创新方法与创新设计-第五章

为了应用方便，上述39个通用工程参数可分为如下三类： 1)通用物理及几何参数：No．1-12，N.17-18，NO.21。 2)通用技术负向参数：No．15～16，No．19-20，No．22～26，
No．30~31， No．36~37 。 3)通用技术正向参数：No．13～14，No．27-29，No.32-35， No．38~39 。 负向参数(Negative parameters)指这些参数变大时，使系统或子系统的性
技术矛盾
理解上述术语的实例： 系统：汽车 子系统：发动机、车门、车灯等 元件（组件）：挡泥板、扶手等 参数：速度、重量、油耗等
技术矛盾
为了改善技术系统的某个参数，导致该技术系统的另一 个参数发生恶化。这种由两个参数构成的矛盾叫技术矛盾。
其特点是：有两个不同参数。
技术矛盾
2、技术矛盾举例
1）慢工出细活 想让任务做得细致，干活速度就得慢； 改善的参数：产品的质量（加工精度） 恶化的参数：时间损失
标准技术正向参数
序号 通用工程参数名称 13 稳定性 14 强度 27 可靠性 28 测量精度 29 制造精度 32 可制造性 33 操作流程的方便性 34 可维修性 35 适应性，通用性 38 自动化程度 39 生产率
技术矛盾
1、技术矛盾的定义 在理解技术矛盾之前，先了解一些基本术语： 1）技术系统：由多个子系统和元件组成，并通过子系统和 元件之间的相互作用实现一定的功能。 2）参数：表明技术系统中某一性质的量。
将其对应解决的法则，整理成矩阵的方式，提供一个 快速简单的方式，找到解决技术矛盾的法则，这个矩 阵为39x39的矩阵，共有1263个元素。 空矩阵共234
个，表示此类问题较少见。
矛盾矩阵表
矛盾矩阵表的作用：便于找到创新原理，提高解决技术矛盾 问题的效率；
矛盾矩阵表的说明：
1. 格中的数字表示 常用的创新原理， 顺序的先后表示应 用频率的高低；
温度
强度
物理矛盾
• 一个技术系统中，由表述系统性能的同一个参数具有相互排 斥（相反的或不同）需求所构成的矛盾称之为物理矛盾。 即：技术系统要求某一参数性质为A 同时又要求这一参数性质为非A
例如：温度既高又低； 长度既长又短； 体积既大又小； 光线既明又暗； 材质既硬又软； 容量既多又少。
物理矛盾
39个标准技术参数
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.应力或压强 12.形状
13.稳定性
14.强度 15.运动物体的作用时间 16.静止物体的作用时间 17.温度 18.照度 19.运动物体的能量消耗 20.静止物体的能量消耗 21.功率 22.能量损失 23.物质损失 24.信息损失 25.时间损失
• 案例:飞机的机翼应有大的面积以便起飞与降落，但又要 较小以便高速飞行。
• 案例:汽车的安全气囊应该快速被打开以保护驾驶员和乘 客，但是速度又应该足够慢以尽量减少对驾驶员和未成年 乘客的伤害。
• 案例:婴儿使用的勺子应该硬才能盛饭，但是又应该软， 否则会伤害宝宝的牙床。
物理矛盾
• 例如汽车行驶时希望空间要大，但停车时又希望车身变小。
能变差。如子系统为完成特定的功能所消耗的能量(No．19-20)越大， 则设计越不合理。 正向参数(Positive parameters)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(No．32)指标越高，子系统制造成本就越底。
39个标准技术参数
标准物理和几何参数
序号 通用工程参数名称
26.物质的量
27.可靠性 28.测量精度 29.制造精度 30.作用于物体的有害因素 31.物体产生的有害因素 32.可制造性 33.操作流程的方便性 34.可维修性 35.适应性及通用性 36.系统的复杂性 37.控制和测量的复杂性 38.自动化程度
39.生产率
39个标准技术参数
技术参数的分类
运动 物体 尺寸
运动
速度
物体 使用
能量
制造 精度
运动物体质量 静止物体质量 运动物体尺寸 速度
矛盾矩阵表
创新原理的使用次数
450 400 350 300 250 200 150 100 50
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
技术矛盾
例２：两段管道的接口处，经常会用到法兰连接。因为维修时需要拆 开法兰连接，故希望螺栓数量少一些、以便快速完成拆卸工作，同时， 系统的重量会轻一些。但从密封的角度看，要求螺栓数量尽可能多， 以得到均匀的密封压力，尤其在输送一些高温高压气体时，对螺栓数 量要求更多。
问题分析：如果要保证密封性好，则维修时需要耗费较长时间来拆装， 效率低，系统重量大。 对照39个标准技术参数来进行描述，要改善的标准参数是： 1）静止物体的重量； 2）可操作性； 3）系统的复杂性； 而恶化的标准参数： 1）结构的稳定性；2）可靠性。
矛盾矩阵表 分离原理 知识效应库 76个标准解 创新原理 创新原理 科学效应
关于矛盾
Altshuller从二十万件的专利中，仔细研究其中的四万件 最具创意的专利，进而从中找出解决发明问题的原理。
• Altshuller发现每一个具有创意的专利，基本上都是在解 决矛盾性问题，其中包含着需求矛盾的问题。
统产生一种有害功能或加强了已存在的一种有害功能； 消除一种有害功能导致另一个子系统有用功能降低； 有用功能的加强或有害功能的减少导致另一个子系统
或系统变得复杂化。
参数A
参数B
技术矛盾
• 案例：为了获得足够的伸长量，需将高强度钢筋加热到 700ºC，但这会导致机械强度降低。
• 案例：线材生产过程的冷却工艺中，需要达到薄的锈层， 需要快速冷却，但是拉伸强度会降低。
解决问题(S) （3阶段）
40创新原理 4大分离原理 76个标准解系 统
科学效应库 ARIZ（发明问 题解决算法）
技术系统进化 趋势
系统裁剪设计
评估方案(V)
（4阶段）
PUGH矩阵
专利引用分析
TRIZ系统化解题步骤
问题描述
功能分析 TRIMMING
因果分析
技术矛盾 物理矛盾 功能模型
物场模型
ARIZ
1
运动物体的重量
2
静止物体的重量
3
运动物体的尺寸
4
静止物体的尺寸
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，压强
12 形状
17 温度
18 照度
21 功率
标准技术负向参数
序号 通用工程参数名称 15 运动物体作用时间 16 静止物体作用时间 19 运动物体消耗能量 20 静止物体消耗能量 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 30 作用于物体的有害因素 3l 物体产生的有害因素 36 系统的复杂性 37 控制与测试的复杂性
技术矛盾 物理矛盾
技术矛盾是技术系统中两个参数之间的矛盾；
物理矛盾是技术系统中针对一个参数的矛盾。
技术矛盾
技术矛盾是指当用已知的办法去改善技术系统的一部分(或一 个参数)时，该系统的其它部分(或其它参数)就要不可容忍地 变坏。
常表现为一个系统中两个子系统之间的矛盾： 在一个子系统中引入一种有用功能，导致另一个子系
该问题中存在的冲 突？
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，但靶标碎片叉将地面弄脏 乱。
技术矛盾
思考题2解析： 改善的标准技术参数是： 希望增大靶标体积（7运动物体的体积）； 恶化的标准技术参数是： 靶标碎片对地面产生作用（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，物体产生的有害因素。
反之，干活速度快，任务完成的就不细致。 改善的参数：时间损失 恶化的参数：产品的质量（加工精度）
通常采用折衷的办法，速度不快不慢，精度不高 不低，回避，掩盖并保留基本矛盾，没有真正解 决矛盾。
技术矛盾
2）为了在较短的距离内将松软的物体提升到一定的高度， 需要增加传送带的倾角，但由于摩擦力的限制，太大的倾角 将导致物体下滑而不能被提升；这个问题中的技术矛盾如何 定义呢？ 改善的参数：减少了传送距离 恶化的参数：可靠性下降
技术矛盾
思考题1：每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是很困难 的，必须耗费大量的时间在地球表面上将陨石挑拣出来，但 往往仅能得到约百万分之一。
该问题中存在的冲 突？
该问题存在的矛盾：必须寻找大量陨石，但会大大增加寻找 的时间。
矛盾矩阵表
使用矛盾矩阵表的解题过程
改
善
的
工
程
参
功
问
数
矛
能
题
盾
分 析
描
述
恶
化
问 题
矩 阵 表
的
工
程
参
数
40 TRIZ
问
条
题
创
解
新
决
原
方
理
案
矛盾矩阵表
矛盾矩阵表的发展
Altshuller历经16年，分析归纳经常遇到技术矛盾的 系统特征，共有三十九个，可分为六大类：物理或几 何参数、品质或功能参数、負面性质参数。