1、1,主講人：曾富洪,發(fā)明問題解決理論,2,本次課的核心內容： 1 物理矛盾概述 2物理矛盾的解決辦法 3物理矛盾與技術矛盾的關系 4分離原理與40個創(chuàng)新原理的對應關系 5物理矛盾實例分析,3,1.1矛盾的分類 1)、工程矛盾、社會矛盾及自然矛盾 2)、TRIZ理論將工程矛盾分為三類，物理矛盾、技術矛盾和管理矛盾。,4,1.2物理矛盾的定義,對系統(tǒng)的同一個參數(shù)有不同的要求,桌子的厚與薄,5,1) 矛盾的定義 阿奇舒勒對物理矛盾的定義是，當一個技術系統(tǒng)的工程參數(shù)具有相反的需求，就出現(xiàn)了物理矛盾。比如說，要求系統(tǒng)的某個參數(shù)既要出現(xiàn)又不存在，或既要高又要低，或既要大又要小等等。,6,物理矛盾表現(xiàn)在：

2、1)系統(tǒng)或關鍵子系統(tǒng)必須存在，又不能存在； 2)系統(tǒng)或關鍵子系統(tǒng)具有某性能“F”，同時應具有性能“-F”，“F與“-F是相反的性能； 3)系統(tǒng)或關鍵子系統(tǒng)必須處于狀態(tài)“S”及狀態(tài)“-S”，“S”與“-S”是不同的狀態(tài)； 4)系統(tǒng)或關鍵子系統(tǒng)不能隨時間變化，又要隨時間變化。,7,例如：為了便于加速并降低加速時的油耗，汽車的底盤應有較小的重量，但為了保證高速行駛時汽車的安全，底盤又應有較大的重量，這種要求底盤同時具有大重量和小重量的情況，對于汽車底盤的設計來說就是物理矛盾，解決該矛盾是汽車底盤設計的關鍵,8,2)、物理矛盾元素的幾種情況 這個元素是通用工程參數(shù)，不同的設計條件對它提出了完全相反的要

3、求，例如：對于建筑領域，墻體的設計應該有足夠的厚度以使其堅固，同時墻體又要盡量薄以使建筑進程加快并且總重比較輕；溫度既要高又要低；尺寸既要長又要短；材質既要軟又要硬等等。 這個元素是通用工程參數(shù)，不同的工況條件對它有著不同(并非完全相反)的要求，例如：燈泡的功率既要是25瓦，又要是100瓦；一個工件的形狀，既要是直的，又要是彎的等等。 這個元素是非工程參數(shù)，不同的工況條件對它有著不同的要求，例如：冰箱的門既要經(jīng)常打開，又要經(jīng)常保持關閉；道路上既要有十字路口，又要沒有十字路口；,9,10,物理矛盾, 長度長與短 時間長與短 用量多與少 粘度高與低 密度大與小 磁場強與弱 速度快與慢 功率大與小

4、溫度高與低 硬度軟與硬 導熱率高與低 摩擦系數(shù)大與小,11,這是古時候的一個神話故事。有一次土地爺外出，臨行前囑咐他的兒子替他在土地廟“當值”，并且一定要把前來祈禱者的話記下來。他走后，前前后后來了四個祈禱者 一位船夫祈禱趕快刮風，以便乘風遠航； 一位果農(nóng)祈禱別刮風，避免把快成熟的果子給刮下來； 一個種地的農(nóng)民祈禱趕緊下雨，以免耽誤播種的季節(jié)； 一位商人祈禱千萬別下雨，以便趁著好天氣帶著大量的貨物趕路。 這一下子可難住了土地爺?shù)膬鹤?，他不知該怎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地記了下來。,11,土地爺?shù)恼軐W,12,很快，土地爺回來了，看了兒子的記錄，哈哈一笑

5、說，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： 刮風莫到果樹園， 刮風河邊好行船； 白天天晴好走路， 夜晚下雨潤良田。 如此一來，四個不同的祈禱都如愿以償、皆大歡喜。其實，土地爺?shù)那皟删湓捳f的是風的“空間分離”，后兩句話說的是雨的“時間分離”。,12,土地爺?shù)霓k法,13,2 物理矛盾的解決辦法,物理矛盾的4大分離原理 空間分離 時間分離 條件分離 整體與部分分離,14,分離方法應用實例 空間分離：測量海底時，將聲納探測器與船體空間分離，用以防止干擾，提高測試精度 時間分離：可折疊雨傘的設計，在下雨時撐開，存放時減少占用空間 條件分離：將水射流條件分

6、離，給予不同的射流速度和壓力，即可獲得“軟”的或“硬”的不同用途的射流，用于洗澡按摩或用作加工手段或武器 系統(tǒng)級別分離：采用柔性生產(chǎn)線，以滿足大眾化和個性化市場需求的不同要求,15,空間分離 所謂空間分離原理是指將矛盾雙方在不同的空間上分離，以降低解決問題的難度，進而找到解決問題的方法。,16,生活中物理矛盾空間分離的實例,冰箱分為保鮮層和急冷層,17,某歐洲鞋業(yè)公司生產(chǎn)一種知名品牌的運動靴。為了節(jié)約生產(chǎn)成本，該公司把生產(chǎn)地點轉移到了東南亞某個國家。 剛開始時生產(chǎn)工藝和質量控制得非常嚴格，一切似乎都很順利。但是沒有過多久，問題出現(xiàn)了，管理者很快發(fā)現(xiàn)少數(shù)當?shù)毓と擞型笛プ拥男袨椤９芾碚咴啻喂_警

7、告，包括使用降薪、開除等管理手段，但始終難以奏效。 我們現(xiàn)在來分析一下這個歐洲鞋業(yè)公司遇到的問題。生產(chǎn)過程需要降低成本，因此需要讓東南亞國家的當?shù)厝松a(chǎn)靴子，但是因為有當?shù)毓と送笛プ?，所以又不能讓當?shù)毓と松a(chǎn)靴子。在這里，“既要”又“不要”讓當?shù)毓と松a(chǎn)靴子的矛盾出現(xiàn)了，這是一個典型的物理矛盾。,17,歐洲鞋業(yè)公司遇到的問題,18,解決這個矛盾的資源，實際上就是在這雙靴子的本身。 在咨詢了技術創(chuàng)新專家以后，這個歐洲鞋業(yè)公司選擇了如下的生產(chǎn)方案。生產(chǎn)地點還是選擇在東南亞，但是，在某個國家生產(chǎn)左靴子，在另外一個國家生產(chǎn)右靴子，在第三個國家生產(chǎn)靴帶子。對于生產(chǎn)地點來說，應用的空間分離原理；對于靴子來

8、說，應用的是整體與部分的分離原理。此后，工人偷靴子的現(xiàn)象基本上就杜絕了。 同理，在生產(chǎn)諸如槍械等軍工產(chǎn)品的時候，也常常采用把槍栓、撞針等零部件異地生產(chǎn)的方法，以避免在某一地槍支零部件丟失以后被竊賊裝成整槍的危險。,18,歐洲鞋業(yè)公司的解決辦法,19,時間分離原理 所謂時間分離原理是指將矛盾雙方在不同的時間段上分離，以降低解決問題的難度。,20,時間分離原理,21,十字路口的物理矛盾描述,道路必須交叉，以使車輛駛向目的地（A） 道路一定不得交叉，以避免車輛相撞（非A） 要通過十字路口，車輛必須占據(jù)十字路口的某個位置（A） 而要不和其它車輛相撞，一定不得占據(jù)十字路口的位置（非A）,22,23,條件

9、分離 所謂基于條件的分離原理是指將矛盾雙方在不同的條件下分離，以降低解決問題的難度。,24,分析問題：燃具工作時燃氣的輸入大小希望可控，從而減少能源的浪費。當加熱鍋時，應加大燃氣輸入量，當鍋是空的或鍋不在位置時，應僅輸入少量燃氣，起保溫或保持爐火燃燒的功能。 物理矛盾提?。焊鶕?jù)條件的不同，希望燃氣輸入可大可小，構成物理矛盾。,24,燃灶燃氣輸入控制,25,使用分離原理中的條件分離原理來解決。 1.當鍋被取走或鍋內食物較輕時，移動桿受彈簧推力向上移動，移動桿上的控制孔與輸氣管道上的孔幾乎封合，燃氣輸入會變小。 2.當鍋內裝有食物放在此燃具上時，移動桿受鍋的重力下移量增加，控制孔與主管上的孔口相連

10、部分變大，輸氣量也隨之變大。,25,燃灶燃氣輸入控制方法,26,整體與部分的分離 所謂分離原理是指將沖突雙方在不同的層次上分離，以降低解決問題的難度。,27,應用分離原理解決物理矛盾的步驟 矛盾雙方在不同的空間上分離開來，以獲得問題的解決或降低問題的解決難度。 應用空間分離原理解決物理矛盾的步驟 第一步，定義物理矛盾，首先確定矛盾的參數(shù)，在此基礎上對矛盾的參數(shù)相反的要求進行描述； 第二步，對在什么空間上需要滿足什么要求進行確定； 第三步，對以上兩個空間段是否交叉進行判斷，這一步很重要，如果兩個空間段不交叉，可以應用空間分離，否則不可以應用空間分離。,28,例1：紅藍鉛筆的發(fā)明問題,29,第一步

11、：定義物理矛盾 參數(shù)：顏色 要求1：紅 要求2：藍 第二步：什么空間需要滿足什么要求？ 空間1：鉛筆的一端 空間2：鉛筆的另一端 第三步：以上兩個空間段是否交叉？ 否 應用空間分離 是 嘗試其他分離方法。,30,例題2：魚雷引擎 物理矛盾:魚雷引擎必須足夠大以充分驅動魚雷，又必須小，以適配魚雷的體積。 解決方案:引攀分離放置在岸邊，通過纜線給魚雷傳遞能量。,31,思考題1： 某公司制造的一款新機器，一個關鍵零件須用一種特殊鋼板材料制造，制造工藝是將鋼板加熱到1200C的成型溫度后放在沖床上沖壓成型。但發(fā)現(xiàn)這種鋼板在加熱到800C時，鋼板的表面就發(fā)生了嚴重的氧化，無法滿足質量要求。怎么辦？,32

12、,應用分離原理解決物理矛盾 矛盾雙方在不同的時間上分離開來，以獲得問題的解決或降低問題的解決難度。 應用時間分離原理解決物理矛盾的步驟 第一步，定義物理矛盾，首先確定矛盾的參數(shù)，在此基礎上對矛盾的參數(shù)相反的要求進行描述； 第二步，對在什么時間上需要滿度什么要求進行確定； 第三步，對以上兩個時間段是否交叉進行判斷，這一步很重要，如果兩個時間段不交叉，可以應用時間分離，否則不可以應用分離。,33,例1、雨傘的發(fā)明,34,第一步：定義物理矛盾 參數(shù)：面積 要求1：大 要求2：小 第二步：什么時間需要滿足什么要求？ 時間1：下雨 時間2：攜帶、存放 第三步：以上兩個時間段是否交叉？ 否 應用時間分離

13、是 嘗試其他分離方法。,35,香皂的成型過程： 物理矛盾：在香皂的成型過程中，溫度要低以便節(jié)省成型時間，但同時香皂要溫度高，狀態(tài)夠軟，以便填滿整個摸具空間。 解決方案:預先制造小粒香皂，與液態(tài)香皂混合后一起注入模具。,36,例題3：航空母艦上的飛機停放問題,停放時機翼折疊，飛翔時機翼展開,37,思考題：焊接過程的研究 一個研究電焊焊接過程的實驗，實驗的主要目的是觀察焊接過程中電弧的變化以及焊絲的熔化過程。 實驗者進行了電焊焊接操作，并用錄像機對準焊接區(qū)，錄下了整個焊接過程中所發(fā)生的一切情況。 隨后，實驗者播放所錄下的過程，結果只能看到整個焊接過程中電弧的圖形，而焊絲是如何熔化而形成金屬滴的卻看

14、不見。原來是電弧產(chǎn)生的亮度大于焊絲和金屬滴的亮度，所以，錄像中無法觀察到焊絲。 實驗者決定重新進行一次實驗，他們增加了一束更亮的光來專門照亮焊絲熔化部位。實驗并進行了錄像。但這一次，實驗錄下的錄像中只能看到焊絲和熔化的金屬滴，焊接過程中所產(chǎn)生的電弧卻看不見了。 實驗者這下難過了:“我們該怎么辦呢?,38,應用條件分離原理解決物理矛盾的步驟 矛盾雙方在不同的條件上分離開來，以獲得問題的解決或降低問題的解決難度。 在基于條件的分離前，先確定矛盾的需求在各種條件下，是否都在沿著某個方向變化，如果在某種條件下，矛盾的一方可不按一個方向變化，則可以使用基于條件的分離原理來解決問題。也就是說，當系統(tǒng)或關鍵

15、子系統(tǒng)矛盾雙方在某一條件下只出現(xiàn)一方時，則使用基于條件的分離原則是可能的。,39,例：跳水訓練池 物理矛盾:訓練池里的水要軟，以減輕水對運動員的沖擊傷害，但又要求水必須硬，以支撐運動員的身體，水的軟硬取決于跳水者入水的速度。 解決方案:充滿氣泡的泳池。,40,例：水管 物理矛盾:水管要剛性好，以免因水的重量而變形，但水管要軟，以避免在冬天被凍裂。 解決方案:彈塑性好的復合材料。,41,系統(tǒng)級別的分離 所謂系統(tǒng)級別的分離，是將矛盾雙方在不同的系統(tǒng)級別分離開來，以獲得問題的解決或降低問題的解決難度。 當系統(tǒng)或關鍵子系統(tǒng)矛盾雙方在子系統(tǒng)、系統(tǒng)、超系統(tǒng)級別內只出現(xiàn)一方時，可使用系統(tǒng)級別的分離原則解決問

16、題。,42,PCB上板機 物理矛盾:SMT(表面貼裝焊接技術)生產(chǎn)線，要求PCB(印制電路板)連續(xù)進行供應，但PCB是專業(yè)線路板廠家生產(chǎn)并批量送貨的。這樣連續(xù)生產(chǎn)與批量供貨之間就產(chǎn)生矛盾。 解決方案:PCB上板機，接受批量的PCB，然后連續(xù)輸送到SMT生產(chǎn)線,43,如何用普通溫度計測量甲殼蟲的體溫 有一次，科學家們聚集在一起討論小甲殼蟲的問題。大家發(fā)現(xiàn)對小甲殼蟲的生存條件研究得很少，比如，蟲子的體溫是多少度?還沒有人進行過測量。 “小甲殼蟲那么小?！币晃豢茖W家說，“我們不能用常規(guī)的溫度計進行測量?！?“我們要設計一個專用儀器，”另一位科學家附和道，“但需要很長時間來完成實驗和制造。” “不，我

17、們不需要特別的儀器，就只用一只普通的溫度計來測量小甲殼蟲的體溫。 TRIZ先生說。 他如何來完成這個測量呢?,可以取大量的小甲殼蟲，然后將它們放在一個隔熱相對好一點的容器里，比如保溫瓶，放滿。在保溫瓶塞上開小口剛好插入溫度計，將溫度計插入甲殼蟲群中，塞上塞子，測溫,44,3物理矛盾與技術矛盾的關系,1)、物理矛盾與技術矛盾的比較,45,物理矛盾與技術矛盾的比較,技術矛盾涉及的是一個系統(tǒng) 物理矛盾涉及的是一個組件 物理矛盾更能體現(xiàn)核心矛盾,46,2)、技術矛盾向物理矛盾的轉化 技術系統(tǒng)中的技術矛盾是由系統(tǒng)中矛盾的物理性質造成的； 從研究整個系統(tǒng)的矛盾轉向研究系統(tǒng)的一個元件的矛盾，可以縮小解決方案

18、搜索的范圍和候選方案的數(shù)目。,47,4分離原理與40個創(chuàng)新原理的對應關系,1)、空間分離原理?？梢岳靡韵?0個創(chuàng)新原理，來解決與空間分離有關的物理矛盾。 創(chuàng)新原理l：分割 創(chuàng)新原理2：抽取 創(chuàng)新原理3：局部質量 創(chuàng)新原理4：增加不對稱性 創(chuàng)新原理7：嵌套 創(chuàng)新原理13：逆向思維 創(chuàng)新原理17：多維化 創(chuàng)新原理24：借助中介物 創(chuàng)新原理26：復制 創(chuàng)新原理30：柔性外殼或薄膜,48,2)、時間分離原理。可以利用以下12個創(chuàng)新原理，來解決與時間分離有關的物理矛盾。 創(chuàng)新原理9：預先反作用 創(chuàng)新原理10：預先作用 創(chuàng)新原理11：事先防范 創(chuàng)新原理15：動態(tài)特性 創(chuàng)新原理16：不足或過度的作用 創(chuàng)新

19、原理18：機械振動 創(chuàng)新原理19：周期性動作 創(chuàng)新原理20：有效作用的連續(xù)性 創(chuàng)新原理21：減少有害作用時間 創(chuàng)新原理29：氣壓與液壓結構 創(chuàng)新原理34：拋棄與再生 創(chuàng)新原理37：熱膨脹,49,3)、基于條件的分離原理?？梢岳靡韵?3個創(chuàng)新原理，來解決與基于條件分離有關的物理矛盾。 創(chuàng)新原理1；分割 創(chuàng)新原理5：組合 創(chuàng)新原理6：多用性 創(chuàng)新原理7：嵌套 創(chuàng)新原理3：重量補償 創(chuàng)新原理13：反向思維 創(chuàng)新原理14：曲面化 創(chuàng)新原理22：變害為利 創(chuàng)新原理24：反饋 創(chuàng)新原理25：自服務 創(chuàng)新原理27；廉價替代品 創(chuàng)新原理33：同質性 創(chuàng)新原理35：物理或化學參數(shù)改變,50,4)、整體與部分的

20、分離原理?？梢岳靡韵?個創(chuàng)新原理，來解決與整體與部分的分離有關的物理矛盾。 創(chuàng)新原理12：等勢 創(chuàng)新原理28：機械系統(tǒng)替代 創(chuàng)新原理3l：多孔材料 創(chuàng)新原理32：改變顏色 創(chuàng)新原理35：物理或化學參數(shù)改變 創(chuàng)新原理36：相變 創(chuàng)新原理38：強氧化劑 創(chuàng)新原理39：惰性或真空環(huán)境 創(chuàng)新原理40：復合材料,51,實例：有關摩擦焊接問題,物理矛盾實例分析,52,a） 解決問題的辦法：對已有設備不做大的改變而實現(xiàn)鑄鐵管的摩擦焊接； b） 系統(tǒng)矛盾：管子要旋轉以便焊接，管子又不應該旋轉以免使用大型設備； c） 問題模型：改變現(xiàn)有系統(tǒng)中的某個構成要素，在保證不旋轉待焊接管子的前提下實現(xiàn)摩擦焊接； d） 分析：不容易解決為管子的旋轉，而容易改變的要素是兩根管子的接觸部分； e） 理想的辦法：只旋轉管子的接觸部分； f） 物理矛盾：管子的整體性限制了只旋轉管子的接觸部分；,53,第一步：定義物理矛盾 參數(shù)：旋轉 要求1：轉 要求2：不轉 第二步：什么空間需要滿足什么要求？ 空間1：鋼管的接觸部分 空間2：鋼管的非接觸部分 第三步：以上兩個空間段是否交叉？ 否 應用空間分離 是 嘗試其