理论三技术矛盾与发明原理

2014年12月 39个通用工程参数和40个发明原理技术矛盾与发明原理 一 矛盾 定义 指内在要素 作用或主张彼此不一致或相反的情景TRIZ理论的发明观点 发明的核心是解决矛盾未克服矛盾的设计不是创新设计 矛盾分类树 二 技术矛盾 技术矛盾 当改善技术系统中某一特性或参数时 同时引起系统中另一特性或参数的变化 这种矛盾就称为技术矛盾 物理矛盾 在一个技术系统中对同一参数提出了相反或是不同的要求时 就构成了物理矛盾 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 技术矛盾原因当改善技术系统中某一特性或参数时 同时引起系统中有用和有害两种结果 也可能有用作用的引入或有害效应的消除导致其他的一个或几个子系统性能的劣化 技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突技术矛盾出现的几种情况1 在一个子系统中引入一个有用功能 导致另一个子系统产生一有害功能或是加强了已存在的有害功能2 消除一有害功能时导致另一子系统有用功能降低3 有用功能的加强或有害功能的减少使另一子系统或系统变得复杂化 三 TRIZ解决矛盾的流程 Step1 问题是什么 找到问题的入手点Step2 现在有什么办法解决 现在的解决办法 改进了什么参数Step3 上述办法有什么缺点 此办法导致了什么参数的变化 四 如何定义技术矛盾 案例 在射击运动员训练时要有靶标 当运动员击中后靶标破裂成大量的碎片落在地面上 难以打扫Step1 问题是什么 射击需要靶标Step2 现在有什么办法解决 制造飞碟做靶标 7运动物体的体积 Step3 上述办法有什么缺点 碎片不易清扫 25时间损失 技术矛盾 运动物体的体积VS时间损失 参数A 参数B 1 运动物体的重量是指在重力场中运动物体多受到的重力 如运动物体作用于其支撑或悬挂装置上的力 2 静止物体的重量是指在重力场中静止物体所受到的重力 如静止物体作用于其支撑或悬挂装置上的力 3 运动物体的长度是指运动物体的任意线性尺寸 不一定是最长的 都认为是其长度 4 静止物体的长度是指静止物体的任意线性尺寸 不一定是最长的 都认为是其长度 5 运动物体的面积是指运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积 6 静止物体的面积是指静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积 7 运动物体的体积 是指运动物体所占有的空间体积 8 静止物体的体积是指静止物体所占有的空间体积 9 速度是指物体的运动速度 过程或活动与时间之比 10 力是指两个系统之间的相互作用 对于牛顿力学 力等于质量与加速度之积 在TRIZ中 力是试图改变物体状态的任何作用 39个通用工程参数及定义 11 应力或压力是指单位面积上的力 12 形状是指物体外部轮廓或系统的外貌 13 稳定性是指系统的完整性及系统组成部分之间的关系 磨损 化学分解及拆卸都降低稳定性 14 强度是指物体抵抗外力作用使之变化的能力 15 运动物体作用时间是指物体完成规定动作的时间 服务期 两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量 16 静止物体作用时间是指物体完成规定动作的时间 服务期 两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量 17 温度是指物体或系统所处的热状态 包括其他热参数 如影响改变温度变化速度的热容量 18 光照度是指单位面积上的光通量 系统的光照特性 如亮度 光线质量 19 运动物体的能量消耗是指能量是物体做功的一种度量 在经典力学中 能量等于力与距离的乘积 能量也包括电能 热能及核能等 20 静止物体的能量消耗是指能量是物体做功的一种度量 在经典力学中 能量等于力与距离的乘积 能量也包括电能 热能及核能等 39个通用工程参数及定义 21 功率是指单位时间内所做的功 即利用能量的速度 22 能量损失是指为了减少能量损失 需要不同的技术来改善能量的利用 23 物质损失是指部分或全部 永久或临时的材料 部件或子系统等物质的损失 24 信息损失是指部分或全部 永久或临时的数据损失 25 时间损失是指一项活动所延续的时间间隔 改进时间的损失指减少一项活动所花费的时间 26 物质或事物的数量是指材料 部件及子系统等的数量 它们可以被部分或全部 临时或永久地改变 27 可靠性是指系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力 28 测试精度是指系统特征的实测值与实际值之间的误差 减少误差将提高测试精度 29 制造精度是指系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差 30 作用于物体有害因素是指物体对受外部或环境中的有害因素作用的敏感程度 31 物体产生的有害因素是指有害因素将降低物体或系统的效率 或完成功能的质量 这些有害因素是由物体或系统操作的一部分而产生的 39个通用工程参数及定义 32 可制造性是指物体或系统制造过程中简单 方便的程度 33 操作流程的方便性是指要完成的操作应需要较少的操作者 较少的步骤以及使用尽可能简单的工具 一个操作的产出要尽可能多 34 可维修性是指对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短 方便和简单 35 适应性及通用性是指物体或系统响应外部变化的能力 或应用于不同条件下的能力 36 系统的复杂性是指系统中元件数目及多样性 如果用户也是系统中的元素将增加系统的复杂性 掌握系统的难易程度是其复杂性的一种度量 37 控制与测量的复杂度是指如果一个系统复杂 成本高 需要较长的时间建造及使用 或部件与部件之间关系复杂 都使得系统的监控与测试困难 测试精度高 增加了测试的成本也是测试困难的一种标志 38 自动化程度是指自动化程度是指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力 自动化程度的最低级别是完全人工操作 最高级别是机器能自动感知所需的操作 自动编程和对操作自动监控 中等级别的需要人工编程 人工观察正在进行的操作 改变正在进行的操作及重新编程 39 生产率是指单位时间内所完成的功能或操作数 39个通用工程参数及定义 40个发明原理概述 阿茨舒勒通过对大量的专利进行了研究 分析 总结 提炼出了TRIZ理论中最重要 具有普遍用途的40个发明原理 40个发明原理开启了一道发明问题解决的天窗 将发明从魔术推向科学 六 40个发明原理 40个发明原理 No 1分割 1 将一个物体分成相互独立的部分用个人计算机代替大型计算机 2 使物体分成容易组装及拆卸的部分总装车间的快接气线 组合家具 3 增加物体相互独立部分的程度用百叶窗代替整体窗帘 40个发明原理介绍 No 2抽取 1 将物体中的 负面 部分或特性抽取出来将嘈杂的压缩机放在室外 2 只从物体中抽取必要的部分和特性用狗叫声作为报警器的警声 而不用养一条真正的狗 40个发明原理介绍 No 3局部质量 1 将物体或环境的同类结构转化成异类结构采用温度 密度或压力的梯度 而不用恒定的温度 密度或压力 2 使组成物体的不同部分实现不同的功能午餐盒被分成放热食 冷食及液体的空间 3 使组成物体的每一部分都最大限度地发挥作用带有橡皮的铅笔 带有起钉器的榔头等 40个发明原理介绍 No 4非对称 1 用不对称形式代替对称形式为了防止将插件装反 电脑中的插接件为非对称形式 2 如果对象已经是不对称的 增加其不对称的程度将圆形垫片改成椭圆形或异型 来提高垫片密封性 40个发明原理介绍 No 5合并 1 合并空间上的同类或相邻的物体或操作集成电路板上的多个电子芯片 2 合并时间上的同类或相邻的物体或操作同时分析多个血液参数的医疗诊断仪 40个发明原理介绍 使物体或物体的一部分实现多种功能 以代替其它部分的功能多用雨伞 No 6多用性 40个发明原理介绍 No 7套装 1 将一个物体放在第二个物体中 将第二个物体放在第三个物体中 俄罗斯套娃 2 使一个物体穿过另一物体的空腔收音机的伸缩天线汽车安全带卷收器 40个发明原理介绍 No 8重量补偿 1 用另一个能产生提升力的物体补偿第一个物体的重量用气球携带广告条幅 2 通过与环境 利用气体 液体的动力或浮力等 相互作用实现物体重量的补偿飞机机翼的形状使其上部空气压力减少 下部压力增加 从而产生升力 40个发明原理介绍 No 9预加反作用 1 预先施加反作用缓冲器能吸收能量 减少冲击带来的负面影响 2 如果物体处于或将处于受拉伸状态 预先增加压力浇混凝土之前的预压缩钢筋 40个发明原理介绍 No 10预操作 1 事先完成部分或全部的动作或功能预制板 棉布预缩水处理 2 在方便的位置预先安置物体 使其在第一时间发挥作用 避免时间的浪费停车位的电子计时表 预着色 40个发明原理介绍 No 11预先应急措施采用预先准备好的应急措施补偿物体相对较低的可靠性汽车安全气囊应急电路照明防火通道 安全气囊 40个发明原理介绍 No 12等势性在势能场中 避免物体位置的改变运河上 在两个不同高度的水域之间设置水闸电梯运送乘客 避免其爬楼梯修汽车时保持汽车位置不变 修理工改变位置 40个发明原理介绍 No 13逆向思维 1 颠倒过去解决问题的办法为了松开粘连在一起的物体 不是加热外部件 而是冷却内部件 2 使物体中的运动部分静止 静止部分运动使工件旋转 刀具固定跑步机 机动人不动 3 使一个物体的位置颠倒翻转型窗户便于擦拭外玻璃 40个发明原理介绍 No 14曲面化 1 将直线 平面用曲线 曲面代替 将立方结构改变成球体结构在结构设计中用圆角过渡 避免应力集中 2 采用滚筒 球体 螺旋状等结构螺旋形楼梯 3 用旋转运动代替直线运动 利用离心力甩干洗衣机 40个发明原理介绍 No 15动态化 1 使物体或其环境自动调整 以使其在每个动作阶段的性能达到最佳可调整座椅 可调整反光镜 2 把物体分成几个部分 各部分之间可改变相对位置笔记本电脑 3 将静止的物体变成可动的 或使物体具有自适应性用来检查发动机的柔性内孔窥视仪 40个发明原理介绍 No 16不足或超额行动如果用现有方法很难完成对象的100 可用同样的方法 稍多 或 稍少 一点 问题的解决将大大简化缸筒外壁刷漆 可将缸筒浸泡在盛漆的容器中完成 但取出缸筒后外壁粘漆太多 通过快速旋转可以甩掉多余的漆 40个发明原理介绍 No 17维数变化 1 将物体从一维变到二维或三维空间螺旋楼梯可以减少占用的房屋面积 2 将物体用多层结构代替单层结构6碟CD机 立体车库 3 使物体倾斜或侧向放置自卸车 4 利用照射到邻近表面或物体背面的光线山坳的小镇居民利用装在山顶的大镜子将太阳光反射到小镇里 40个发明原理介绍 No 18振动 1 使物体处于振动状态 2 对于振动物体 增加其振动频率 甚至到超声波 3 使用共振频率 4 使用压电振动器代替机械振动器石英晶体振荡驱动高精度钟表 5 使用超声波与电磁场振荡耦合在电频炉里混合合金 使混合均匀 40个发明原理介绍 No 19周期性动作 1 用周期性动作或脉动代替连续动作点焊 警灯 2 对周期性的动作改变其动作频率用变幅值与变频率的报警器代替脉动报警器 3 利用脉动之间的间隙来执行另一动作医用呼吸机中 按人的吸气 呼气周期帮助患者呼吸 40个发明原理介绍 No 20有效运动的连续性 1 持续采取行动 使对象的所有部分一直处于满负荷状态加工中心代替多台机床以消除零件在不同机床间的运输时间 2 消除空闲的 间歇的行动打印机的打印头在回程过程中也进行打印 40个发明原理介绍 No 21紧急行动以最快的快速完成有害的操作修理牙齿的钻头高速旋转 以防止牙组织升温被破坏 切断管路的方法 40个发明原理介绍 No 22变害为利 1 利用有害因素 特别是对环境有害的因素 获得有益的结果燃烧垃圾来发电 2 以毒攻毒 将有害作用相结合消除另一种有害因素使人致病的病毒也可用来治疗疾病 3 加大一种有害因素的程度 使其不再有害森林灭火时用逆火灭火 激光手术刀 40个发明原理介绍 No 23反馈 1 引入反馈 改善性能声控喷泉用于探测火与烟的热 烟传感器 2 如果已引入反馈 改变其控制信号的大小或灵敏度 40个发明原理介绍 No 24中介物 1 使用中介物传递或完成所需动作用拨子弹琴 2 使一物体与另一容易去除物暂时接合饭店上菜的托盘 40个发明原理介绍 No 25自服务 1 使物体具有自补充 自恢复的功能自清洁玻璃 自动售货机 自动饮水机 2 灵活利用废弃的材料 能量与物质包装材料的再利用玉米丰收后秸秆还田 40个发明原理介绍 No 26复制 1 用简单的 低廉的复制品代替复杂的 昂贵的 易碎的或不易获得的物体虚拟驾驶游戏机 汽车碰撞试验 2 用光学拷贝或图像代替实物 可以按比例放大或缩小图像用卫星照片代替实地考察 远程教学 3 如果已使用了可见光拷贝 进一步扩展到红外线或紫外线拷贝 40个发明原理介绍 No 27廉价替代品用便宜的物体代替昂贵的物体 同时降低某些质量要求 实现相同的功能一次性纸杯一次性医药用品 40个发明原理介绍 No 28机械系统的替代 1 用视觉 听觉 嗅觉系统代替机械系统天然气中混入难闻的气体代替机械或电子传感器来警告人们天然气的泄漏 2 使用与物体相互作用电场 磁场及电磁场为了混合两种粉末 使其中一种带正电荷 另一种带负电荷 3 用动态场替代静态场 确定场替代随机场 4 将场和铁磁粒子组合使用用磁场给铁磁体加热 达到居里点后不再升温 40个发明原理介绍 No 29气动与液压结构将物体的固体部分用气体或流体代替 如利用气垫 液体静压 流体动压产生缓冲功能 充气床垫 40个发明原理介绍 No 30柔性壳体或薄膜 1 用柔性壳体或薄膜代替传统三维结构薄膜开关 2 使用柔性壳体或薄膜将物体与环境隔离餐厅内部的屏风舞台上的幕布将舞台与观众隔开鸡蛋专用箱 40个发明原理介绍 No 31多孔材料 1 使物体多孔或增加多孔元素 通过插入 涂层等 充气砖 泡沫材料 2 如果物体已是多孔结构 利用多孔结构引入有用的物质或功能药棉 40个发明原理介绍 No 32改变颜色 1 改变物体或环境的颜色 2 改变一个物体的透明度 或改变某一过程的可视性透明创可贴 透明手表 3 采用有颜色的添加物 使不易被观察到的物体或过程被观察到刮研时涂红丹涂料 磁粉探伤 4 如果已添加了颜色添加物 则用发光迹线追踪物质纸币防伪 40个发明原理介绍 No 33同质性存在相互作用的物体 采用同一材料或特性相近的材料制成用金刚石切割钻石包装材料与被包装对象尽量一致 以减少化学反应 40个发明原理介绍 No 34抛弃与修复 1 采用溶解 蒸发等手段废弃已完成功能的零部件 或在工作过程中直接变化可降解餐具子弹壳 2 在工作过程中迅速补充消耗或减少的部分水循环系