两条发明创新原理： ❖ 原理15：动态化 ❖ 原理35：参数变化
F14重型战斗机
应用举例4：开口扳手改进设计
❖ 由于螺母或螺钉的受力集中到两 条棱边，容易产生变形，而使螺 母或螺钉拧紧或松开困难。
物理矛盾与技术矛盾 解决原理
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一、技术矛盾及其解决原理
1、技术矛盾的定义与表现
在一个子系统中引入一种有用功能后，会导致另一子系统 产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能；
一种有害功能会导致另一子系统有用功能的削弱； 有用功能的加强或有害功能的削弱使另一子系统或系统变
得复杂。
一、技术矛盾及其解决原理
四、物理矛盾与技术矛盾的关系 1、物理矛盾与技术矛盾的比较
物理矛盾
一个参数 不同的要求
技术矛盾
二个参数 之间的矛盾
四、物理矛盾与技术矛盾的关系
1、物理矛盾与技术矛盾的比较 很多时候技术矛盾是更显而易见的矛盾，而物理
矛盾是隐藏的更深的、更尖锐的矛盾是本质矛盾或内 在矛盾。
激化物理矛盾往往可以促使问题的解决。通常矛 盾越尖锐，解决起来也就越快、越有效。
照该序号找出相应的原理供下一步使用。 ❖ 第四步，根据已找到的发明创新原理，结合专业知识，寻找解决问题
的方案。一般情况下，解决某技术矛盾的发明原理不止一条，应该对 每一条相应的原理作解决技术矛盾方案的尝试。 ❖ 第五步，如果第四步的努力没有取得较好的效果，就要考虑初始构思 的技术矛盾是否真正表达了问题的本质，是否真正反映了针对问题创 新改进的方向。应重新设定技术矛盾，并重复上述工作。
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四、物理矛盾与技术矛盾的关系
2、技术矛盾向物理矛盾的转化
实例1：安瓿瓶的密封
四、物理矛盾与技术矛盾的关系
2、技术矛盾向物理矛盾的转化
实例2：炮弹筒的设计
炮弹大
大
炮弹筒直径
爆发速度高
小
四、物理矛盾与技术矛盾的关系
2、技术矛盾向物理矛盾的转化
实例2：炮弹筒的设计
装填炸药的地方
炮弹经过的地方
五、分离原理与40个创新原理的对应关系
➢ 技术矛盾涉及的是一个系统 ➢ 物理矛盾涉及的是一个组件 ➢ 物理矛盾更能体现核心矛盾
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四、物理矛盾与技术矛盾的关系
2、技术矛盾向物理矛盾的转化
技术系统中的技术矛盾是由系统中矛盾的 物理性质造成的；
从研究整个系统的矛盾转向研究系统的一 个元件的矛盾，可以缩小解决方案搜索的范围 和候选方案的数目。
❖ 分析改进的具体技术方案：分割意味要把壳完全分开，机械系统的替 代意味要用另一种系统，反向意味应从里向外加力。在密闭容器内加 入高压空气，突然降压，杏仁内的空气膨胀，立刻打开杏仁壳。为了 得到高压，可用高压空气，也可加热容器使气压升高。
❖ 类似的技术问题：开鸡蛋壳，开蚕豆壳，开核桃。
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应用举例2：波音737发动机
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应用举例1：开启果壳
❖ 分析：取杏仁时必须去壳，现用锤砸或用机械方式压碎。制造性能好 但产品的形状不好。
❖ 查39个通用工程参数，得出32（可制造性）和12（形状）之间有技术 矛盾。
❖ TRIZ法求解：查39×39 矛盾矩阵，得出可用的发明创新原理为1（分 割与切割）、28（机械系统的替代）、13（反向）和27（用廉价而寿 命短的替代昂贵而寿命长的物体）。
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39个通用工程参数名称——七类
序 号
名称
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 运动物体的源自文库积
8 静止物体的体积
9 速度
10 力
11 应力或压力
12 形状
13 结构的稳定性
序 号
名称
14 强度
15 运动物体作用时间
16 静止物体作用时间
❖ 创新原理27；廉价替代品
❖ 创新原理33：同质性
❖ 创新原理35：物理或化学参数改变
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五、分离原理与40个创新原理的对应关系
❖ 发明原理27: 一次性用品 ❖ 一次性用品原理:用廉价的物品代替一个昂贵的物品，在
某些质量特性上做出妥协（例如使用寿命)。 ❖ 比如：使用一次性的纸用品，喝水时需要有清洁的水杯，
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应用举例2：波音737发动机
通过查询39X39矛盾矩阵，得知可能的解集是M21-26=[4，
34，19]三个发明创新原理。应用第4号增加不对称性原理， 将物体的对称形式变为不对称形式。 解决方案：将整流罩由规则的圆形改为不规则的扁圆形，这 样增大发动机功率的时候就不会导致整流罩与地面的距离过 小，从而消除了矛盾。
发明原理15.动态化
五、分离原理与40个创新原理的对应关系
3、基于条件的分离原理。
❖ 创新原理1；分割
❖ 创新原理5：组合
❖ 创新原理6：多用性
❖ 创新原理7：嵌套
❖ 创新原理3：重量补偿
❖ 创新原理13：反向思维
❖ 创新原理14：曲面化
❖ 创新原理22：变害为利
❖ 创新原理24：反馈
❖ 创新原理25：自服务
17 温度
18 光照度
19 运动物体的能量
20 静止物体的能量
21 功率
22 能量损失
23 物质损失
24 信息损失
25 时间损失
26 物质或事物的数量
序 号
名称
27 可靠性
28 测试精度
29 制造精度
30 物体外部有害因素作用的敏感性
31 物体产生的有害因素
32 可制造性
33 可操作性
34 可维修性
35 适应性或多用性
36 装置的复杂性
37 监控与测试的困难程度
38 自动化程度
39 生产率
40个发明原理
序 号
原理名称
序 号
原理名称
01 分割
11 预先应急措施
02 抽取
12 等势性
03 局部质量
13 逆向
序 号
原理名称
21 快速动作
22 变害为利
23 反馈
序 号
原理名称
31 多孔材料
32 改变颜色
29
10 预操作
20 有效运动的连续性 30
气动与液压结构 柔性壳体或薄膜
39 惰性环境 40 复合材料
3、矛盾矩阵及应用
矛盾矩阵的构造
系统恶化的特性
系统改善 的特性
运动 物体 质量
静止 物体 质量
运动 物体 尺寸
运动
速度
物体 使用
能量
制造 精度
运动物体质量 静止物体质量 运动物体尺寸 速度
技术矛盾矩阵的应用步骤
33 同质性
04 非对称
14 曲面化
24 中介物
34 抛弃与修复
05 合并 06 多用性 07 嵌套
15 动态化 16 不足或超额行动 17 维数变化
25 自服务 26 复制 27 廉价替代品
35 参数变化 36 相变 37 热膨胀
08 重量补偿
18 振动
28 机械系统的替代 38 加速强氧化
09 增加反作用 19 周期性动作
。 ❖ 带来负面影响的参数：可制造性（No.32）变差，即要求扳手与螺母侧边
无间隙。
❖ 由矛盾矩阵确定可用发明创新原理M31-32=[4,17,34,26],即：
❖ No.4 不对称 ❖ No.17 维数变化 ❖ No.34 抛弃和修复 ❖ No.26 复制
❖ 对No.17及No.4两条发明创新原理的分析表明，扳手工作面 的一些点要与螺母/螺钉的侧面接触，而不是与其棱边接触， 就可解决该矛盾。
喝完不需要。
五、分离原理与40个创新原理的对应关系
4、整体与部分的分离原理。 ❖ 创新原理12：等势 ❖ 创新原理28：机械系统替代 ❖ 创新原理3l：多孔材料 ❖ 创新原理32：改变颜色 ❖ 创新原理35：物理或化学参数改变 ❖ 创新原理36：相变 ❖ 创新原理38：强氧化剂 ❖ 创新原理39：惰性或真空环境 ❖ 创新原理40：复合材料
解决物理矛盾就是要满足双方相反的要求。
三、物理矛盾及其解决原理 1.空间分离
将矛盾双方分离在不同的空间，以降低解决问 题的难度。当系统矛盾双方在某一空间只出现一方 时，空间分离是可能的。
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空间分离实例
空间分离实例
三、物理矛盾及其解决原理 2.时间分离
将矛盾双方分离在不同的时间，以降低解决问题 的难度。当系统矛盾双方在某一时间只出现一方时， 时间分离是可能的。
❖ 问题表述：波音公司在改进737 设计过程中, 希望发动机 增大功率,增大功率就需要吸入更多的空气,这样发动机罩 的直径需要增大,导致发动机罩与地面的距离变小,而发动 机罩与地面的距离又不希望减小,这就出现了技术冲突。
❖ 由此定义技术矛盾：增加功率（发动机功率）会降低物质 或事物的数量（发动机罩与地面的距离）。
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六、物理矛盾实例分析
实例1靴子生产
现象：某欧洲鞋业公司在某国家生产知名品牌的运动 靴。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。 矛盾：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。
散热片
过滤器
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常见的物理矛盾
几何类 长与短 对称与不对称 平行与交叉 后与薄 圆与非圆 锋利与钝 窄与宽 平行与垂直
材料及能量类 多与少 密度遇大小 导热率高与低 温度高与低 时间长与短 黏度高与低 功率大与小 摩擦系数大与小
功能类 喷射与卡住 推与拉 冷与热 快与慢 运动与静止 强与弱 软与硬 成本高与低
2、39个通用工程参数与40个发明原理
❖ TRIZ法通过对百万件专利的详细研究，提出用39个通用工 程参数来描述技术矛盾。在实际应用时，首先要把组成矛 盾双方的性能用该39个通用工程参数来表示，这样就将实 际工程技术中的矛盾转化为一般的标准的技术矛盾。
❖ TRIZ法研究人员在对全世界专利进行分析研究的基础上， 提出了40条解决技术矛盾的发明创新原理。
二、物理矛盾概述
所谓物理矛盾是指为了实现某种功能，一个子 系统或元件应具有某种特性，但该特性出现的同时 会产生与此相反的不利或有害的后果。
物理矛盾一般来说有两种表现： ✓ 一是系统中有害性能降低的同时导致该系统中
有用性能的降低； ✓ 二是系统中有用性能增强的同时导致该系统中
有害性能的增强。
物理矛盾的实例
2、时间分离原理。
❖ 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：动态化 ❖ 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
❖ 第一步，分析问题，找出可能存在的技术矛盾，最好能用动宾结构的 词来表示矛盾。
❖ 第二步，针对具体问题确认一到几对技术矛盾，并将矛盾的双方转换 成技术领域的有关术语，进而根据有关术语在TRIZ提供的39个通用工 程特性参数中选定相应的工程参数。
❖ 第三步，按照相矛盾的通用工程参数编号i和j，在矛盾矩阵中找到相 应的矩阵元素Mi-j，该矩阵元素值表示40条发明创新原理的序号，按
1、空间分离原理。 ❖ 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 ❖ 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
发明原理7: 嵌套
五、分离原理与40个创新原理的对应关系
例：航空母舰上的飞机停放问题
三、物理矛盾及其解决原理
3.条件分离 将矛盾双方在不同的
条件下分离，以降低解决 问题的难度。
当系统矛盾双方在某 一条件性下只出现一方时 ，条件分离是可能的。
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三、物理矛盾及其解决原理
4.整体与部分分离 将矛盾双方在不同的层次分离，以降低解决问题的
难度。当系统矛盾双方在系统层次只出现一方时，整 体与部分分离是可能的。