TRIZ理论―物理矛盾与分离原理

成就别人才能成就自己1——国轩大学刘玉青TRIZ技术创新理论及应用物理矛盾与分离原理成就别人才能成就自己2一、物理矛盾物理矛盾在TRIZ理论体系中的位置成就别人才能成就自己3运输安全速度快慢对系统的同一个元素有不同的要求符号表示A+，A-定义物理矛盾成就别人才能成就自己41）这个元素是通用工程参数，不同的设计条件对它提出了相反的要求例如：对于建筑领域，墙体的设计应该有足够的厚度以使其坚固，同时墙体又要尽量薄以使建筑进程加快并且总重比较轻；建筑结构的材料密度应该接近于零以使其轻便，同时材料密度也应该足够高以使其具有一定得承重能力。物理矛盾的三种情况成就别人才能成就自己52）这个元数是通用工程参数，不同的工况条件对它有着不同(并非相反)的要求•例如：灯泡的功率既要是25瓦，又要是100瓦无级调光灯三色调光灯物理矛盾的三种情况成就别人才能成就自己63）这个元素是非工程参数，不同的工况条件对它有着不同的要求例如：冰箱的门既要经常打开，又要经常保持关闭物理矛盾的三种情况成就别人才能成就自己7类别物理矛盾几何类长与短厚与薄平行与交叉对称与非对称宽与窄圆与非圆锋利与钝水平与垂直材料及能量类多与少密度大小导热率高低温度高与低时间长与短功率大与小粘度高与低摩擦系数大与小功能类推与拉冷与热快与慢成本高与低强与弱软与硬喷射与堵塞运动与静止常见的物理矛盾情形成就别人才能成就自己8+1、定义技术矛盾–A+B-–B+A-+2、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–C+–C-+3、定义理想状态：提取技术系统在每个参数状态的优点，提出技术系统的理想状态定义物理矛盾的步骤成就别人才能成就自己9•1888年出现圆珠笔这一名称，一位名叫约翰·劳德的美国记者曾设计出一种利用滚珠作笔尖的笔，但他未能将其制成便于人们使用的商品。•圆珠笔之所以能够写字，是因为笔头里的钢珠在滚动时，能将速干油墨带出来转写到纸上。据说，日本的圆珠笔芯里装的干油墨，足够可以书写2万个字。但是，书写的字数一多以后，钢珠与钢圆管之间的空隙会渐渐变大，这样油墨就会从缝隙中漏出来，常常会沾污衣物等等，十分使人感到不愉快。案例成就别人才能成就自己10+1、定义技术矛盾–圆珠笔方便书写，但是漏墨容易污染衣物等+2、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–钢珠与钢圆管之间的空隙小不容易漏油–钢珠与钢圆管之间的空隙大容易书写+3、定义理想状态：提取技术系统在每个参数状态的优点，提出技术系统的理想状态空隙既应该小，不容易漏油；又应该大，便于书写。案例解成就别人才能成就自己11解决物理矛盾的核心思想是——实现矛盾双方的分离三、物理矛盾的分离原理空间分离分离方法时间分离系统级别分离条件分离成就别人才能成就自己12不烫手沏茶温度热凉哪里热？哪里凉？矛盾：水杯成就别人才能成就自己13热凉对同一个参数的不同要求，在不同的空间实现局部最佳化1、空间分离成就别人才能成就自己14操作空间1操作空间2热凉（杯子内）（杯子外）杯子的空间分离空间分离成就别人才能成就自己15_____________________Step1：定义物理矛盾Step2：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么空间得以实现？Step3：以上两个空间区域是否交叉？是□否□应用空间分离尝试其他分离方法_________________________________________空间1：________________________________________空间2：参数：____________________要求1：____________________要求2：解决物理矛盾——空间分离成就别人才能成就自己16分割原理抽取原理局部质量原理嵌套原理增加不对称性原理一维变多维原理……如何实现空间分离成就别人才能成就自己17•背景：公路路面要宽，越宽占地越多。要减少公路占地面积，路面要宽又要窄，一个物理矛盾。练习成就别人才能成就自己18+采用分离原理的空间分离成就别人才能成就自己19对同一个参数的不同要求，在不同的时间段实现。不同的时间有不同的性质。2、时间分离成就别人才能成就自己20携带方便遮雨体积大小雨伞成就别人才能成就自己21操作时间1操作时间2大小（下雨的时候）（携带的时候）雨伞的时间分离时间分离成就别人才能成就自己22Step1：定义物理矛盾Step2：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么时间得以实现？Step3：以上两个时间段是否交叉？是□否□应用时间分离尝试其他分离方法。______________________________________________________________时间1：________________________________________时间2：参数：____________________要求1：____________________要求2：解决物理矛盾——时间分离成就别人才能成就自己23•折叠式自行车在行走时体积较大，在储存时因已折叠体积较小。行走与储存发生在不同的时间段，因此采用了时间分离原理。案例成就别人才能成就自己24•史上最牛的公章案例成就别人才能成就自己25动态特性原理抛弃或再生原理预先作用原理预先反作用原理事先防范原理……如何实现时间分离成就别人才能成就自己26软速度低速度高硬定义将对同一个参数的两个不同的要求在不同的条件上得到满足条件分离成就别人才能成就自己27Step1：定义物理矛盾Step2：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么时间/空间得以实现？Step3：以上两个时间/空间是否交叉？否，尝试用时间或空间分离方法是，如果对参数的不同要求，可以按照某种条件实现分离和切换，尝试条件分离方法解决物理矛盾——条件分离成就别人才能成就自己28电力可以随身携带，又不像电池会造成环境负担，这是台湾工研院最近研发出的“发电药丸”。研究团队将发电原料“氢”做成固态，只要放进水里，就可以充电。因为燃料电池需要靠氢，台湾工研院研发用化学方式将氢储存起来，制作成固体小药丸，方便携带随时使用。一颗“电力丸”可以发出3瓦的电，相当于充饱手机的量，用完的残留物更无毒无负担。案例成就别人才能成就自己29复合材料原理多孔材料原理改变颜色原理局部质量原理周期性作用原理一维变多维原理……如何实现条件分离成就别人才能成就自己30三个术语超系统系统子系统4、系统级别分离成就别人才能成就自己31是“YES”还是“NO”成就别人才能成就自己32将对同一个参数的不同要求，在不同的系统级别上实现。子系统系统超系统系统级别分离成就别人才能成就自己33Step1：定义物理矛盾Step2：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么时间/空间得以实现？Step3：以上两个时间/空间是否交叉？否，尝试用时间或空间分离方法是，如果对参数的不同要求，可以按照不同的系统级别（如系统→子系统，或系统→超系统）实现分离，尝试系统级别分离方法解决物理矛盾——系统级别分离成就别人才能成就自己34缝衣针方便穿线针鼻防止扎坏衣服大小案例成就别人才能成就自己35缝衣针缝衣针穿线针成就别人才能成就自己36分割原理组合原理同质性原理等势原理……如何实现系统级别分离成就别人才能成就自己37•背景：手机的尺寸要小，便于携带。手机的屏幕要大，好看。又要小，又要大，一个物理矛盾。练习成就别人才能成就自己38成就别人才能成就自己39时间分离空间分离条件分离系统分离成就别人才能成就自己40分离方法创新原理空间分离1分割原理、2抽取原理、3局部质量原理、7嵌套原理、4增加不对称性原理、17多维化原理……时间分离15动态特性原理、34抛弃或再生原理、10预先作用原理、9预先反作用原理、11事先防范原理……条件分离40复合材料原理、31多孔材料原理、32改变颜色原理、3局部质量原理、19周期性作用原理、17一维变多维原理……系统级别分离1分割原理、5组合原理、33同质性原理、12等势原理……四、分离原理与创新原理的对应关系成就别人才能成就自己41实例１：摩擦焊接问题创新原理在分离方法中的应用成就别人才能成就自己42一、描述问题并定义问题的理想解摩擦焊接是连接两块金属的方法之一，需要将其中一块旋转或者两块方向相反旋转，但是这两根管子太长，要想使这么长的金属管旋转起来需要建造非常大的机器。问题的理想解是不旋转金属管也能实现摩擦焊接，只旋转管子的接触部分。创新原理在分离方法中的应用成就别人才能成就自己43二、定义物理矛盾第一步：定义物理矛盾参数：旋转要求1：转要求2：不转第二步：什么空间需要满足什么要求？空间1：钢管的接触部分空间2：钢管的非接触部分第三步：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。创新原理在分离方法中的应用成就别人才能成就自己44三、选择创新原理空间分离原理可以利用以下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：柔性外壳或薄膜创新原理在分离方法中的应用成就别人才能成就自己45四、具体方案：用一个短的管子插在两个长管之间，旋转短的管子，同时将管子压在一起直到焊好为止。创新原理在分离方法中的应用成就别人才能成就自己46实例2：如何在汽车发生碰撞的情况下，最大限度地保护驾驶员和乘客的安全?创新原理在分离方法中的应用成就别人才能成就自己47一、描述问题并定义问题理想解：安全气囊充气压力不足，对乘客不能起到有效的保护作用；安全气囊的充气压力过大，则又会造成压力过大，对乘客造成伤害。理想解：安全气囊在发生碰撞时，能恰好将气囊充到合适的压力，以保护乘客的安全。创新原理在分离方法中的应用成就别人才能成就自己48二、定义物理矛盾：第一步：定义物理矛盾参数：压力要求1：大要求2：小（不能太大）第二步：什么时间需要满足什么要求？时间1：达到一定压力前时间2：达到一定压力后第三步：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。创新原理在分离方法中的应用成就别人才能成就自己49三、选择创新原理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：热膨胀创新原理在分离方法中的应用成就别人才能成就自己50四、具体方案受该创新原理的启发，首先可以迅速使气囊膨胀到一定的压力值。可以保证在最短的时间内达到保护乘客的气压。在气囊上面开一些微小的孔，当气囊压力超过阈值后，气囊上的微小孔会张开，使气囊的压力不再升高。从而很好地解决了气囊的膨胀速度既要快，又不能快的矛盾。创新原理在分离方法中的应用成就别人才能成就自己51创新原理在分离方法中的应用成就别人才能成就自己52打桩问题为了建筑的基础牢固，通常软土地带都要采用钢桩或混凝土桩来打桩。在打桩的过程中，希望桩头锋利，以便容易被打入土中；在打桩结束后，又不希望桩头继续保持锋利，因为在桩到达位置后，锋利的桩头不利于桩承受较重的负荷。五、解决物理矛盾举例与练习成就别人才能成就自己53１、运用空间分离原理：在桩的上部加上一个锥形的圆环，并将该圆环与桩固定在一起，从空间上将矛盾进行分离，既保证了钢桩容易打入，同时又可以承受较大的载荷。五、解决物理矛盾举例与练习成就别人才能成就自己542、运用时间分离原理：在钢桩的导入阶段，采用锋利的桩头将桩导入，到达指定的位置后，将桩头分成两半或