第5章技术矛盾及其求解

第五章技术矛盾及其求解第五章技术矛盾及其求解本章学习目标1.了解“矛盾的分类”、“技术矛盾的概念”2.掌握“如何定义技术矛盾”3.熟悉39个通用工程参数的解释与分类4.熟练掌握解决技术矛盾的矛盾矩阵法，并能加以运用解决实际发明创新问题第五章技术矛盾及其求解技术矛盾概述5.1.1矛盾案例导入“对立统一规律”这一观念是由中国古代哲人在观察世界时最先提出的哲学范畴。他们认为世界是物质的，物质世界在阴阳二气的相互作用下孽生着、发展着和变化着。阴阳学的学说认为阴和阳相互转化生生不息，阴阳的对立、统一、消长、和谐这一哲学思想被我国古代的先哲浓缩于太极图中。老子在《道德经》中说道:“万物负阴而抱阳”，指明了一切现象和事物都存在正反两个方面，阴阳的对立与消长是宇宙万物的基本规律。第五章技术矛盾及其求解矛盾技术系统中，矛盾就是反映相互作用的因素之间在功能特性上具有不相容要求或对同一功能特性具有不相容（相反)要求的系统矛盾模型。矛盾的示例消费者与技术之间的8种矛盾关系普遍的城市交通拥堵学校毕业生的就业问题第五章技术矛盾及其求解矛盾解决流程图问题分析矛盾物理矛盾技术矛盾分离原理改善技术特征恶化技术特征矛盾解决矩阵发明原理评价解最终解科学原理库其他方法第五章技术矛盾及其求解矛盾的分类1.矛盾的一般分类矛盾分为两个层次。第一个层次分为三种矛盾：自然矛盾、社会矛盾及工程矛盾，该三类矛盾中的每一类又可细分为若干类。自然矛盾自然定律矛盾是指由于自然定律所限制的不可能的解，它一般分为自然定律矛盾及宇宙定律矛盾。社会矛盾社会矛盾分为个性、组织、文化三类矛盾。工程矛盾工程矛盾分为技术矛盾、物理矛盾和数学矛盾三类。第五章技术矛盾及其求解矛盾的一般分类矛盾自然矛盾自然定律矛盾宇宙定律矛盾社会矛盾工程矛盾文化矛盾组织矛盾个性矛盾数学矛盾物理矛盾技术矛盾第五章技术矛盾及其求解2.基于TRIZ的分类根据矛盾的不同表现形式和不同形成的原因，阿奇舒勒将矛盾分为管理矛盾、技术矛盾和物理矛盾三大类。一般而言，TRIZ将管理矛盾排除在考虑的范围之外，即TRIZ主要解决的是技术矛盾和物理矛盾。管理矛盾管理矛盾指的是这样一种场景：根据现场出现的情况，从内心认为需要做一些事情了，以希望取得某些结果或避免某些现象的发生，但却不知如何去做。第五章技术矛盾及其求解技术矛盾对于技术矛盾，TRIZ的定义为：一个系统存在多个评价参数，而技术矛盾总是涉及系统的两个基本参数，如A和B。而当试图改善A时，B的性能变得更差了；或反之。如果考虑的系统参数超过2个，则可以构建另外的技术矛盾。物理矛盾物理矛盾只涉及系统中的一种性能指标，其矛盾在于：为了某种功能的实现，对这一性能指标提出了完全相反的要求，或对该子系统或部件提出了相反的要求。第五章技术矛盾及其求解技术矛盾当改善技术系统中某一特性或参数时，同时引起系统中另一特性或参数的恶化，这种矛盾就称为技术矛盾技术矛盾的具体表现123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第五章技术矛盾及其求解定义技术矛盾的一般步骤从第二步中找出此技术系统的现有解决方案改善的参数A第一步：问题是什么第二步：现有解决方法是什么第三步：现行方案的缺点是什么第一步是对初始的实际问题进行分析，可以使用因果分析或者组件分析等方法，通过这些分析方法找到问题的入手点从第二步中找出此技术系统的现有解决方案改善的参数A从第三步中找出现有的解决方案恶化的参数B，A与B构成了一对技术矛盾第五章技术矛盾及其求解示例：手机尺寸的一个技术矛盾为了观看方便，希望手机的屏幕越大越好，按键区也应该有一定的空间。但是，这必然会增加手机的尺寸。定义相应矛盾①希望手机的屏幕大，又不希望手机的屏幕大(定义为了物理矛盾)②在改善了手机的观看性能的同时增加了它的尺寸(定义为了技术矛盾)第五章技术矛盾及其求解折中法综合考虑观看和尺寸后给出一个合适的大小TRIZ解法采用“维数变化”原理，将手机改为折叠式的、滑盖式。甚至将屏幕与按键做在同一平面上(空间的虚拟划分)，就成为了触摸屏手机第五章技术矛盾及其求解39个通用工程参数39个通用工程参数简介TRIZ的发明者阿奇舒勒通过对大量发明专利的研究总结出工程领域内常用的表述系统性能的39个通用工程参数，通用参数一般是物理、几何和技术性能的参数。运动物体运动物体是指自身或借助于外力可在一定的空间内运动的物体静止物体静止物体是指自身或借助外力都不能使其在空间内运动的物体第五章技术矛盾及其求解序号通用工程参数名称序号通用工程参数名称序号通用工程参数名称1运动物体的重量14强度27可靠性2静止物体的重量15运动物体的作用时间28测量精度3运动物体的尺寸16静止物体的作用时间29制造精度4静止物体的尺寸17温度30作用于物体的有害因素5运动物体的面积18光照度31物体产生的有害因素6静止物体的面积19运动物体的能量消耗32可制造性7运动物体的体积20静止物体的能量消耗33可操作性8静止物体的体积21功率34可维修性9速度22能量损失35适应性及多用性10力23物质损失36系统的复杂性11压力或压强24信息损失37控制与测量的复杂度12形状25时间损失28自动化程度13稳定性26物质的量39生产率39个通用工程参数第五章技术矛盾及其求解39个通用工程参数的简明注释名称解释静止物体位移不发生变化的物体运动物体位移发生变化的物体重量重力场中的物体受到的重力长度物体上的任意线性尺寸，如厚度、长度、周长面积物体上的任意表面积量度，如平面、凹面或凸面体积物体占用的空间速度物体的位移或过程与时间的比值力改变物体运动状态的作用压力或压强单位面积上的作用力，包括张力形状一个物体的轮廓或外观稳定性物体的组成、结构及外形随时间的变化强度物体抵抗外力破坏的能力作用时间物体连续完成某种功能的时间温度物体所处热状态，代表宏观系统热动力平衡的状态特征，还包括其他热学参数，比如影响温度变化速率的热容光照度照射到某一表面上的光通量与受光表面面积的比值。包括亮度、反光性和色彩等。能量消耗物体连续执行给定功能所需的能量功率物体在单位时间内所做的功第五章技术矛盾及其求解名称解释能量损失做无用功消耗的能量，这部分能量没有实现有用功能物质损失物体的组成部分或全部损失信息损失某种数据部分或者全部，永久或者临时的损失，如气味的浓度，声音的大小等时间损失一项活动所延续的时间间隔，即没有实现有用功能而浪费的时间物质的量物体（系统）的材料、物质、部件或者子系统的数量可靠性物体（系统）在规定的方法和状态下完成规定功能的能力。测量精度系统特性的测量结果与实际值之间的偏差程度制造精度所制造的产品的性能结果与设计预定结果的偏差程度作用于物体的有害因素环境或超系统中其他部分施加于物体的有害作用，它使物体的功能参数退化物体产生的有害因素技术系统本身产生的对本系统或超系统的有害作用可制造性制造某种物体的过程的方便或者简易程度可操作性在保证质量不变的情况下，操作过程中需要的人数越少，操作步骤越少，以及工具越少，代表方便性越高可维修性出现故障后，可以很方便、很简单、在很短时间内进行维修适应性及多用性物体（系统）响应外部变化的能力，或适应各种外部变化的能力系统的复杂性系统的数量多，各部分关系复杂，不容易进行分析，不容易了解系统的结构控制与测量的复杂度不容易对物体进行测量，不容易将某性能控制在某个范围内自动化程度物体（系统）在无人操作的情况下自身执行有用功能的能力生产率单位时间内系统执行的功能或者操作的数量第五章技术矛盾及其求解39个通用工程参数的分类39个通用工程参数根据系统改进时工程参数的变化分类根据参数特点分类通用物理及几何参数通用技术负向参数通用技术正向参数改善的参数恶化的参数第五章技术矛盾及其求解解决技术矛盾的矛盾矩阵方法传统方法第一步第二步第三步第四步对实际问题进行认真分析建立相应问题模型应用不同的解决工具，得到相应的解决方案模型将这些解决方案模型应用到具体问题中，得到最终解第五章技术矛盾及其求解TRIZ解决问题的方法首先，将一个待解决的实际问题转化为问题模型然后，针对不同的问题模型，应用不同的TRIZ工具，得到解决方案模型最后，将这些解决方案模型应用到具体的问题之中，得到问题的解决方案TRIZ标准问题TRIZ中知识应用TRIZ通用解问题转化领域问题领域解类比思维第五章技术矛盾及其求解矛盾矩阵表的构成恶化的参数改善的参数1234…39运动物体的重量静止物体的重量运动物体的长度静止物体的长度…生产率1运动物体的重量＋—15，8，29，34—…35，3，24，372静止物体的重量—＋—10，1，29，35…1，28，15，353运动物体的长度8，15，29，34—＋—…14，4，28，294静止物体的长度—35，28，40，29—＋…30，14，7，26………………＋…39生产率35，26，24，3728，27，15，318，4，28，3830，7，14，26…＋•39×39的工程参数从行、列两个维度构成矩阵，方格共1521个，涵盖了约1263种工程技术矛盾。•列所描述的工程参数是待改善的参数。•行所描述的工程参数表示矛盾中可能引起恶化的参数。•数字表示TRIZ理论所推荐的解决对应技术矛盾的发明原理的序号，其数字顺序的先后表示应用频率的高低。•45°对角线的“+”方格是同一名称的工程参数所对应的方格，表示产生的矛盾是物理矛盾而不是技术矛盾；“-”方格表示暂时没有找到合适的发明原理来解决这类技术矛盾。•矛盾矩阵是不对称的。第五章技术矛盾及其求解应用矛盾矩阵的步骤流程性、操作性是TRIZ的一个重要特征，应用阿奇舒勒矛盾矩阵解决工程矛盾时，建议遵循16个具体步骤来进行。在解决不同领域的具体技术矛盾时，也可以适当增加或者跳过某些步骤或环节。应用矛盾矩阵的一般步骤第一步第二步第三步第四步确定技术参数查找TRIZ矛盾矩阵表发明原理的分析发明原理应用第五章技术矛盾及其求解示例：薄板玻璃的加工问题描述:某企业需要生产大量的各种形状的玻璃板。首先，工人们将玻璃板切成长方形，然后根据客户要求加工成一定的形状。然而，在加工过程中容易出现玻璃破碎现象，因为薄板玻璃受力时很容易断裂，而且玻璃的厚度是客户订单上要求的，不能更改。如何来解决这个难题呢?第一步确定技术参数经分析对应到通用技术参数，选择“32可制造性”作为改善的参数，选择“33操作性”作为被恶化的参数。第五章技术矛盾及其求解第二步查找TRIZ矛盾矩阵表欲改善的参数:32可制造性。被恶化的参数:33可操作性。查找TRIZ矛盾矩阵恶化的参数改善的参数31323334物体产生的有害作用可制造性可操作性可维修性31物体产生的有害因素＋———32可制造性—＋2，5，13，1635，1，11，933可操作性—2，5，12＋12，26，1，3234可维修性—1，35，11，101，12，26，15＋从矛盾矩阵表中查找32和33对应的方格，得到方格中推荐的发明原理序号共4个，分别是2，5，13，16第二步发明原理的分析分别对发明原理2，5,13,16进行相应分析第五章技术矛盾及其求解第四步发明原理应用综合以上4个发明原理的分析，组合是最具有价值的发明原理将多层薄板玻璃叠放在一起，从而形成一叠玻璃，而且事先在每层玻璃面上洒一层水或涂一层油，以保证堆叠后的玻璃间可以形成相当强的粘附力。一叠玻璃的强度会远大于单层玻璃的强度，在加工中就可以承受较大的力的作用，从而改善了薄板玻璃的可制造性。当加工完成后，再分开每层玻璃，从而获得了客户要求的产品。解决方案：第二章TRIZ创新思维方法1.什么是技术矛盾？定义技术矛盾的步骤有哪些？并通过一些实例展开说明。2.简述矛盾矩阵的作用与使用方法。3．通过查找矛盾矩阵，找到解决下列技术矛盾的发明原理。（1）改善：温度恶化：强度（2）改善：能力损失恶化：制造精度4.寻找日常生活中存在的一些问题