TRIZ中矛盾理論及應(yīng)用

TRIZ中矛盾理論及應(yīng)用前言2008年4月,科學(xué)技術(shù)部、發(fā)展改革委、教育部及中國(guó)科協(xié)聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)創(chuàng)新方法工作的――若干意見》中指出,針對(duì)建立以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系的重大需求,推進(jìn)TRIZ等國(guó)際先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新方法與中國(guó)本土需求融合;推廣技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)、技術(shù)進(jìn)化模式與路線、矛盾解決原理、效應(yīng)及標(biāo)準(zhǔn)解等TRIZ中成熟方法在企業(yè)的應(yīng)用。發(fā)明問題解決理論(theoryofinventiveproblemsolving,TRIZ)[1]是前蘇聯(lián)根里奇?阿奇舒勒(GenrichS.Altshuller)等人在分析數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的優(yōu)秀發(fā)明專利基礎(chǔ)上歸納提練出來的系統(tǒng)化、實(shí)用的、解決發(fā)明問題的方法。其核心思想是在解決發(fā)明問題的實(shí)踐中,人們遇到的各種矛盾及相應(yīng)的解決方案總是重復(fù)出現(xiàn)的;用來徹底而不是折中解決技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理與方法,其數(shù)量并不多,一般科技人員都可以學(xué)習(xí)、掌握;解決本領(lǐng)域技術(shù)問題的最有效的原理與方法,往往來自其他領(lǐng)域的科學(xué)知識(shí)[2]。即TRIZ認(rèn)為矛盾的產(chǎn)生與消除是推動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的主導(dǎo)力量,且消除矛盾的方法是通用的,是可學(xué)習(xí)的。進(jìn)而把工程領(lǐng)域的矛盾分為技術(shù)矛盾與物理矛盾,且找到了消除這兩類矛盾的通用方法。TRIZ理論解決問題的根本就是消除矛盾,矛盾的消失意味著問題的解決。下面以解決菜刀切菜時(shí)粘刀的問題為例來介紹TRIZ中矛盾解決原理及其應(yīng)用。1.問題的提出日常生活中,當(dāng)你用菜刀切土豆、黃瓜、胡蘿卜等菜時(shí),這些菜總是粘在菜刀上沿刀面往上竄,時(shí)常要停下來用手把菜從刀面上捋下來,很不方便,大大影響了切菜的效率及所切出菜的形狀。通常當(dāng)意識(shí)到現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)(工具)存在缺點(diǎn)或不滿意的方面時(shí)也就找到了創(chuàng)新的目標(biāo)和動(dòng)力。創(chuàng)新的第一步就是提出問題。2.技術(shù)矛盾與創(chuàng)新原理技術(shù)矛盾是指技術(shù)系統(tǒng)中兩個(gè)參數(shù)之間存在著相互制約,簡(jiǎn)言之,即在提高技術(shù)系統(tǒng)的某一個(gè)參數(shù)(特性)時(shí),導(dǎo)致另一個(gè)參數(shù)(特性)惡化所產(chǎn)生的矛盾。阿奇舒勒發(fā)現(xiàn),利用39個(gè)通用工程參數(shù)[2]就足以描述工程中出現(xiàn)的絕大多數(shù)技術(shù)矛盾,且這些技術(shù)矛盾可以用通用的40個(gè)發(fā)明原理來解決。于是阿奇舒勒將39個(gè)通用工程參數(shù)和40個(gè)發(fā)明原理有機(jī)聯(lián)系起來,在統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上整理出39×39的矛盾矩陣表[2],其第一列為改善的參數(shù),第一行為惡化的參數(shù),在每一行與列的相交方格中列出了用于解決這兩個(gè)參數(shù)構(gòu)成的技術(shù)矛盾所推薦使用的創(chuàng)新原理編號(hào)。進(jìn)入21世紀(jì),TRIZ理論體系得到了進(jìn)一步充實(shí)和發(fā)展,美國(guó)公司在通過對(duì)1500萬(wàn)份專利的總結(jié)、歸納、分析的基礎(chǔ)上,將阿奇舒勒提出的39個(gè)通用工程參數(shù)提高到48個(gè),并對(duì)它們的編碼也做了調(diào)整,結(jié)合40個(gè)創(chuàng)新原理整理出48×48的矛盾矩陣[3]。本文采用文獻(xiàn)[3]中的矛盾矩陣。應(yīng)用矛盾矩陣解決實(shí)際問題的時(shí)候,先用48個(gè)通用工程參數(shù)中的兩個(gè)來描述技術(shù)矛盾,這樣做的目的就是將實(shí)際工程問題轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)矛盾,然后從矛盾矩陣中查得推薦的創(chuàng)新原理,再結(jié)合工程人員的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)利用創(chuàng)新原理獲得解決技術(shù)矛盾的方案。整個(gè)流程如圖1所示。上述菜刀切菜粘刀的問題可以這樣描述:切菜要又快又省力,因此將刀磨得光滑鋒利,這卻導(dǎo)致切菜時(shí)光滑的刀面與切下的菜之間形成真空吸附而粘刀。用48個(gè)通用工程參數(shù)來表示該問題中的技術(shù)矛盾就是改善了能量的損失,惡化了物體產(chǎn)生的有害因素(副作用)。據(jù)此查矛盾矩陣表,如表1所示,查得編號(hào)為40,35,21,24,2,28,4,5共8個(gè)創(chuàng)新原理。表2所示為利用推薦的創(chuàng)新原理提示所得的解決問題方案。3.物理矛盾與分離原理物理矛盾是指當(dāng)一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)中對(duì)同一個(gè)參數(shù)具有相互排斥的需求時(shí),就出現(xiàn)了物理矛盾。物理矛盾是技術(shù)系統(tǒng)中隱藏內(nèi)深的矛盾。解決物理矛盾的核心思想是實(shí)現(xiàn)矛盾雙方的分離,TRIZ中總結(jié)了空間分離、時(shí)間分離、條件分離和整體與部分分離四大分離原理[2]。應(yīng)用分離原理解決實(shí)際問題時(shí),首先是提取出問題中深藏著的物理矛盾,再應(yīng)用分離原理,找到相對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新原理,再結(jié)合工程人員的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)利用創(chuàng)新原理提示獲得解決方案。整個(gè)流程如圖2所示。技術(shù)矛盾與物理矛盾是相互聯(lián)系的,是可以相互轉(zhuǎn)化的。其轉(zhuǎn)化如圖3所示。由技術(shù)矛盾到物理矛盾只需要找到那個(gè)改善參數(shù)A同時(shí)惡化參數(shù)B的參數(shù)X。菜刀粘菜問題中參數(shù)X為光滑度,即當(dāng)菜刀光滑時(shí)鋒利切菜省力,但光滑了容易產(chǎn)生粘菜的副作用,故對(duì)菜刀的要求是即光滑又不光滑,這就是物理矛盾。經(jīng)分析得知這兩種相反的要求,可以在空間實(shí)現(xiàn)分離,即刀刃要光滑而刀背(面)可以不光滑,且刀刃與刀背在空間上不交叉,故適用空間分離原理。空間分離原理對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新原理有:1.分割、2.抽出、3.局部特性、4.不對(duì)稱、7.嵌套、13.反向作用、17.多維化、24.中介、26.復(fù)制、30.柔性殼體或薄膜結(jié)構(gòu)。由此可見,應(yīng)用原理2、4、24等可以獲得與上述表2相同的解決方案。技術(shù)矛盾與創(chuàng)新原理、物理矛盾與分離原理是TRIZ理論提出的問題模型中的兩種,兩者可以相互轉(zhuǎn)化,它們共同的目標(biāo)都是消除矛盾。一般情況下,當(dāng)應(yīng)用技術(shù)矛盾不能有效解決問題時(shí),再嘗試應(yīng)用物理矛盾。4.結(jié)論結(jié)合菜刀切菜過程中粘刀問題的解決,介紹了TRIZ中技術(shù)矛盾和創(chuàng)新原理,物理矛盾和分離原理,以及技術(shù)矛盾和物理矛盾之間的相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)把菜刀粘刀當(dāng)作一個(gè)問題考慮時(shí),原以為找到了一個(gè)好的小課題,應(yīng)該能產(chǎn)生一些可申請(qǐng)專利的解決方案,但當(dāng)檢索專利后發(fā)現(xiàn)所得出的所有方案幾乎