RIZ法发明问题解决理论-足本.ppt

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1、,1,科技创新思维方法,目录,第1章 TRIZ法基本思想和体系1-13第2章 专利分级与系统进化S曲线14-26第3章 技术系统进化及理想化27-48第4章 物理矛盾与技术矛盾解决原理49-135第5章 物质-场模型分析135-170第6章 ARIZ算法简介第7章 TRIZ法的产生和发展,2,第1章 TRIZ法基本思想和体系,1.1 TRIZ法理论的由来及其基本思想1.2 TRIZ法的定义1.3 TRIZ法体系结构1.3.1 理论基础1.3.2 TRIZ法问题分析工具1.3.3 基于知识的问题解决工具1.4 TRIZ法问题解决流程1.5 TRIZ法中的科学思想和思维,3,1.1 TRIZ法理论

2、的由来及其基本思想,“TRIZ”一词是俄文“发明问题解决理论”的首字母缩写，英文名称为Theory of Inventive Problem Solving。自从1946年以来，以为首的专家，经过对250万份专利文献的研究发现，一切技术问题在解决过程中都有一定的模式可循，可对大量好的专利进行分析并将其解决问题的模式抽取出来，为人们进行学习并获得创新发明的能力提供参考。经多年搜集、分析、比较和归纳，这一研究建立了一整套体系化的、实用的发明问题解决方法，这就是所谓的TRIZ法理论。,4,1.1 TRIZ法理论的由来及其基本思想,5,1.2 TRIZ法的定义,1TRIZ法是一种基于知识的方法。解决发

3、明问题启发式的知识采用自然科学及工程技术中的效应知识技术问题领域的知识2TRIZ法是面向人的方法，而不是面向机器。3TRIZ法是系统化的方法。4TRIZ法是发明问题解决理论。,6,1.3 TRIZ法体系结构,7,1.3.1 理论基础,技术系统的进化模式是TRIZ法理论的基础，该模式包含用于工程技术系统进化的基本规律，理解这些模式可以帮助人们形成对问题发展轨迹的总体概念，得到其发展前景的正确判断，从而增强人们解决问题的能力。任何领域的技术产品都与生物系统一样，存在着产生、生长、成熟、衰老和灭亡的产品进化规律，掌握了这些进化规律，人们就能能动地进行产品的创新设计开发并能预测产品的未来趋势。就像伴随

4、着人类历史发展的计算技术一样，先是算盘的发明、推广和广泛运用，达到珠算技术的成熟。但随着计算机的出现，由于技术有了革命性进展，算盘技术也就走向衰老和灭亡。,8,1.3.2 TRIZ法问题分析工具,1.矛盾冲突分析2.“物质-场”分析3.ARIZ算法4.需求功能分析,9,1.3.3 基于知识的问题解决工具,1.40条发明创新原理2.76个标准解不改变或仅少量改变已有系统（13种）改变已有系统（23种）系统的传递（6种）检查与测量（17种）简化与改进策略（17种）3.效应知识库,10,1.4 TRIZ法问题解决流程,11,1.5 TRIZ法中的科学思想和思维,1矛盾对立与统一TRIZ法认为，矛盾是

5、普遍存在的。矛盾对立统一是辩证看待矛盾的科学观点。矛盾的解决是推动系统进化的唯一途径。2系统论系统应相对其环境独立，与环境有一定的边界，保持稳定。系统得到输入量，经过系统的处理，向外输出输出量。系统内部有功能组元和物理组元，物理组元是功能组元的载体，组元间网络状的联系和互动构成复杂而有序的系统，以达到最终有目的的改变输入量的目标。,12,1.5 TRIZ法中的科学思想和思维,3逻辑三法（1）比较分类法（2）归纳法1）通过归纳找到普遍规律2）通过归纳提出科学的假说和猜想3）通过归纳指导科学实验（3）分析法1）系统分析法2）功能结构分析法3）组成组元分析法,13,第2章 专利分级与系统进化S曲线,

6、2.1 专利的等级划分2.2 技术系统进化S曲线2.2.1 技术系统介绍2.2.2 系统进化S曲线2.2.3 技术进化S曲线的运用2.2.4 系统进化多维S曲线2.2.5 系统进化多维S曲线的运用,14,专利的等级划分,15,2.2 技术系统进化S曲线,2.2.1 技术系统介绍所有实现某个功能的事物可称为技术系统。一个技术系统可以包含一个或多个执行自身功能的子系统，子系统又可以分为更小的子系统，一直到分解为由元件和操作构成。一个整体技术系统，由于研究的需要也可以视为更大环境下的子系统，系统的更高级系统称为超系统。,16,2.2.2 系统进化S曲线,17,产品的进化曲线,18,产品的进化曲线族,

7、19,2.2.3 技术进化S曲线的运用,S曲线表示出系统或产品的发展阶段。1.当产品处于婴儿期时，企业应该权衡一下自身的实力和产品的发展潜力以及婴儿期企业为之丧失的其他机会。2.进入成长期阶段时，企业应加大产品的投入，为产品赢得尽可能多的技术支持、法律支持、客户支持，使其尽快进入成熟期，更远的摆脱竞争对手，确定时机上的优势，以便获得最大的经济效益。,20,2.2.3 技术进化S曲线的运用,3.当产品处于成熟期阶段，产品的边际收益已经下滑，此时将会依靠规模来得到更高的收益，此时的市场一般会被几家企业所垄断，新企业只有另辟蹊径才能打入市场。处于此状况下的企业应该居安思危，进行产品关键替代技术的研究

8、，以应对未来市场的竞争。4.处于退出期的产品，很快就会被新产品超越，被旧客户抛弃，它们是企业利润的吸血鬼，应尽快淘汰。,21,2.2.4 系统进化多维S曲线,图中的曲线表示为空间曲线，1、2、3分别代表不同发展轨迹的曲线族。点A为系统初始状态，点B为系统目标状态。从图中可以看到，通过1、2、3等多条途径均可以从A点到达B点。每一条途径都代表了某个技术路线，都有其自己的S曲线发展轨迹。只是发展的速度和在同一时刻满足人类需要的程度不同。,22,系统进化多维S曲线通讯工具,下图分别表示了BP机和手机、电话随时代进步在通信及时性和市场大小方面的变化,23,系统进化多维S曲线交通工具,下图表示交通工具随

9、着时代进步在运输速度和技术综合水平方面的变化,24,2.2.5 系统进化多维S曲线的运用,1.企业战略的选择不论是二维还是多维的S曲线，其最大的一个作用就是反应技术和产品所处的生命周期，从而为企业战略的选择提供参考。2.技术方向的选择多维S曲线最利于技术方向的选择。通过分析S曲线族的走势，同时配合曲线族对应的市场反应，可以找准此技术的核心发展路线，同时也可以找到一定时期内消费者最认同的技术方向。,25,2.2.5 系统进化多维S曲线的运用,3.专利的布局对于已经拥有技术实力的企业，可以通过对S曲线图的分析，预测未来技术的发展方向以及技术发展的扩展领域，从而不仅可以让自己的研发紧跟技术的发展方向

10、，还能够分配余力进行扩展领域的研究。4.消费者习惯的培养为了消除人们对新事物新产品的接受的滞后时间差，达到最佳的经济效益，企业可以根据S曲线图，预测技术的发展方向，结合企业战略，在现阶段就开始设计将来某个时间段的产品。,26,第3章 技术系统进化及其模式分析,3.1 技术系统和产品进化简介3.2 技术系统进化模式3.2.1 模式一 技术系统的生命周期3.2.2 模式二 增加理想化水平3.2.3 模式三 系统不均衡发展导致矛盾出现3.2.4 模式四 增加动态性和可控性3.2.5 模式五 技术集成以增加系统功能3.2.6 模式六 系统元件的匹配与不匹配3.2.7 模式七 系统由宏观向微观进化3.2

11、.8 模式八 提高自动化程度和智能化程度3.3 技术系统进化综合运用,27,3.1 技术系统和产品进化简介,任何领域产品都与生物一样，存在着产生、生长、成熟、衰老、和灭亡的进化规律。掌握了这些规律，人们就能能动地进行产品的设计开发，有目的地制定技术改进和创新方向，预测产品当前和未来的地位趋势。TRIZ法进化理论把技术的进化分为新发明、技术进步和技术成熟三个阶段，并将产品分为婴儿期、成长期、成熟期和退出期四个阶段。,28,3.2 技术系统进化模式,模式一 技术系统的生命周期 模式二 增加理想化水平 模式三 系统不均衡发展导致矛盾出现 模式四 增加动态性和可控性 模式五 技术集成以增加系统功能 模

12、式六 系统元件的匹配与不匹配 模式七 系统由宏观向微观进化 模式八 提高自动化程度和智能化程度,29,3.2.1 模式一 技术系统的生命周期,第二章中已经有详细的介绍。需强调核心技术与关键技术的区别。在现有的产品S曲线的基础上，如果对产品中的关键技术作改进和创新，会形成新一轮的S曲线，多次关键技术创新会形成多个S曲线，形成在同一核心技术支持下的所谓S曲线族。但一旦核心技术发生变化，就应该形成新的产品，形成新的S曲线，并依靠相应的自有的关键技术的进步，形成新的S曲线族。,30,3.2.2 模式二 增加理想化水平,1.理想化与理想解2.理想化程度评价3.理想化法则4.理想化设计案例,31,理想化与

13、理想解,理想化定义：一个技术系统，从某一起点向最终结果进化，是一个逐步理想化过程。理想化目标：发明创新的理想状态是理想解的实现，尽可能地使产品接近于理想解是产品创新的指导思想。理想化特点：是对客观世界中所存在物体的一种抽象，这种抽象在客观世界并不存在，又不能通过实验验证。理想化是真实物体存在的一种极限状态，只能够无限的接近但是不能达到。理想状态的设想可以帮助去除其他繁杂的干扰因素，从而更加专注到矛盾和发展本身，有利于解决方案的快速寻求。例如物理学中的理想气体，几何学中的点与线，材料学的理想晶体结构等。,32,理想化分类,理想化分为局部理想化和全局理想化两类。1.局部理想化是指对于选定的原理，通

14、过不同的实现方法使其理想化。如用太阳光来加热容器中的水，就成为太阳能热水器。但在这一原理下，人们采取了多种不同的关键技术，如加热面镀膜，光能可进不可出等，造就了市场上数十种不同的产品，并不断进化。2.全局理想化是指对同一功能，通过选择不同的原理使之理想化。如太阳能的利用可有多种途径，奥林匹克比赛圣火用透镜聚焦方式，把光线聚焦到一个点上，光的高能量使物质燃烧，光能转化为化学能。随着现代科技发展，出现了光伏电池，把太阳光能转变为电能。,33,局部理想化与全局理想化,局部理想化,全局理想化,加强 通过参数优化、采用更高级的材料、引入附加调节装置等加强有用功能的作用。降低 通过对有害功能的补偿，减少或

15、消除损失和浪费，采用更加便宜的材料、标准零部件等。通用化 采用多功能技术增加有用功能的个数。专业化 突出功能的主次。,取消子功能 在不影响主要功能的前提下，去掉中性的及辅助的功能。取消子系统 如果采用某种可用资源后可省掉辅助子系统，可降低系统成本。改变原理 改变已有系统的工作原理，可简化系统或使过程更为简便。,34,理想化程度评价(理想化公式）,理想化是追求理想解的过程。理想解的特点消除原有系统的缺点保留并发展原有系统的优点不导致系统的复杂化不导入新的缺点,Max,MAXS,35,理想化法则,理想化过程是有规律的，是有一定的法则可以参考的。常用的理想化法则有：法则1：去除辅助功能法则2：去除一

16、些元件法则3：识别自服务法则4：替换零部件法则5：改变操作原理法则6：利用资源,36,理想化设计案例,理想化实现的四个步骤：第一步：描述需要改进的专门技术系统的现有性能；第二步：描述某个性能的理想化设想；第三步：根据个人经验和理想化设想从上述已抽象出来的六种理想化法则中选定几种法则；第四步：把第三步选定的法则具体化到专门具体的技术系统，并根据本文已叙述的理想化的四个特性来判定其解的有效性。,37,案例一 跳高运动的理想化,随着跳高技术的进步，跨越式、剪式、滚式、俯卧式和背越式等不同的跳高姿势获得的高度是不一样的，如图所示：,38,案例二 织机引纬工作的理想化,背景：有梭织机结构简单、造价便宜，

17、但梭子从运动耗能太大，能占到整台织机能量消耗的60%。结论：织机引纬理想化的目标是尽可能降低梭子的质量，甚至不要梭子。理想化进步：首先出现了剑杆或片梭代替传统梭子，大大降低了质量。进而摈弃了梭子，发明了喷气和喷水引纬技术，利用气流和水流携带纬纱通过整个布面，不仅节省了能量、减少了噪声，还大大提高了入纬率。如喷水织机入纬率可高达1300m/min，而有梭织机最高也仅能达到600 m/min。,39,案例三 巨磁阻材料的发现与运用,背景：电子具有电荷特性同时具有自旋特性。电荷特性用于电信号的传输和能量的传递，自旋特性用于存储材料的制备等等。但是两个特性的综合运用很晚才出现。方法：科研工作者运用理想

18、化方法，首先假设材料达到理想状态，即材料中杂质不予考虑，材料性能稳定，周围环境完全理想状态。根据理想状态的条件研究发现，由于其独特的电子自旋和电荷效应的同时运用，电阻率可以随着外磁场的变化产生很大的变化，具有巨磁阻效应。与非铁磁材料结合，能够制备很多开创性的电子元器件。,40,3.2.3 模式三 系统不均衡发展导致矛盾出现,缺少任何一个部分，系统就不能成为一个完整的系统；如果系统中任一部分失效，整个技术系统就无法“幸存”，任何一个部分的薄弱环节都将使整个系统性能的提高受到限制。系统均衡发展，有助于确定更好发挥系统功能的改进方向，从而少走弯路节约时间和资源。同时利用它可以对冗杂的系统进行简化。在

19、经济学中有短板理论。指出木桶的装载量由其最短的一块木板决定。这两种理论有异曲同工之妙。,41,模式四 增加动态性和可控性,1.提高结构柔性刚体单铰链多铰链柔性体液体、气体场2.提高可移动性如板凳转椅滚轮椅。如固定式民居车载式民居房车3.提高可控性通过可控性增加，系统能够向着更易操作，更智能的方向发展,42,3.2.5 模式五 技术集成以增加系统功能,技术系统常通过先增加元件提高系统功能，然后再逐渐简化。如：双体船可增加稳定性组合音响将收音机、磁带机、VCD集成为一个多功能系统。电子芯片上元器件的集成大大提高了运算存储功能材料科学中的自旋器件集成，将单位面积的信息存储能力从几GB扩充到几百GB。

20、,43,3.2.6 模式六 系统元件的匹配与不匹配,系统元件可采用匹配也可不匹配来改善系统功能，消除负面效应。如匹配：一辆车上安装四个相同的车轮；机械系统中的主要元件的应有相同的寿命设计不匹配：赛车的前轮小后轮大，便于加速。机械系统中的安全销钉，电气装置中的保险装置等。这种不匹配使机电系统运行更安全。,44,3.2.7 模式七 系统由宏观向微观进化,技术系统总是趋于从宏观向微观进化。如：灶具初始烧木材，然后变为烧煤、烧气，后来出现电加热灶具、电磁炉、微波炉。电子元器件从最初的真空管到晶体管到集成电路。播放器从开始的庞大体积的录音机到后来巴掌大小的随身听、便携CD机到手指大小MP3，到可以放在耳

21、朵旁的耳环播放器。,45,3.2.8 模式八 提高自动化程度和智能化程度,通过提高自动化程度可以由系统代替人完成各种繁重、乏味的工作。如：最初洗衣都用搓衣板，后用洗衣机，并先后出现单缸、双缸、全自动洗衣机。机器人智能化程度的日益提高，在一些场合已经可以代替人进行工作。目前对机械和电气电子产品经常使用遥控器来控制，或编写操作程序控制，大大减轻了人的体力劳动和脑力劳动。,46,3.3 技术系统进化综合运用,利用技术系统进化规律进行产品设计可以有如下步骤：1分析具体技术系统的现状提出问题。2搜集市场同类系统的下列四方面数据并绘制曲线：本类系统历年获得有关的专利数量，本类系统历年获得有关的专利中，各专

22、利所处技术水平等级（分为五级），本类系统产品历年市场的销售情况和利润情况，本类系统历年性能指标进步的情况。,47,3.3 技术系统进化综合运用,3根据上述资料，分析得出本系统在技术进化S曲线中的地位，是处于婴儿期，成长期，成熟期的哪一个时期，评判是否有进化的必要。4根据技术进化八项模式，考虑实现系统进化的途径。选定阶段性的理想化目标，物色系统中相关的关键技术做创新改进。5对解决方案和解决效果进行评估，把技术创新转化为产品创新，确定后期发展方向。,48,第4章 物理矛盾与技术矛盾解决原理,4.1 矛盾的概念及分类4.2 物理矛盾及其解决原理4.3 技术矛盾及其解决原理4.4 矛盾矩阵及其应用4.

23、4.1 矛盾矩阵的构造4.4.2 矛盾矩阵的应用4.4.3 技术矛盾解决方法实际应用举例4.5 TRIZ法技术矛盾和物理矛盾解的基本思路4.6 40条发明创新原理的使用窍门,49,4.1 矛盾的概念及分类,矛盾普遍存在于各种产品或技术系统中。技术系统进化过程就是不断解决系统所存在矛盾的过程。矛盾的类型：,50,4.2 物理矛盾及其解决原理,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特性，但该特性出现的同时会产生与此相反的不利或有害的后果。物理矛盾一般来说有两种表现：一是系统中有害性能降低的同时导致该系统中有用性能的降低；二是系统中有用性能增强的同时导致该系统中有害性能的增强。

24、,51,常见的物理矛盾,52,物理矛盾的解决方法（11种表示法）,53,物理矛盾的解决方法（4种表示法）,1.空间分离：将矛盾双方分离在不同的空间，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一方时，空间分离是可能的。举例：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。又如在快车道上方建立人行天桥，车流和人流各行其道，实现空间的分离。2.时间分离：将矛盾双方分离在不同的时间，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在某一时间只出现一方时，时间分离是可能的。举例：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的不同要求。又如为了解决用电高峰期电能紧缺的矛盾，进

25、行时间分离，用电低峰时降低电价，鼓励人们低峰时间用电。,54,物理矛盾的解决方法（4种表示法）,3.条件分离：将矛盾双方在不同的条件下分离，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在某一条件性下只出现一方时，条件分离是可能的。举例：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甚至用于武器。4.整体与部分分离：将矛盾双方在不同的层次分离，以降低解决问题的难度。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能的。举例：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。,55,物理矛盾的类型,1.矛盾元素是通用工程参数，

26、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。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100，又要实现温度达到200；灯泡的功率既要是25W，又要是100W。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。,56,例1：土地爷的哲学,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

27、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。,57,土地爷的办法,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

28、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”。,58,例2：一个欧洲鞋业公司遇到的难题,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，

29、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。,59,鞋业公司的解决办法,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，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

30、成整枪的危险。,60,例3：燃灶燃气输入控制,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。,61,燃灶燃气输入控制方法,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。,62,例4：北京公交系统

31、,北京的公交目前存在的问题：单路车因路线长而总是不按时到达。多路车在一条线上拥堵占道。单路车为保证时间间隔短大量配车,而除上下班时间外,开只有几人乘坐的空车。每个等车站很长，很乱，一来车，可以坐这路也可坐哪路，跑来跑去。站牌太多，字太小，有时两个远离的牌子看起来很困难。有时一个红绿灯口两边有不同的车，来回走。,63,北京公交系统的解决方案,TIRZ法分析解决：空间上分离：专用公交线。就像路上的无轨“铁路”。时间上分离：高峰时段每3min发一次车，低谷时段每10min发一次车。整体与部分的分离：部分单位可在上下班时租用专线公交车作班车。基于条件的分离：设立公交车停车港湾，减少公交车停车时造成的道

32、路拥堵。,64,例6：管理问题,矛盾表达：工程技术人员需要单独工作，便于静心思考提高工作效率；同时需要他们一起工作，便于交流想法，互相学习和促进。构成物理矛盾。1.时间分离1）咖啡间歇 平时各人单独工作，每天上下午有咖啡间歇，大家休息和交流。2）弹性工作制 每人每天工作8小时，不限时间段，但每天下午必须上班，保证见面和交流时间。,65,3.空间分离 设置小办公室和大会议室。或者大办公室中设置挡板隔成相对单独的办公空间。4.基于条件的分离 小型家庭办公如soho，大家在网络上沟通并随时上交工作结果，定期到公司交流与接收新任务。5.整体与部分分离 领导使用单独办公室，一般职员集体办公。,66,物理

33、矛盾和技术矛盾的联系,物理矛盾和技术矛盾是可以彼此转换的。通常来说，许多技术矛盾，经过分解和细化，最终都转化成为物理矛盾。4个分离原理与40条发明创新原理的对应,67,4.3 技术矛盾及其解决原理,技术矛盾表现为：在一个子系统中引入一种有用功能后，会导致另一子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能；一种有害功能会导致另一子系统有用功能的削弱；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复杂。,68,39个通用工程参数与40个发明原理,TRIZ法通过对百万件专利的详细研究，提出用39个通用工程参数来描述技术矛盾。在实际应用时，首先要把组成矛盾双方的性能用该39个通用工程参数来

34、表示，这样就将实际工程技术中的矛盾转化为一般的标准的技术矛盾。TRIZ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40条解决技术矛盾的发明创新原理。这两表是解决技术矛盾的关键，但由于篇幅的原故在此不详列。可见TIRZ法浅谈教程第四章同样位置。,69,4.4 矛盾矩阵及其应用,TRIZ法解决问题流程大致分为四步：1.对待解决的实际问题作详尽的分析并提取存在的矛盾，2.将该矛盾转化为TRIZ法中的某种通用问题模型，3.利用TRIZ法工具得到TRIZ法提供的通用形式的解，4.把TRIZ解具体化为针对该实际问题的具体解。,70,4.4.1 矛盾矩阵的构造,矛盾矩阵是用39个通用工程特征参数组成

35、的3939正方矩阵。该矩阵的行是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数需要改善的一方；该矩阵的列也是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数可能引起恶化的一方。矩阵元素用Mi-j表示，其下标i表示该元素的行数，下标j表示该元素的列数。由于矛盾不可能由自身造成，行与列号相同（i=j）的矩阵元素Mi-j为空集，用“”表示；若ij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“”号表示；若ij时，矩阵元素Mi-j为非空集，其数值为解决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，可在技术矛盾矩阵表中找到。,71,4.4.1

36、技术矛盾矩阵表（局部）,72,4.4.1 技术矛盾矩阵表（局部）,73,39个技术特征参数,1.运动物体的重量2.静止物体的重量3.运动物体的长度4.静止物体的长度5.运动物体的面积6.静止物体的面积7.运动物体的体积 8.静止物体的体积9.速度10.力 11.应力或压力 12.形状 13.结构稳定性,27.可靠性 28.测试精度 29.制造精度 30.物体外部有害因素作用的敏感性 31.物体产生的有害因素 32.可制造性 33.可操作性 34.可维修性 35.适应性及多用性 36.装置的复杂性 37.监控与测试的困难程度 38.自动化程度 39.生产率,14.强度 15.运动物体作用时间 1

37、6.静止物体作用时间 17.温度 18.光照度 19.运动物体的能耗20.静止物体的能耗21.功率 22.能量损失 23.物质损失 24.信息损失 25.时间损失 26.物质或事物的数量,74,4.4.2 矛盾矩阵的应用,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示矛盾。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领域的有关术语，进而根据有关术语在TRIZ提供的39个通用工程特性参数中选定相应的工程参数。第三步，按照相矛盾的通用工程参数编号i和j，在矛盾矩阵中找到相应的矩阵元素Mi-j，该矩阵元素值表示40条发明创新原理的序号，按照该序号找出相应的

38、原理供下一步使用。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。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。应重新设定技术矛盾，并重复上述工作。,75,提取技术矛盾对：陨石撞地球,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。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

39、之一。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间。改善的通用工程参数是37（监控制和测试的困难程度）：为了得到陨石，必须对地面上所有的石块进行分析；恶化的通用工程参数是将耗费大量时间即25（时间损失）。因此本例子的技术矛盾是“监控制和测试的困难程度vs时间损失”。,76,提取技术矛盾对的例子：射击场打扫,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。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运动员的训练是必要的，但靶标碎片又将地面弄脏乱。改善的通用工程参数是：希望增大靶标体积（序号7运动物体的体积）；

40、恶化的通用工程参数是：靶标碎片对地面产生作用（序号31物体产生的有害因素）的矛盾。因此本例子的技术矛盾是：“运动物体的体积VS物体产生的有害因素”。,77,4.4.3 技术矛盾解决方法实际应用举例,技术矛盾解决方法的步骤：步骤一 分析问题，发现矛盾。步骤二 根据TRIZ，表述矛盾。采取某项措施时,矛盾对中的一个参数变优,另一个参数变劣。步骤三 对照工具，得出解法。在矩阵表中寻找该矛盾对的解决办法。步骤四 针对问题，构思设计。回到具体技术系统，解决具体问题。,78,应用举例(一)：开启果壳,分析：取杏仁时必须去壳，现用锤砸或用机械方式压碎。制造性能好但产品的形状不好。查39个通用工程参数，得出3

41、2（可制造性）和12（形状）之间有技术矛盾。TRIZ法求解：查3939 矛盾矩阵，得出可用的发明创新原理为1（分割与切割）、28（机械系统的替代）、13（反向）和27（用廉价而寿命短的替代昂贵而寿命长的物体）。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。为了得到高压，可用高压空气，也可加热容器使气压升高。类似的技术问题：开鸡蛋壳，开蚕豆壳，开核桃。,79,TRIZ技术矛盾分析,80,矛盾解的得出,1.分割与切割原理13.反向功能原理27.用廉价而寿命短的替代昂贵而

42、寿命长的物体28.机械系统的替代,81,应用举例(二)：升降定位式燃气灶,82,步骤一:分析问题，发现矛盾,如图所示,家用燃气灶具和锅是一个小型技术系统,在功能域层面：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。在物理域层面,由被加热的锅,支锅的支架,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。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：1，由于锅底的形状和大小不同，锅底接触火焰的程度不同，影响加热效率。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稳定性。3，外界环境气流会带走一部分燃烧热。,83,步

43、骤二：根据TRIZ法，表述矛盾,第一对矛盾：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TRIZ，得到通用工程参数32（可制造性）和22（能量损失）之间构成矛盾对。第二对矛盾：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。是通用工程参数30（物体外部有害因素作用的敏感性）和4（静止物体的长度）之间的矛盾。第三对矛盾：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35（适应性及多样性）和22（能量损失）的矛盾。,84,步骤三：对照工具，得出解法,第一对矛盾：查矛盾矩阵，得到

44、解决矛盾的发明创新原理是19（周期性作用原理）和35（参数变化）。两个发明创新原理结合一起思考，可以得到锅底与燃烧器之间应该解决尺寸周期性变化时保持稳定距离的问题。,85,步骤三：对照工具，得出解法,第二对矛盾：查矛盾矩阵，对应解决矛盾的发明创新原理为1（分割与切割）和18（利用机械振动）。分割与切割的原理在这里理解为把火焰分为细小区域，利用机械振动在此不适合。,86,步骤三：对照工具，得出解法,第三对矛盾：查矛盾矩阵，所示的解决矛盾的发明创新原理编号18、15、1,分别是利用机械振动、动态化和分割与切割。利用机械振动在此不适合，分割与切割可以把燃气灶系统和外界环境分离开来，而且应该是动态可变

45、的。,87,步骤四:针对问题，构思设计,解决第一对矛盾。采用发明创新原理19和35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。采用支架可移动或者火焰可移动的方法。本例的发明专利采用了燃烧器可随锅底升降的方法。解决第二对矛盾，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，设置几十个小孔为燃烧孔，燃烧充分稳定。解决第三对矛盾，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。,88,效果分析,通过以上分析可知，长期努力得到的家用燃气灶的改进与短期采用TRIZ法得到的结果一致。而且还可以看出，TRIZ还提供了

46、不同的改进方案，可以采用支架随锅底上下升降的方案；也可以采用保温圈罩设计成动态变形的方式。提供了进一步改进的思路。,89,评价,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。功能要求和设计要素实现了一一对应。A）保证燃烧稳定。应用蜂窝状红外燃烧器。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。B）保证锅底到火焰器的距离。应用可升降式的燃烧器，用杠杆重锤组合动作，用定距U环控制。C）减少环境干扰。应用一定型面的保温圈，分割燃烧系统和环境，达到提高锅底吸热量。本设计是否达到公理设计的第二条公理，即最小信息公理，有待进一步探索，意味着还有进一步提高的可能性。本创新原理图只

47、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，采用普适性设计方法会收到较好的效果。,90,应用举例（三）：防弹衣,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。纤维织成的防弹衣由于有多层纤维结构层，具有层叠式结构。纤维在结构层内相互以适当的角度定向排列。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厚度，增加防弹衣的厚度会使其重量增加，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通风。换句话说，较厚的防弹衣穿着时不太方便。由此定义技术矛盾：增加运动物体的长度（防弹衣的厚度）会降低操作流程的方便性（防

48、弹衣的舒适性）。通过查询39X39矛盾矩阵，得知可能的解集是M3-33=15，29，35，4四个发明创新原理。应用第4号增加不对称性原理，将物体的对称形式变为不对称形式。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 70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形式。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。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。,91,应用举例(四)：钣金件零件,图a所示为某一钣金件零件图，在折弯前其展开图如图b所示。折弯加工时，由于拐角处会产生局部的塑性变形

49、，其尺寸（H-P）很难保证。应用TRIZ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。,92,问题分析,1.首先考虑到该钣金件的形状是其重要的工程特征，对照39个通用工程参数，其序号为12。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32号，即可制造性。2.第12和第32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12行第32列矩阵元素，得 M13-32=1,17,32,28,其相应的发明创新原理分别为1号分割与切割、17号维数变化、32号颜色变化、28号机械系统替代。3.分析该工程实际问题，第32号和第28号发明创新原理

50、与本问题无关，拟采用1号和17号发明创新原理来解决本问题。4.如图 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。,93,应用举例(四):热水器管联接,1.分析问题家用电加热热水器中常用管子与管接头联接,两者头部分别加工成螺纹,用生料作为螺纹联接的填充材料进行密封。热水器经常用与不用,生料温度随水温经常变化,导致生料老化失效。为了改善性能,可采用增加生料用量和加大管子与管接头的旋入程度,或者提高螺纹尺寸的精度来解决。但会造成其他常见的失效形式,如管接头开裂等。2.TRIZ法解决问题提取通