triz技术矛盾解决原理.ppt

发明问题解决理论 矛盾普遍存在于各种产品或技术系统中 技术系统进化过程就是不断解决系统所存在矛盾的过程 矛盾的类型 2 矛盾的类型 技术矛盾表现为 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 3 TRIZ法通过对百万件专利的详细研究 提出用39个通用工程参数来描述技术矛盾 在实际应用时 首先要把组成矛盾双方的性能用该39个通用工程参数来表示 这样就将实际工程技术中的矛盾转化为一般的标准的技术矛盾 TRIZ法研究人员在对全世界专利进行分析研究的基础上 提出了40条解决技术矛盾的发明创新原理 4 TRIZ39个工程参数 1 运动物体的重量2 静止物体的重量3 运动物体的长度4 静止物体的长度5 运动物体的面积6 静止物体的面积7 运动物体的体积8 静止物体的体积9 速度10 力11 应力或压力12 形状13 结构稳定性 27 可靠性28 测试精度29 制造精度30 物体外部有害因素作用的敏感性31 物体产生的有害因素32 可制造性33 可操作性34 可维修性35 适应性及多用性36 装置的复杂性37 监控与测试的困难程度38 自动化程度39 生产率 14 强度15 运动物体作用时间16 静止物体作用时间17 温度18 光照度19 运动物体的能耗20 静止物体的能耗21 功率22 能量损失23 物质损失24 信息损失25 时间损失26 物质或事物的数量 5 物体和几何参数 负向参数 正向参数 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 运动物体的能量是运动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静止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 或者指改进时间的损失即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 上述39个通用工程参数可分为如下3类 物理及几何参数 1 12 17 18 21 条 技术负向参数 15 16 19 20 22 26 30 31 36 37 条 技术正向参数 13 14 27 29 32 35 38 39 条 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 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 1分割原理2抽取原理3局部质量原理4非对称原理5组合合并原理6多元性原理7嵌套原理8重量补偿原理9预先反作用原理10预先作用原理11预置防范原理12等势原理13反向作用原理14曲线曲面化原理 28机械系统替代原理29压力原理30柔化原理31孔化原理32色彩原理33同化原理34自生自弃原理35性能转换原理36相变原理37热膨胀原理38逐级氧化原理39惰性环境原理40复合材料原理 15动态原理16部分超越原理17多维运作原理18机械振动原理19周期性动作原理20有效动作持续原理21快速原理22变害为利原理23反馈原理24中介原理25自服务原理26复制原理27替代原理 TRIZ40个发明创新原理 TRIZ法解决问题流程 1 对待解决的实际问题作详尽的分析并提取存在的矛盾 2 将该矛盾转化为TRIZ法中的某种通用问题模型 3 利用TRIZ法工具得到TRIZ法提供的通用形式的解 4 把TRIZ解具体化为针对该实际问题的具体解 56 矛盾矩阵是用39个通用工程特征参数组成的39 39正方矩阵 该矩阵的行是按39个通用工程特性参数依次排列 代表工程参数需要改善的一方 该矩阵的列也是按39个通用工程特性参数依次排列 代表工程参数可能引起恶化的一方 矩阵元素用Mi j表示 其下标i表示该元素的行数 下标j表示该元素的列数 由于矛盾不可能由自身造成 行与列号相同 i j 的矩阵元素Mi j为空集 用 表示 若i j时 矩阵元素为空集 指这两个特征参数间不构成矛盾 或是存在矛盾但尚未找到适合的解 用 号表示 若i j时 矩阵元素Mi j为非空集 其数值为解决所在的行与列通用工程特征参数所产生的技术矛盾的相关发明创新原理的编号 可在技术矛盾矩阵表中找到 57 矛盾矩阵的构造 58 矛盾矩阵表 部分 第一步 分析问题 找出可能存在的技术矛盾 最好能用动宾结构的词来表示矛盾 第二步 针对具体问题确认一到几对技术矛盾 并将矛盾的双方转换成技术领域的有关术语 进而根据有关术语在TRIZ提供的39个通用工程特性参数中选定相应的工程参数 第三步 按照相矛盾的通用工程参数编号i和j 在矛盾矩阵中找到相应的矩阵元素Mi j 该矩阵元素值表示40条发明创新原理的序号 按照该序号找出相应的原理供下一步使用 第四步 根据已找到的发明创新原理 结合专业知识 寻找解决问题的方案 一般情况下 解决某技术矛盾的发明原理不止一条 应该对每一条相应的原理作解决技术矛盾方案的尝试 第五步 如果第四步的努力没有取得较好的效果 就要考虑初始构思的技术矛盾是否真正表达了问题的本质 是否真正反映了针对问题创新改进的方向 应重新设定技术矛盾 并重复上述工作 59 矛盾矩阵的应用 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很困难 必须耗费大量的时间在地球表面将陨石挑拣出来 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37 监控制和测试的困难程度 为了得到陨石 必须对地面上所有的石块进行分析 恶化的通用工程参数是将耗费大量时间即25 时间损失 因此本例子的技术矛盾是 监控制和测试的困难程度vs时间损失 60 提出技术矛盾对 陨石撞地球 在射击运动员的训练中需要有供练习的靶标 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 具有一定体积的飞行靶标对射击运动员的训练是必要的 但靶标碎片又将地面弄脏乱 改善的通用工程参数是 希望增大靶标体积 序号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 序号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 61 提出技术矛盾对 射击场打靶 技术矛盾解决方法的步骤 步骤一分析问题 发现矛盾 步骤二根据TRIZ 表述矛盾 采取某项措施时 矛盾对中的一个参数变优 另一个参数变劣 步骤三对照工具 得出解法 在矩阵表中寻找该矛盾对的解决办法 步骤四针对问题 构思设计 回到具体技术系统 解决具体问题 62 技术矛盾解决方法实际应用举例 分析 取杏仁时必须去壳 现用锤砸或用机械方式压碎 制造性能好但产品的形状不好 查39个通用工程参数 得出32 可制造性 和12 形状 之间有技术矛盾 TRIZ法求解 查39 39矛盾矩阵 得出可用的发明创新原理为1 分割与切割 28 机械系统的替代 13 反向 和27 用廉价而寿命短的替代昂贵而寿命长的物体 分析改进的具体技术方案 分割意味要把壳完全分开 机械系统的替代意味要用另一种系统 反向意味应从里向外加力 在密闭容器内加入高压空气 突然降压 杏仁内的空气膨胀 立刻打开杏仁壳 为了得到高压 可用高压空气 也可加热容器使气压升高 类似的技术问题 开鸡蛋壳 开蚕豆壳 开核桃 63 应用举例 一 开启果壳 64 应用举例 二 升降定位式燃气灶 如图所示 家用燃气灶具和锅是一个小型技术系统 在功能域层面 燃气燃烧产生热量 热量传导到锅和抵御外界干扰三项功能 在物理域层面 由被加热的锅 支锅的支架 燃烧火焰和燃烧器四部分组成 物理域的四大部分保证功能域的最优实现 在现有燃气灶中 燃气的燃烧一般比较充分 不必做大的调整 而应该在以下三个方面提出创新措施 1 由于锅底的形状和大小不同 锅底接触火焰的程度不同 影响加热效率 2 并且家用燃气灶是一个开放的系统 外界环境气流会影响火焰的稳定性 3 外界环境气流会带走一部分燃烧热 65 步骤一 分析问题 发现矛盾 第一对矛盾 现有结构锅底与燃烧器的距离随锅底的尺寸和形状不同而变 火焰不能以最优的。