第五讲-物理矛盾和分离原理.pdf

物理矛盾物理矛盾及分离原理及分离原理 第五讲第五讲 第五章第五章 物理矛盾及其解决方法物理矛盾及其解决方法 通过本章学习可以掌握以下内容： 1、什么是物理矛盾? 2、解决物理矛盾的核心思想是什么? 3、分离原理有几种基本类型? 4、应用分离原理解决物理矛盾的具体步骤是什么？ 5、技术矛盾和物理矛盾的关系? 2、冲突的分类 冲突的一般分类冲突的一般分类 易易 难难 难难 冲突冲突 工程冲突工程冲突 社会冲突社会冲突 自然冲突自然冲突 组织冲突组织冲突 文化冲突文化冲突 个性冲突个性冲突 技术冲突技术冲突 物理冲突物理冲突 管理冲突管理冲突 宇宙定律冲突宇宙定律冲突 自然定律冲突自然定律冲突 冲突冲突 多种多样多种多样 2、冲突的分类 基于基于TRIZTRIZ的冲突分类的冲突分类 冲突冲突 管理冲突管理冲突 技术冲突技术冲突 物理冲突物理冲突 TRIZTRIZ的冲突的冲突 2、冲突的分类 管理冲突 子系统子系统之间产生的相互影响，例如，提高计算机性能，之间产生的相互影响，例如，提高计算机性能， 增加增加企业企业收入，提高投资效率等等收入，提高投资效率等等 物理冲突 为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特 性，但同时出现了与该特性相反的特性。性，但同时出现了与该特性相反的特性。 技术冲突 一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用 作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统 或系统变坏。或系统变坏。 系统系统 2、冲突的分类 子系统子系统1 1 子系统子系统2 2 技术冲突技术冲突 技术冲突的表现技术冲突的表现 技术冲突常表技术冲突常表 现为一个系统现为一个系统 中两个子系统中两个子系统 之间的冲突。之间的冲突。 2、冲突的分类 冲突出现的情况冲突出现的情况 技术冲突技术冲突 物理冲突物理冲突 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。 消除一种有害功能导致另一个子系统有用 功能变坏。 有用功能的加强或有害功能的减少使另一 个子系统或系统变得太复杂。 一个子系统中有用功能加强的同时导致该 子系统中有害功能的加强。 一个子系统中有害功能降低的同时导致该 子系统中有用功能的降低。 2、冲突的分类 技术冲突实例技术冲突实例 波音波音737737 改进设计改进设计 上述的改进设计中已出现了一个技术冲突，既希望发动机罩的直上述的改进设计中已出现了一个技术冲突，既希望发动机罩的直 径要增大以吸入更多的空气，但又不希望发动机罩与地面的距离径要增大以吸入更多的空气，但又不希望发动机罩与地面的距离 减少。减少。 2、冲突的分类 技术冲突实例技术冲突实例 自行车车自行车车 闸总成闸总成 上述设计中的技术冲突为：将闸皮设计成可更换型，增加了骑车上述设计中的技术冲突为：将闸皮设计成可更换型，增加了骑车 人的安全性，但必须备有闸皮可用，还要更换，使操作复杂。人的安全性，但必须备有闸皮可用，还要更换，使操作复杂。 2、冲突的分类 技术冲突实例技术冲突实例 飞机着陆飞机着陆 灯的设计灯的设计 飞机必须装有一盏着陆灯。假如将该灯安装在机身或机翼表面，飞机必须装有一盏着陆灯。假如将该灯安装在机身或机翼表面， 空气阻力增加，将减小飞机的飞行速度。如果将该灯置于机翼内空气阻力增加，将减小飞机的飞行速度。如果将该灯置于机翼内 部，覆盖上透明的导流板，设计将变得太复杂，且降低了机翼的部，覆盖上透明的导流板，设计将变得太复杂，且降低了机翼的 强度。强度。 2、冲突的分类 技术冲突实例技术冲突实例 织物印刷织物印刷 操作装置操作装置 上述的改进设计中已出现了一个技术冲突上述的改进设计中已出现了一个技术冲突，既加快织物的染印速度既加快织物的染印速度， 但印上的图案质量下降但印上的图案质量下降。 橡胶辊橡胶辊 待印花织物待印花织物 已印花织物已印花织物 刮刀刮刀 图案辊图案辊 染料槽染料槽 染料溶液染料溶液 2、冲突的分类 物理冲突实例物理冲突实例 侦查机敌侦查机敌 区飞行区飞行 侦察机应飞行的很快，以便尽快离开被侦察侦察机应飞行的很快，以便尽快离开被侦察 的地区；但在被侦察的地区上空又应飞行的的地区；但在被侦察的地区上空又应飞行的 很慢，以便多收集数据。很慢，以便多收集数据。 飞机机翼飞机机翼 面积面积 飞机的机翼应有大的面积以便起飞与降落，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。但又要较小以便高速飞行。 汽车安全汽车安全 气囊系统气囊系统 安全气囊应该安装以保护司机与乘客，但又安全气囊应该安装以保护司机与乘客，但又 不应该安装，目前的设计有时不能保护身材不应该安装，目前的设计有时不能保护身材 矮的司机及乘客。矮的司机及乘客。 2、冲突的分类 技术冲突与物理冲突的关系技术冲突与物理冲突的关系 技术冲突技术冲突 总是涉及到两个基本参数总是涉及到两个基本参数A A与与B B，当，当A A得到改得到改 善时，善时，B B变得更差。变得更差。 物理冲突物理冲突 仅涉及系统中的一个子系统或部件，而对该仅涉及系统中的一个子系统或部件，而对该 子系统或部件提出了相反的要求。子系统或部件提出了相反的要求。 相对于技术冲突，物理冲突是尖锐的冲突，往往技术冲突的存在相对于技术冲突，物理冲突是尖锐的冲突，往往技术冲突的存在 隐含物理冲突的存在。隐含物理冲突的存在。 技术冲突技术冲突 物理冲突物理冲突 控制着技术冲突的两个基本控制着技术冲突的两个基本 参数参数A A与与B B的参数或物体。的参数或物体。 2、冲突的分类 冲突实例冲突实例 金属表面金属表面 化学镀层化学镀层 金属制品放置于充满金属盐溶液的池子中，溶液中金属制品放置于充满金属盐溶液的池子中，溶液中 含有镍、钴等金属元素，在化学反应过程中，溶液含有镍、钴等金属元素，在化学反应过程中，溶液 中的金属元素凝结到金属制品表面形成镀层。温度中的金属元素凝结到金属制品表面形成镀层。温度 越高，镀层形成的速度越快，但温度高有用元素沉越高，镀层形成的速度越快，但温度高有用元素沉 淀到池子底部与池壁的速度也越快。淀到池子底部与池壁的速度也越快。温度低又温度低又大大大大 降低生产率。降低生产率。 技术冲突技术冲突 加热溶液使生产率（加热溶液使生产率（A A）提高，但材料浪费（）提高，但材料浪费（B B）增加。）增加。 物理冲突物理冲突 选温度作为另一参数（选温度作为另一参数（C C），溶液温度（），溶液温度（C C）增加，生产率（）增加，生产率（A A） 提高，材料浪费（提高，材料浪费（B B）增加）增加； 溶液溶液温度（温度（C C）降低，）降低，生产率（生产率（A A）降低，材料（）降低，材料（B B）浪费减少）浪费减少； 溶液温度既应该溶液温度既应该高，以提高生产率，又应该低，以减少材料消高，以提高生产率，又应该低，以减少材料消 耗。耗。 3、冲突问题的结构 冲突问题冲突问题 对问题对问题 线性问题线性问题 网络问题网络问题 星型问题星型问题 点问题点问题 冲冲 突突 表表 现现 形形 式式 A A B B A A B B A A B B A导致导致B A需求需求B A消除消除B 基本符号基本符号 3、冲突问题的结构 问题结构问题结构 点问题点问题 在一个子系统内部包含一个物理冲突为点问在一个子系统内部包含一个物理冲突为点问 题。物理冲突是隐含的，但通常是导致问题题。物理冲突是隐含的，但通常是导致问题 的根本原因。的根本原因。 如在一个子系统中如在一个子系统中 希望增加一种有用希望增加一种有用 功能功能UFUF，但导致一，但导致一 种有害功能种有害功能HFHF就构就构 成一点问题。成一点问题。 子系统子系统 UF HF 点问题点问题 3、冲突问题的结构 问题结构问题结构 对问题对问题 在被两个子系统实现的功能之间存在一个技在被两个子系统实现的功能之间存在一个技 术冲突为对问题。术冲突为对问题。 UFn 导致或需导致或需 求求HFk (kn, k与与n为不同的为不同的 子系统序号子系统序号) 子系统子系统 n UFn 子系统子系统 k HFk 对问题对问题 3、冲突问题的结构 问题结构问题结构 线性问题线性问题 在多于两个子系统之间，存在在多于两个子系统之间，存在“链链”式关系式关系 的技术或物理冲突为线性问题。的技术或物理冲突为线性问题。 UF n+1 需求需求UFn , UFn需求需求UFn-1。 子系统子系统 n+1 Ufn+1 子系统子系统 n UFn 子系统子系统 n-1 Ufn-1 线性问题线性问题 3、冲突问题的结构 问题结构问题结构 网络问题网络问题 多个具有相互关系的技术或物理冲突，形成多个具有相互关系的技术或物理冲突，形成 一冲突环。一冲突环。 UFn UFn 导致导致 HFkHFk， HFk HFk 导致导致 UFlUFl， UFl UFl 导致导致 UFr, UFr, UFr UFr 需求需求 UFn UFn (nklr)(nklr) 子系统子系统 n UFn 子系统子系统 k HFk 子系统子系统 UFl l 子系统子系统 r UFr 网络问题网络问题 3、冲突问题的结构 问题结构问题结构 星型问题星型问题 当一个子系统的某一功能改善后，另几个子当一个子系统的某一功能改善后，另几个子 系统的功能均变差。系统的功能均变差。 UFnUFn导致导致HFkHFk及及 HFpHFp，UFnUFn又需求又需求 UFqUFq，UFn UFn 消除消除 UFm(nkplUFm(nkpl m)m) 子系统子系统 k HFk 子系统子系统 p HFp 子系统子系统 n UFn 子系统子系统 m UFm 子系统子系统 q UFq 4、技术冲突的一般化 TRIZTRIZ理论理论 冲突冲突 3939个通用工程参数个通用工程参数 冲突描述冲突描述 实际应用中，首先要把组成冲突的双方内部实际应用中，首先要把组成冲突的双方内部 性能用该性能用该3939个工程参数中的个工程参数中的2 2个来表示。目的个来表示。目的 是把实际工程设计中的冲突转化为一般的或是把实际工程设计中的冲突转化为一般的或 标准的技术冲突。标准的技术冲突。 4、技术冲突的一般化 3939个工程参数个工程参数 几何几何 资源资源 害处害处 物理物理 能力能力 操控操控 7 7项项 7 7项项 2 2项项 8 8项项 9 9项项 6 6项项 4、技术冲突的一般化 工程参数工程参数 通用物理及几何参数通用物理及几何参数 通用技术负向参数通用技术负向参数 通用物理正向参数通用物理正向参数 1-12，17-18，21 15-16，19-20，22-26，30-31 13-14，27-29，32-39 3939个工程参数个工程参数 负向参数指这些参数负向参数指这些参数 变大时，使系统或子变大时，使系统或子 系统的性能变差。系统的性能变差。 正向参数指这些参数正向参数指这些参数 变大时，使系统或子变大时，使系统或子 系统的性能变好。系统的性能变好。 4、技术冲突的一般化 法兰连接法兰连接 应用实例应用实例 为了机器或设备维护，法兰连接处常常还为了机器或设备维护，法兰连接处常常还 要被拆开；有些连接处还要承受高温、高要被拆开；有些连接处还要承受高温、高 压，但要求密封良好。有的重要法兰需要压，但要求密封良好。有的重要法兰需要 很多个螺栓连接，如一些汽轮透平机械的很多个螺栓连接，如一些汽轮透平机械的 法兰需要法兰需要100100多个多个螺栓，为了螺栓，为了满足密封良满足密封良 好的要求，设计过程中要采用较多的螺栓。好的要求，设计过程中要采用较多的螺栓。 但为了减少重量，或减少安装时间、或维但为了减少重量，或减少安装时间、或维 修时减少拆卸的时间，螺栓越少越好。修时减少拆卸的时间，螺栓越少越好。 4、技术冲突的一般化 技术冲突技术冲突 如果密封性良好，则操作时间变长且结构的重量增加如果密封性良好，则操作时间变长且结构的重量增加 如果重量轻，则密封性变差如果重量轻，则密封性变差 如果操作时间短，则密封变差如果操作时间短，则密封变差 静止物体的重量静止物体的重量 可操作性可操作性 装置的复杂性装置的复杂性 应用实例应用实例 改进特性改进特性 结构稳定性结构稳定性 可靠性可靠性 降低特性降低特性 29 29 40个创新原理及个创新原理及使用率使用率排序排序 编号及原理编号及原理 使使 用用 率率 编号及原理编号及原理 使使 用用 率率 编号及原理编号及原理 使 用 率 01、分割原理分割原理 02、抽取原理抽取原理 03、局部特性原理、局部特性原理 04、不对称原理、不对称原理 05、组合原理、组合原理 06、多功能原理、多功能原理 07、嵌套原理、嵌套原理 08、反重力原理、反重力原理 09、预先反作用原理、预先反作用原理 10、预先作用原理预先作用原理 11、预置防范原理、预置防范原理 12、等势原理、等势原理 13、反向作用原理、反向作用原理 14、曲面化原理、曲面化原理 15、动态化原理、动态化原理、 3 5 12 24 33 20 34 32 39 2 29 37 10 21 6 16、不足或过度作用原理、不足或过度作用原理 17、多维化原理、多维化原理 18、振动原理、振动原理 19、周期性作用原理、周期性作用原理 20、有效连续作用原理、有效连续作用原理 21、急速作用原理、急速作用原理 22、变害为益原理、变害为益原理 23、反馈原理、反馈原理 24、中介原理、中介原理 25、自服务原理、自服务原理 26、复制原理、复制原理 27、一次性用品替代原理、一次性用品替代原理 28、机械替代系统原理机械替代系统原理 16 19 8 7 40 35 22 36 18 28 11 13 4 29、气压与液压结构原理、气压与液压结构原理 30、柔性壳体和薄膜结构、柔性壳体和薄膜结构 31、多孔物质原理、多孔物质原理 32、改变颜色原理、改变颜色原理 33、同质原理、同质原理 34、自弃与再生原理、自弃与再生原理 35、状态和参数变化原理状态和参数变化原理 36、相变原理、相变原理 37、热膨胀原理、热膨胀原理 38、强氧化作用原理、强氧化作用原理 39、惰性介质原理、惰性介质原理 40、复合物质原理、复合物质原理 14 25 30 9 38 15 1 27 26 31 23 17 30 40个发明原理及成语表达个发明原理及成语表达 编号及原理编号及原理 成语表达成语表达 编号及原理编号及原理 成语表达成语表达 01、分割原理、分割原理 化整为零化整为零 11、预先防范原理、预先防范原理 未雨绸缪未雨绸缪 02、抽出原理、抽出原理 拨沙捡金拨沙捡金 12、等势原理、等势原理 平起平坐平起平坐 03、局部特性原理、局部特性原理 天方地圆天方地圆 13、反向作用原理、反向作用原理 倒行逆施倒行逆施 04、不对称原理、不对称原理 以偏盖全以偏盖全 14、曲面化原理、曲面化原理 毁方投原 05、组合原理、组合原理 集思广益集思广益 15、动态化原理、动态化原理、 一静不如一动 06、多用性原理、多用性原理 一专多能一专多能 16、不足或过量作用、不足或过量作用 原理原理 多退少补多退少补 07、嵌套原理、嵌套原理 层出不穷层出不穷 17、多维化原理、多维化原理 山不转水转山不转水转 08、反重力原理、反重力原理 分庭抗争分庭抗争 18、振动原理、振动原理 天撼地动天撼地动 09、预先反作用原、预先反作用原 理理 先发制人先发制人 19、周期性动作原理、周期性动作原理 周而复始周而复始 10、预先作用原理、预先作用原理 先斩后奏先斩后奏 20、有效持续作用原、有效持续作用原 理理 马不停蹄马不停蹄 31 40个发明原理及成语表达个发明原理及成语表达 编号及原理编号及原理 成语表达成语表达 编号及原理编号及原理 成语表达成语表达 21、急速作用原理、急速作用原理 快刀斩乱麻快刀斩乱麻 31、多孔材料原理、多孔材料原理 无孔不入无孔不入 22、变害为益原理、变害为益原理 以毒攻毒以毒攻毒 32、变换颜色原理、变换颜色原理 五光十色五光十色 23、反馈原理、反馈原理 察言观色察言观色 33、同质原理、同质原理 物以类聚物以类聚 24、中介原理、中介原理 穿针引线穿针引线 34、自弃与修复原理、自弃与修复原理 兔死狗烹兔死狗烹 25、自服务原理、自服务原理 自动自发 35、状态和参数变化、状态和参数变化 原理原理 随机应变随机应变 26、复制原理、复制原理 以假乱真以假乱真 36、相变原理、相变原理 女大十八变女大十八变 27、一次性用品替代、一次性用品替代 原理原理 废物利用废物利用 37、热膨胀原理、热膨胀原理 热胀冷缩热胀冷缩 28、替换机械系统原、替换机械系统原 理理 以桃代李以桃代李 38、强氧化作用原理、强氧化作用原理 推波逐澜推波逐澜 29、气压或液压结构、气压或液压结构 原理原理 水涨船高水涨船高 39、惰性介质原理、惰性介质原理 孟母三迁孟母三迁 30、柔性壳体或薄膜、柔性壳体或薄膜 结构原理结构原理 薄如蝉翼薄如蝉翼 40、复合材料原理、复合材料原理 相辅相成相辅相成 查找矛盾矩阵表 33 5.1 物理矛盾概述 5.1.2物理矛盾的定义 对系统的同一个参数有不同的要求对系统的同一个参数有不同的要求 桌子的厚与薄桌子的厚与薄 34 5.1 物理矛盾概述 1、物理矛盾的定义 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。 35 5.1 物理矛盾概述 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。 36 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 37 5.1 物理矛盾概述 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； 38 5.1 物理矛盾概述 类别类别 物理矛盾物理矛盾 几何类几何类 长与短长与短 对称与非对对称与非对 称称 平行与交叉平行与交叉 厚与薄厚与薄 材料及能量材料及能量 类类 时间长与短时间长与短 粘度高与低粘度高与低 功率大与小功率大与小 摩擦系数大摩擦系数大 与小与小 功能类功能类 喷射与堵塞喷射与堵塞 推与拉推与拉 冷与热冷与热 快与慢快与慢 类别类别 物理矛盾物理矛盾 几何类几何类 圆与非圆圆与非圆 锋利与钝锋利与钝 宽与窄宽与窄 水平与垂直水平与垂直 材料及能量材料及能量 类类 多与少多与少 密度大与小密度大与小 导热率高与导热率高与 低低 温度高与低温度高与低 功能类功能类 运动与静止运动与静止 强与弱强与弱 软与硬软与硬 成本高与低成本高与低 39 物理矛盾 长度：长与短长度：长与短 时间：长与短时间：长与短 用量：多与少用量：多与少 粘度：高与低粘度：高与低 密度：大与小密度：大与小 磁场：强与弱磁场：强与弱 速度：快与慢速度：快与慢 功率：大与小功率：大与小 温度：高与低温度：高与低 硬度：软与硬硬度：软与硬 导热率：高与低导热率：高与低 摩擦系数：大与小摩擦系数：大与小 40 5.2物理矛盾的解决办法 5.2.1物理矛盾的4大分离原理 空间分离空间分离 时间分离时间分离 条件分离条件分离 整体与部分分离整体与部分分离 41 分离方法应用实例分离方法应用实例 （when）时间）时间分离：可折叠雨伞的设计，在下雨时撑开，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存放时减少占用空间 (where)空间分离：测量海底时，将声纳探测器与船体空间空间分离：测量海底时，将声纳探测器与船体空间 分离，用以防止干扰，提高测试精度分离，用以防止干扰，提高测试精度 (if)条件分离：将水射流条件分离，给予不同的射流速度和条件分离：将水射流条件分离，给予不同的射流速度和 压力，即可获得压力，即可获得“软软”的或的或“硬硬”的不同用途的射流，用于的不同用途的射流，用于 洗澡按摩或用作加工手段或武器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 场需求的不同要求场需求的不同要求 物理矛盾与分离方法物理矛盾与分离方法 42 5.2物理矛盾的解决办法 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。 43 生活中物理矛盾空间分离的实例 44 5.2物理矛盾的解决办法 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。 45 5.2物理矛盾的解决办法 时间分离原理 46 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（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（要通过十字路口，车辆必须占据十字路口的某个位置（A A） 而要不和其它车辆相撞，一定不得占据十字路口的位置而要不和其它车辆相撞，一定不得占据十字路口的位置 （非（非A A） 47 解决交通的物理矛盾 48 5.2物理矛盾的解决办法 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。 49 5.2物理矛盾的解决办法 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。 50 5.2物理矛盾的解决办法 5.2.2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。 1、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。 51 5.2物理矛盾的解决办法 例1：红蓝铅笔的发明问题 52 5.2物理矛盾的解决办法 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。 53 例题2：鱼雷引擎 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:引擎分离放置在岸边，通过缆线给 鱼雷传递能量。 54 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1200C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800C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？ 55 5.2物理矛盾的解决办法 5.2.2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。 2、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，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，对在什么对在什么时间时间上需要满足什么要求进行确定上需要满足什么要求进行确定； 第三步，对以上两个对以上两个时间段时间段是否交叉进行判断是否交叉进行判断，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。 56 5.2物理矛盾的解决办法 例1、雨伞的发明 57 5.2物理矛盾的解决办法 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。 58 例2：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，以便填满整个模具 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。 59 5.2物理矛盾的解决办法 例题3：航空母舰上的飞机停放问题 60 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? 61 5.2物理矛盾的解决办法 5.2.2应用分离原理解决物理矛盾的步骤 3、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。 62 跳水训练池 物理矛盾:训练池里的水要软，以减轻水对 运动员的冲击伤害，但又要求水必须硬，以支 撑运动员的身体，水的软硬取决于跳水者入水 的速度。 解决方案:充满气泡的泳池。 63 水管 物理矛盾:水管要刚性好，以免因水的重量而 变形，但水管要软，以避免在冬天被冻裂。 解决方案:弹塑性好的复合材料。 64 思考题 查理大帝的加冕 公元800年，罗马教皇要给查理大帝加冕，遇到了严重的矛盾。 一方面，教皇要将皇冠戴到查理大帝的头上，在臣民的眼里，这意 味着查理大帝成为教会同意的合法皇帝。 另一方面，教皇又有其苦衷，如果将皇冠戴在查理大帝头上，在臣 民的眼里又会产生一种印象:查理大帝从教皇处得到权力，教皇也可 以将这权力收回。查理大帝是何等人物?教皇心里明白。 教皇该怎么办呢? 65 4.系统级别的分离 所谓系统级别的分离，是将矛盾双方在不同的 系统级别分离开来，以获得问题的解决或降低问 题的解决难度。 当系统或关键子系统矛盾双方在子系统、系统、 超系统级别内只出现一方时，可使用系统级别的 分离原则解决问题。 66 PCB上板机 物理矛盾:SMT(表面贴装焊接技术)生产线， 要求PCB(印制电路板)连续进行供应，但PCB 是专业线路板厂家生产并批量送货的。这样连 续生产与批量供货之间就产生矛盾。 解决方案:PCB上板机，接受批量的PCB， 然后连续输送到SMT生产线 67 如何用普通温度计测量甲壳虫的体温 有一次，科学家们聚集在一起讨论小甲壳虫的问题。大家发现对小 甲壳虫的生存条件研究得很少，比如，虫子的体温是多少度?还没有 人进行过测量。 “小甲壳虫那么小。”一位科学家说，“我们不能用常规的温度计 进行测量。” “我们要设计一个专用仪器，”另一位科学家附和道，“但需要很 长时间来完成实验和制造。” “不，我们不需要特别的仪器，就只用一只普通的温度计来测量小 甲壳虫的体温。 TRIZ先生说。 他如何来完成这个测量呢? 68 5.3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 技术矛盾 一个参数 二个参数 一个组件 一个系统 69 物理矛盾与技术矛盾的比较物理矛盾与技术矛盾的比较 技术矛盾涉及的是一个系统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涉及的是一个组件 物理矛盾更能体现核心矛盾物理矛盾更能体现核心矛盾 70 5.3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。 71 5.4分离原理与40个创新原理的对应关系 1、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 72 发明原理7: 嵌套 嵌套原理体现在两个方而: 1)将第1个物体嵌入第2 个物体.然后将这2个物体一起嵌入第 3个物体. 比如：(一组)量杯(匙)。 俄罗斯玩偶娃娃（俄斯套娃)。 2) 让物体穿过另一个物体的空腔。 比如：伸展天线（要长，要短）、伸缩变焦镜头。 73 发明原理24：中介物 中介物原理体现在两个方面： 1)采用中介体传递所需动作。 比如：木匠的冲钉器，用在榔头和钉子之间。 滚筒洗衣机中的清洗球 2)把一个物体与另一个物体临时结合在一起(随后能比较容易 地分开)。 比如：用托架把热盘子端到餐桌上。（盘子要热，不热） 74 5.4分离原理与40个创新原理的对应关系 2、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 75 发明原理15.动态化 1)使物体或其环境自动调节，以使其在每个动作使物体或其环境自动调节，以使其在每个动作 阶段的性能达到最佳。阶段的性能达到最佳。 2)把物体分成几个部分，各部分之间可相对改变把物体分成几个部分，各部分之间可相对改变 位置。位置。 3)将不动的物体改变为可动的，或具有自适应性。将不动的物体改变为可动的，或具有自适应性。 伞，用时大，不用时小伞，用时大，不用时小 自行车，用时大，不用时小自行车，用时大，不用时小 76 5.4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。可以利用以下13个创新原理，来解决与基于条件分离 有关的物理矛盾。 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 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 77 发明原理35:物理或化学参数变化 改变物体的物理改变物体的物理/化学状态，浓度化学状态，浓度/密度，密度， 柔性，温度。柔性，温度。 游泳池的水应该硬，还应该软，加入气泡，改变密度，改 变柔软性，同时保证支撑。 78 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，喝 完不需要。 79 5.4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。可以利用以下9个创新原理，来 解决与整体与部分的分离有关的物理矛盾。 创新原理12：等