triz物理矛盾及其解决办法PPT课件

1、.,1,主讲人：曾富洪,发明问题解决理论,.,2,本次课的核心内容： 1 物理矛盾概述 2物理矛盾的解决办法 3物理矛盾与技术矛盾的关系 4分离原理与40个创新原理的对应关系 5物理矛盾实例分析,.,3,1.1矛盾的分类 1)、工程矛盾、社会矛盾及自然矛盾 2)、TRIZ理论将工程矛盾分为三类，物理矛盾、技术矛盾和管理矛盾。,.,4,1.2物理矛盾的定义,对系统的同一个参数有不同的要求,桌子的厚与薄,.,5,1) 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。,.

2、,6,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。,.,7,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,.,8,2)、物理矛盾元素的几种情况 这个元素是通用工程参数，不同

3、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。 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。 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；,.,9,.,10,物理矛盾, 长度长与短 时间长与短 用量多与少 粘度高与低 密度大与

4、小 磁场强与弱 速度快与慢 功率大与小 温度高与低 硬度软与硬 导热率高与低 摩擦系数大与小,.,11,这是古时候的一个神话故事。有一次土地爷外出，临行前嘱咐他的儿子替他在土地庙“当值”，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 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。 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来。,11,土地爷的哲学,.,1

5、2,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。土地爷提笔在上面批了四句话： 刮风莫到果树园， 刮风河边好行船； 白天天晴好走路， 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。其实，土地爷的前两句话说的是风的“空间分离”，后两句话说的是雨的“时间分离”。,12,土地爷的办法,.,13,2 物理矛盾的解决办法,物理矛盾的4大分离原理 空间分离 时间分离 条件分离 整体与部分分离,.,14,分离方法应用实例 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 时间分离：可折叠雨伞的设计，在

6、下雨时撑开，存放时减少占用空间 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“软”的或“硬”的不同用途的射流，用于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场需求的不同要求,.,15,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。,.,16,生活中物理矛盾空间分离的实例,冰箱分为保鲜层和急冷层,.,17,某欧洲鞋业公司生产一种知名品牌的运动靴。为了节约生产成本，该公司把生产地点转移到了东南亚某个国家。 刚开始时生产工艺和质量控制得非常严格，一切似乎都很顺利。但是没有过多久，问题

7、出现了，管理者很快发现少数当地工人有偷靴子的行为。管理者曾多次公开警告，包括使用降薪、开除等管理手段，但始终难以奏效。 我们现在来分析一下这个欧洲鞋业公司遇到的问题。生产过程需要降低成本，因此需要让东南亚国家的当地人生产靴子，但是因为有当地工人偷靴子，所以又不能让当地工人生产靴子。在这里，“既要”又“不要”让当地工人生产靴子的矛盾出现了，这是一个典型的物理矛盾。,17,欧洲鞋业公司遇到的问题,.,18,解决这个矛盾的资源，实际上就是在这双靴子的本身。 在咨询了技术创新专家以后，这个欧洲鞋业公司选择了如下的生产方案。生产地点还是选择在东南亚，但是，在某个国家生产左靴子，在另外一个国家生产右靴子，

8、在第三个国家生产靴带子。对于生产地点来说，应用的空间分离原理；对于靴子来说，应用的是整体与部分的分离原理。此后，工人偷靴子的现象基本上就杜绝了。 同理，在生产诸如枪械等军工产品的时候，也常常采用把枪栓、撞针等零部件异地生产的方法，以避免在某一地枪支零部件丢失以后被窃贼装成整枪的危险。,18,欧洲鞋业公司的解决办法,.,19,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。,.,20,时间分离原理,.,21,十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（A） 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

9、置（A） 而要不和其它车辆相撞，一定不得占据十字路口的位置（非A）,.,22,.,23,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。,.,24,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。 物理矛盾提取：根据条件的不同，希望燃气输入可大可小，构成物理矛盾。,24,燃灶燃气输入控制,.,25,使用分离原理中的条件分离原理来解决。 1.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，移动杆上的控制孔与输气管道上的孔几乎封合，燃气

10、输入会变小。 2.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，控制孔与主管上的孔口相连部分变大，输气量也随之变大。,25,燃灶燃气输入控制方法,.,26,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。,.,27,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。 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，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； 第三步，对以上两个空间段是否交叉进行判断，这一步很重要，如

11、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。,.,28,例1：红蓝铅笔的发明问题,.,29,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。,.,30,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:引攀分离放置在岸边，通过缆线给鱼雷传递能量。,.,31,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

12、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？,.,32,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。 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，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，对在什么时间上需要满度什么要求进行确定； 第三步，对以上两个时间段是否交叉进行判断，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。,.,33,例1、雨伞的发明,.,34,第一步：定义物理矛盾 参数：面积 要求1：大

13、 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。,.,35,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，以便填满整个摸具空间。 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。,.,36,例题3：航空母舰上的飞机停放问题,停放时机翼折叠，飞翔时机翼展开,.,37,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

14、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?,.,38,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

15、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。,.,39,例：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。,.,40,例：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。,.,41,系统级别的分离 所谓系统级别的分离，是将矛盾双方

16、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。,.,42,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,.,43,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

17、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?,可以取大量的小甲壳虫，然后将它们放在一个隔热相对好一点的容器里，比如保温瓶，放满。在保温瓶塞上开小口刚好插入温度计，将温度计插入甲壳虫群中，塞上塞子，测温,.,44,3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,.,45,物理矛盾与技术矛盾的比较,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

18、矛盾更能体现核心矛盾,.,46,2)、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。,.,47,4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,.,48,2)、时间分离原理。可

19、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,.,49,3)、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

20、 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,.,50,4)、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：等势 创新原理28：机械系统替代 创新原理3l：多孔材料 创新原理32：改变颜色 创新原理35：物理或化学参数改变 创新原理36：相变 创新原理38：强氧化剂 创新原理39：惰性或真空环境 创新原理40：复合材料,.,51,实例：有关摩擦焊接问题,物理矛盾实例分析,.,52,a） 解决问题的办法：对已有设备

21、不做大的改变而实现铸铁管的摩擦焊接； b） 系统矛盾：管子要旋转以便焊接，管子又不应该旋转以免使用大型设备； c） 问题模型：改变现有系统中的某个构成要素，在保证不旋转待焊接管子的前提下实现摩擦焊接； d） 分析：不容易解决为管子的旋转，而容易改变的要素是两根管子的接触部分； e） 理想的办法：只旋转管子的接触部分； f） 物理矛盾：管子的整体性限制了只旋转管子的接触部分；,.,53,第一步：定义物理矛盾 参数：旋转 要求1：转 要求2：不转 第二步：什么空间需要满足什么要求？ 空间1：钢管的接触部分 空间2：钢管的非接触部分 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