搜索
TRIZ理论培训技术矛盾与解决原理机电工程学院张恩惠第4讲技术矛盾和解决原理I.什么是技术矛盾II.如何定义技术矛盾III.如何解决技术矛盾I.什么是技术矛盾？返回什么是技术矛盾：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。其特点是:有两个不同参数。II.如何定义技术矛盾?1.定义规则2.定义步骤3.实例1.定义规则（1）39个通用技术参数（2）通用工程参数分类（3）通用工程参数的改善与恶化返回用来描述技术系统中出现的绝大部分技术矛盾。常见的物理参数如重量、速度。常见的数学参数如长度、面积。不常见的参数如可操作性、通用性。（1）39个通用技术参数•以下给出39个通用参数的含义：•1）运动物体的重量是指在重力场中运动物体多受到的重力。如运动物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。•2）静止物体的重量是指在重力场中静止物体所受到的重力。如静止物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。•3）运动物体的长度是指运动物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。•4）静止物体的长度是指静止物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。•5）运动物体的面积是指运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。•6）静止物体的面积是指静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。•7）运动物体的体积是指运动物体所占有的空间体积。•8）静止物体的体积是指静止物体所占有的空间体积。•9）速度是指物体的运动速度、过程或活动与时间之比。•10）力是指两个系统之间的相互作用。对于牛顿力学，力等于质量与加速度之积。在TRIZ中，力是试图改变物体状态的任何作用。•11）应力或压力是指单位面积上的力。•12）形状是指物体外部轮廓或系统的外貌。•13）结构的稳定性是指系统的完整性及系统组成部分之间的关系。磨损、化学分解及拆卸都降低稳定性。•14）强度是指物体抵抗外力作用使之变化的能力。•15）运动物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。•16）静止物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。•17）温度是指物体或系统所处的热状态，包括其他热参数，如影响改变温度变化速度的热容量。•18）光照度是指单位面积上的光通量，系统的光照特性，如亮度、光线质量。•19）运动物体的能量是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。•20）静止物体的能量是指能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。•21）功率是指单位时间内所做的功，即利用能量的速度。•22）能量损失是指为了减少能量损失，需要不同的技术来改善能量的利用。•23）物质损失是指部分或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物质的损失。•24）信息损失是指部分或全部、永久或临时的数据损失。•25）时间损失是指一项活动所延续的时间间隔。改进时间的损失指减少一项活动所花费的时间。•26）物质或事物的数量是指材料、部件及子系统等的数量，它们可以被部分或全部、临时或永久地改变。•27）可靠性是指系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力。•28）测试精度是指系统特征的实测值与实际值之间的误差。减少误差将提高测试精度。•29）制造精度是指系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差。•30）物体外部有害因素作用的敏感性是指物体对受外部或环境中的有害因素作用的敏感程度。•31）物体产生的有害因素是指有害因素将降低物体或系统的效率，或完成功能的质量。这些有害因素是由物体或系统操作的一部分而产生的。•32）可制造性是指物体或系统制造过程中简单、方便的程度。•33）可操作性是指要完成的操作应需要较少的操作者、较少的步骤以及使用尽可能简单的工具。一个操作的产出要尽可能多。•34）可维修性是指对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短、方便和简单。•35）适应性及多用性是指物体或系统响应外部变化的能力，或应用于不同条件下的能力。•36）装置的复杂性是指系统中元件数目及多样性，如果用户也是系统中的元素将增加系统的复杂性。掌握系统的难易程度是其复杂性的一种度量。•37）监控与测试的困难程度是指如果一个系统复杂、成本高、需要较长的时间建造及使用，或部件与部件之间关系复杂，都使得系统的监控与测试困难。测试精度高，增加了测试的成本也是测试困难的一种标志。•38）自动化程度是指自动化程度是指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力。自动化程度的最低级别是完全人工操作。最高级别是机器能自动感知所需的操作、自动编程和对操作自动监控。中等级别的需要人工编程、人工观察正在进行的操作、改变正在进行的操作及重新编程。•39）生产率是指单位时间内所完成的功能或操作数。（2）通用工程参数分类•为了应用方便，上述39个通用工程参数可分为如下3类：•物理及几何参数：•技术负向参数：负向参数（Negativeparameters）指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变差。如子系统为完成特定的功能所消耗的能量（第19，20条）越大，则设计越不合理。•技术正向参数：正向参数（Positiveparameters）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（第32条）指标越高，子系统制造成本就越低。（3）通用工程参数的改善与恶化•39个通用工程参数又可以分为“改善的参数”和“恶化的参数”两大类：•(1)改善的参数：系统改进中将提升或加强的特性所对应的通用工程参数。当这个参数提高时，系统的性能会变好。•(2)恶化的参数：在某个工程参数得以改善的同时，将会导致其他一个或多个工程参数变差，这些变差的通用工程参数称为恶化的参数。•改善的参数和恶化的参数组成了技术系统内部的技术矛盾。创新的过程就是消除这些矛盾，让相互矛盾的两个通用工程参数不再相互制约，能同时改善，实现“双赢”，从而推动产品向提高理想度方向发展。•问题是什么•现有解决方案是什么•现有解决方案的缺点•改善了什么，恶化了什么如何定义技术矛盾2.定义技术矛盾的步骤3.提取技术矛盾实例•例1：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。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：为了获得大量陨石，必须对地面上所有的石块进行分析(37控制和测量的复杂性)；恶化的通用工程参数是：这将耗费大量时间(25时间损失)。•因此本例子的技术矛盾是“控制和测量的复杂性VS时间损失”。•例2：在射击运动员的训练中需要有飞行中的靶标，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E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。••改善的通用工程参数是：希望增大靶标体积(7运动物体的体积)，恶化的通用工程参数是：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VS物体产生的有害因素”。•例3：为了用一只手能倒出饮料塑料瓶中的饮料。•需要改善的通用工程参数是：减小塑料瓶的直径(4静止物体的长度)，但这引起恶化的通用工程参数是：降低塑料瓶的稳定性(13稳定性)。•因此本例子的技术矛盾是“静止物体的长度Vs稳定性”。•例4：为了在有限的地皮上充分地利用空间，很多城市不得不启动大量高层楼房建设项目。•但是楼房一旦建得很高(改善丁静止物体的长度、面积、体积等)，会带来一系列的问题。比如高层楼房的抗震性能下降(恶化了强度或稳定性)；高层楼房影响周边建筑的采光效果(恶化了物体产生的有害因素)；过于集中的楼房(改善了物质的量)还会造成局部的交通堵塞(恶化了时间损失)等问题。•在这个例子中的技术矛盾表现有：•增加了楼层高度(改善参数)会造成抗震性能下降(恶化参数)，所带来的是技术矛盾是“静止物体的长度Vs强度”或者“静止物体的长度vs稳定性”。•楼层高所以其影子面积大(改善参数)，影响周边建筑的采光效果(恶化参数)，所带来的足技术矛盾是“静止物体的面积Vs物体产生的有害因素”。•过于集中的楼房占地面积过大(改善参数)，会造成局部的交通堵塞，从而浪费大家出行的时间(恶化参数)，所带来的技术矛盾是“静止物体的面积vs时间损失”。•例5：很多铸件或管状结构是通过法兰连接的，为了机器或设备维护，法兰连接处常常还要被拆开。有些连接处还要承受高温、高压，并要求密封良好。有的重要法兰需要很多个螺拴连接。但为了减轻重量、减少安装时间或堆争时间、减少拆卸的时问，则螺拴越少越好。传统的设计方法是在螺栓数目与密封性之间取得折中方案。••分析可发现本例存在的技术冲突是：•①如果密封性良好，则操作时间变长且结构的质量增加；•②如果质量轻，则密封性变差；•③如果操作时间短，则密封性变差。•按39个通用工程参数描述如下。•希望改进的特性：•①静止物体的重量；•②可操作性；•③装置的复杂性。•三种特性改善将导致如下特性的降低：•①结构的稳定性；•②可靠性。III.如何解决技术矛盾?1.创新原理2.矛盾矩阵的构成3.矛盾矩阵的应用步骤4.实例1.创新原理（1）创新原理的由来（2）对创新原理（40条）的理解（3）利用创新原理解决技术矛盾的一般模式（1）创新原理的由来专家研究发现：许多不同行业的问题，解决方法都是相同的；可用来解决技术矛盾。（2）对创新原理（40条）的理解1）各原理之间不是并列的，是相互融合的；2）创新原理体现了系统进化法则；3）创新原理的各子条目之间层次有高低，前面的概括，后面的具体。（3）利用创新原理解决技术矛盾的一般模式2.矛盾矩阵的构成•为40行40列的一个矩阵，其中第一行或第一列为按顺序排列的39个描述冲突的通用工程参数序号。第1列所代表的工程参数是需改善的一方，第1行所描述的工程参数为冲突中可能引起恶化的一方。除了第一行与第一列外，其余39行39列形成一个矩阵，矩阵元素中或空、或有几个数字，这些数字表示40条发明原理中推荐采用原理序号；对角线的格表示物理矛盾。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含义：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；2.对角线的格表示物理矛盾；3.其他无数字的格表示无常用的创新原理。3.矛盾矩阵的应用步骤•应用矛盾矩阵解决工程矛盾时，建议使用以下16个步骤来进行。当然这也只是建议，具体应用时可以增加或者跳跃。•（1）确定技术系统的名称。•（2）确定技术系统的主要功能。•（3）对技术系统进行详细的分解。划分系统的级别，列出超系统、系统、子系统各基本的零部件，各种辅助功能。•（4）对技术系统、关键子系统、零部件之间的相互依赖关系和作用进行描述。•（5）定位问题所在的系统和子系统，对问题进行准确的描述。避免对整个产品或系统笼统的描述，以具体到零部件为佳，建议使用“主语+谓语+宾语”的工程描述方式，定语修饰词尽可能少。•（6）确定技术系统应改善的特性。•（7）确定并筛选待设计系统被恶化的特性。•因为，提升欲改善的特性的同时，必然会带来其他一个或者多个特性的恶化，对应筛选并确定这些恶化的特性。因为恶化参数属于尚未发生的，所以确定起来需要“大胆设想，小心求证”。•（8）将以上步所确定的2参数，对应附表所列的39个通用工程参数进行重新描述。工程参数的定义描述是一项难度颇大的工作，不仅需要对39个工程参数的充分理解，更需要丰富的专业技术知识。•（9）对工程参数的矛盾进行描述。欲改善的工程参数与随之被恶化的工程参数之间存在的就是矛盾。•（10）对矛盾进行反向描述。假如降低一个被恶化的参数的程度，欲改善的参数将被削弱，或另一个恶化的参数被改善。•（11）查找阿奇舒勒矛盾矩阵表，得到所推荐的发明原理的序号。•（12）按照序号