第4章_triz发明物理矛盾及技术矛盾解决原理

1、1第第4 4章章 物理矛盾与技术矛盾物理矛盾与技术矛盾解决原理解决原理2v 理论基理论基础础冲突分冲突分析析4040条发明创条发明创新原理新原理建议方案建议方案物质物质场场分析分析ARIZARIZ算算法分析法分析7676个标准解个标准解需求功需求功能分析能分析效应知识库效应知识库 技术技术系统系统进化进化模式模式问问题题分分析析分析工具分析工具基于知识基于知识的工具的工具结论结论矛盾矩矛盾矩阵阵2回顾：回顾：TRIZTRIZ法体系结构法体系结构3系统进化S曲线v 4.1 4.1 矛盾的概念及分类矛盾的概念及分类v 4.2 4.2 物理矛盾及其解决原理物理矛盾及其解决原理v 4.3 4.3 技术

2、矛盾及其解决原理技术矛盾及其解决原理v 4.4 4.4 矛盾矩阵及其应用矛盾矩阵及其应用 4.4.1 4.4.1 矛盾矩阵的构造矛盾矩阵的构造 4.4.2 4.4.2 矛盾矩阵的应用矛盾矩阵的应用 4.4.3 4.4.3 技术矛盾解决方法实际应用举例技术矛盾解决方法实际应用举例v 4.5 TRIZ4.5 TRIZ法技术矛盾和物理矛盾解的基本思路法技术矛盾和物理矛盾解的基本思路v 4.6 404.6 40条发明创新原理的使用窍门条发明创新原理的使用窍门4p 矛盾普遍存在于各种产品或技术系统中。矛盾普遍存在于各种产品或技术系统中。p 技术系统进化过程就是不断解决系统所存在矛盾的过程。技术系统进化过

3、程就是不断解决系统所存在矛盾的过程。矛盾的类型矛盾的类型54.1 矛盾的概念及分类v 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具有某种特性特性，但该特性出现的同时会产生，但该特性出现的同时会产生与此相反的不利与此相反的不利或有害的后果。或有害的后果。64.2 物理矛盾及其解决原理物理矛盾一般来说有两种表现：物理矛盾一般来说有两种表现： 一是系统中一是系统中有害性能降低有害性能降低的同时导致该系统中的同时导致该系统中有用性能有用性能的降低；的降低； 二是系统中二是系统中有用性能增强有用性能增强的同时导致该系统中的同时导致该系

4、统中有害性能有害性能的增强。的增强。 飞机的机翼大小，起飞大，飞行小飞机的机翼大小，起飞大，飞行小 手机大小，携带小，显示屏和键盘大手机大小，携带小，显示屏和键盘大v 一块菜地，要全部种白菜，又要全部种萝卜。一块菜地，要全部种白菜，又要全部种萝卜。7常见的物理矛盾常见的物理矛盾v 解决物理矛盾就是要满足双方相反的要求。解决物理矛盾就是要满足双方相反的要求。序解决方法应用举例1矛盾特性的空间分离用齿形带进行运动传递可降低因齿轮啮合运动产生的噪声。2矛盾特征的时间分离折叠式自行车在行走时体积大，在储存时因折叠体积变小。3不同系统或元件与另一系统相连轧钢时，传送带上的钢板首尾相连，使钢板端部保持一定

5、温度。4将系统改为反系统，或将系统与反系统相结合为防止润滑系统渗漏，常采用密封装置。5系统作为一个整体具有特性+B，其子系统具有特性B链条与链轮组成的传动系统是柔性的，但每个链节却是刚性的。8物理矛盾的表示方法（物理矛盾的表示方法（1111种）种）序解决方法应用举例6微观操作为核心的系统微波炉可代替电炉加热食物。7系统中一部分物质的状态交替变化液化气：运输时氧气处于液态，使用时处于气态8由于工作条件变化使系统从一种状态向另一种状态过渡形状记忆合金管接头在低温下很容易安装，而常温下不会松开。9利用状态变化所伴随的现象一种输送冷冻物品装置的支撑部件是由冰制成的，在冷冻物品融化过程中能最大限度地减少

6、摩擦力。10用两相的物质代替单相的物质抛光液可由一种液体与一种粒子混合组成。11通过物理作用及化学反应使物质从一种状态过渡到另一种状态为了增加木材的可塑性，可将木材注入含有盐的氨水。9物理矛盾的表示方法（物理矛盾的表示方法（1111种表示法）（续）种表示法）（续）v 2.2.时间分离时间分离v 将矛盾双方分离在不同的时间，将矛盾双方分离在不同的时间，以降低解决问题的难度。当系统以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在矛盾双方在某一时间只出现一方某一时间只出现一方时，时间分离是可能的。时，时间分离是可能的。p 将飞机机翼设计成可调的活动机将飞机机翼设计成可调的活动机翼，以适应在飞行中各个时间段翼，

7、以适应在飞行中各个时间段的不同要求。的不同要求。p 又如为了解决用电高峰期电能紧又如为了解决用电高峰期电能紧缺的矛盾，进行时间分离，用电缺的矛盾，进行时间分离，用电低峰时降低电价，鼓励人们低峰低峰时降低电价，鼓励人们低峰时间用电。时间用电。物理矛盾的表示方法（物理矛盾的表示方法（1111种表示法可由四个原理表述）种表示法可由四个原理表述）v 1.1.空间分离空间分离v 将将矛盾双方分离矛盾双方分离在不同的空间，在不同的空间，以降低解决问题的难度。当系统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矛盾双方在某一空间只出现一方一方时时，空间分离是可能的。，空间分离是可能的。p测量海底时，将

8、声纳探测器测量海底时，将声纳探测器与船体空间分离，用以防止干与船体空间分离，用以防止干扰，提高测试精度。扰，提高测试精度。p又如在快车道上方建立人行又如在快车道上方建立人行天桥，车流和人流各行其道，天桥，车流和人流各行其道，实现空间的分离。实现空间的分离。v 4.4.整体与部分分离整体与部分分离v 将矛盾双方在不同的层次分离，将矛盾双方在不同的层次分离，以降低解决问题的难度。以降低解决问题的难度。v 当系统矛盾双方在系统层次只出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现一方时，整体与部分分离是可能的。能的。p 固定电话固定电话p 矛盾：人打电话不能离开，又需矛盾：人打电话不能离

9、开，又需要离开要离开p 电线与主机连在一起。机械系统电线与主机连在一起。机械系统的替代，电磁场的替代，电磁场p 子母机子母机11物理矛盾的表示方法（物理矛盾的表示方法（4 4种表示法）种表示法）v 3.3.条件分离条件分离v 将矛盾双方在不同的条件下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。，以降低解决问题的难度。v 当系统矛盾双方在当系统矛盾双方在某一条件性下某一条件性下只出现一方时只出现一方时，条件分离是可能，条件分离是可能的。的。v 高台跳水高台跳水v 要求：要求：水硬（防止运动员撞击池底）水硬（防止运动员撞击池底）v 水软（防止运动员受伤）水软（防止运动员受伤）v 条件分

10、离：条件分离：采用物理参数改变水的密采用物理参数改变水的密度，向游泳池的水中打入气泡，降低度，向游泳池的水中打入气泡，降低水的密度，使水变得柔软一些，防受水的密度，使水变得柔软一些，防受伤伤v 1.矛盾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例如，对于建筑领域，墙体的设计应该有足够的厚度厚度以使其坚固以使其坚固。同时，墙体又要尽量。同时，墙体又要尽量薄薄以使建筑进程加快并且总重比较轻。以使建筑进程加快并且总重比较轻。v 2.矛盾元素是通用工程参数，不同的工况条件对它有着不同的要求。 例如，某个装置要实现温度达到例如，某个装置要实现

11、温度达到100100，又要实现温度达到，又要实现温度达到200 200 ；灯泡的功率既要是；灯泡的功率既要是25W25W，又要是，又要是100W100W。v 3.矛盾元素是非工程参数，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；歌咏比赛的奖项既要设立得多有十字路口，又要没有十字路口；歌咏比赛的奖项既要设立得多，又要设立得少等。，又要设立得少等。12物理矛盾的类型物理矛盾的类型 这是古时候的一个神话故事。有一次土地爷外出，临行前嘱咐他这是古时候的一个神话故事。有一

12、次土地爷外出，临行前嘱咐他的儿子替他在土地庙的儿子替他在土地庙“当值当值”，并且一定要把前来祈祷者的话记下来，并且一定要把前来祈祷者的话记下来。他走后，前前后后来了四个祈祷者。他走后，前前后后来了四个祈祷者 一位船夫祈祷赶快刮风，以便乘风远航；一位船夫祈祷赶快刮风，以便乘风远航； 一位果农祈祷别刮风，避免把快成熟的果子给刮下来；一位果农祈祷别刮风，避免把快成熟的果子给刮下来； 一个种地的农民祈祷赶紧下雨，以免耽误播种的季节；一个种地的农民祈祷赶紧下雨，以免耽误播种的季节； 一位商人祈祷千万别下雨，以便趁着好天气带着大量的货物赶路一位商人祈祷千万别下雨，以便趁着好天气带着大量的货物赶路。 这一下

13、子可难住了土地爷的儿子，他不知该怎么办才能满足这些这一下子可难住了土地爷的儿子，他不知该怎么办才能满足这些人们的彼此不同的要求，只好把所有祈祷者的话都原封不动地记了下人们的彼此不同的要求，只好把所有祈祷者的话都原封不动地记了下来。来。13案例1 土地爷的哲学 很快，土地爷回来了，看了儿子的记录，哈哈一笑说，别愁眉苦很快，土地爷回来了，看了儿子的记录，哈哈一笑说，别愁眉苦脸了，照我的办法做就是了，肯定能满足他们各自的要求。土地爷提脸了，照我的办法做就是了，肯定能满足他们各自的要求。土地爷提笔在上面批了四句话：笔在上面批了四句话：刮风莫到果树园，刮风莫到果树园，刮风河边好行船；刮风河边好行船；白天

14、天晴好走路，白天天晴好走路，夜晚下雨润良田。夜晚下雨润良田。 如此一来，四个不同的祈祷都如愿以偿、皆大欢喜。如此一来，四个不同的祈祷都如愿以偿、皆大欢喜。 其实，土地爷的前两句话说的是风的其实，土地爷的前两句话说的是风的“空间分离空间分离”，后两句话说，后两句话说的是雨的的是雨的“时间分离时间分离”。14案例1 土地爷的哲学续空间分离空间分离时间分离时间分离空间分离案例空间分离案例折弯枪折弯枪时间分离时间分离v 分析问题：分析问题： 燃具工作时燃气的输入大小希望可控，从而减少能源的浪费。当加热燃具工作时燃气的输入大小希望可控，从而减少能源的浪费。当加热锅时，应加大燃气输入量，当锅是空的或锅不在

15、位置时，应仅输入少锅时，应加大燃气输入量，当锅是空的或锅不在位置时，应仅输入少量燃气，起保温或保持炉火燃烧的功能。量燃气，起保温或保持炉火燃烧的功能。v 物理矛盾提取：物理矛盾提取： 根据条件的不同，希望燃气根据条件的不同，希望燃气 输入输入可大可小可大可小，构成物理矛盾。，构成物理矛盾。17案例3 燃灶燃气输入控制v 使用分离原理中的条件分离原理来解使用分离原理中的条件分离原理来解决。决。v 根据锅里食物的质量进行分离。根据锅里食物的质量进行分离。p 当锅被取走或锅内食物较轻时，移动当锅被取走或锅内食物较轻时，移动杆受弹簧推力向上移动，移动杆上的杆受弹簧推力向上移动，移动杆上的控制孔与输气管

16、道上的孔几乎封合，控制孔与输气管道上的孔几乎封合，燃气输入会变小。燃气输入会变小。p 2.2.当锅内装有食物放在此燃具上时，当锅内装有食物放在此燃具上时，移动杆受锅的重力下移量增加，控制移动杆受锅的重力下移量增加，控制孔与主管上的孔口相连部分变大，输孔与主管上的孔口相连部分变大，输气量也随之变大。气量也随之变大。18案例3 燃灶燃气输入控制续v 技术矛盾表现为：技术矛盾表现为：p 在一个子系统中引入一种有用在一个子系统中引入一种有用功能后，会导致功能后，会导致另一子系统另一子系统产产生一种有害功能，或加强了已生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能；存在的一种有害功能；p 一种有害功能会导

17、致另一子系一种有害功能会导致另一子系统有用功能的削弱；统有用功能的削弱；p 有用功能的加强或有害功能的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削弱使另一子系统或系统变得复杂。复杂。194.3 技术矛盾及其解决原理v TRIZTRIZ法通过对百万件专利的详细研究，法通过对百万件专利的详细研究，提出用提出用3939个通用工程参数来个通用工程参数来描描述述技术矛盾技术矛盾。在实际应用时，首先要把组成矛盾双方的性能用该。在实际应用时，首先要把组成矛盾双方的性能用该3939个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

18、般的标准的技术矛盾。标准的技术矛盾。v TRIZTRIZ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4040条条解决解决技术矛盾的发明创新原理技术矛盾的发明创新原理。v 这两表是解决技术矛盾的关键。这两表是解决技术矛盾的关键。2039个通用工程参数与40个发明原理v 1.1.运动物体的重量运动物体的重量v 2.2.静止物体的重量静止物体的重量v 3.3.运动物体的长度运动物体的长度v 4.4.静止物体的长度静止物体的长度v 5.5.运动物体的面积运动物体的面积v 6.6.静止物体的面积静止物体的面积v 7.7.运动物体的体积运动物体的

19、体积 v 8.8.静止物体的体积静止物体的体积v 9.9.速度速度v 10.10.力力 v 11.11.应力或压力应力或压力 v 12.12.形状形状 v 13.13.结构稳定性结构稳定性v 27.27.可靠性可靠性 v 28.28.测试精度测试精度 v 29.29.制造精度制造精度 v 30.30.物体外部有害因素作用物体外部有害因素作用的敏感性的敏感性 v 31.31.物体产生的有害因素物体产生的有害因素 v 32.32.可制造性可制造性 v 33.33.可操作性可操作性 v 34.34.可维修性可维修性 v 35.35.适应性及多用性适应性及多用性 v 36.36.装置的复杂性装置的复杂

20、性 v 37.37.监控与测试的困难程度监控与测试的困难程度 v 38.38.自动化程度自动化程度 v 39.39.生产率生产率14.14.强度强度 15.15.运动物体作用时间运动物体作用时间 16.16.静止物体作用时间静止物体作用时间 17.17.温度温度 18.18.光照度光照度 19.19.运动物体的能耗运动物体的能耗20.20.静止物体的能耗静止物体的能耗21.21.功率功率 22.22.能量损失能量损失 23.23.物质损失物质损失 24.24.信息损失信息损失 25.25.时间损失时间损失 26.26.物质或事物的数量物质或事物的数量 2139个通用工程参数2240个发明原理序

21、号原理名称 序号原理名称序号原理名称序号原理名称No.1分割No.11预先应急措施No.21紧急行动No.31多孔材料No.2抽取No.12等势性No.22变害为利No.32改变颜色No.3局部质量No.13逆向思维No.23反馈No.33同质性No.4非对称No.14曲面化No.24中介物No.34抛弃与修复No.5合并No.15动态化No.25自服务No.35参数变化No.6多用性No.16不足或超额行动No.26复制No.36相变No.7套装No.17维数变化No.27廉价替代品No.37热膨胀No.8重量补偿No.18振动No.28机械系统的替代No.38加速强氧化No.9增加反作用N

22、o.19周期性动作No.29气动与液压结构No.39惰性环境No.10预操作No.20有效运动的连续性No.30柔性壳体或薄膜No.40复合材料v TRIZTRIZ法解决问题流程大致分为四步：法解决问题流程大致分为四步： 1.1.对待解决的实际问题作详尽的分析并提取存在的矛盾，对待解决的实际问题作详尽的分析并提取存在的矛盾， 2.2.将该矛盾转化为将该矛盾转化为TRIZTRIZ法中的某种通用问题模型，法中的某种通用问题模型， 3.3.利用利用TRIZTRIZ法工具得到法工具得到TRIZTRIZ法提供的通用形式的解，法提供的通用形式的解， 4.4.把把TRIZTRIZ解具体化为针对该实际问题的具

23、体解。解具体化为针对该实际问题的具体解。234.4 矛盾矩阵及应用v 矛盾矩阵是用矛盾矩阵是用3939个通用工程特征参数组成的个通用工程特征参数组成的39393939正方矩阵正方矩阵。v 该矩阵的该矩阵的行行是按是按3939个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数需要需要改善改善的一方；该矩阵的的一方；该矩阵的列列也是按也是按3939个通用工程特性参数依次个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数可能引起排列，代表工程参数可能引起恶化恶化的一方。的一方。v 矩阵元素用矩阵元素用M Mi-ji-j表示，其下标表示，其下标i i表示该元素的行数，下标表示该元素

24、的行数，下标j j表示该元表示该元素的列数。素的列数。244.4.1 矛盾矩阵的构造v 由于矛盾不可能由自身造成，行与列号相同（由于矛盾不可能由自身造成，行与列号相同（i=ji=j）的矩阵元素）的矩阵元素M Mi i- -j j为空集，用为空集，用“”表示；表示；v 若若i ij j时，矩阵元素为空集，指这两个特征参数间不构成矛盾，或时，矩阵元素为空集，指这两个特征参数间不构成矛盾，或是存在矛盾但尚未找到适合的解，用是存在矛盾但尚未找到适合的解，用“”号表示；号表示；v 若若i ij j时，矩阵元素时，矩阵元素M Mi i- -j j为非空集，其数值为解决所在的行与列通用为非空集，其数值为解决

25、所在的行与列通用工程特征参数所产生的技术矛盾的相关发明创新原理的编号，可在工程特征参数所产生的技术矛盾的相关发明创新原理的编号，可在技术矛盾矩阵表中找到。技术矛盾矩阵表中找到。4.4.1 技术矛盾矩阵表（局部）26技术矛盾矩阵表（局部）v 第一步，分析问题第一步，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，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。示矛盾。v 第二步，针对具体问题确认一到几对技术矛盾第二步，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，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领域的有关术语，进而根据有关术语在TRIZ

26、TRIZ提供的提供的3939个通用工程特性参数中个通用工程特性参数中选定相应的工程参数。选定相应的工程参数。v 第三步，按照相矛盾的通用工程参数编号第三步，按照相矛盾的通用工程参数编号i i和和j j，在矛盾矩阵中，在矛盾矩阵中找到相应的矩找到相应的矩阵元素阵元素M Mi-ji-j，该矩阵元素值表示，该矩阵元素值表示4040条发明创新原理的序号，按照该序号找出相条发明创新原理的序号，按照该序号找出相应的原理供下一步使用。应的原理供下一步使用。v 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

27、某技术矛盾的发明原理不止一条，应该对每一条相应的。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。原理作解决技术矛盾方案的尝试。v 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。应重新设定技术矛盾，并重复上述工作。274.4.2 技术矛盾矩阵的应用v 每一分钟都有几十块陨石撞击到地球上。由于对陨石

28、成分和结构的分每一分钟都有几十块陨石撞击到地球上。由于对陨石成分和结构的分析能提供更多关于太阳系的信息，所以科学家需要获得更多的陨石。析能提供更多关于太阳系的信息，所以科学家需要获得更多的陨石。但区分陨石和普通岩石很困难，必须耗费大量的时间在地球表面将陨但区分陨石和普通岩石很困难，必须耗费大量的时间在地球表面将陨石挑拣出来，但往往仅能得到约百万分之一。石挑拣出来，但往往仅能得到约百万分之一。v 这就产生了技术矛盾，即这就产生了技术矛盾，即必须寻找大量陨石，但会大大增加寻找的时必须寻找大量陨石，但会大大增加寻找的时间。间。v 改善的通用工程参数改善的通用工程参数是是3737（监控和测试的困难程度

29、）（监控和测试的困难程度）：为了得到陨石：为了得到陨石，必须对地面上所有的石块进行分析；，必须对地面上所有的石块进行分析；v 恶化的通用工程参数恶化的通用工程参数是将耗费大量时间即是将耗费大量时间即2525（时间损失）（时间损失）。v 因此本例子的技术矛盾是因此本例子的技术矛盾是“监控和测试的困难程度监控和测试的困难程度vsvs时间损失时间损失”。28提取技术矛盾对：陨石撞地球v 在射击运动员的训练中需要有供练习的靶标，当运动员击中靶标后，在射击运动员的训练中需要有供练习的靶标，当运动员击中靶标后，靶标破裂成大量的碎片落到地面上，难以打扫。靶标破裂成大量的碎片落到地面上，难以打扫。v 这个问题

30、的技术矛盾初始可表述为：这个问题的技术矛盾初始可表述为：具有一定体积的飞行靶标对射击具有一定体积的飞行靶标对射击运动员的训练是必要的，但靶标碎片又将地面弄脏乱。运动员的训练是必要的，但靶标碎片又将地面弄脏乱。v 改善的通用工程参数是：改善的通用工程参数是：希望增大靶标体积（序号希望增大靶标体积（序号7 7运动物体的体积运动物体的体积）v 恶化的通用工程参数是恶化的通用工程参数是：靶标碎片对地面产生作用（序号：靶标碎片对地面产生作用（序号3131物体产生物体产生的有害因素）的矛盾。的有害因素）的矛盾。v 因此本例子的技术矛盾是：因此本例子的技术矛盾是：“运动物体的体积运动物体的体积VSVS物体产

31、生的有害因素物体产生的有害因素”。29提取技术矛盾对：射击场打扫v 技术矛盾解决方法的步骤：技术矛盾解决方法的步骤：v 步骤一步骤一 分析问题，发现矛盾。分析问题，发现矛盾。v 步骤二步骤二 根据根据TRIZTRIZ，表述矛盾。，表述矛盾。 采取某项措施时采取某项措施时, ,矛盾对中的一个参数变优矛盾对中的一个参数变优, , 另一个参数变劣。另一个参数变劣。v 步骤三步骤三 对照工具，得出解法。对照工具，得出解法。 在矩阵表中寻找该矛盾对的解决办法。在矩阵表中寻找该矛盾对的解决办法。v 步骤四步骤四 针对问题，构思设计。针对问题，构思设计。 回到具体技术系统，解决具体问题。回到具体技术系统，解

32、决具体问题。304.4.3 技术矛盾解决方法实际应用举例v 分析：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。但产品的形状不好。v 查查3939个通用工程参数个通用工程参数，得出，得出3232（可制造性）和（可制造性）和1212（形状）之间有技术（形状）之间有技术矛盾。矛盾。v TRIZTRIZ法求解：法求解：查查393939 39 矛盾矩阵，得出可用的矛盾矩阵，得出可用的发明创新原理发明创新原理为为1 1（分（分割与切割）割与切割）、2828（机械系统的替代）（机械系统的替代）、1313（反向）（反向）和

33、和2727（用廉价而寿（用廉价而寿命短的替代昂贵而寿命长的物体）命短的替代昂贵而寿命长的物体）。v 分析改进的具体技术方案：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。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。入高压空气，突然降压，杏仁内的空气膨胀，立刻打开杏仁壳。为了为了得到高压，可用高压空气，也可加热容器使气压升高。得到高压，可用高压空气，也可加热容器使气压升高。v 类似的技术问题：类似的技术问题：开鸡蛋壳

34、，开蚕豆壳，开核桃。开鸡蛋壳，开蚕豆壳，开核桃。31应用举例1：开启果壳32应用举例：升降定位式燃气灶步骤一: 分析问题，发现矛盾v 如图所示如图所示, ,家用燃气灶具和锅是一个小型技术系统家用燃气灶具和锅是一个小型技术系统, , 在功能域层面：在功能域层面：燃气燃烧产生热量燃气燃烧产生热量, ,热量传导到锅和抵御外界干扰三项功能。热量传导到锅和抵御外界干扰三项功能。v 在物理域层面在物理域层面, ,由被加热的锅由被加热的锅, ,支锅的支架支锅的支架, ,燃烧火焰和燃烧器四部分燃烧火焰和燃烧器四部分组成。物理域的四大部分保证功能域的最优实现。组成。物理域的四大部分保证功能域的最优实现。v 在现

35、有燃气灶中，燃气的燃烧一般比较充分，不必做大的调整。而应在现有燃气灶中，燃气的燃烧一般比较充分，不必做大的调整。而应该在以下三个方面提出创新措施：该在以下三个方面提出创新措施：v 1 1，由于锅底的形状和大小不同，锅底接触火焰的程度不同，影响加，由于锅底的形状和大小不同，锅底接触火焰的程度不同，影响加热效率。热效率。v 2 2，并且家用燃气灶是一个开放的系统，外界环境气流会影响火焰的，并且家用燃气灶是一个开放的系统，外界环境气流会影响火焰的稳定性。稳定性。v 3 3，外界环境气流会带走一部分燃烧热。，外界环境气流会带走一部分燃烧热。33步骤二：根据TRIZ法，表述矛盾v 第一对矛盾：第一对矛盾

36、：v 现有结构锅底与燃烧器的距离随锅底的尺寸和形状不同而变，火焰不现有结构锅底与燃烧器的距离随锅底的尺寸和形状不同而变，火焰不能以最优的方式把热量传给锅。查能以最优的方式把热量传给锅。查TRIZTRIZ，得到，得到通用工程参数通用工程参数3232（可制（可制造性）造性）和和2222（能量损失）（能量损失）之间构成矛盾对。之间构成矛盾对。v 第二对矛盾：第二对矛盾：v 燃气灶的火焰长，外界气流影响火焰的稳定，造成系统对环境有害因燃气灶的火焰长，外界气流影响火焰的稳定，造成系统对环境有害因素的高度敏感和火焰静尺寸变化的矛盾。是素的高度敏感和火焰静尺寸变化的矛盾。是通用工程参数通用工程参数3030（

37、物体外（物体外部有害因素作用的敏感性）部有害因素作用的敏感性）和和4 4（静止物体的长度）（静止物体的长度）之间的矛盾。之间的矛盾。v 第三对矛盾：第三对矛盾：v 燃气灶是开放的技术系统，环境里空气会与系统内热气进行交换带走燃气灶是开放的技术系统，环境里空气会与系统内热气进行交换带走热量。从而构成热量。从而构成3535（适应性及多样性）（适应性及多样性）和和2222（能量损失）（能量损失）的矛盾。的矛盾。34l 由于锅底的形状和大小不同，锅底接触火焰的由于锅底的形状和大小不同，锅底接触火焰的程度不同，影响加热效率。程度不同，影响加热效率。v 并且家用燃气灶是一个开放的系统，外界环境并且家用燃气

38、灶是一个开放的系统，外界环境气流会影响火焰的稳定性气流会影响火焰的稳定性。v 外界环境气流会带走一部分燃烧热。外界环境气流会带走一部分燃烧热。步骤三：对照工具，得出解法通用工程参数运动物体重量静止物体重量运动物体长度能量损失123221运动物体重量+15, 8, 29,342静止物体重量+3运动物体长度8, 15, 29, 34+32可制造性19，3535v 第一对矛盾：第一对矛盾：通用工程参通用工程参数数3232（可制造性）（可制造性）和和2222（能量损失）能量损失）v 查矛盾矩阵，得到解决矛查矛盾矩阵，得到解决矛盾的发明创新原理是盾的发明创新原理是1919（周期性作用原理）和周期性作用原

39、理）和3535（参数变化）。参数变化）。v 两个发明创新原理结合一两个发明创新原理结合一起思考，可以得到锅底与起思考，可以得到锅底与燃烧器之间燃烧器之间应该解决尺寸应该解决尺寸周期性变化时保持稳定距周期性变化时保持稳定距离的问题。离的问题。l 由于锅底的形状和大小不同，锅底接触火焰的由于锅底的形状和大小不同，锅底接触火焰的程度不同，影响加热效率。程度不同，影响加热效率。v 解决办法：解决办法：v 采用发明创新原理采用发明创新原理1919和和3535的组合，随锅底尺寸的组合，随锅底尺寸和形状的变动，锅底与火焰的距离基本不变。和形状的变动，锅底与火焰的距离基本不变。采用支架可移动或者火焰可移动的方

40、法。本例采用支架可移动或者火焰可移动的方法。本例的发明专利的发明专利采用了燃烧器可随锅底升降的方法采用了燃烧器可随锅底升降的方法。步骤三：对照工具，得出解法通用工程参数运动物体重量静止物体重量运动物体长度静止物体长度12341运动物体重量+15, 8, 29,342静止物体重量+3运动物体长度8, 15, 29, 34+30物体外部有害因素作用的敏感性1，1836v 第二对矛盾：第二对矛盾：v 通用工程参数通用工程参数3030（物体（物体外部有害因素作用的敏外部有害因素作用的敏感性）感性）和和4 4（静止物体的（静止物体的长度）长度）之间的矛盾。之间的矛盾。v 查矛盾矩阵，对应解决查矛盾矩阵，

41、对应解决矛盾的发明创新原理为矛盾的发明创新原理为1 1（分割与切割）（分割与切割）和和1818（利用机械振动）利用机械振动）。v 分割与切割的原理在这分割与切割的原理在这里理解为把火焰分为细里理解为把火焰分为细小区域，利用机械振动小区域，利用机械振动在此不适合。在此不适合。v 并且家用燃气灶是一个开放的系统，外界环境并且家用燃气灶是一个开放的系统，外界环境气流会影响火焰的稳定性气流会影响火焰的稳定性。v 解决办法：解决办法：v 应把火焰分割成细小区域，增加稳定性。用陶瓷红应把火焰分割成细小区域，增加稳定性。用陶瓷红外燃料器代替普通燃烧器喷头，设置几十个小孔为外燃料器代替普通燃烧器喷头，设置几十

42、个小孔为燃烧孔，燃烧充分稳定。燃烧孔，燃烧充分稳定。步骤三：对照工具，得出解法通用工程参数运动物体重量静止物体重量运动物体长度能量损失123221运动物体重量+15, 8, 29,342静止物体重量+3运动物体长度8, 15, 29, 34+35适应性及多样性1,15,1837v 第三对矛盾：第三对矛盾： v 3535（适应性及多样性）（适应性及多样性）和和2222（能量损失）（能量损失）的矛盾的矛盾v 查矛盾矩阵，所示的解决矛查矛盾矩阵，所示的解决矛盾的发明创新原理编号盾的发明创新原理编号1818、1515、1,1,分别是利用机械振动分别是利用机械振动、动态化和分割与切割。、动态化和分割与切

43、割。v 利用机械振动在此不适合，利用机械振动在此不适合，分割与切割可以把燃气灶系分割与切割可以把燃气灶系统和外界环境分离开来，而统和外界环境分离开来，而且应该是动态可变的。且应该是动态可变的。v 外界环境气流会带走一部分燃烧热。外界环境气流会带走一部分燃烧热。v 解决办法：解决办法：v 在支架上设置金属保温圈罩，随锅底变化可取用不同大小的在支架上设置金属保温圈罩，随锅底变化可取用不同大小的保温圈罩。本例考虑操作方便，只采用了一件保温圈罩。保温圈罩。本例考虑操作方便，只采用了一件保温圈罩。v 升降式燃气灶具的设计符合公理设计的第一公理，即独立公理。功能升降式燃气灶具的设计符合公理设计的第一公理，

44、即独立公理。功能要求和设计要素实现了一一对应。要求和设计要素实现了一一对应。v A A）保证燃烧稳定。应用）保证燃烧稳定。应用蜂窝状红外燃烧器蜂窝状红外燃烧器。该燃烧器由陶瓷块拼接。该燃烧器由陶瓷块拼接而成，每块上有若干通孔，火焰分割成细小状态。而成，每块上有若干通孔，火焰分割成细小状态。v B B）保证锅底到火焰器的距离。应用可）保证锅底到火焰器的距离。应用可升降式的燃烧器升降式的燃烧器，用杠杆重锤，用杠杆重锤组合动作，用定距组合动作，用定距U U环控制。环控制。v C C）减少环境干扰。应用一定型面的）减少环境干扰。应用一定型面的保温圈保温圈，分割燃烧系统和环境，分割燃烧系统和环境，达到提

45、高锅底吸热量。达到提高锅底吸热量。v 本创新原理图只完成了普适性设计方法中的第二步即方案设计。尚有本创新原理图只完成了普适性设计方法中的第二步即方案设计。尚有整体设计和详细设计没有进行，对下面的设计工作，采用普适性设计整体设计和详细设计没有进行，对下面的设计工作，采用普适性设计方法会收到较好的效果。方法会收到较好的效果。38v 纤维织成的防弹衣用于保护执法人员和军事人员免于遭受手枪子弹的纤维织成的防弹衣用于保护执法人员和军事人员免于遭受手枪子弹的袭击。袭击。v 纤维织成的防弹衣由于有纤维织成的防弹衣由于有多层多层纤维结构层，具有层叠式结构。纤维在纤维结构层，具有层叠式结构。纤维在结构层内相互以

46、结构层内相互以适当的角度适当的角度定向排列。为了使纤维织成的防弹衣具有定向排列。为了使纤维织成的防弹衣具有足够的防护能力，这种防弹衣必须具有足够的防护能力，这种防弹衣必须具有足够的厚度足够的厚度，增加防弹衣的厚，增加防弹衣的厚度会使其度会使其重量增加重量增加，灵活性降低。此外，使用这种厚厚的防弹衣的人，灵活性降低。此外，使用这种厚厚的防弹衣的人员也不能充分员也不能充分通风通风。换句话说，较厚的防弹衣穿着时不太方便。换句话说，较厚的防弹衣穿着时不太方便。v 由此定义技术矛盾：由此定义技术矛盾：增加运动物体的长度（防弹衣的厚度）会降低操增加运动物体的长度（防弹衣的厚度）会降低操作流程的方便性（防弹

47、衣的舒适性）。作流程的方便性（防弹衣的舒适性）。39应用举例2：防弹衣v 通过查询通过查询39X3939X39矛盾矩阵，得知可能的解集是矛盾矩阵，得知可能的解集是M M3-333-33=15=15，2929，3535，44四四个发明创新原理。个发明创新原理。v 应用第应用第4 4号号增加不对称性原理增加不对称性原理，将物体的对称形式变为不对称形式。，将物体的对称形式变为不对称形式。v 使防弹衣的纤维呈不对称定向排列。每层纤维以相对于前一层作使防弹衣的纤维呈不对称定向排列。每层纤维以相对于前一层作20 20 7070范围的不同角度旋转，将纤维织各层间制造成定向转动的排列范围的不同角度旋转，将纤维

48、织各层间制造成定向转动的排列形式。形式。v 沿子弹飞行方向排列的大部分纤维可以确保防弹衣在受子弹冲击的方沿子弹飞行方向排列的大部分纤维可以确保防弹衣在受子弹冲击的方向具有更高的强度。防弹衣的厚度和重量减小了。向具有更高的强度。防弹衣的厚度和重量减小了。v 通过减小防弹衣的厚度提高了其舒适性，同时不会降低防弹衣的保护通过减小防弹衣的厚度提高了其舒适性，同时不会降低防弹衣的保护效果。效果。应用举例(四)：钣金件零件v 图图a a所示为某一钣金件零件图，在折弯前其展开图如图所示为某一钣金件零件图，在折弯前其展开图如图b b所示。折弯加工所示。折弯加工时，由于拐角处会产生局部的塑性变形，其尺寸（时，由

49、于拐角处会产生局部的塑性变形，其尺寸（H H- -P P）很难保证。应用）很难保证。应用TRIZTRIZ法，分析找出该技术矛盾的一对工程参数，由矛盾矩阵找出解决问法，分析找出该技术矛盾的一对工程参数，由矛盾矩阵找出解决问题的相应发明创新原理，再求具体解。题的相应发明创新原理，再求具体解。413 3问题分析v 1.1.首先考虑到该钣金件的首先考虑到该钣金件的形状形状是其重要的工程特征，对照是其重要的工程特征，对照3939个通用工个通用工程参数，其序号为程参数，其序号为1212。又在折弯加工过程中，由于变形尺寸不易保证。又在折弯加工过程中，由于变形尺寸不易保证，其通用工程参数为，其通用工程参数为3

50、232号，即号，即可制造性可制造性。v 2.2.第第1212和第和第3232通用工程参数构成本问题的一对技术矛盾，在矛盾矩阵通用工程参数构成本问题的一对技术矛盾，在矛盾矩阵中找到第中找到第1212行第行第3232列矩阵元素，得列矩阵元素，得 M M12-3212-32=1,17,32,28,=1,17,32,28,其相应的发其相应的发明创新原理分别为明创新原理分别为1 1号分割与切割、号分割与切割、1717号维数变化、号维数变化、3232号颜色变化、号颜色变化、2828号机械系统替代号机械系统替代。v 3.3.分析该工程实际问题，第分析该工程实际问题，第3232号和第号和第2828号发明创新原

51、理与本问题无关号发明创新原理与本问题无关，拟采用，拟采用1 1号和号和1717号号发明创新原理来解决本问题。发明创新原理来解决本问题。v 4.4.如图如图 c c所示，通过局部切除部分材料的方法，对钣金件展开图拐角所示，通过局部切除部分材料的方法，对钣金件展开图拐角处切割一个斜槽，避免折弯过程中拐角处材料塑性变形所导致的尺寸处切割一个斜槽，避免折弯过程中拐角处材料塑性变形所导致的尺寸精度的变化，以此解决了本问题的技术矛盾。精度的变化，以此解决了本问题的技术矛盾。42应用举例(六)：清除飞机跑道上的积雪v 分析问题：下大雪后，要及时清除飞机跑道上的积雪。传统上消除道路上的积雪分析问题：下大雪后，

52、要及时清除飞机跑道上的积雪。传统上消除道路上的积雪可采用加可采用加助融剂助融剂的方法，但此法的方法，但此法不适于飞机跑道不适于飞机跑道，因为雪融化后的水分会对飞机，因为雪融化后的水分会对飞机在跑道上的行驶安全构成威胁。可以如下图所示，用装在汽车上的强力鼓风机产在跑道上的行驶安全构成威胁。可以如下图所示，用装在汽车上的强力鼓风机产生的生的空气流空气流来驱赶积雪。但积雪来驱赶积雪。但积雪量大的时候效果并不明显量大的时候效果并不明显，必须加大气流的流量，必须加大气流的流量和压力，需要大的动力。现如何解决此技术难题。和压力，需要大的动力。现如何解决此技术难题。433 3 4 4解决方案v TRIZTR

53、IZ法提供了法提供了4040条发明创新原理。可以条发明创新原理。可以不强求构造矛盾对不强求构造矛盾对，而直接从，而直接从4040条发明创新原理中寻找答案。条发明创新原理中寻找答案。v 联想比较目前经常见到的联想比较目前经常见到的铲除物件铲除物件的办法，如用冲击钻开挖马路路面，的办法，如用冲击钻开挖马路路面，用嘴突然吹气去除理发后留在颈项上的头发，用手拍打地毯去除地毯中用嘴突然吹气去除理发后留在颈项上的头发，用手拍打地毯去除地毯中的灰尘，可采用的灰尘，可采用4040条发明创新原理中的第条发明创新原理中的第1919条条“周期性作用原理周期性作用原理”来实来实现创新设计。现创新设计。v 只要在鼓风机

54、上加装只要在鼓风机上加装脉冲装置脉冲装置，使空气按脉冲方式喷出，就能有效地把，使空气按脉冲方式喷出，就能有效地把积雪吹离跑道。积雪吹离跑道。v 还可以优化选用最佳的脉冲频率、空气压力和流量。工程实际证明，脉还可以优化选用最佳的脉冲频率、空气压力和流量。工程实际证明，脉冲气流除雪效率是连续气流除雪的两倍。冲气流除雪效率是连续气流除雪的两倍。44应用举例(七)：TRIZ开口扳手改进设计v 右图是一种开口扳手的示意图。图中扳手右图是一种开口扳手的示意图。图中扳手在外力的作用下拧紧或松开一个六角螺母在外力的作用下拧紧或松开一个六角螺母或螺钉。由于螺母或螺钉的受力集中到两或螺钉。由于螺母或螺钉的受力集中

55、到两条条棱边棱边，容易产生变形，而使螺母或螺钉，容易产生变形，而使螺母或螺钉拧紧或松开困难。拧紧或松开困难。v 为了解决这一问题，就必须减少扳手开口为了解决这一问题，就必须减少扳手开口与螺母侧面之间的间隙，甚至达到零间隙与螺母侧面之间的间隙，甚至达到零间隙。v 这就要求提高螺母和扳手开口的尺寸精度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。，给螺母和扳手的制造带来困难。455 5解决方案v 首先从首先从3939个通用工程参数中选择并确定技术矛盾的一对特性参数：个通用工程参数中选择并确定技术矛盾的一对特性参数：v 质量提高的参数：质量提高的参数：物体产生的有害因素（物体产生

56、的有害因素（No.31No.31）变小，即不会压坏棱边。）变小，即不会压坏棱边。v 带来负面影响的参数：带来负面影响的参数：可制造性（可制造性（No.32No.32）变差，即要求扳手与螺母侧边无间隙）变差，即要求扳手与螺母侧边无间隙。v 由矛盾矩阵确定可用发明创新原理由矛盾矩阵确定可用发明创新原理M M31-3231-32=4,17,34,26,=4,17,34,26,即：即：v No.4 No.4 不对称不对称v No.17 No.17 维数变化维数变化v No.34 No.34 抛弃和修复抛弃和修复v No.26 No.26 复制复制v 对对No.17No.17及及No.4No.4两条发明

57、创新原理的分析表明，两条发明创新原理的分析表明，扳手工作面的一些点要与扳手工作面的一些点要与螺母螺母/ /螺钉的侧面接触，而不是与其棱边接触螺钉的侧面接触，而不是与其棱边接触，就可解决该矛盾。，就可解决该矛盾。46v 图为美国专利图为美国专利USPatent5,406,868USPatent5,406,868，该设计于，该设计于19951995年在美国获得了专年在美国获得了专利。图片虽不清晰，但完全可以明白其原理。利。图片虽不清晰，但完全可以明白其原理。47应用举例(八)：信封开封设计v 应用背景应用背景：文具店出售信封的样式如下图，不同大小和格式的信件或文文具店出售信封的样式如下图，不同大小

58、和格式的信件或文档有与之相匹配的信封。大页面的文件可用比其稍大些的信封封装以便档有与之相匹配的信封。大页面的文件可用比其稍大些的信封封装以便拆开。人们往往认为撕开胶粘的信封是很快捷方便的，但是，这种方法拆开。人们往往认为撕开胶粘的信封是很快捷方便的，但是，这种方法通常会把信封内的文件撕坏或使信封开口变粗糙。如果借助某种辅助工通常会把信封内的文件撕坏或使信封开口变粗糙。如果借助某种辅助工具在剪开前抖动信封，就可既不损坏文件又获得好看的开口。但是，该具在剪开前抖动信封，就可既不损坏文件又获得好看的开口。但是，该方法给用户带来了不便。因此，设计一种能又快又可靠地拆开的信封很方法给用户带来了不便。因此

59、，设计一种能又快又可靠地拆开的信封很有必要。有必要。486 61.1.问题描述：问题描述： 怎样用最少的时间安全快捷地取怎样用最少的时间安全快捷地取出信封内的文件或资料。出信封内的文件或资料。2.2.解决思路和关键步骤：解决思路和关键步骤：v 节约拆信时间与降低拆信的可靠节约拆信时间与降低拆信的可靠性之间的矛盾，该矛盾是时间节性之间的矛盾，该矛盾是时间节约导致拆信可靠性下降，查矛盾约导致拆信可靠性下降，查矛盾矩阵表得矩阵表得M M25-2725-27=10,30,4,=10,30,4,即以即以下发明创新原理：下发明创新原理： 1010：预加作用；：预加作用； 3030：采用柔性壳体或薄膜；：采

60、用柔性壳体或薄膜； 4 4：不对称性；：不对称性；v 3.3.在上述三个原理中，重点考虑在上述三个原理中，重点考虑前两个原理。前两个原理。v A.A.发明创新原理发明创新原理1010建议：建议： 1 1预置必要的动作、功能；预置必要的动作、功能； 2 2预先在方便的位置安置相预先在方便的位置安置相关设备，使其在需要的时候及关设备，使其在需要的时候及时发挥作用而不浪费时间；时发挥作用而不浪费时间；v B.B.发明创新原理发明创新原理3030建议：建议： 1 1使用柔性壳体或薄膜替代使用柔性壳体或薄膜替代传统的三维结构；传统的三维结构； 2 2使用柔性壳体或薄膜，将使用柔性壳体或薄膜，将物体与环境