创新创业基础PBL教程：理论与实践 课件 7.3TRIZ技术矛盾

TRIZ技术矛盾及解决策略在深入理解了TRIZ理论中的发明原理之后，我们转向TRIZ的另一个核心概念：技术矛盾及其解决策略。技术矛盾是创新过程中不可避免的挑战，它们通常表现为系统性能之间的相互制约，例如提高产品的强度可能同时增加其重量，或者提升速度可能牺牲稳定性。这些矛盾往往阻碍了设计的优化和创新的实现。矛盾矩阵：系统化解决技术矛盾的工具矛盾矩阵是TRIZ理论中一个非常实用的工具，它提供了一种系统化的方法来识别和解决技术矛盾。通过将技术问题转化为标准格式，并在矩阵中查找相应的发明原理，工程师和设计师可以快速找到解决矛盾的创新思路。什么是技术矛盾？技术矛盾是工程师在解决问题时常见的挑战，表现为改善某一系统特性时，另一特性可能恶化。例如，增加飞机外壳厚度可提高强度，但也增加重量。这种矛盾通常通过折中解决，但这并非理想方案。矛盾在TRIZ中指系统内要素、作用或主张的不一致或相反，特别是"双失"情况，即改进一个问题却引发不可接受的后果。技术矛盾特指系统中两个参数的对立：一个改善，另一个恶化。汽车高速行驶提高速度但降低安全性制造业产品光洁度提高光洁度但增加时间消耗电子业显示器高亮度但加快老化更多技术矛盾的例子能源业减少矿产资源使用增加系统复杂性农业使用农药减少害虫但增加残留这些例子展示了技术矛盾中两个参数的对立关系，需要有效方法解决。39个通用技术参数阿奇舒勒在研究众多专利后，识别出工程领域普遍存在的39个工程参数。这些参数被定义为"39个通用技术参数"，能够描述绝大多数技术矛盾。它们是将具体问题转化为TRIZ标准问题的关键，相当于解决技术难题的初步工具。通过这些参数的组合，可以形成约1500对技术矛盾，为解决工程问题提供了系统化的方法。使用39个通用技术参数的步骤将技术问题转化为TRIZ通用参数，并结合矛盾矩阵寻找创新解，是系统化解决工程难题的关键方法。以下是具体操作步骤：01确定技术问题明确主要功能与问题，分解系统。02确定改进特性识别需要增强的性能或参数。03确定恶化特性找出因改进而受负面影响的参数。04转化为通用参数将上述特性映射到39个通用参数。05构建矛盾对形成“改进参数vs.恶化参数”的矛盾对。06查找矛盾矩阵在TRIZ矛盾矩阵中找到对应的发明原理。07应用发明原理根据推荐原理生成创新解决方案。案例：飞机外壳强度与重量的矛盾为了增加飞机外壳的强度，一种方法是增加外壳的厚度，但这会导致飞机重量的增加。在这个问题中：改进特性：强度（对应39个通用技术参数中的第14号参数）。恶化特性：重量（对应39个通用技术参数中的第1号参数"运动物体的重量"）。通过将这两个参数转化为标准的技术矛盾对，即"强度"与"运动物体的重量"，可以查找矛盾矩阵，找到对应的发明原理编号，从而应用这些原理来解决问题，例如使用更轻的材料来增加强度而不增加重量。39个通用技术参数（第1-10参数）参数1-4参数1.运动物体的重量：重力场中的运动物体，作用在防止其自由滑落的悬挂或水平支架上的力。参数2.静止物体的重量：重力场中的静止物体，作用在防止其自由滑落的悬挂或水平支架上的力。参数3.运动物体的长度：运动物体的任意线性尺寸，不一定是最长的长度。参数4.静止物体的长度：静止物体的任意线性尺寸，不一定是最长的长度。参数5-10参数5.运动物体的面积：运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。参数6.静止物体的面积：静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。参数7.运动物体的体积：运动物体所占有的空间体积。参数8.静止物体的体积：静止物体所占有的空间体积。参数9.速度：物体的速度或者效率，或者过程或活动与时间之比。参数10.力：力是两个系统之间的相互作用。39个通用技术参数（第11-20参数）参数11-15参数11.应力或压力：单位面积上的力，也包括张力。参数12.形状：对象的外部轮廓、外观。参数13.对象（成分、组分、布局）的稳定性：对象保持自身的完整性的能力。参数14.强度：指对象抵抗由力引起的变化的能力。参数15.运动物体的作用时间：运动物体具备其性能或者完成规定动作的时间。参数16-20参数16.静止物体的作用时间：静止物体具备其性能或者完成规定动作的时间。参数17.温度：物体或系统所处的热状态。参数18.照度：照射到某一表面上的光通量与该表面面积的比值。参数19.运动物体的能量消耗：运动物体执行给定功能所需的能量。参数20.静止物体的能量消耗：静止物体执行给定功能所需的能量。39个通用技术参数（第21-30参数）参数21-25参数21.功率：单位时间内完成的工作量或消耗的能量。参数22.能量损失：做无用功消耗的能量。参数23.物质损失：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。参数24.信息损失：部分或全部、永久或临时的数据损失。参数25.时间损失：时间是指一项活动所延续的时间间隔。参数26-30参数26.物质的量：材料、部件及子系统等的数量。参数27.可靠性：系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力。参数28.测试精度：系统特征的实测值与实际值之间的误差。参数29.制造精度：系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差。参数30.作用于物体的有害因素：外部环境或系统的其他部分对物体的有害作用。39个通用技术参数（第31-39参数）参数31-35参数31.物体产生的有害因素：有害因素将降低物体或系统的效率。参数32.可制造性（易制造性）：物体或系统制造过程中简单、方便的程度。参数33.操作流程的方便性：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。参数34.可维修性（易修性、易修理性）：是一种质量特征。参数35.适应性及多用性：系统对外部变化明确响应的能力以及系统的多功能性。参数36-39参数36.系统的复杂性：系统中的元素数目及多样性。参数37.控制和测量的复杂度（检测的难度）：如果一个系统复杂、困难、成本高，需要较长的时间建造及使用。参数38.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。参数39.生产率：是指单位时间内所完成的功能或操作数，或者完成一个功能或操作所需时间以及单位时间的输出。39个通用技术参数的分类为了便于应用，39个通用技术参数可分为以下三类：通用物理及几何参数参数1～12，参数17～18，参数21通用技术负向参数参数15～16，参数19～20，参数22～26，参数30～31，参数36～37通用技术正向参数参数13～14，参数27～29，参数32～35，参数38～39负向参数：这些参数变大时，系统或子系统的性能变差。例如，子系统为完成特定功能所消耗的能量（参数19～20）越高，设计越不合理。正向参数：这些参数变大时，系统或子系统的性能变好。例如，子系统的可制造性（参数32）指标越高，整体系统的性能越好。参数分类注意事项负向参数指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变差。如子系统为完成特定的功能所消耗的能量（参数19～20）越高，则设计越不合理。正向参数指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变好。如子系统可制造性（参数32）指标越高，则整体系统的性能越好。案例：可口可乐瓶身的技术矛盾可口可乐瓶身的设计是从女士所穿的连衣裙得到的灵感，同时也考虑到了方便性。为了用一只手就能倒出塑料瓶中的饮料，可口可乐公司用到了技术矛盾。需要改善的通用技术参数是：减小塑料瓶的直径（4.静止物体的长度）。恶化的通用技术参数是：降低塑料瓶的稳定性（13.稳定性）。通过矛盾矩阵，可口可乐找到了解决方案，设计出既方便握持又保持稳定性的瓶身形状。总结：系统性解决技术矛盾核心挑战：技术矛盾TRIZ揭示，技术进步常伴随参数对立，改善一特