物理矛盾及其解决方法-TRIZ
物理冲突分离原理解决问题实例分析
物理矛盾分别原理解决问题实例剖析一、现代 TRIZ 提出的四条分别原理：1.空间分别2.时间分别3.鉴于条件的分别4.整体与部分的分别二、分别原理及其实例（一）空间分别原理1.空间分别原理所谓空间分别原理是将矛盾两方在不一样的空间分别，以降低解决问题的难度。
当重点子系统矛盾两方在某一空间只出现一方时，空间分别是可能的。
应用该原理时，第一应回答如下问题：（1）能否矛盾一方在整个空间中“ 正向” 或“负向” 变化？（2）在空间中的某一处矛盾的一方能否可不按以一个方向变化？（3）假如矛盾的一方可不按一个方向变化，利用空间分别原理是可能的。
2.分别原理与四十条发明原理的对应关系1.切割2.分别3.局部质量4.不对称7.套装13.反向17.维数改变24.中介物26.复制30.柔性壳体或薄膜3.空间分别原理解决问题实例（1） .自行车采纳链轮与链条传动是一个采纳空间分别原理的例子。
在链轮与链条发明前，自行车存在两个物理矛盾，其一为了高速行走需要一个直径大的车轮，为了乘坐舒坦，需要一个小的车轮，车轮既要大又要小形成了物理矛盾；其二骑车人既要快蹬脚蹬，以提升速度，又要慢瞪以感觉舒坦。
链条在空间大将链轮的运动传达给飞轮，飞轮驱动自行车后轮旋转；其次链轮直径大于飞轮，链轮以较慢的速度旋转将致使飞轮较快的旋转速度。
所以，骑车人能够较慢的速度驱动脚蹬，自行车后轮将以较快的速度旋转，自行车车轮直径也能够较小。
（2） .潜水艇利用电缆拖着千米以外的声纳探测器，以在黑暗的大海中感知外面世界的信息。
被拖的声纳探测器与产生噪声大海中感知外面世界的信息。
（3）波音企业改良737设计过程中，出现的技术矛盾为：即希望发动机吸入更多的空气，但又不希望发动机罩与地面的距离减少。
将其转变成物理矛盾：发动机罩的直径应当加大，以吸人更多的空气，但机罩直径又不可以太大防备路而和机罩的间距减少。
利用空间分别原理来解决该物理矛盾，能够将对称设计改为不对称设计。
triz物理矛盾及其解决办法
物理矛盾的识别方法
分析系统结构
通过分析系统的结构，找出可能存在的 物理矛盾，如尺寸、速度、动力和热力
等方面的冲突。
仿真模拟
利用仿真软件模拟系统ห้องสมุดไป่ตู้运行过程， 通过分析模拟结果，找出可能存在的
物理矛盾。
实验测试
通过实验测试系统的性能，观察系统 在不同工况下的表现，找出可能存在 的物理矛盾。
专家经验
借助专家经验，通过对比类似系统的 设计或运行情况，找出可能存在的物 理矛盾。
03
物理矛盾解决案例
案例一：改善产品的强度和重量
总结词
在产品设计中，强度和重量是一对常见的物理矛盾。改善强度往往意味着增加材料和重量，而减轻重 量又可能降低产品的强度。
详细描述
通过采用先进的材料技术，如高强度轻质合金或复合材料，可以在保证产品强度的同时有效降低重量 。此外，优化产品设计，减少不必要的材料使用，也能达到类似的效果。
的方案，推动技术系统的进化。
展望
随着科技的不断进步，物理矛盾 的解决将面临更多的挑战和机遇。
未来，解决物理矛盾的方法将更 加多样化，涉及的领域也将更加 广泛，例如新能源、智能制造、
生物医学等。
解决物理矛盾需要更多的跨学科 合作，需要不同领域的人才共同
参与，推动科技创新的发展。
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triz物理矛盾及其解决办法
目录
• 物理矛盾概述 • 解决物理矛盾的triz方法 • 物理矛盾解决案例 • TRIZ的应用和发展 • 总结与展望
01
物理矛盾概述
什么是物理矛盾
物理矛盾是指系统中的两个或多个物理量在变化过程中存在相互排斥或相互冲突的 关系。
物理矛盾通常表现为系统中的某些参数或条件在特定情况下无法同时满足，导致系 统无法正常运行。
《TRIZ理论及应用》物理矛盾与技术矛盾用
42、制造精度
4、静止物体的长度
17、静止物体的能量消耗 30、有害的发散
43、自动化程度
5、运动物体的面积
18、功率
31、有害的副作用 44、生产率
6、静止物体的面积
19、应力或压强
32、适应性
45、系统的复杂性
7、运动物体的体积
20、强度
33、兼容性或连通性 46、控制和测量的复杂性
8、静止物体的体积
长与短 圆与非圆
物理矛盾
对称与非对称 平行与交叉
锋利与钝
窄与宽
厚与薄 水平与垂直
材料及
多与少
能量类 时间长与短
密度大与小 导热率高与低 温度高与低 粘度高与低 功率大与小 摩擦系数大与小
功能类
喷射与堵塞 运动与静止
推与拉 强与弱
冷与热 软与硬
快与慢 成本高与低
四、三种矛盾的关系
三种矛盾同时存在：管理矛盾包含技术矛盾、 而技术矛盾又包含物理矛盾。 先发现管理矛盾，然后分析出技术矛盾、物理矛盾
解决方案模型
抽象 转化
具体问题
试错
类比 应用
最终解决方案
TRIZ的工具体系
问题模型
技术矛盾 物理矛盾 HOW TO 模型 物场模型
工具
矛盾矩阵 分离方法 知识库 知识库 标准解法系统
解决方案模 型
创新原理 创新原理 知识库中的方案 知识库中的方案
标准解法
2003矛盾矩阵（局部）
35,28,31, 8,2,3,10
6.1 技术系统中的矛盾
在TRIZ理论中矛盾划分为三种类型： 管理矛盾、技术矛盾、物理矛盾矛盾
对一个系统中，各个子系统已经处于良好的运行状态， 但是子系统之间产生不利的相互作用、相互影响，使整个 系统产生问题。问题的产生就存在着矛盾：需要什么，要 改善什么——无人知晓，各个因素都是积极的但彼此影响 对方的实现。
TRIZ
（一）冲突解决理论1、技术冲突解决原理TRIZ提出描述技术冲突的39个通用工程参数：运动物体质量、静止物体质量、运动物体长度、静止物体长度等。
为了解决技术冲突，TRIZ理论提出了40 项发明原理，如分割、分离、局部质量、不对称等。
通过研究，Altshuller提出了冲突矩阵，该矩阵将描述技术冲突的39个工程参数与40条发明原理建立了对应关系，解决了设计过程中选择发明原理的难题。
2、物理冲突解决原理Terninko于1998年提出的物理冲突描述方法为：(1)为实现关键功能，子系统要具有一有用功能，但为了避免出现一有害功能,子系统又不能具有上述有用功能。
(2)关键子系统的特性必须是一大值以能取得有用功能，但又必须是一小值以避免出现有害功能。
(3)关键子系统必须出现以取得一有用功能，但又不能出现以避免出现有害功能。
TRIZ提出采用分离原理解决物理冲突的方法，包括空间分离和时间分离、基于条件的分离、整体与部分的分离。
英国Bath大学的Mann提出，解决物理冲突的分离原理与解决技术冲突的发明原理之间存在关系，一条分离原理可以与多条发明原理存在对应关系。
（二）物—场模型分析方法物—场分析是用符号表达技术系统变换的建模技术。
物—场模型分析方法产生于1947—1977年，每一次的改进都增加了新的可用的知识，现在已经有了76 种标准解。
这些标准解是最初解决问题方案的精华，因此，物—场分析为我们提供了一种方便快捷的方法，利用这种方法，可以在汲取基本知识的基础上产生不同想法。
TRIZ理论认为，技术系统构成要素S1、作用体S2、场F三者缺一就会造成系统不完整。
而当系统中某一物质的特定机能没有实现时，系统就会产生问题。
为了控制这一物质产生的问题，有必要引入另外的物质。
由此产生这些物质之间的相互作用并伴随能量（场）的产生、变换、吸收等，物—场模型也从一种形式变换为另一种形式。
因此各种技术系统及其变换都可用物质和场的相互作用形式表述。
物理矛盾及其解决方法-TRIZ
3.2.2 物理矛盾的解决步骤
解决物理矛盾的两个步骤 第一步，定义物理矛盾 第二步，运用分离原则解决物理矛盾
3.2.3 定义物理矛盾步骤
Step1. 技术系统的因果分析
Step2. 从因果轴定义技术矛盾
Step3. 提取物理矛盾：在这对技术矛盾中找到一个参数，及其相反的两个要
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。
时间分离
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。
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。
整体与部分分离
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。
空间分离 实例
冰箱问题 为了利于长期存放食物，需要将食物至于超低温下，冷冻保存；为了 方便暂时存放食物，需要将其置于较低的温度下，但不能结冰，以便 于随时取用。
• 第一步：定义物理矛盾 • 参数：温度 • 要求1：高 • 要求2：低 • 第二步：什么空间需要满足什么要求？ • 空间1：保鲜，随时取用 • 空间2：长期冷冻 • 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。
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2014.5.10
目录
• 3.1 物理矛盾概述 • 3.2 解决物理矛盾的解决方法及实例
3.1 物理矛盾概述
3.1 物理矛盾概述
矛盾
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。
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水的密度使水变得柔软一些防受伤跳水问题跳水时由于要从较高的空间跳下如果水太硬会造成运动员受到巨大冲击容易受伤327整体与部分分离整体与部分的分离可以利用以下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
TRIZ的九大经典理论体系
TRIZ的九大经典理论体系TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。
经过半个多世纪的发展，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系。
TRIZ解决问题过程中，将问题的通解具体化是一个难点，这需要有深厚的领域背景知识。
TRIZ理论认为，一个成功的设计可由如下公式描述：S=Pc×Pkn×(1+M)×(1+T)其中：S——成功的设计；Pc——个人解决问题的能力；Pkn——领域知识的水平与经验；M——TRIZ方法论与哲学思想的运用；T——TRIZ工具的运用。
在公式中，Pc和Pkn 都与领域知识有关。
因此，尽管TRIZ理论的创始人阿奇舒勒否认了经验知识在TRIZ 理论中的重要性，但从上述公式可以看出经验知识依然对TRIZ理论的应用构成了重要的支持。
所以，在TRIZ 理论中融入经验思维模式，应是TRIZ理论在应用中的一个发展方向。
(一)TRIZ的技术系统八大进化法则。
阿奇舒勒的技术系统进化论可与达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，称为三大进化论。
TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：1、技术系统的S曲线进化法则；2、提高理想度法则；3、子系统的不均衡进化法则；4、动态性和可控性进化法则；5、增加集成度再进行简化法则；6、子系统协调性进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则。
技术系统的这八大进化法则可应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等。
它可用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。
(二)最终理想解(IFR)。
TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解(ideal final result，IFR)，以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。
triz物理矛盾及其解决办法分析
矛盾
工程 矛盾
社会 矛盾
自然 矛盾
技术 矛盾
管理 矛盾
个性 矛盾
组织 矛盾
社会 矛盾
自然 定律 矛盾
宇宙 定律 矛盾
3
物理矛盾及其解决方法
• 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
4
物理矛盾及其解决方法
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。
31
物理矛盾及其解决方法
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。
5
物理矛盾及其解决方法
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。
锅压力
输气
控制孔
管
移动杆
弹簧
25
25
物理矛盾及其解决方法
整体与部分的分离 • 所谓整体与部分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。
物理矛盾及分离原理
物理矛盾
?
整体与局部分离
• 将矛盾双方在不同的系统级别分离开来。
• 使用整体与局部分离的条件： • 当系统（整体）或关键子系统（局部）矛
盾双方在子系统、系统、超系统级别只出 现一方时。 • 整体与局部分离：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
实例：用整体与部分分离解决物理矛盾
• 具体来讲，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性能“F”，同时又具有性能“-
F”。 • 3）系统或关键子系统必须处于状态“S”及状态“-S”。 • 常见的物理矛盾见下表：
常见的物理矛盾情形
类别 几何类
长与短 宽与窄
物理矛盾 厚与薄 平行与交叉
状态变化
个体与整体分离
12 等势 28 机械系统替代 31 多孔物质 32 改变颜色 35 几何/物理/化学
状态变化 36 相变 38 强氧化 39 惰性和真空环境 40 复合材料
思考题（1）
• 虎钳要夹紧形状奇特的对象很困难 • 夹持面要平：夹住形状单纯的物品 • 夹持面要不平：夹住形状奇特的物品 • 解决方案？
方时。
• 空间分离实例： • 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。
十字路口的物理矛盾描述
• 要通过十字路口，车辆必须占据十字路口的某 个位置（A）
• 为避免和其它车辆相撞，一定不得占据十字路 口的位置（非A）
➢ 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）
11 预先应急措施 15 动态性 16 不足或超额行动 18 振动 19 周期性动作 20 有效作用的持续
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空间分离 实例
冰箱问题 为了利于长期存放食物，需要将食物至于超低温下，冷冻保存；为了 方便暂时存放食物，需要将其置于较低的温度下，但不能结冰，以便 于随时取用。 • • • • • • • • • • 第一步：定义物理矛盾 参数：温度 要求1：高 要求2：低 第二步：什么空间需要满足什么要求？ 空间1：保鲜，随时取用 空间2：长期冷冻 第三步：以上两个空间段是否交叉？ √ 应用空间分离 否□ 是□ 尝试其他分离方法。 创新原理1：分割：对温度要求的不同的空间 进行分割处理，上部文帝较高，下部温度较低
3.2.5 时间分离
时间分离原理
可以利用以下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
温度的高低构成物理矛盾
3.2.3.2 应用分离原理解决物理矛盾的步骤
第一步：定义物理矛盾 参 数： 要求1： 要求2：
第二步：对在什么空间/时间/条件/系统上需要满足什么要求进行确定
空间/时间/条件/系统1： 空间/时间/条件/系统2： 第三步：对以上两个空间段是否交叉进行判断 否 □ 应用空间/时间/条件/系统分离原理 是 □ 尝试其他分离方法
•
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。
物理 矛盾
技术 矛盾
管理 矛盾
个性 矛盾
组织 矛盾
社会 矛盾
自然 定律 矛盾
宇宙 定律 矛盾
3.1 物理矛盾概述
• 3.1.2 物理矛盾的定义
物理矛盾是对系统的同一个参数 有不同（或相反）的要求，就出现
了物理矛盾。比如说，要求系统的 某个参数既要高又要低，或既要大 又要小等。
TRIZ解决问题的工具
第三讲 物理矛盾及其解决方法
部门： CPIC 研发中心
2014.5.10
目录
• 3.1 物理矛盾概述 • 3.2 解决物理矛盾的解决方法及实例
3.1 物理矛盾概述
3.1 物理矛盾概述
矛盾
3.1.1 矛盾的分类
• １、工程矛盾、社会 矛盾及自然矛盾
工程 矛盾 社会 矛盾 自然 矛盾的空间跳下，如果水太硬，会造成运动员受到 巨大冲击，容易受伤
分析：水硬（防止运动员撞击池底） 水软（防止运动员受伤） 矛盾：水的软硬 条件分离：采用物理参数，改变水的密度， 向游泳池的水中打入气泡，降低水的密度， 使水变得柔软一些，防受伤
3.2.7 整体与部分分离
Step1. 技术系统的因果分析 Step2. 从因果轴定义技术矛盾 Step3. 提取物理矛盾：在这对技术矛盾中找到一个参数，及其相反的两个要 求
茶杯问题
• 因果分析问题： 水杯热 水杯凉 利于泡茶、保温 利于用手操作 不烫手 烫手
温度
• 物理矛盾提取：
根据条件的不同，希望水杯 温度即热又冷
3.2 解决物理矛盾的解决方法
3.2.1物理矛盾的解决办法 — — 分离原则
物理矛盾的4大分离原理 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。
时间分离
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。
整体与部分的分离
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
符号表示 A+ A-
例如：对桌子厚度的不同要 求——桌子的厚与薄
结实 轻便
厚 厚度 薄
3.1 物理矛盾概述
• 3.1.3 物理矛盾与技术矛盾的区别
物理矛盾
同一个参数，两个不同的要求
技术矛盾
两个参数之间不同要求
3.1 物理矛盾概述
物理矛盾的表现：
• 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
整体与部分分离 实例
固定电话 人打电话时候，通常需要离开干其他的 事情，但是同时又于电话线的约束，不
可以离开太远
矛盾：人打电话不能离开，又需要离开 采用窗型原理：机械系统的替代，电磁场 子母机整体与部分的分离解决：子母机
出题
• 1、什么是物理矛盾? • 2、技术矛盾和物理矛盾的关系? • 3、分离原理有几种基本类型? • 4、应用分离原理解决物理矛盾的具体步骤是什么？
3.2.4 空间分离
空间分离 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
3.1 物理矛盾类型
类别 几何类 材料及能量类 功能类 长与短 时间长与短 喷射与堵塞 物理矛盾 对称与非对称 粘度高与低 推与拉 平行与交叉 功率大与小 冷与热 厚与薄 摩擦系数大与小 快与慢
类别 几何类 材料及能量类 功能类 圆与非圆 多与少 运动与静止 锋利与钝
物理矛盾 宽与窄 导热率高与低 软与硬 水平与垂直 温度高与低 成本高与低 密度大与小 强与弱
时间分离 实例
自行车存放问题 自行车在不使用时，由于体积 较大，占用存放空间
同理
• • • • • • • • • •
第一步：定义物理矛盾 参数：面积 要求1：大 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。 采用创新原理15动态特性：采用折叠式，自行 车在行走时体积大，在储存时因折叠体积变小。
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。
整体与部分分离
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。
3.2.2 物理矛盾的解决步骤
解决物理矛盾的两个步骤
第一步，定义物理矛盾 第二步，运用分离原则解决物理矛盾
3.2.3 定义物理矛盾步骤
3.2.6 条件分离
条件分离
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 •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