矛盾矩阵.doc

第5章 阿奇舒勒矛盾矩阵 在第3章中，理想化及确定最终理想解是创造性解决问题的开始 本章将重点介绍阿奇舒勒矛盾矩阵， TRIZ理论中，将问题用工程参数进行描述， 以彻底克服工程参数之间的矛盾作为问题解决的标准 可见， TRIZ理论在解决问题过程中，将理想化与矛盾论有机地进行了结合，从 而形成一种强有力的发明问题解决理论 TRIZ理论认为，发明问题的核心是解决矛盾，未克服矛盾的设计不是创新设计， 设计中不断的发现并解决矛盾，是推动产品向理想化方向进化的动力产品创新的 标志是解决或移走设计中的矛盾，从而产生出新的具有竞争力的解 克服矛盾的重要途径之一就是使用第4章中介绍的40条发明原理，所以第4章 和本章的内容关系密切，需要结合起来使用 本章重点介绍阿奇舒勒定义的39个通用工程参数和阿奇舒勒矛盾矩阵 5.1 39个通用工程参数 TRIZ方法论(见图5-1)的主要思想是，对于一个具体问题，无法直接找到对应 解，那么，先将此问题转换并表达为一个TRIZ的问题，然后利用TRIZ体系中的理 论和工具方法获得TRIZ的通用解，最后将TRIZ通用解转化为具体问题的解，并在 实际问题中加以实现，最终获得问题的解决。

那么，如何将一个具体的问题转化并表达为一个TRIZ的问题呢? TRIZ理论中的 一个方法是使用通用工程参数来进行问题的表达，通用工程参数是连接具体问题与 TRIZ理论的桥梁，是开启问题之门的第一把"金钥匙" 阿奇舒勒通过对大量专利的详细研究，总结提炼出工程领域内常用的表述系统· 性能的39个通用工程参数，通用工程参数是一些物理、几何和技术性能的参数在 问题的定义、分析过程中，选择39个工程参数中相适应的参数来表述系统的性能， 这样就将一个具体的问题用TRIZ的通用语言表述了出来这是TRIZ解决问题中的 路径之一 在实际问题分析过程中，为表述系统存在的问题，工程参数的选择是一个难 度较大的工作，工程参数的选择不但需要拥有关于技术系统的全面专业知识，而 且也要拥有对TRIZ的39个通用工程参数的正确理解39个工程参数及其定义详 见表于5-15.2通用工程参数分类 39个通用工程参数依据不同的方法可有不同的分类 1.根据39个通用工程参数的特点，可分为物理及几何参数、技术负向参数、技术正向参数3大类 1 )物理及几何参数(共15个) :运动物体的重量，静止物体的重量，运动物体的 长度，静止物体的长度，运动物体的面积，静止物体的面积，运动物体的体积，静 止物体的体积，速度，力，应力或压力，形状，温度，光照度，功率。

2)技术负向参数，指这些参数提高时，系统的性能变差，共11个:运动物体作 用时间，静止物体作用时间，运动物体的能量，静止物体的能量，能量损失，物质 损失，信息损失，时间损失，物质或事物的数量，物体外部有害因素作用的敏感性， 物体产生的有害因素 3)技术正向参数，指这些参数提高时，系统的性能变好，共13个:结构的 稳定性，强度，可靠性，测试精度，制造精度，可制造性，可操作性，可维修 性，适应性及多用性，装置的复杂性，监控与测试的困难程度，自动化程度， 生产率 2.根据系统改进时工程参数的变化，可分为欲改善的参数、欲恶化的参数两 大类 1)欲改善的参数:系统改进中将提升和加强的特性所对应的工程参数 2)欲恶化的参数，根据矛盾论，在某个工程参数获得提升的同时，必然会导致 其他一个或多个工程参数变差了，这些变差的工程参数称为恶化的参数 欲改善的参数与欲恶化的参数就构成了技术系统内部的矛盾， TRIZ理论就是克 服这些矛盾，从而推进系统向理想化进化的 例5-1法兰连接的工程参数确定 两段管道的接口处，经常会用到法兰连接因为维修时法兰连接需要 拆开，所以希望螺钉数量少些，以便快速完成拆卸工作，同时，系统的 重量可以轻些。

但从密封的角度讲，又要求螺钉数量尽可能的多，以得 到均匀的密封压力，尤其在输送一些高温高压气体时，对螺钉数量要求 更多 本例的问题是:如果保证密封性好，则维修时需要耗费较长时间来拆 卸，效率低，系统重量大 对照39个工程参数来进行描述，欲改善的工程参数是: 1 )静止物体的重量; 2)可操作性; 3)系统的复杂性 而随之欲恶化的参数是: 1)结构的稳定性; 2)可靠性 5.3阿奇舒勒矛盾矩阵的组成 阿奇舒勒通过对大量专利的研究、分析、比较、统计，归纳出了当39个工程参 数中的任意2个参数产生矛盾时，化解该矛盾所使用的发明原理，这些发明原理就 是第4章中所介绍的40个发明原理，阿奇舒勒还将工程参数的矛盾与发明原理建立 了对应关系，整理成一个39 x39的矩阵，以便使用者查找这个矩阵称为阿奇舒勒 矛盾矩阵阿奇舒勒矛盾短阵是浓缩了对巨量专利研究所取得的成果，矩阵的构成 非常紧密而且自成体系 阿奇舒勒矛盾矩阵使问题解决者可以根据系统中产生矛盾的2个工程参数， 从短阵表中直接查找化解该矛盾的发明原理，并使用这些原理来解决问题该矩 阵将工程参数的矛盾和40条发明原理有机地联系起来阿奇舒勒矛盾矩阵外形如 表5-2所示。

矛盾矩阵的第1， 2列和第2， 1行分别为39个通用工程参数的序号和名称第2 列是欲改善的参数，第1行是恶化的参数39 x 39的工程参数从行、列2个维度构 成矩阵的方格共1521个，其中1263个方格中，每个方格中有几个数字，这几个数字 就是TRIZ所推荐的解决对应工程矛盾的发明原理的号码 45度对角线的方格，是同一名称工程参数所对应的方格(黑色带" +"的方格) ， 表示产生的矛盾是物理矛盾而不是工程矛盾物理矛盾及其解法将在第6章中进行 详细介绍 阿奇舒勒矛盾矩阵见附录A 5.4查找阿奇舒勒矛盾矩阵 根据问题分析所确定的工程参数，包括欲"改善的参数"和欲"恶化的参数"，查 找阿奇舒勒矛盾矩阵假设现在:欲改善的工程参数是加大"运动物体的重量"，随 之恶化的工程参数是"速度"的损失，见表5-30 首先沿"改善的参数"箭头方向，从矩阵的第2列向下查找欲"改善的参数"所在 的位置，得到"1运动物体的重量";然后沿"恶化的参数"箭头方向，从矩阵的第1 行向右查找被"恶化的参数"所在的位置，得到"9速度";最后，以改善的工程参数 所在的行和恶化的工程参数所在的列，对应到矩阵表中的方格中，方格中有系列数 字，这些数字就是建议解决此对工程矛盾的发明原理的序号，这4个号码分别是: 2， 8， 15， 38。

这些号码就是40个发明原理的序号，对应到第4章的表4-1可得到发明 原理: 2抽取 8配重 15动态化 38加速氧化 5.5应用阿奇舒勒矛盾矩阵的步骤 应用阿奇舒勒矛盾矩阵解决工程矛盾时，建议遵循以下16个步骤来进行: 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 各级别的零部件，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，以具体到零部件级为佳，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 的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 的参数属于尚未发生的，所有确定起来需要"大胆设想，小心求证" 8)将以上2步所确定的参数，对应表5-1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如果所确定的矛盾的工程参数是同一参数，则属于物理矛盾， 将在第6章中详细进行解读 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(附录A) ，得到阿奇舒勒矛盾矩阵所推荐的发明原 理序号 12)按照序号查找发明原理汇总表4斗，得到发明原理的名称 13)按照发明原理的名称，对应查找第4章4.2中40个发明原理的详解 14 )将所推荐的发明原理逐个应用到具体的问题上，探讨每个原理在具体问题上 如何应用和实现 15 )如果所查找到的发明原理都不适用于具体的问题，需要重新定义工程参数和 矛盾，再次应用和查找矛盾矩阵 16)筛选出最理想的解决方案，进入产品的方案设计阶段 5.6综合应用实例 下面以开口扳手(美国专利5406868 )举例说明通用工程参数、阿奇舒勒矛盾矩 阵、40个发明原理的综合应用 例5-2专利开口扳手 开口扳手见图5-2当我们使用开口扳手拧开六角螺栓时，扳手受力集 中在螺栓的2条棱边，见局部图5-3，棱边容易变形而造成扳手打滑。

图5-2开口扳手 图5-3局部图 下面使用TRIZ的阿奇舒勒矛盾矩阵和发明原理来解决此问题 1.首先确定工程参数 现在存在的主要问题是:扳手受力集中在螺栓的2条棱边，棱边容易变形而造 成扳手打滑，这是欲改善的特性对应到通用工程参数中选择"31物体产生的有害因 素"，以此作为改善的参数 欲避免打滑，扳手的开口尺寸需要做到合适，在确保可卡入螺栓头的前提下， 扳手开口与螺栓头之间的间隙尽可能的小因此，在扳手的制造过程中，对开口尺 寸需要进行严格的控制，保证尺寸精度，这就是被恶化的特性对应到通用工程参 数中选择"29制造精度"，作为被恶化的参数 2.然后查找阿奇舒勒矛盾矩阵 欲改善的参数: 31物体产生的有害因素 被恶化的参数: 29制造精度 查找阿奇舒勒矛盾矩阵，见表5-4 从矩阵表查找31和29对应的方格，得到方格中推荐的发明原理序号共4个，分 别是: 4， 17， 34， 26与表4-1的发明原理目录对应，得到这4条发明原理依次是: 4非对称性; 17一一一维变多维; 34一一抛弃或恢复; 26一一一复制 3.发明原理的分析 4一一非对称性:可能的设计是，扳手的开口可以设计成不对称的，此方案对问 题的彻底解决贡献有限。

17-一一一维变多维:从点一线一面一体，从单一双一多的进化路径看，增大扳 手开口的接触面积对问题的彻底解决贡献最大 34一一抛弃与再生:此方案对问题的彻底解决无贡献 26一一复制:此方案对问题的彻底解决无贡献 4.发明原理的应用 综合以上4条发明原理的分析，一维变多维是最具有价值的发明原理，其次是 非对称性原理 而美国专利5406868，正是基于发明原理17"一维变多维"来进行了扳手的结构 改进，增大扳手与螺栓头的接触面积，从而解决了开口扳手存在的问题 详见图5-4，图5-5，图5-6图5-5开口扳手头部 图5-6系列开口扳手 。