第二讲 课题矛盾.pdf

第二讲 矛盾及课题模式 发明课题基本理论 1 课题矛盾 1学时 2 课题模式 2学时 3 物场分析 6学时 4 解决课题的措施 6学时 1 课题矛盾 1 1 什么是什么是矛盾 1 2 矛盾的提示力 1 3 物理矛盾分离原理 机制 1 1 矛盾 管理矛盾 技术矛盾 物理矛盾 矛盾提示力及发明实质 1 1 1 管理矛盾 需要做某一件事 但却不知道怎样做 这样 的矛盾通常叫作管理矛盾 例如 希望多媒体上课时 既能看清书本又能看清 幻灯片 但不知道应该怎么做 没有必要特意揭示管理矛盾 因为它们就摆在问题的表面上 这种矛盾的提 示力等于零 它没有提出应当向什么方向去寻 求答案 1 1 2 技术矛盾 在管理矛盾的深处存在着技术矛盾 改善技术体系的一部分 或一个参数 另一部分 或其它参数 就要恶化 无法兼顾 例如 教室强光可以照亮书本 却使幻灯颜色变浅 原技术系统的技术矛盾通常需要不同程度的转换 正确的技术矛盾表述 可使预先摒弃众多无效方案 无效方案 一方性质改善 另一性质恶化的方案 例如 如何摆脱干扰 平衡光线强弱 谁来让步 1 1 3 物理矛盾 定义 同一体系产生相互矛盾的要求 欲改善与被恶化的正 反2个工程参数是同一个参数 表现 在系统或关键子系统 必须存在 又不能存在 有 没有 具有正 反两种性能 冷 热 处于两种不同的状态 液态 固态 不能随时间变化 又要随时间变化 快 慢 为实现关键功能 需要系统或关键子系统 具有一个有用功能 但为避免出现有害功能 又不应具有 该功能 系统特性必须取大值以获得有用功能 但又必须是最小值 以避免出现有害功能 系统需要一个有用功能 但为避免有害功能又不能出现该 功能 1 1 3 物理矛盾 物理矛盾是产生技术矛盾的原因 案例1 在抛光光学玻璃时 必须向光模下供给冷却液 抛光模是树脂制成的 曾尝试在抛光模里打些 眼孔 以使液体通过 但有 窟窿的 抛光模 表面的工作性能比无 窟窿的 表面差 怎么 办 答案 用冻住的抛光模颗粒进行该项工作 消除思维定势方法消除思维定势方法 思维定势 思维惯性 TRIZ创新思维 创新思维 多屏幕多屏幕 将当前系统进行关 于系统级别和时间的多维度 衍生 尺寸尺寸 时间时间 成本成本 STC算子 金鱼法金鱼法 一种迭代分解过程 将不现实的解决方案中的 现实部分分离出来 直至解 决 小人法小人法 用小人分别代表不 能分割的部分物体 已完成 必要的功能和任务 重新组 合这些小人 用不同的小人 执行不同的功能或具有不同 矛盾 案例1中的物理矛盾 技术矛盾 有窟窿的 抛光模的冷却能力与抛光玻璃能 力相冲突 物理矛盾 向体系的同一部分提出了互相对 立的要求 窟窿 能使冷却液很好地通过 但是当然不 能磨光玻璃 相反 抛光模的硬的部分能磨光 玻璃 但却不能使冷却液通过 因此 为了磨 光玻璃 抛光模的表面应当是硬的 为了通过 液体 它又应当是空的 物理矛盾分离原理 物理矛盾的启发力正在于矛盾走向了极端 4大解决途径 空间分离 物体由具有不同性质的两个部分组成 例 折叠自行车 时间分离 让物体交替地出现相反的两种性质 例 抛光模 条件分离 矛盾双方出现在不同条件下 可基于不同条 件分离 例 训练跳水 系统级别分离 矛盾双方在系统 子系统 超系统中只 出现一方时 可基于不同系统级别分离 例 测量甲虫体温 基于不同系统级别的发明 测量甲虫体温 1 2 矛盾提示力 矛盾提示力 管理矛盾就摆在问题的表面 没有提示力 解决技术矛盾是通过物理矛盾的解决而得到的 具有较次的提示力 解决物理矛盾具有最强的提示力 发明的实质 寻找揭示和消除发明课题中的物理矛盾的措施 2 课题模式 2 1 建立课题模式 2 2 排除课题矛盾的基本机制 介绍 最终理想解 IFR 讨论 发明理论定位 小结 解决发明问题的程序 介绍 技术系统八大进化法则 之S曲线 2 1 建立课题模式 什么是发明情景 工程情景 三种类型课题模式及其特点 1 发明情景 发明揭示和分析发明情景开始 发明情境 系指任何一种工程情境 它突出某种不能令人满意的特点 工程情景举例 为制作预应力钢筋混凝土 需要拉伸钢筋 钢条 在拉伸状态把钢筋固 定在模型里并注入混凝土 在混凝土硬化后 把钢筋两头松开 钢筋缩 短并使混凝土收缩 从而提高了混凝土强度 方案举例 电热拉伸法 普通钢筋 把钢筋加热并通电 使其延长 并在这种状态中把它固定好 把钢条加热到400 就能得到需要延伸长度 强度高的钢筋 温度700 就能把钢丝拉伸到计算值 但钢丝加温到 400 以上时就丧失了高强度机械性能 但耐热钢丝作钢筋价格昂贵 2 建立课题模式 课题表述 在制作预应力钢筋混凝土时 用电热法拉伸钢丝 但加热到计算 值700 时 钢筋丧失机械性能 怎样消除这一缺点 给定的条件 应得结果 给定的条件 可能包含多余的信息 应得结果 一般以管理矛盾和技术矛盾的形式表述 但不精确 不完整 有时甚至不正确 解决课题应从建立课题模式开始 它能言简意赅 准确无误地反映课题的本质 技术矛盾和要素 原 技术系统的各部分 以及它们之间的矛盾造成的技术矛盾 3 建立课题模式 课题模式表述 给定热场和金属丝 如加热到700 金属丝得到需要的延长量 但丧失强 度 从课题过渡到课题模式 排除专门术语 只留下足可表述技术矛盾所必要的要素 课题模式中所有多余要素也被删去了 没提到 制作钢筋混凝土 的字样 怎样拉伸钢丝 为什么要拉伸 这都 无关紧要 没提到用电流加热钢丝 说明可以采用别的方法加热 课题模式表述的意义 在从 课题情境 课题 课题模式 过程中 方案选择数量大大减少了 课题的提法的矛盾 冲突 更加突出 4 发明战略 同一情境可产生不同的发明课题 对发明家特别重 要的是善于把情境变成最小课题或最大课题 小课题 减少原系统的缺点或增加所需要的优点 大课题 通过彻底取消限制 要求 允许用原理上新的 系统取代原系统 在任何情况下应从最小课题开始为宜 解决最小课题能取得积极结果 同时并不要求系统本身 有什么实质性变化 从而易于实现和获得经济效益 解决和实现最大课题可能需要付出毕生代价 5 课题模式的表述方式 用肯定的方式表述技术矛盾 表述1 如果改善A B则恶化 如果把钢丝加热到700 钢丝就能得到必要的延 长量 但丧失强度 热场 钢丝 表述2 如果改善B A则恶化 如果不把钢丝加热到700 钢丝能保持强度 但 不能得到必要的延长量 表述方式 表述中应以改善 保持 加强等 基 本生产作用 性能 为准 5 课题模式的表述方式 筛选方案 从课题情境过渡到课题模式的过程中 很多可能的解决 办法都被筛选掉了 利用液压千斤顶等 课题只保留了电热法 它有很多优点 只需要排除它的 唯一缺点 暴露物理矛盾 分析过程 能不能就采用700 温度 尽管这么高的温 度与钢丝天然特性相左 但不至于使它损坏 不可 能 答案 将机械拉伸与电热拉伸同时作用 在400 时就 可得到伸长量 5 课题模式的表述方式 课题模式描述规则 要素 利用物场分析术语 物质 场 作用 建立课题模式 结构 一对矛盾 有一个要素一定是制品 第二个要素多半是工具 或者 两个要素都是制品 如果把制品 钢丝 从课题模式中去掉 那么就会回到原 课题情境那些习惯性想法 如何设法代替钢筋混凝土的钢筋呢 不拉伸行吗 下一步 利用物场分析寻找解决矛盾的方案途径 5 课题模式的表述方式 课题中有几对同类 制品 工具 时 取一对矛盾 课题模式只包括矛盾的要素 不包括整个技术系统 例如 在坚固的气密的金属容器里放置30 40块不同合金 容器 里灌满侵蚀性液体 试验的目的是弄清侵蚀性液体在高温 高 压条件下对合金表面的作用 遗憾的是侵蚀性液体同时也作用 于容器壁 因此容器壁需要用贵重金属制作 这样造价太高 怎么办 技术系统包括三个要素 容器 金属片与作用于金属片的液体 课题模式中只剩下了两个要素 金属片 制品 和液体 制品 那么 容器哪里去了 液体当然在容器里 但课题模式没有必要反映整个 技术系统 它只需要显示需要解决的 症结 6 三大类型课题模式 原技术系统的物场分类是这种分类的基础 课题分成三种类型 第一种类型是给定一个要素 该模式的主要特性是力图构建一个完整的物场 几乎总是 依据物场补构规则加以解决 第二种类型是给定两个要素 第二种类型课题 两个要素 是经典的发明课题 第三种类型是给定三个以上的要素 如果按课题条件给定一个物场 即三个要素 那么要把 这个物场当成一个要素 物质 并按一般规则把它与其 他物质和场结合起来 转化为第二种类型课题 2 2 排除课题矛盾的基本机制 排除技术矛盾基本机制 排除课题矛盾具体步骤 排除技术矛盾基本机制 建立发明课题指导思想 IFR 通过表述最终理想结 局把课题模型中给定的技术系统转变成理想系统 建立发明课题模式 由技术矛盾转变成物理矛盾 排除矛盾机制 利用物场转换方法排除物理矛盾 利用操作系统 包括克服矛盾最有效的方法及全部资料 40个发明原理 阿奇舒勒矛盾矩阵 发明问题标准解法 发明问题标准算法 典型技法表 典型技法利用表 物理效应应用表与索引等 排除课题矛盾具体步骤 由发明情境转变成发明课题 转变成课题程式 从而产生一系列答案 理想答案 表述理想最终结果 IFR 物场答案 找到了物场形式的答案 物理答案 表述了物理矛盾 找到了消除物理矛盾 的物理原则 制定技术答案 拟定解决课题的设想 制定计算 设计 答案 论证新技术系统的基本 特性 排除课题矛盾步骤说明 最后两个阶段 解决发明课题的答案过渡到产品设计 这时专业 知识与经验起主要作用 发明 阶段与 设计 阶段紧密联系 有时不得不从设计阶段回到发明阶段 对提出 的设想进行修正 有时在设计过程中也必须解 决基本课题衍生的个别课题 讨论 发明理论的定位 基本术语 措施 方法 理论基本术语 措施 方法 理论 基本术语 措施是一次性的基本操作 措施属于解决课题的人的行为 用于课题中所要研究的技术系统 比如 把系统分割 把几个系统联成一个系 统 是个标量 没有指向性 很难说什么时候这个措施好 那个措施坏或反之 如 在某种情况下类比法可以导致课题的解决 而在 某种情况下却离开了解决问题的道路 措施本身是不发展的 当然补充和完善一整套措施是 可能的 基本术语 方法是一个操作系统 规定操作次序 如 智力激励法 大胆的设想 的一系列运演 将 思想家 和 批判家 相结合 进行大胆的设想 并选择计策 对如何产生 筛选设想 都有一定的操作规定 方法一般都基于某种原则和假定 比如说 智力激励法 头脑风暴法认为 只要让不可 控的设想流从潜意识中奔流而出 就能得到课题解决 方案 方法的发展是很有限的 一般总脱离不了初始原则的 框架 基本术语 理论是很多方法与措施的体系 规定了在认识客观实践发展规律的基础上有目的控 制解决课题过程的方向 措施 方法 理论构成类似于 砖 房子 城市 细胞 器官 有机体 结论 解决发明课题程序是处于方法与理论的交界处 小结 解决发明问题的程序小结 解决发明问题的程序 第一阶段 建立课题模式 第二阶段 重构信息 组织创造性思维 第三阶段 有计划地提高发明水平 第四阶段 有计划地发展技术系统 将在发明程序大纲中详细介绍过程将在发明程序大纲中详细介绍过程 第一研究阶段 建立课题模式 发明家必须具备本专业以外的知识 要想解决高水平课题 发明家需具备专业外的知识 专业人士 的尴尬恰是外行们的机会 生产经验会强迫人们在熟知的方向进行无效的尝试 发明不论出生 寻找经络证据的例子 从 天资 到 利用信息资料 对解决课题进程有显著影响的 能力 是坚持解决发明课 题程序及利用其信息资料的 能力 如果课题需要尝试十万次 那谁也无能为力 知识 经验 能力 天资 都不可能成为有效组织创造活动的 依据 没有人能够依靠自己的知识 经验和能力接连不断地 解决高水平课题 第二研究阶段 重构信息 组织创造性思维 正确重构现有信息 所谓正确重构 就是利用所掌握的物理化学知识 实 现连续行为链 控制这些行为 解决课题 建立创造性思维的方法 创造性思维方法 是一种想要很好地组织 不好的 思维 的意图 研究目标 利用有益的辅助工具的思路 改造发明创造活动 改变产生发明的工程本身 第三 四研究阶段 低水平的发明不是创造 用尝试法获得的高水平发 明是低劣的创造 掌握技术系统发展客观规律 解决新工程 有计划地提高发明水平 以技术系统发展客观规律加以论证 转变思想 进入第四个发展阶段 利用理论有计划地发展技术系统 不要等待着课题产生 技术系统八大进化法则 技术系统的S曲线 婴儿期 初级阶段 新功能 效率低 可靠性差 成长期 快速发展期 效率 可靠性大幅提升 社会认可 投资 者蜂拥而至 成熟期 技术系统趋于完善 性能水平达 到最佳 系统的局部改进和完善 产品大批量生产 巨额收益 警惕垃圾专利大量产生 着手布局下一代产品 衰退期 技术系统达到极限 再无新的突 破 市场无需求而遭淘汰 有助于有效了解产品策略 企业发展战略 专 利 等 级 专 利 数 量 性 能 参 数 经 济 收 入 技术系统进化法则举例技术系统进化法则举例 选择系统中的各个部分 从单个系统到组合系统 改善各个部分 从单个系统到组合系统 系统的动态化 从单个系统到组合系统 系统的自我发展 IFR 如果如果TRIZTRIZ是通往胜利的桥 则是通往胜利的桥 则IFRIFR是桥墩 是桥墩 实质 抛开客观限制条件 通过理想化来定义问题的最 终理想解 抽象解释 在想象中模拟试验过程 将课题简化升华为 一种理想化状态 具体解释 在大脑中设立理想模型 通过思想试验来研 究客体运动规律 理想系统 没有实体 没有物质 不消耗能源 但能实现所需 功能 理想过程 只有过程的