3.TRIZ創(chuàng)新理論阿奇舒勒矛盾矩陣

1、3.TRIZ創(chuàng)新理論阿奇舒勒矛盾矩陣o 1.矛盾的概念及分類(lèi)o 2.物理矛盾及其解決原理o 3.技術(shù)矛盾及其解決原理o 4.矛盾矩陣及其應(yīng)用n 4.1矛盾矩陣的構(gòu)造n 4.2矛盾矩陣的應(yīng)用n 4.3技術(shù)矛盾解決方法實(shí)際應(yīng)用舉例o 5.TRIZ法技術(shù)矛盾和物理矛盾解的基本思路o 6.40條發(fā)明創(chuàng)新原理的使用竅門(mén)1.矛盾的概念及其分類(lèi)o 矛盾普遍存在于各種產(chǎn)品或技術(shù)系統(tǒng)中。o 技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化過(guò)程就是不斷解決系統(tǒng)所存在矛盾的過(guò)程。o 矛盾的類(lèi)型：2.物理矛盾及其解決原理o 所謂物理矛盾是指為了實(shí)現(xiàn)某種功能，一個(gè)子系統(tǒng)或元件應(yīng)具有某種特性，但該特性出現(xiàn)的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生與此相反的不利或有害的后果。o 物理矛盾

2、一般來(lái)說(shuō)有兩種表現(xiàn)：n 一是系統(tǒng)中有害性能降低的同時(shí)導(dǎo)致該系統(tǒng)中有用性能的降低；n 二是系統(tǒng)中有用性能增強(qiáng)的同時(shí)導(dǎo)致該系統(tǒng)中有害性能的增強(qiáng)。常見(jiàn)的物理矛盾物理矛盾的解決方法（4種表示法）o 1.空間分離空間分離：將矛盾雙方分離在不同的空間，以降低解決問(wèn)題的難度。當(dāng)系統(tǒng)矛盾雙方在某一空間只出現(xiàn)一方時(shí)，空間分離是可能的。n 舉例：測(cè)量海底時(shí)，將聲納探測(cè)器與船體空間分離，用以防止干擾，提高測(cè)試精度。n 又如在快車(chē)道上方建立人行天橋，車(chē)流和人流各行其道，實(shí)現(xiàn)空間的分離。物理矛盾的解決方法（4種表示法）o 2.時(shí)間分離時(shí)間分離：將矛盾雙方分離在不同的時(shí)間，以降低解決問(wèn)題的難度。當(dāng)系統(tǒng)矛盾雙方在某一時(shí)間只

3、出現(xiàn)一方時(shí)，時(shí)間分離是可能的。n 舉例：將飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)成可調(diào)的活動(dòng)機(jī)翼，以適應(yīng)在飛行中各個(gè)時(shí)間段的不同要求。n 又如為了解決用電高峰期電能緊缺的矛盾，進(jìn)行時(shí)間分離，用電低峰時(shí)降低電價(jià)，鼓勵(lì)人們低峰時(shí)間用電。物理矛盾的解決方法（4種表示法）o 3.條件分離：將矛盾雙方在不同的條件下分離，以降低解決問(wèn)題的難度。當(dāng)系統(tǒng)矛盾雙方在某一條件性下只出現(xiàn)一方時(shí)，條件分離是可能的。n 舉例：電子設(shè)計(jì)中的管腳復(fù)用物理矛盾的解決方法（4種表示法）o 4.整體與部分分離：將矛盾雙方在不同的層次分離，以降低解決問(wèn)題的難度。當(dāng)系統(tǒng)矛盾雙方在系統(tǒng)層次只出現(xiàn)一方時(shí)，整體與部分分離是可能的。n 舉例：采用柔性生產(chǎn)線，以滿足大

4、眾化和個(gè)性化市場(chǎng)需求的不同要求。物理矛盾的解決方法（11種表示法）序號(hào)序號(hào)解決方法解決方法應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1矛盾特性的空間分離矛盾特性的空間分離用齒形帶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)傳遞可降低因齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生用齒形帶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)傳遞可降低因齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。的噪聲。2矛盾特征的時(shí)間分離矛盾特征的時(shí)間分離折疊式自行車(chē)在行走時(shí)體積大，在儲(chǔ)存時(shí)因折疊體折疊式自行車(chē)在行走時(shí)體積大，在儲(chǔ)存時(shí)因折疊體積變小。積變小。3不同系統(tǒng)或元件與另一系統(tǒng)相不同系統(tǒng)或元件與另一系統(tǒng)相連連軋鋼時(shí)，傳送帶上的鋼板首尾相連，使鋼板端部保軋鋼時(shí)，傳送帶上的鋼板首尾相連，使鋼板端部保持一定溫度。持一定溫度。4將系統(tǒng)改為反系統(tǒng)，或?qū)⑾到y(tǒng)將系統(tǒng)改為反

5、系統(tǒng)，或?qū)⑾到y(tǒng)與反系統(tǒng)相結(jié)合與反系統(tǒng)相結(jié)合為防止?jié)櫥到y(tǒng)滲漏，常采用密封裝置。為防止?jié)櫥到y(tǒng)滲漏，常采用密封裝置。5系統(tǒng)作為一個(gè)整體具有特性系統(tǒng)作為一個(gè)整體具有特性+B，其子系統(tǒng)具有特性其子系統(tǒng)具有特性B鏈條與鏈輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)是柔性的，但每個(gè)鏈節(jié)鏈條與鏈輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)是柔性的，但每個(gè)鏈節(jié)卻是剛性的。卻是剛性的。6微觀操作為核心的系統(tǒng)微觀操作為核心的系統(tǒng)微波爐可代替電爐加熱食物。微波爐可代替電爐加熱食物。物理矛盾的解決方法（11種表示法續(xù)）序號(hào)序號(hào)解決方法解決方法應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例7系統(tǒng)中一部分物質(zhì)的狀態(tài)系統(tǒng)中一部分物質(zhì)的狀態(tài)交替變化交替變化運(yùn)輸時(shí)氧氣處于液態(tài)，使用時(shí)處于氣態(tài)。運(yùn)輸時(shí)氧氣處于液

6、態(tài)，使用時(shí)處于氣態(tài)。8由于工作條件變化使系統(tǒng)由于工作條件變化使系統(tǒng)從一種狀態(tài)向另一種狀態(tài)從一種狀態(tài)向另一種狀態(tài)過(guò)渡過(guò)渡形狀記憶合金管接頭在低溫下很容易安裝，而常溫形狀記憶合金管接頭在低溫下很容易安裝，而常溫下不會(huì)松開(kāi)。下不會(huì)松開(kāi)。9利用狀態(tài)變化所伴隨的現(xiàn)利用狀態(tài)變化所伴隨的現(xiàn)象象一種輸送冷凍物品裝置的支撐部件是由冰制成的，一種輸送冷凍物品裝置的支撐部件是由冰制成的，在冷凍物品融化過(guò)程中能最大限度地減少摩擦力。在冷凍物品融化過(guò)程中能最大限度地減少摩擦力。10用兩相的物質(zhì)代替單相的用兩相的物質(zhì)代替單相的物質(zhì)物質(zhì)拋光液可由一種液體與一種粒子混合組成。拋光液可由一種液體與一種粒子混合組成。11通過(guò)物理

7、作用及化學(xué)反應(yīng)通過(guò)物理作用及化學(xué)反應(yīng)使物質(zhì)從一種狀態(tài)過(guò)渡到使物質(zhì)從一種狀態(tài)過(guò)渡到另一種狀態(tài)另一種狀態(tài)為了增加木材的可塑性，可將木材注入含有鹽的氨為了增加木材的可塑性，可將木材注入含有鹽的氨水。水。物理矛盾的類(lèi)型o1.矛盾元素是通用工程參數(shù)，不同的設(shè)計(jì)條件不同的設(shè)計(jì)條件對(duì)它提出了完全相反的要求。n例如，對(duì)于建筑領(lǐng)域，墻體的設(shè)計(jì)應(yīng)該有足夠的厚度以使其堅(jiān)固。同時(shí)，墻體又要盡量薄以使建筑進(jìn)程加快并且總重比較輕。o2.矛盾元素是通用工程參數(shù)，不同的工況條件不同的工況條件對(duì)它有著不同的要求。n例如，某個(gè)裝置要實(shí)現(xiàn)溫度達(dá)到100，又要實(shí)現(xiàn)溫度達(dá)到200 ；n燈泡的功率既要是25W，又要是100W。o3.矛盾

8、元素是非工程參數(shù)，不同的工況條件對(duì)它有著不同的要求。n例如，冰箱的門(mén)既要經(jīng)常打開(kāi)，又要經(jīng)常保持關(guān)閉；n道路上既要有十字路口，又要沒(méi)有十字路口；n歌詠比賽的獎(jiǎng)項(xiàng)既要設(shè)立得多，又要設(shè)立得少等。例1：土地爺?shù)恼軐W(xué)o 這是古時(shí)候的一個(gè)神話故事。有一次土地爺外出，臨行前囑咐他的兒子替他在土地廟“當(dāng)值”，并且一定要把前來(lái)祈禱者的話記下來(lái)。他走后，前前后后來(lái)了四個(gè)祈禱者n一位果農(nóng)祈禱別刮風(fēng)，避免把快成熟的果子給刮下來(lái)；n一位船夫祈禱趕快刮風(fēng)，以便乘風(fēng)遠(yuǎn)航；n一位商人祈禱千萬(wàn)別下雨，以便趁著好天氣帶著大量的貨物趕路。n一個(gè)種地的農(nóng)民祈禱趕緊下雨，以免耽誤播種的季節(jié)；o 這一下子可難住了土地爺?shù)膬鹤?，他不知該?/p>

9、么辦才能滿足這些人們的彼此不同的要求，只好把所有祈禱者的話都原封不動(dòng)地記了下來(lái)。土地爺?shù)霓k法o 很快，土地爺回來(lái)了，看了兒子的記錄，哈哈一笑說(shuō)，別愁眉苦臉了，照我的辦法做就是了，肯定能滿足他們各自的要求。土地爺提筆在上面批了四句話：n刮風(fēng)莫到果樹(shù)園-果園農(nóng)夫，n刮風(fēng)河邊好行船-船夫；n白天天晴好走路-商人，n夜晚下雨潤(rùn)良田-種田農(nóng)夫。o 如此一來(lái)，四個(gè)不同的祈禱都如愿以償、皆大歡喜。其實(shí)，土地爺?shù)那皟删湓捳f(shuō)的是風(fēng)的“空間分離”，后兩句話說(shuō)的是雨的“時(shí)間分離”。例2：燃灶燃?xì)饪刂苚 分析問(wèn)題：燃具工作時(shí)燃?xì)獾妮斎氪笮∠Ｍ煽?，從而減少能源的浪費(fèi)。當(dāng)加熱鍋時(shí)，應(yīng)加大燃?xì)廨斎肓浚?dāng)鍋是空的或鍋不在位

10、置時(shí)，應(yīng)僅輸入少量燃?xì)?，起保溫或保持爐火燃燒的功能。o 物理矛盾提?。焊鶕?jù)條件的不同，希望燃?xì)廨斎肟纱罂尚?，?gòu)成物理矛盾。燃灶燃?xì)廨斎肟刂品椒╫ 使用分離原理中的條件分離原理來(lái)解決。o 1.當(dāng)鍋被取走或鍋內(nèi)食物較輕時(shí)，移動(dòng)桿受彈簧推力向上移動(dòng)，移動(dòng)桿上的控制孔與輸氣管道上的孔幾乎封合，燃?xì)廨斎霑?huì)變小。o 2.當(dāng)鍋內(nèi)裝有食物放在此燃具上時(shí)，移動(dòng)桿受鍋的重力下移量增加，控制孔與主管上的孔口相連部分變大，輸氣量也隨之變大。例3：管理問(wèn)題o 矛盾表達(dá)：n 工程技術(shù)人員需要單獨(dú)工作，便于靜心思考提高工作效率；同時(shí)需要他們一起工作，便于交流想法，互相學(xué)習(xí)和促進(jìn)。構(gòu)成物理矛盾。o 1.時(shí)間分離n 1）咖啡間

11、歇 平時(shí)各人單獨(dú)工作，每天上下午有咖啡間歇，大家休息和交流。n 2）彈性工作制 每人每天工作8小時(shí)，不限時(shí)間段，但每天下午必須上班，保證見(jiàn)面和交流時(shí)間。例3.管理問(wèn)題o 3.空間分離 設(shè)置小辦公室和大會(huì)議室?；蛘叽筠k公室中設(shè)置擋板隔成相對(duì)單獨(dú)的辦公空間。o 4.基于條件的分離 小型家庭辦公如soho，大家在網(wǎng)絡(luò)上溝通并隨時(shí)上交工作結(jié)果，定期到公司交流與接收新任務(wù)。o 5.整體與部分分離 領(lǐng)導(dǎo)使用單獨(dú)辦公室，一般職員集體辦公。17物理矛盾與技術(shù)矛盾的聯(lián)系o物理矛盾和技術(shù)矛盾是可以彼此轉(zhuǎn)換的。通常來(lái)說(shuō)，許多技術(shù)矛盾，經(jīng)過(guò)分解和細(xì)化，最終都轉(zhuǎn)化成為物理矛盾。4個(gè)分離原理與個(gè)分離原理與40條發(fā)明創(chuàng)新原

12、理的對(duì)應(yīng)條發(fā)明創(chuàng)新原理的對(duì)應(yīng)分離原理發(fā)明原理序號(hào)空間分離1、2、3、4、7、13、17、24、26、30時(shí)間分離9、10、11、15、16、18、19、20、21、29、34、37整體與部分分離12、28、31、32、35、36、38、39、40基于條件的分離1、7、25、27、5、22、23、6、8、14、25、35、133.技術(shù)矛盾及其解決原理o 技術(shù)矛盾表現(xiàn)為：n 在一個(gè)子系統(tǒng)中引入一種有用功能后，會(huì)導(dǎo)致另一子系統(tǒng)產(chǎn)生一種有害功能，或加強(qiáng)了已存在的一種有害功能；n 一種有害功能會(huì)導(dǎo)致另一子系統(tǒng)有用功能的削弱；n 有用功能的加強(qiáng)或有害功能的削弱使另一子系統(tǒng)或系統(tǒng)變得復(fù)雜。39個(gè)工程參數(shù)與4

13、0個(gè)發(fā)明原理o TRIZ法通過(guò)對(duì)百萬(wàn)件專利的詳細(xì)研究，提出用39個(gè)通用工程參數(shù)來(lái)描述技術(shù)矛盾。o 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，首先要把組成矛盾雙方的性能用該39個(gè)通用工程參數(shù)來(lái)表示，這樣就將實(shí)際工程技術(shù)中的矛盾轉(zhuǎn)化為一般的標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)矛盾。o TRIZ法研究人員在對(duì)全世界專利進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，提出了40條解決技術(shù)矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理。o 這兩表是解決技術(shù)矛盾的關(guān)鍵，但由于篇幅的原故在此不詳列。4.矛盾矩陣及其應(yīng)用o TRIZ法解決問(wèn)題流程大致分為四步：n1.對(duì)待解決的實(shí)際問(wèn)題作詳盡的分析并提取存在的矛盾，n2.將該矛盾轉(zhuǎn)化為T(mén)RIZ法中的某種通用問(wèn)題模型，n3.利用TRIZ法工具得到TRIZ法提供的通用形式

14、的解，n4.把TRIZ解具體化為針對(duì)該實(shí)際問(wèn)題的具體解。o 矛盾矩陣是用39個(gè)通用工程特征參數(shù)組成的3939正方矩陣。o 該矩陣的行是按39個(gè)通用工程特性參數(shù)依次排列，代表工程參數(shù)需要改善的一方；該矩陣的列也是按39個(gè)通用工程特性參數(shù)依次排列，代表工程參數(shù)可能引起惡化的一方。o 矩陣元素用Mi-j表示，其下標(biāo)i表示該元素的行數(shù)，下標(biāo)j表示該元素的列數(shù)。o 由于矛盾不可能由自身造成，行與列號(hào)相同（i=j）的矩陣元素Mi-j為空集，用“”表示；若ij時(shí)，矩陣元素為空集，指這兩個(gè)特征參數(shù)間不構(gòu)成矛盾，或是存在矛盾但尚未找到適合的解，用“”號(hào)表示；若ij時(shí)，矩陣元素Mi-j為非空集，其數(shù)值為解決所在的

15、行與列通用工程特征參數(shù)所產(chǎn)生的技術(shù)矛盾的相關(guān)發(fā)明創(chuàng)新原理的編號(hào)，可在技術(shù)矛盾矩陣表中找到。224.1 矛盾矩陣的構(gòu)造23技術(shù)矛盾矩陣（局部）1.運(yùn)動(dòng)物體的重量2.靜止物體的重量3.運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度4.靜止物體的長(zhǎng)度5.運(yùn)動(dòng)物體的面積6.靜止物體的面積7.運(yùn)動(dòng)物體的體積 8.靜止物體的體積9.速度10.力 11.應(yīng)力或壓力 12.形狀 13.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性27.可靠性 28.測(cè)試精度 29.制造精度 30.物體外部有害因素作用的敏感性 31.物體產(chǎn)生的有害因素 32.可制造性 33.可操作性 34.可維修性 35.適應(yīng)性及多用性 36.裝置的復(fù)雜性 37.監(jiān)控與測(cè)試的困難程度 38.自動(dòng)化程度 39.

16、生產(chǎn)率14.強(qiáng)度 15.運(yùn)動(dòng)物體作用時(shí)間 16.靜止物體作用時(shí)間 17.溫度 18.光照度 19.運(yùn)動(dòng)物體的能耗20.靜止物體的能耗21.功率 22.能量損失 23.物質(zhì)損失 24.信息損失 25.時(shí)間損失 26.物質(zhì)或事物的數(shù)量 2439個(gè)技術(shù)特征參數(shù)o第一步，分析問(wèn)題，找出可能存在的技術(shù)矛盾，最好能用動(dòng)賓結(jié)構(gòu)的詞來(lái)表示矛盾。o第二步，針對(duì)具體問(wèn)題確認(rèn)一到幾對(duì)技術(shù)矛盾，并將矛盾的雙方轉(zhuǎn)換成技術(shù)領(lǐng)域的有關(guān)術(shù)語(yǔ)，進(jìn)而根據(jù)有關(guān)術(shù)語(yǔ)在TRIZ提供的39個(gè)通用工程特性參數(shù)中選定相應(yīng)的工程參數(shù)。o第三步，按照相矛盾的通用工程參數(shù)編號(hào)i和j，在矛盾矩陣中找到相應(yīng)的矩陣元素Mi-j，該矩陣元素值表示40條發(fā)

17、明創(chuàng)新原理的序號(hào)，按照該序號(hào)找出相應(yīng)的原理供下一步使用。o第四步，根據(jù)已找到的發(fā)明創(chuàng)新原理，結(jié)合專業(yè)知識(shí)，尋找解決問(wèn)題的方案。一般情況下，解決某技術(shù)矛盾的發(fā)明原理不止一條，應(yīng)該對(duì)每一條相應(yīng)的原理作解決技術(shù)矛盾方案的嘗試。o第五步，如果第四步的努力沒(méi)有取得較好的效果，就要考慮初始構(gòu)思的技術(shù)矛盾是否真正表達(dá)了問(wèn)題的本質(zhì)，是否真正反映了針對(duì)問(wèn)題創(chuàng)新改進(jìn)的方向。應(yīng)重新設(shè)定技術(shù)矛盾，并重復(fù)上述工作。254.2 矛盾矩陣的應(yīng)用o 每一分鐘都有幾十塊隕石撞擊到地球上。由于對(duì)隕石成分和結(jié)構(gòu)的分析能提供更多關(guān)于太陽(yáng)系的信息，所以科學(xué)家需要獲得更多的隕石。但區(qū)分隕石和普通巖石很困難，必須耗費(fèi)大量的時(shí)間在地球表面將

18、隕石挑揀出來(lái)，但往往僅能得到約百萬(wàn)分之一。這就產(chǎn)生了技術(shù)矛盾，即必須尋找大量隕石，但會(huì)大大增加尋找的時(shí)間。o 改善的通用工程參數(shù)是37（監(jiān)控制和測(cè)試的困難程度）：為了得到隕石，必須對(duì)地面上所有的石塊進(jìn)行分析；惡化的通用工程參數(shù)是將耗費(fèi)大量時(shí)間即25（時(shí)間損失）。o 因此本例子的技術(shù)矛盾是“監(jiān)控制和測(cè)試的困難程度vs時(shí)間損失”。26o 在射擊運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練中需要有供練習(xí)的靶標(biāo)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員擊中靶標(biāo)后，靶標(biāo)破裂成大量的碎片落到地面上，難以打掃。這個(gè)問(wèn)題的技術(shù)矛盾初始可表述為：具有一定體積的飛行靶標(biāo)對(duì)射擊運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練是必要的，但靶標(biāo)碎片又將地面弄臟亂。o 改善的通用工程參數(shù)是：希望增大靶標(biāo)體積（序號(hào)7運(yùn)動(dòng)

19、物體的體積）；惡化的通用工程參數(shù)是：靶標(biāo)碎片對(duì)地面產(chǎn)生作用（序號(hào)31物體產(chǎn)生的有害因素）的矛盾。o 因此本例子的技術(shù)矛盾是：“運(yùn)動(dòng)物體的體積VS物體產(chǎn)生的有害因素”。27o 技術(shù)矛盾解決方法的步驟：o 步驟一 分析問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)矛盾。o 步驟二 根據(jù)TRIZ，表述矛盾。n 采取某項(xiàng)措施時(shí),矛盾對(duì)中的一個(gè)參數(shù)變優(yōu),n 另一個(gè)參數(shù)變劣。o 步驟三 對(duì)照工具，得出解法。n 在矩陣表中尋找該矛盾對(duì)的解決辦法。o 步驟四 針對(duì)問(wèn)題，構(gòu)思設(shè)計(jì)。n 回到具體技術(shù)系統(tǒng)，解決具體問(wèn)題。284.3 技術(shù)矛盾解決方法實(shí)際應(yīng)用舉例o 分析：取杏仁時(shí)必須去殼，現(xiàn)用錘砸或用機(jī)械方式壓碎。制造性能好但產(chǎn)品的形狀不好。查39個(gè)通

20、用工程參數(shù)，得出32（可制造性）和12（形狀）之間有技術(shù)矛盾。o TRIZ法求解：查3939 矛盾矩陣，得出可用的發(fā)明創(chuàng)新原理為1（分割與切割）、28（機(jī)械系統(tǒng)的替代）、13（反向）和27（用廉價(jià)而壽命短的替代昂貴而壽命長(zhǎng)的物體）。o 分析改進(jìn)的具體技術(shù)方案：分割意味要把殼完全分開(kāi)，機(jī)械系統(tǒng)的替代意味要用另一種系統(tǒng)，反向意味應(yīng)從里向外加力。在密閉容器內(nèi)加入高壓空氣，突然降壓，杏仁內(nèi)的空氣膨脹，立刻打開(kāi)杏仁殼。為了得到高壓，可用高壓空氣，也可加熱容器使氣壓升高。o 類(lèi)似的技術(shù)問(wèn)題：開(kāi)雞蛋殼，開(kāi)蠶豆殼，開(kāi)核桃。29通用工程參數(shù)通用工程參數(shù)運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)物體重量重量靜止物體靜止物體重量重量運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)

21、物體長(zhǎng)度長(zhǎng)度形狀123121運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)物體重量重量+15, 8, 29,342靜止物體靜止物體重量重量+3運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度長(zhǎng)度8, 15, 29, 34+32可制造性可制造性1, 28, 13, 2730o 1. 分割與切割原理o 13. 反向功能原理o 27.用廉價(jià)而壽命短的替代昂貴而壽命長(zhǎng)的物體o 28. 機(jī)械系統(tǒng)的替代通用通用工程工程參數(shù)參數(shù)12形狀形狀32可制造可制造性性1, 28, 13, 273132o 如圖所示,家用燃?xì)庠罹吆湾伿且粋€(gè)小型技術(shù)系統(tǒng), 在功能域?qū)用妫喝細(xì)馊紵a(chǎn)生熱量,熱量傳導(dǎo)到鍋和抵御外界干擾三項(xiàng)功能。在物理域?qū)用?由被加熱的鍋,支鍋的支架,燃燒火焰和燃燒器四

22、部分組成。物理域的四大部分保證功能域的最優(yōu)實(shí)現(xiàn)。o 在現(xiàn)有燃?xì)庠钪?，燃?xì)獾娜紵话惚容^充分，不必做大的調(diào)整。而應(yīng)該在以下三個(gè)方面提出創(chuàng)新措施：n1，由于鍋底的形狀和大小不同，鍋底接觸火焰的程度不同，影響加熱效率。n2，并且家用燃?xì)庠钍且粋€(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，外界環(huán)境氣流會(huì)影響火焰的穩(wěn)定性。n3，外界環(huán)境氣流會(huì)帶走一部分燃燒熱。33o第一對(duì)矛盾：n現(xiàn)有結(jié)構(gòu)鍋底與燃燒器的距離隨鍋底的尺寸和形狀不同而變，火焰不能以最優(yōu)的方式把熱量傳給鍋。查T(mén)RIZ，得到通用工程參數(shù)32（可制造性）和22（能量損失）之間構(gòu)成矛盾對(duì)。o第二對(duì)矛盾：n燃?xì)庠畹幕鹧骈L(zhǎng)，外界氣流影響火焰的穩(wěn)定，造成系統(tǒng)對(duì)環(huán)境有害因素的高度敏感和火焰

23、靜尺寸變化的矛盾。是通用工程參數(shù)30（物體外部有害因素作用的敏感性）和4（靜止物體的長(zhǎng)度）之間的矛盾。o第三對(duì)矛盾：n燃?xì)庠钍情_(kāi)放的技術(shù)系統(tǒng)，環(huán)境里空氣會(huì)與系統(tǒng)內(nèi)熱氣進(jìn)行交換帶走熱量。從而構(gòu)成35（適應(yīng)性及多樣性）和22（能量損失）的矛盾。34第一對(duì)矛盾： 查矛盾矩陣，得到解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理是19（周期性作用原理）和35（參數(shù)變化）。兩個(gè)發(fā)明創(chuàng)新原理結(jié)合一起思考，可以得到鍋底與燃燒器之間應(yīng)該解決尺寸周期性變化時(shí)保持穩(wěn)定距離的問(wèn)題。通用工程參數(shù)通用工程參數(shù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體重量重量靜止靜止物體物體重量重量運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體長(zhǎng)度長(zhǎng)度能量能量損失損失123221運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體重量重量+15, 8,

24、 29,342靜止靜止物體物體重量重量+3運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體長(zhǎng)度長(zhǎng)度8, 15, 29, 34+32可制造可制造性性19，3535第二對(duì)矛盾：查矛盾矩陣，對(duì)應(yīng)解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理為1（分割與切割）和18（利用機(jī)械振動(dòng)）。分割與切割的原理在這里理解為把火焰分為細(xì)小區(qū)域，利用機(jī)械振動(dòng)在此不適合。通用工程參數(shù)通用工程參數(shù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體重量重量靜止靜止物體物體重量重量運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體長(zhǎng)度長(zhǎng)度靜止靜止物體物體長(zhǎng)度長(zhǎng)度12341運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體重量重量+15, 8, 29,342靜止靜止物體物體重量重量+3運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體長(zhǎng)度長(zhǎng)度8, 15, 29, 34+30物體外部物體外部有害因素有害因素作用的作用

25、的敏感性敏感性1，1836第三對(duì)矛盾： 查矛盾矩陣，所示的解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理編號(hào)18、15、1,分別是利用機(jī)械振動(dòng)、動(dòng)態(tài)化和分割與切割。利用機(jī)械振動(dòng)在此不適合，分割與切割可以把燃?xì)庠钕到y(tǒng)和外界環(huán)境分離開(kāi)來(lái)，而且應(yīng)該是動(dòng)態(tài)可變的。通用工程參數(shù)通用工程參數(shù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體重量重量靜止靜止物體物體重量重量運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體長(zhǎng)度長(zhǎng)度能量能量損失損失123221運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體重量重量+15, 8, 29,342靜止靜止物體物體重量重量+3運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)物體物體長(zhǎng)度長(zhǎng)度8, 15, 29, 34+35適應(yīng)性適應(yīng)性及及多多樣樣性性1,15,1837o 解決第一對(duì)矛盾。采用發(fā)明創(chuàng)新原理19和35的組合，隨鍋底尺

26、寸和形狀的變動(dòng)，鍋底與火焰的距離基本不變。采用支架可移動(dòng)或者火焰可移動(dòng)的方法。本例的發(fā)明專利采用了燃燒器可隨鍋底升降的方法。o 解決第二對(duì)矛盾，應(yīng)把火焰分割成細(xì)小區(qū)域，增加穩(wěn)定性。用陶瓷紅外燃料器代替普通燃燒器噴頭，設(shè)置幾十個(gè)小孔為燃燒孔，燃燒充分穩(wěn)定。o 解決第三對(duì)矛盾，在支架上設(shè)置金屬保溫圈罩，隨鍋底變化可取用不同大小的保溫圈罩。本例考慮操作方便，只采用了一件保溫圈罩。38o 通過(guò)以上分析可知，長(zhǎng)期努力得到的家用燃?xì)庠畹母倪M(jìn)與短期采用TRIZ法得到的結(jié)果一致。而且還可以看出，TRIZ還提供了不同的改進(jìn)方案，可以采用支架隨鍋底上下升降的方案；也可以采用保溫圈罩設(shè)計(jì)成動(dòng)態(tài)變形的方式。提供了進(jìn)一

27、步改進(jìn)的思路。39o升降式燃?xì)庠罹叩脑O(shè)計(jì)符合公理設(shè)計(jì)的第一公理，即獨(dú)立公理。功能要求和設(shè)計(jì)要素實(shí)現(xiàn)了一一對(duì)應(yīng)。nA）保證燃燒穩(wěn)定。應(yīng)用蜂窩狀紅外燃燒器。該燃燒器由陶瓷塊拼接而成，每塊上有若干通孔，火焰分割成細(xì)小狀態(tài)。nB）保證鍋底到火焰器的距離。應(yīng)用可升降式的燃燒器，用杠桿重錘組合動(dòng)作，用定距U環(huán)控制。nC）減少環(huán)境干擾。應(yīng)用一定型面的保溫圈，分割燃燒系統(tǒng)和環(huán)境，達(dá)到提高鍋底吸熱量。o本設(shè)計(jì)是否達(dá)到公理設(shè)計(jì)的第二條公理，即最小信息公理，有待進(jìn)一步探索，意味著還有進(jìn)一步提高的可能性。o本創(chuàng)新原理圖只完成了普適性設(shè)計(jì)方法中的第二步即方案設(shè)計(jì)。尚有整體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)沒(méi)有進(jìn)行，對(duì)下面的設(shè)計(jì)工作，采用普

28、適性設(shè)計(jì)方法會(huì)收到較好的效果。40o分析問(wèn)題：下大雪后，要及時(shí)清除飛機(jī)跑道上的積雪。傳統(tǒng)上消除道路上的積雪可采用加助融劑的方法，但此法不適于飛機(jī)跑道，因?yàn)檠┤诨蟮乃謺?huì)對(duì)飛機(jī)在跑道上的行駛安全構(gòu)成威脅?？梢匀缦聢D所示，用裝在汽車(chē)上的強(qiáng)力鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的空氣流來(lái)驅(qū)趕積雪。但積雪量大的時(shí)候效果并不明顯，必須加大氣流的流量和壓力，需要大的動(dòng)力?，F(xiàn)如何解決此技術(shù)難題。41oTRIZ法提供了40條發(fā)明創(chuàng)新原理?？梢圆粡?qiáng)求構(gòu)造矛盾對(duì)，而直接從40條發(fā)明創(chuàng)新原理中尋找答案。聯(lián)想比較目前經(jīng)常見(jiàn)到的鏟除物件的辦法，如用沖擊鉆開(kāi)挖馬路路面，用嘴突然吹氣去除理發(fā)后留在頸項(xiàng)上的頭發(fā)，用手拍打地毯去除地毯中的灰塵，可采用

29、40條發(fā)明創(chuàng)新原理中的第19條“周期性作用原理”來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。只要在鼓風(fēng)機(jī)上加裝脈沖裝置，使空氣按脈沖方式噴出，就能有效地把積雪吹離跑道。還可以優(yōu)化選用最佳的脈沖頻率、空氣壓力和流量。工程實(shí)際證明，脈沖氣流除雪效率是連續(xù)氣流除雪的兩倍。42o 右圖是一種開(kāi)口扳手的示意圖。圖中扳手在外力的作用下擰緊或松開(kāi)一個(gè)六角螺母或螺釘。由于螺母或螺釘?shù)氖芰械絻蓷l棱邊，容易產(chǎn)生變形，而使螺母或螺釘擰緊或松開(kāi)困難。o 為了解決這一問(wèn)題，就必須減少扳手開(kāi)口與螺母?jìng)?cè)面之間的間隙，甚至達(dá)到零間隙。這就要求提高螺母和扳手開(kāi)口的尺寸精度，給螺母和扳手的制造帶來(lái)困難。43o首先從39個(gè)通用工程參數(shù)中選擇并確定技術(shù)矛盾

30、的一對(duì)特性參數(shù)：o質(zhì)量提高的參數(shù)：物體產(chǎn)生的有害因素（No.31）變小，即不會(huì)壓壞棱邊。o帶來(lái)負(fù)面影響的參數(shù)：可制造性（No.32）變差，即要求扳手與螺母?jìng)?cè)邊無(wú)間隙。o由矛盾矩陣確定可用發(fā)明創(chuàng)新原理M31-32=4,17,34,26,即：oNo.4不對(duì)稱oNo.17維數(shù)變化oNo.34拋棄和修復(fù)oNo.26復(fù)制o對(duì)No.17及No.4兩條發(fā)明創(chuàng)新原理的分析表明，扳手工作面的一些點(diǎn)要與螺母/螺釘?shù)膫?cè)面接觸，而不是與其棱邊接觸，就可解決該矛盾。44o 圖為美國(guó)專利USPatent5,406,868，該設(shè)計(jì)于1995年在美國(guó)獲得了專利。圖片雖不清晰，但完全可以明白其原理。45o 同樣，可以設(shè)計(jì)出方便

31、攜帶與存放的折疊嵌套桌，如圖。46o 應(yīng)用背景：瑞士軍刀利用的是合并、折疊嵌套的多用途設(shè)計(jì)理念，對(duì)應(yīng)40條發(fā)明創(chuàng)新原理的第5條“合并原理”和第7條“嵌套原理”。同理，可以設(shè)計(jì)一套新型的緊急醫(yī)療用“瑞士軍刀”，如圖所示。只要將其部件一一打開(kāi)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這原來(lái)是一款微型醫(yī)藥箱創(chuàng)可貼、急救藥丸、消毒噴霧和哨子，小小的空間一點(diǎn)也不浪費(fèi)，滿滿當(dāng)當(dāng)。正如依據(jù)該設(shè)計(jì)生產(chǎn)出的產(chǎn)品廣告中所寫(xiě)：“移除的是刀光劍影的鋒利，留下的是滿滿的愛(ài)與和平”。47是不是很有創(chuàng)意48o 應(yīng)用背景：在日常生活中，有不少人都遇到過(guò)插座太遠(yuǎn)、電器電源線太短的情況，在使用電吹風(fēng)、筆記本電腦時(shí)給人帶來(lái)姿勢(shì)或移動(dòng)的不方便。如圖4.22A中女

32、士使用電吹風(fēng)時(shí)受到電源線長(zhǎng)度的限制不能方便的使用，并且還需留意以免扯出插頭。o 最直接的解決辦法是把各種電器的電源線都加長(zhǎng)，保證長(zhǎng)距離使用。不過(guò)對(duì)生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)電器的生產(chǎn)成本將提高，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)長(zhǎng)電源線可能帶來(lái)放置和使用的不便。49o 嘗試用TRIZ法來(lái)解決此問(wèn)題。即如果希望改善參數(shù)33可操作性，將導(dǎo)致參數(shù)26物質(zhì)或事物的數(shù)量消耗增多。查附錄A技術(shù)矛盾矩陣表得解決方法M33-26=12,35。發(fā)明創(chuàng)新原理12等勢(shì)性原理，在此很難用上。發(fā)明創(chuàng)新原理35為參數(shù)變化原理，包括長(zhǎng)度、溫度、固液氣三態(tài)等參數(shù)的變化。o 還可以從另一角度來(lái)構(gòu)思原有裝置的矛盾對(duì)，如果添加一個(gè)多孔有線插座，也能解決問(wèn)題，即改善參數(shù)

33、35適應(yīng)性及多樣性，但同時(shí)導(dǎo)致參數(shù)36裝置的復(fù)雜性增加不少，查技術(shù)矛盾矩陣列表得解決方法 M35-36=15,29,37,28。其中的發(fā)明創(chuàng)新原理15為動(dòng)態(tài)化原理，根據(jù)該原理也可以聯(lián)想到讓插座變得伸縮自如。o 綜合兩個(gè)矛盾對(duì)，可以認(rèn)為采取發(fā)明創(chuàng)新原理35參數(shù)變化和發(fā)明創(chuàng)新原理15動(dòng)態(tài)化的結(jié)合來(lái)解決矛盾。50o 圖為按發(fā)明創(chuàng)新原理35、15重新設(shè)計(jì)的插座。51o 應(yīng)用背景：由于人們對(duì)衛(wèi)生條件的重視程度日益增加，日常生活中一次性紙杯的使用率越來(lái)越高。方便雖是方便，但在裝滿開(kāi)水時(shí)這種杯子就會(huì)變得燙手難端，比較不好用。有些廠家為了解決此問(wèn)題，便在設(shè)計(jì)紙杯時(shí)給紙杯加上了手柄(圖A）。這樣的確使裝有開(kāi)水的紙杯變得容易端持了，但同時(shí)大大增加了成本，并且由于不好疊放，給紙杯的包裝和運(yùn)輸添加了難度。52o 有沒(méi)有一種既方便實(shí)用又好看的解決方法呢？現(xiàn)用T