第8章-TRIZ之矛盾矩陣

1、第第8章章 矛盾矩陣矛盾矩陣佛山科學技術學院 王玉龍0139個工程參數(shù)02矛盾矩陣03矛盾矩陣應用案例Contents內(nèi)容大綱內(nèi)容大綱0139個工程參數(shù)02矛盾矩陣03矛盾矩陣應用案例Contents內(nèi)容大綱內(nèi)容大綱 47.2 39個通用工程參數(shù)從大量來自于前蘇聯(lián)、美國、德國和其他國家的專利中 ， 阿 奇 舒 勒 選 擇 了 大 約 4 萬 多 個 屬 于 第 二 級 、 第 三級和第四級的專利，并從中抽取出適用于工程領域的4 0 個 發(fā) 明 原 理 和 3 9 個 通 用 工 程 參 數(shù) 539個通用工程參數(shù) 67.2 39個通用工程參數(shù)在39個通用工程參數(shù)中，任意兩個不同的參數(shù)就可以表示一

2、對技術矛盾。通過組合，可以表示1482種最常見的、最典型的技術矛盾，足以描述工程領域中出現(xiàn)的絕大多數(shù)技術矛盾?？梢哉f，39個通用工程參數(shù)是連接具體問題與TRIZ的橋梁。借助于39個通用技術參數(shù)，可以將一個具體問題轉化并表達為標準的TRIZ問題。 7（1）運動對象的重量。指運動對象的質量在重力場中的表現(xiàn)形式，是對象施加在其支撐物或懸掛物上的力。（2）靜止對象的重量。指靜止對象的質量在重力場中的表現(xiàn)形式，是對象物體施加在其支撐物、懸掛物或其所在表面上的力。（3）運動對象的長度。任何線性尺寸都可以被看作是長度。注意：不一定是對象最長的那個尺寸。例如，一個運動的長方體的長、寬、高都可以看作是運動物體的

3、長度。（4）靜止對象的長度。同（3）。 8（5）運動對象的面積。由線所圍成的面所描述的幾何特性，被對象所占據(jù)的某個面的局部，或指用平方單位制（例如，平方米、平方厘米）表示的、一個對象的內(nèi)表面或外表面的特性。（6）靜止對象的面積。同（5）。（7）運動對象的體積。用立方單位制（例如，立方米、立方厘米）表示的、某個對象所占據(jù)的空間。例如，長方體的體積可以用“長寬高”表示；圓柱體的體積可以用“底面積高”表示。（8）靜止對象的體積。同（7）。 9（9）速度。某個對象的速度；一個過程（或作用）與完成該過程（或作用）所用的時間的比率。即單位時間內(nèi)完成某種動作或過程的量。（10）力。力用來衡量兩個系統(tǒng)間的相互

4、作用。在基礎物理學中，力=質量加速度。在TRIZ中，力是指任何試圖改變物體狀態(tài)的相互作用，即使對象或系統(tǒng)產(chǎn)生部分地或完全地、暫時地或永久地變化的能力。（11）應力或壓力。單位面積上的力，也包括張力。應力是指對象截面某一單位面積上的內(nèi)力；壓力是指垂直作用在物體表面上的力。 107.2 39個通用工程參數(shù)（12）形狀。對象的外部輪廓、外觀。（13）對象（成分、組分、布局）的穩(wěn)定性。對象保持自身完整性的能力，或對象的組成元素在時間上的穩(wěn)定性。磨損、化學分解、墑增加都會導致穩(wěn)定性降低。（14）強度。指對象對于由力引起的變化的抵抗能力，或者，對象在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力。（15）運動對象的作

5、用時間。也稱為耐久性（耐用性、穩(wěn)定性）。既可以指物體能夠實現(xiàn)其作用的那一段時間，也可以指服務壽命。平均無故障工作時間是作用持續(xù)時間的量度（標準）。 11（16）靜止對象的作用時間。同（15）。（17）溫度。對象的熱狀態(tài)。不嚴謹?shù)貋碇v，該參數(shù)包括其他一些與熱或熱量相關的參數(shù)，例如，影響溫度變化速度的參數(shù)熱容量。（18）照度（光強度）。單位面積上的光通量，也可以是其他的照度特性，例如，亮度、照明質量等。（19）運動對象所需的能量。對象工作能力的量度。在經(jīng)典力學中，能量是力和距離的乘積。包括使用超系統(tǒng)所提供的能量（例如，電能或熱能）。完成任何特定的工作，都需要能量。 12（20）靜止對象所需的能量。

6、同（19）。（21）功率。完成的工作量與所用時間的比率，或能量的使用速率。（22）能量的無效損耗。對所從事的工作沒有貢獻的能量耗費。（23）物質的無效損耗。系統(tǒng)中某些原料、物質、零件或子系統(tǒng)的，部分的或全部的、永久的或暫時的，對系統(tǒng)所從事的工作沒有貢獻的損耗。（24）信息的損失。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)（或數(shù)據(jù)訪問權限）的部分的或全部的、永久的或暫時的損失。常常包括感官上的信息，例如，氣味、聲音等。 13（25）時間的無效損耗。時間是指某個行為的持續(xù)時間。時間的無效損耗是指對所從事的工作沒有貢獻的時間耗費。改善時間的損耗意味著縮短實施某個行為所需的時間?！翱s短交期”是一個通用詞語。（26）物質的量。系統(tǒng)中能

7、夠完全地或部分地、永久地或暫時地被改變的原料、物質、零件或子系統(tǒng)的個數(shù)或數(shù)量。（27）可靠性。系統(tǒng)以可預見的方式，在可預見的條件下，執(zhí)行其預期功能的能力。（28）測量的精確性。系統(tǒng)中某個特性的測量值與其實際數(shù)值之間的接近程度。通過減少測量過程中的誤差可以增加測量的精確性。 147.2 39個通用工程參數(shù)（29）制造精度。對象（或系統(tǒng)）的實際特性與規(guī)定的（或要求的）特性之間的一致程度。（30）作用于對象的外部有害因素。系統(tǒng)對于外部產(chǎn)生的（有害）影響（作用）的敏感度。（31）對象產(chǎn)生的有害因素。有害因素會降低對象（或系統(tǒng)）機能的效率或質量。這些有害影響是由對象（或系統(tǒng)）產(chǎn)生的，是對象（或系統(tǒng)）運行

8、過程的一部分。（32）可制造性（易制造性）。系統(tǒng)在制造或裝配過程中的便利、舒適或容易的程度。 15（33）可操作性（易用性、易操作性）。操作的簡單、容易。如果需要許多的步驟，需要特殊的工具或需要許多高技術的工人等條件才能操作技術系統(tǒng)，那么技術系統(tǒng)就是不方便的。通常，一個方便的過程由于具有正確完成其功能的可能性，因而具有高的收益。（34）可維修性（易修性、易修理性）。是一種質量特性。例如，對于系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障或毛病來說，進行維修時，方便、簡單、需要的時間短。（35）適應性（或多功能性）。系統(tǒng)對外部變化明確響應的能力以及系統(tǒng)的多功能性，即系統(tǒng)能夠在多種環(huán)境中以多種方式被使用的能力。 16（36）系

9、統(tǒng)的復雜性。系統(tǒng)中所包含的元素的數(shù)量和多樣性以及元素間相互作用關系的數(shù)量和多樣性。使用者也可能是使系統(tǒng)復雜性增加的元素。對系統(tǒng)進行控制的難易程度就是對其復雜性的一種度量。（37）檢測的難度。對系統(tǒng)的測量或監(jiān)測是困難的、昂貴的，需要大量的時間和勞動來建立、使用檢測系統(tǒng)，組件之間的關系模糊，或存在組件之間彼此干涉，均表現(xiàn)為檢測的難度。為降低檢測誤差而增加測量的成本也同樣是增加測量的難度。 17（38）自動化程度。在沒有“人”參與的情況下，對象完成其功能的程度。最低水平的自動化：利用手工操作的工具；中等水平的自動化：人對工具編程，并觀測工具的運行，在需要的時候可以中斷其運行或修改運行程序；高水平的自

10、動化：機器感知操作需求，自我編制操作流程，并監(jiān)控自己的操作。（39）生產(chǎn)率。在單位時間內(nèi)，某子系統(tǒng)或整個技術系統(tǒng)所執(zhí)行的功能或操作的數(shù)量。執(zhí)行一個單位的功能或操作所需要的時間，或者指單位時間內(nèi)，子系統(tǒng)或整個系統(tǒng)的輸出，或產(chǎn)生一個單位的輸出所需要的成本。 18為了應用方便和便于理解，可將上述39個通用工程參數(shù)大致分為以下三類：（1）通用物理及幾何參數(shù)：運動物體和靜止物體的重量、運動物體和靜止物體的尺寸（長度）、運動物體和靜止物體的面積、運動物體和靜止物體的體積、速度、力、應力或壓強、形狀、溫度、照度、功率； 197.2 39個通用工程參數(shù)（2）通用技術負向參數(shù)：運動物體和靜止物體的作用時間、運動

11、物體和靜止物體的能量消耗、能量損失、物質損失、信息損失、時間損失、物質的量、作用于對象的有害因素、對象產(chǎn)生的有害因素；（3）通用技術正向參數(shù)：對象的穩(wěn)定性、強度、可靠性、測量精度、制造精度、可制造性、操作流程的方便性、可維修性、適應性和通用性、系統(tǒng)的復雜性、控制和測量的復雜度、自動化程度、生產(chǎn)率。0139個工程參數(shù)02矛盾矩陣03矛盾矩陣應用案例Contents內(nèi)容大綱內(nèi)容大綱”“矛盾矩陣通過對大量專利的研究，阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)了一種現(xiàn)象，即針對某一對由兩個通用工程參數(shù)所確定的技術矛盾來說，40個發(fā)明原理中的某一個或某幾個發(fā)明原理被使用的次數(shù)要明顯比其他的發(fā)明原理多，換句話說，一個發(fā)明原理對于不同的

12、技術矛盾的有效性是不同的。如果能夠將發(fā)明原理與技術矛盾之間的這種對應關系描述出來的話，技術人員就可以直接使用那些對解決自己所遇到的技術矛盾最有效的發(fā)明原理，而不用將40個發(fā)明原理進行逐一試用了。于是，阿奇舒勒將40個發(fā)明原理與39個通用工程參數(shù)相結 合 ， 建 立 了 矛 盾 矩 陣 （ 又 稱 3 9 3 9 矛 盾 矩 陣 ） 227.3 矛盾矩陣矛盾矩陣（局部）”“矛盾矩陣的幾點說明在矛盾矩陣表中，左邊第一列是技術人員希望改善的139個通用工程參數(shù)，上面第一行表示被惡化的139個通用工程參數(shù)，即由于改善了第一列中的某個參數(shù)而導致第一行中某個參數(shù)的惡化。位于矛盾矩陣中對角線上的單元格（以灰

13、色填充的單元格），它們所對 應 的 矛 盾 是 物 理 矛 盾 ， 即 改 善 的 參 數(shù) 和 惡 化 的 參 數(shù) 相 同”“矛盾矩陣的幾點說明矛盾矩陣中間單元格中的數(shù)字是發(fā)明原理的序號，每個序號對應于一個發(fā)明原理。這些序號是按照統(tǒng)計結果進行排列的，即排在第一位的那個序號所對應的發(fā)明原理在解決該單元格所對應的這對技術矛盾時，被使用的次數(shù)最多，依此類推。當然，在大量被分析的專利當中 ， 用 于 解 決 某 個 單 元 格 所 對 應 的 技 術 矛 盾 的 發(fā) 明 原 理 不 僅 僅只有該單元格中所列出的那幾個。只是從統(tǒng)計的角度來說，單元格中所列出來的那些發(fā)明原理的使用次數(shù)明顯比其他發(fā)明原理的使

14、用次數(shù)多而已從問題中找出改善的參數(shù)A從問題中找出被惡化的參數(shù)B010203定位發(fā)明原理，優(yōu)化選擇使用矛盾矩陣的具體步驟是0139個工程參數(shù)02矛盾矩陣03矛盾矩陣應用案例Contents內(nèi)容大綱內(nèi)容大綱39個參數(shù)類比試錯矛盾矩陣表40個創(chuàng)新原理技術矛盾具體問題描述解決具體問題的方法TRIZ解決技術矛盾的流程功能分析改善的工程參數(shù)惡化的工程參數(shù)TRIZ問題矛盾矩陣表40條創(chuàng)新原理問題解決方案問題描述使用矛盾矩陣表的解題過程案例1：安全便捷的信封設計1背景信件（快遞）是人們?nèi)粘９ぷ骱蜕畹闹匾ㄐ攀侄危诓鹦艜r，經(jīng)常會遇到這樣的麻煩，一不小心就會撕壞里面的文件或者資料，如何迅速、安全地取出信封內(nèi)的

15、文件或資料呢?2問題描述為了保護里面的文件，我們可以使用一些輔助工具，如剪子和專門的拆信刀等。但是，這樣一來，拆信這樣一件生活小事，就變得既麻煩又費事了。那么，我們是否有方便快捷，同時又安全可靠的拆信方式呢？即我們?nèi)绾斡米钌俚臅r間安全地取出信封內(nèi)的文件或資料呢？3問題分析將待解決問題的技術矛盾提取出來。我們應當設計一種拆信快捷、安全的信封。想節(jié)約時間，結果卻降低了拆信的可靠性。4.定義矛盾需要改善的參數(shù)：時間損失（25）系統(tǒng)惡化的參數(shù)：可靠性（27）4查找矛盾矩陣對應第25行第27列，我們從矛盾矩陣表中得到三個創(chuàng)新原理： 預先作用原理（10） 柔性殼體或薄膜原理（30） 增加不對稱性原理（04

16、）5優(yōu)選解決方案經(jīng)分析后，我們得到如圖所示的快捷安全信封設計方案。改進后的設計是一種帶有“撕帶”的信封。當拆信時，人們只要輕輕一拉“撕帶”，就可以很輕松地拆開信封。而且撕開信封的同時，即不會損壞信封內(nèi)部的文件和資料，也很好地保持了信封的整潔。或者預先在信封上打上紋路，在拆信時，拆分帶有鋸齒的紋路即可。最終解決方案如下圖。 應用背景：波音737要進行加大航程的改型，就要采用功率更大的引擎，當然需要有更多的空氣進入引擎，這就要求增大引擎整流罩的直徑，但這樣整流罩與地面的距離將減小，嚴重地影響了飛機起飛和著陸的安全。 第一步：確定技術系統(tǒng)名稱 系統(tǒng)名稱：發(fā)動機整流罩 第二步：問題描述 需增加發(fā)動機整流罩的直徑 但這樣整流罩與地面之間的 距離會減小，飛機起飛和著陸不安全案例2：波音飛機發(fā)動機整流罩的改造整流罩整流罩 第三步：定義技術矛盾 改善的參數(shù)：“運動物體的面積”(5)