第五章-問題求解

廣州大學(xué)第五章問題求解5.1概述與問題求解工具的選擇策略什么是問題求解？哪些工具可以用來進(jìn)行問題求解？這些問題求解工具如何選擇？什么是問題求解？問題求解，是在問題分析、拓展思維的基礎(chǔ)上，沿著拓展的方向進(jìn)行變換、矛盾求解、物場(chǎng)求解、功能求解、效應(yīng)求解等，建立解決問題的預(yù)期效應(yīng)與實(shí)際效應(yīng)的偏差技術(shù)的方案。問題求解同樣需要工具的輔助，求解工具包括可拓變換，發(fā)明技巧（原理），矛盾求解方法，物場(chǎng)問題求解方法，技術(shù)進(jìn)化方法，裁剪、科學(xué)效應(yīng)庫(kù)?？赏刈儞Q可拓變換包括基本可拓變換、變換的運(yùn)算、傳導(dǎo)變換及共軛變換。其中基本可拓變換有置換變換、增刪變換、擴(kuò)縮變換、分解變換、復(fù)制變換；變換運(yùn)算有四種：積變換、與變換、或變換、逆變換。發(fā)明技巧（原理）化整為零（分割原理）撥沙撿金（抽取原理）天圓地方（局部質(zhì)量原理）錯(cuò)落不齊（不對(duì)稱原理）珠聯(lián)璧合（組合原理）一應(yīng)俱全（多用性原理）層出不窮（嵌套原理）分庭抗禮（重量補(bǔ)償原理）先發(fā)制人（預(yù)先反作用原理）未雨綢繆（預(yù)先作用原理）防患未然（預(yù)先防范原理）平起平坐（等勢(shì)原理）倒行逆施（反向作用原理）毀方投圓（曲面化原理）一靜不如一動(dòng)（動(dòng)態(tài)化原理）多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理）山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）天撼地動(dòng)（機(jī)械振動(dòng)原理）周而復(fù)始（周期作用原理）馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理）快刀斬亂麻（減少有害作用的時(shí)間原理）薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）修舊利廢（變害為利原理）穿針引線（借助中介物原理）魚目混珠（廉價(jià)替代原理）李代桃僵（機(jī)械系統(tǒng)替代原理）氣動(dòng)和液壓結(jié)構(gòu)原理自生自滅（拋棄或再生原理）察言觀色（反饋原理）以假亂真（復(fù)制原理）無孔不入（多孔材料原理）五光十色（顏色改變?cè)恚┪镆灶惥郏▌蛸|(zhì)性原理）隨機(jī)應(yīng)變（參數(shù)變化原理）自我服務(wù)原理滄海桑田（相變?cè)恚崦浝淇s（熱膨脹原理）推波助瀾（強(qiáng)氧化劑原理）孟母三遷（惰性環(huán)境原理）相輔相成（復(fù)合材料原理）矛盾求解方法TRIZ理論中的矛盾矩陣是技術(shù)矛盾問題求解的主要工具。阿奇舒勒通過對(duì)大量專利的研究與分析，當(dāng)兩個(gè)參數(shù)產(chǎn)生矛盾時(shí)，可以利用四十個(gè)發(fā)明技巧進(jìn)行求解，并建立了工程參數(shù)的矛盾與發(fā)明技巧的對(duì)應(yīng)關(guān)系，整理成一個(gè)40×40的矩陣——矛盾矩陣，以便使用者查找。在矛盾矩陣中，首列內(nèi)容為39個(gè)改善參數(shù)，首行內(nèi)容為39個(gè)惡化參數(shù)；矩陣內(nèi)的數(shù)字編號(hào)為發(fā)明技巧的序號(hào)，編號(hào)的排列順序表示發(fā)明技巧應(yīng)用頻率的高低。物場(chǎng)問題求解方法創(chuàng)新與發(fā)明問題的物場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)解求解流程，主要有四個(gè)基本步驟（1）確定所面對(duì)的問題類，（2）對(duì)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，（3）對(duì)某個(gè)物體進(jìn)行測(cè)量（或探測(cè)），（4）簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)解法。技術(shù)進(jìn)化方法技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化是存在規(guī)律的。阿奇舒勒通過研究發(fā)現(xiàn)：任何系統(tǒng)或產(chǎn)品都在不斷進(jìn)化，同一代產(chǎn)品進(jìn)化分為嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期和退出期四個(gè)階段，這四個(gè)階段可用生物進(jìn)化中的“S曲線”。裁剪系統(tǒng)裁剪法指的是通過裁剪系統(tǒng)的某個(gè)組件，然后把該組件提供的有用功能重新分配到其他剩余組件及超系統(tǒng)組件上，來改善技術(shù)系統(tǒng)。系統(tǒng)裁剪的目的是通過降低技術(shù)系統(tǒng)的組件成本來提高理想度?？茖W(xué)效應(yīng)庫(kù)科學(xué)效應(yīng)是在特定條件下，在技術(shù)系統(tǒng)中實(shí)施自然規(guī)律的技術(shù)結(jié)果，是場(chǎng)（能量）與物質(zhì)之間的互動(dòng)結(jié)果?？茖W(xué)效應(yīng)也能看作是一種功能，它使物質(zhì)、場(chǎng)或兩種的組合，將輸入作用轉(zhuǎn)變?yōu)樗璧妮敵鲎饔?。通過選擇不同的效應(yīng)、物質(zhì)參數(shù)，可以控制效應(yīng)的轉(zhuǎn)換效果?？傊茖W(xué)效應(yīng)是科學(xué)原理、現(xiàn)象、定理和定律的集中表現(xiàn)形式和實(shí)施的必然結(jié)果，科學(xué)效應(yīng)庫(kù)是將物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)和幾何效應(yīng)等集合起來組成的一個(gè)知識(shí)庫(kù)。利用科學(xué)效應(yīng)庫(kù)有利于突破技術(shù)人員只是對(duì)其專業(yè)知識(shí)熟悉的局限性，發(fā)散思維從其他領(lǐng)域?qū)で髥栴}的解?？茖W(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象的應(yīng)用，對(duì)解決技術(shù)創(chuàng)新問題具有超乎想象的、強(qiáng)有力的幫助和支持。這些問題求解工具如何選擇？前面介紹了幾種問題求解的工具，往往會(huì)面臨著一個(gè)問題：該如何選擇？針對(duì)這個(gè)問題，這里建立一個(gè)選擇策略。1）根據(jù)問題類型來選擇根據(jù)不同的問題求解的性質(zhì)，如矛盾求解、變換求解、功能求解、資源求解、如何做的求解，可以采用如下策略。（1）對(duì)于矛盾問題，可以采用矛盾求解來對(duì)解決矛盾，或根據(jù)拓展分析的思路來變換求解，或利用小矮人法求解；（2）對(duì)于功能無法實(shí)現(xiàn)問題，根據(jù)物場(chǎng)模型，采用一般解法或標(biāo)準(zhǔn)解法求解；（3）對(duì)于怎么做的問題，根據(jù)Howto模型，找到相應(yīng)的科學(xué)效應(yīng)，利用科學(xué)效應(yīng)求解；（4）若是想簡(jiǎn)化組件，可根據(jù)功能模型，采用裁剪方法求解；（5）對(duì)于幻想的問題，采用金魚法求解；（6）無法識(shí)別問題類型時(shí)，可試試技術(shù)進(jìn)化法則；（7）總體思路是：先確定最終理想解，而后對(duì)于其中的矛盾問題，采用矛盾矩陣（發(fā)明技巧與分離原理）與變換方法求解，或小矮人方法求解；對(duì)于功能無法實(shí)現(xiàn)問題，根據(jù)物場(chǎng)模型，采用一般解法或標(biāo)準(zhǔn)解法求解；對(duì)于怎么做的問題，根據(jù)Howto模型，找到相應(yīng)的科學(xué)效應(yīng)，利用科學(xué)效應(yīng)求解；若是想簡(jiǎn)化技術(shù)系統(tǒng)，可根據(jù)功能模型，采用裁剪方法求解；對(duì)于其中的幻想部分，采用金魚法求解；最后其他方法均不合適的情況下，選擇技術(shù)進(jìn)化法則來求解。2）根據(jù)工具難度來選擇這個(gè)在前面已經(jīng)介紹過，在這里就不再重復(fù)。總結(jié)：本次課程只是本章節(jié)的預(yù)習(xí)課程，了解求解的工具幾種方法，包括可拓變換，發(fā)明技巧（原理），矛盾求解方法，物場(chǎng)問題求解方法，技術(shù)進(jìn)化方法，裁剪、科學(xué)效應(yīng)庫(kù)等等，具體內(nèi)容將在接下來的課程中進(jìn)行學(xué)習(xí)。廣州大學(xué)第五章問題求解5.2.1可拓變換（1）什么是可拓變換？可拓變換有哪些？每種可拓變換如何使用？什么是可拓變換？前面的拓展分析與共軛分析只能給出創(chuàng)新發(fā)明問題求解的多種途徑，需要進(jìn)行可拓變換，才能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新與發(fā)明問題的創(chuàng)意。通過某些可拓變換，不可知問題可以變?yōu)榭芍獑栴}，不可行問題可以轉(zhuǎn)化為可行問題。一.基元的置換變換基元的對(duì)象、特征、量值均可根據(jù)前面的拓展分析后的路徑進(jìn)行置換變換，生成新對(duì)象創(chuàng)意。（1）基元的量值的置換變換把基元的對(duì)象關(guān)于某特征的量值換成另外一個(gè)量值的變換，例如對(duì)游戲手柄顏色與按鈕樣式的量值進(jìn)行置換變換，結(jié)果如表5-1和圖5-1所示。對(duì)某物元的量值的置換變換，一定會(huì)導(dǎo)致其對(duì)象發(fā)生傳導(dǎo)變換。但對(duì)某事元或關(guān)系元的量值的置換變換，不一定會(huì)導(dǎo)致其對(duì)象發(fā)生傳導(dǎo)變換。圖5-1游戲手柄（2）基元的對(duì)象的置換變換把基元的對(duì)象換成另外一個(gè)對(duì)象的變換，此時(shí)，該基元的特征和量值可以保持不變。例如，現(xiàn)有一款顏色為透明的雨衣，根據(jù)拓展分析的結(jié)果，可以作如下物元的對(duì)象的置換變換。根據(jù)置換變換獲得的透明雨傘如圖5-2所示。圖5-2透明雨衣和透明雨傘（3）基元的特征的置換變換把基元的特征換成另外一個(gè)特征的變換，此時(shí)，該基元的量值可以保持不變，也可以變?yōu)樾铝恐?。例如，某款行李箱的高度為，可作如下特征的置換變換。則可得到寬型行李箱的創(chuàng)意，如圖5-3所示。圖5-3行李箱特征的置換這里例子主要是物元的置換變換，還可以對(duì)事元、關(guān)系元、復(fù)合元等進(jìn)行相應(yīng)的置換變換。2.基元的增刪變換

（1）基元的量值的增刪變換把基元的對(duì)象關(guān)于特征的量值通過增加或刪減變換變成另外一個(gè)量值的變換。對(duì)基元的量值實(shí)施增刪變換，其對(duì)象一般都會(huì)發(fā)生傳導(dǎo)變換。同樣地，對(duì)基元的對(duì)象實(shí)施增刪變換，其關(guān)于某些特征的量值也會(huì)發(fā)生傳導(dǎo)變換。

（2）基元的對(duì)象和量值的增刪變換把基元的對(duì)象和它關(guān)于特征的量值通過增加或刪減變換變成另外一個(gè)對(duì)象和量值的變換，對(duì)基元的對(duì)象實(shí)施增刪變換，其關(guān)于某些特征的量值也會(huì)發(fā)生傳導(dǎo)變換。案例：臺(tái)燈具有照明的功能，音箱具有播放音樂的功能，這里可作增加變換，獲得具有組合功能的新產(chǎn)品創(chuàng)意。“照明”的實(shí)質(zhì)是“提供光線”，增加變換如表5-4所示，可以獲得如圖5-4所示的結(jié)合了臺(tái)燈和音響功能的創(chuàng)意產(chǎn)品。圖5-4具備音響功能的臺(tái)燈3.基元的擴(kuò)縮變換（1）基元的量值的擴(kuò)縮變換把基元關(guān)于某個(gè)特征的量值通過擴(kuò)大或縮小變換變成另外一個(gè)量值的變換，稱為基元的量值擴(kuò)縮變換。量值的擴(kuò)大或縮小變換，必然導(dǎo)致對(duì)象的擴(kuò)大或縮小。（2）基元的對(duì)象的擴(kuò)縮變換把基元的對(duì)象通過擴(kuò)大或縮小變換變成另外一個(gè)對(duì)象的變換，稱為基元的對(duì)象擴(kuò)縮變換。對(duì)象的擴(kuò)大或縮小變換，一定是該對(duì)象關(guān)于某個(gè)特征的量值發(fā)生的擴(kuò)大或縮小變換，但不一定導(dǎo)致該對(duì)象關(guān)于所有特征的量值的擴(kuò)大或縮小。案例：桌子是常用的一種家具，但桌子一般會(huì)占據(jù)很大空間，在小房間會(huì)帶來諸多不變。如果利用縮小復(fù)制變換，可以獲得新的創(chuàng)意，如表5-5和圖5-5所示。圖5-5尺寸不同的桌子總結(jié)：本節(jié)課知道了什么是可拓變換，并學(xué)習(xí)了基元的置換變換、基元的增刪變換、基元的擴(kuò)縮變換。廣州大學(xué)第五章問題求解5.2.2可拓變換（2）上節(jié)課主要學(xué)習(xí)了基元的置換變換、基元的增刪變換、基元的擴(kuò)縮變換。本次課程將學(xué)習(xí)基元的分解變換、基元的復(fù)制變換、規(guī)則的變換和論域的變換。

4.基元的分解變換物元的分解變換是把某個(gè)物元關(guān)于某特征的量值分解成多個(gè)量值，相應(yīng)地，對(duì)象也被分為多個(gè)對(duì)象的變換。把產(chǎn)品設(shè)計(jì)成模塊組合或可調(diào)整的方式是屬于分解變換。事元的分解變換包括兩種：①把某個(gè)事元關(guān)于某特征的量值分解成多個(gè)量值，相應(yīng)地，動(dòng)作也被分為多個(gè)動(dòng)作的變換。②把某個(gè)事元的動(dòng)作分解為多個(gè)動(dòng)作，相應(yīng)地，關(guān)于某些特征的量值也被分解為多個(gè)量值的變換。在這兩種情況中，也有相應(yīng)的動(dòng)作或量值不做分解的特例。關(guān)系元的分解變換類似事元的分解變換。案例：普通臺(tái)燈的光線強(qiáng)弱是一定的，但通過分解變換以后，可以使臺(tái)燈在看書、休息、看手機(jī)時(shí)光線強(qiáng)弱都不一樣。可形式化表示為則可以獲得可調(diào)節(jié)光線強(qiáng)度臺(tái)燈的創(chuàng)意，如圖5-6所示。圖5-6可調(diào)節(jié)光線強(qiáng)度的臺(tái)燈5.基元的復(fù)制變換復(fù)制是一種特殊的基本變換，如曬照片、復(fù)印、掃描、印刷、光盤刻錄、錄音、錄像、反復(fù)使用的方法、產(chǎn)品的復(fù)制等。這種變換在信息領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。批量生產(chǎn)也是一種復(fù)制，它既包括實(shí)體的復(fù)制，也包括虛部的復(fù)制。提供的條件可分為兩類：一類是可以反復(fù)使用的條件；另一類是不可復(fù)制的，只能分配使用的條件。復(fù)制變換可細(xì)分為很多類型。實(shí)施復(fù)制變換后，對(duì)象至少變?yōu)閮蓚€(gè)，即原對(duì)象和復(fù)制后的對(duì)象，也可以是多個(gè)。根據(jù)復(fù)制后的對(duì)象不同，復(fù)制變換分為擴(kuò)大復(fù)制、縮小復(fù)制、近似復(fù)制、多次復(fù)制。

6.規(guī)則的變換規(guī)則又稱為準(zhǔn)則，是進(jìn)行創(chuàng)新或解決矛盾問題的重要條件。在實(shí)際問題中，這些規(guī)則都是可以改變的，有時(shí)矛盾問題的產(chǎn)生可能是由于規(guī)則的不恰當(dāng)導(dǎo)致的，改變規(guī)則，也可能使矛盾問題解決。對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新而言，改變規(guī)則也可能生成新的產(chǎn)品創(chuàng)意。規(guī)則的基本變換方法也與基元的變換方法類似，如置換變換、增刪變換、擴(kuò)縮變換等。研究規(guī)則的變換，就是對(duì)元素和實(shí)數(shù)之間的映射關(guān)系進(jìn)行變換，可為創(chuàng)新或化解矛盾問題開辟新的路徑。案例：企業(yè)在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)需要考慮用戶的體驗(yàn)和需求。例如，對(duì)于鼠標(biāo)“顏色”或“造型”的量值與使用者的“使用場(chǎng)合”或“使用狀態(tài)”，可以建立相關(guān)關(guān)系。對(duì)于如下的鼠標(biāo)、使用者物元，并存在不同的特征與量值，若建立起這些特征的量值之間的函數(shù)關(guān)系，則可對(duì)鼠標(biāo)物元特征的量值進(jìn)行規(guī)則變換，形成新的物元，產(chǎn)生新的創(chuàng)意。根據(jù)兩個(gè)物元特征量值之間的函數(shù)關(guān)系，對(duì)鼠標(biāo)物元的特征的量值進(jìn)行規(guī)則變換，如下式所示。則變換后的鼠標(biāo)物元為這樣，鼠標(biāo)設(shè)計(jì)商可以根據(jù)客戶特征對(duì)鼠標(biāo)的造型、亮度等進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，進(jìn)而有效提高用戶體驗(yàn)。如圖5-7a所示為針對(duì)游戲用戶設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)，而圖5-7b是針對(duì)商業(yè)人士設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)。圖5-7不同用途的鼠標(biāo)a游戲鼠標(biāo)

b商業(yè)鼠標(biāo)7.論域的變換論域一般指領(lǐng)域或范圍（集合），論域變換是指領(lǐng)域（或范圍、集合）的變換。其基本變換方法包括置換變換方法、增加變換方法、刪減變換方法和分解變換方法。當(dāng)論域?yàn)閷?shí)數(shù)域時(shí)，論域還可作數(shù)擴(kuò)大變換和數(shù)縮小變換。在經(jīng)典集合和模糊集合中，都把論域看作是確定不變的，而在可拓集合中，認(rèn)為論域也可以變換，為創(chuàng)新與發(fā)明問題的解決提供了新的思路。論域變換展示的最大啟示是：在處理創(chuàng)新與發(fā)明問題的過程中，不能“就事論事”，要敢于對(duì)所要考察的對(duì)象進(jìn)行置換、擴(kuò)大或縮小變換，從而突破原有問題的矛盾性，或許能得到一種極具創(chuàng)造性的結(jié)果。案例：某自動(dòng)化公司主要生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人，銷售對(duì)象主要是國(guó)內(nèi)的工業(yè)化企業(yè)。下面利用論域變換的思想來形成開拓市場(chǎng)的思路。（1）確定所研究問題的原論域。所研究問題的論域。根據(jù)該企業(yè)上述的情況可見，其銷售只是靠地理優(yōu)勢(shì)。（2）選擇論域變換的方法。①作論域的置換變換，由于新產(chǎn)品在原論域上沒有大的市場(chǎng)，故可作，即放棄原論域，選擇一個(gè)與本地工業(yè)發(fā)展情況類似，且經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的工業(yè)城市或其他國(guó)家，作為新的論域，在此新論域上開拓市場(chǎng)。在論域上的銷售是“送出去銷售”的思想。該自動(dòng)化公司可根據(jù)變換后的宣傳費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)用、銷售量預(yù)測(cè)、價(jià)格/成本等因素來綜合評(píng)價(jià)采取何種變換。如圖5-8a和b所示為教育機(jī)器人，以及工業(yè)機(jī)器人在農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)上的應(yīng)用。a教育機(jī)器人

b農(nóng)業(yè)機(jī)器人圖5-8機(jī)器人應(yīng)用總結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了基元的分解變換、基元的復(fù)制變換、規(guī)則的變換和論域的變換，并通過具體的案例進(jìn)行了學(xué)習(xí)和分析。廣州大學(xué)第五章問題求解5.3.1發(fā)明技巧概述什么是發(fā)明技巧？發(fā)明技巧有哪些？各個(gè)發(fā)明技巧的使用路徑？一.發(fā)明技巧概述自1946年開始，阿奇舒勒對(duì)世界各國(guó)的大量發(fā)明專利進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其中的一些規(guī)律，總結(jié)出四十個(gè)發(fā)明技巧（也稱發(fā)明原理），能直接指導(dǎo)創(chuàng)新與發(fā)明問題的求解。本書將這些發(fā)明技巧與我國(guó)成語(yǔ)相結(jié)合，以便于大家理解和記憶、應(yīng)用，表5-6給出發(fā)明技巧的使用頻率與其實(shí)現(xiàn)的特征轉(zhuǎn)換規(guī)則。二.四十個(gè)發(fā)明技巧詳解1．化整為零（分割原理）“化整為零”是將一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)分成若干部分，以便分解或合并成一種有益或者有害的系統(tǒng)屬性。這個(gè)技巧在TRIZ理論中稱為分割原理，也稱分割法。具體措施為：1）將物體分成相互獨(dú)立的部分；2）將物體分成容易組裝和拆卸的部分；3）增加物體的可分性。該技巧的啟示為：當(dāng)系統(tǒng)因?yàn)樘鼗蛱蠖灰撞倏貢r(shí)，可考慮將其分割成若干輕便的子系統(tǒng)，使每一部分均易于操控。例：如圖5-18所示的模塊化機(jī)器人，各部分可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，這些模塊可以根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行拆卸或組裝。還有組合刀具、組合機(jī)床等實(shí)例。圖5-18模塊化機(jī)器人2．撥沙撿金（抽取原理）“拔沙撿金”是指將系統(tǒng)中有用或者有害部分（屬性）抽取出來。在TRIZ理論中稱為抽取原理，也稱抽取法。具體措施為：

1）從物體中抽出有負(fù)面影響的部分或?qū)傩裕右愿綦x；2）從物體中抽取必要的部分，做成新產(chǎn)品。該技巧的啟示為：把系統(tǒng)中的功能或部件分成有用、有害的部分，視情況抽取出來。同時(shí)也要注意不是為了抽取而抽取，而是要使系統(tǒng)增加價(jià)值。例：如圖5-19所示的聲納，就是防止聲納安裝在輪船上而受到發(fā)動(dòng)機(jī)等的干擾，而抽取出來，用纜繩拖著。

圖5-19聲納

3．天圓地方（局部質(zhì)量原理）“天方地圓”是指在某一特定區(qū)域內(nèi)（局部的）改變某事物（氣體、液體或固體）的特性，以便獲得某種所需的功能特性。在TRIZ理論中稱為局部質(zhì)量原理，也稱局部質(zhì)量改善法。具體措施為：1）將物體、外部環(huán)境或作用的均勻結(jié)構(gòu)改變?yōu)椴痪鶆蚪Y(jié)構(gòu)。2）使物體的不同部分具有不同的功能。3）使物體的各部分處于完成其功能的最佳狀態(tài)。該技巧的啟示為：要充分利用系統(tǒng)的各個(gè)部分，同時(shí)注意不均勻的結(jié)構(gòu)或環(huán)境時(shí)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性的。例：多功能榔頭（如圖5-20所示），就是在榔頭各個(gè)部分安裝不同的常用工具，如剪刀、小錘、螺絲刀、鉗子等，這樣就充分利用了榔頭的每一部分，使各部分具有不同的功能。圖5-20多功能榔頭

4．錯(cuò)落不齊（不對(duì)稱原理）“錯(cuò)落不齊”是將“各向同性”轉(zhuǎn)換為“各向異性”，或是與之相反的過程。各向同性是指在物體的任一部位，沿任一方向進(jìn)行測(cè)量都是對(duì)稱的。而各向異性恰相反，即在物體的不同部位或沿不同方向進(jìn)行測(cè)量，所得結(jié)果是不同的。該技巧在TRIZ理論中稱為不對(duì)稱原理，也稱非對(duì)稱法。具體措施為：1）把原來對(duì)稱的物體修改為不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)；

2）增加不對(duì)稱物體的不對(duì)稱程度。該技巧的啟示為：善于對(duì)物體的狀態(tài)做出改變，如改變物體的平衡、讓物體傾斜、減少材料用量、降低總重量、變換幾何結(jié)構(gòu)等，以獲得特殊的性能。例：為了防止連接插反，一般的電子連接插槽（或插頭）都設(shè)計(jì)成非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，如圖5-21所示。

圖5-21連接插槽練一練：請(qǐng)同學(xué)們分別用這四個(gè)原理化整為零（分割原理）；撥沙撿金（抽取原理）；天圓地方（局部質(zhì)量原理）；錯(cuò)落不齊（不對(duì)稱原理）舉出對(duì)應(yīng)的案例。練一練：化整為零（分割原理）：計(jì)算機(jī)由顯示器，主機(jī)，鍵盤，鼠標(biāo)組成撥沙撿金（抽取原理）：落地式割草機(jī)變成手持式割草機(jī)天圓地方（局部質(zhì)量原理）：中空的筷子（既是筷子也是吸管）錯(cuò)落不齊（不對(duì)稱原理）：網(wǎng)線插頭、USB接口總結(jié)：本節(jié)課主要知道了什么是發(fā)明技巧，并學(xué)習(xí)了化整為零（分割原理）、撥沙撿金（抽取原理）、天圓地方（局部質(zhì)量原理）、錯(cuò)落不齊（不對(duì)稱原理）四種發(fā)明技巧。廣州大學(xué)第五章問題求解5.3.1發(fā)明技巧概述什么是發(fā)明技巧？發(fā)明技巧有哪些？各個(gè)發(fā)明技巧的使用路徑？一.發(fā)明技巧概述自1946年開始，阿奇舒勒對(duì)世界各國(guó)的大量發(fā)明專利進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其中的一些規(guī)律，總結(jié)出四十個(gè)發(fā)明技巧（也稱發(fā)明原理），能直接指導(dǎo)創(chuàng)新與發(fā)明問題的求解。本書將這些發(fā)明技巧與我國(guó)成語(yǔ)相結(jié)合，以便于大家理解和記憶、應(yīng)用，表5-6給出發(fā)明技巧的使用頻率與其實(shí)現(xiàn)的特征轉(zhuǎn)換規(guī)則。二.四十個(gè)發(fā)明技巧詳解1．化整為零（分割原理）“化整為零”是將一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)分成若干部分，以便分解或合并成一種有益或者有害的系統(tǒng)屬性。這個(gè)技巧在TRIZ理論中稱為分割原理，也稱分割法。具體措施為：1）將物體分成相互獨(dú)立的部分；2）將物體分成容易組裝和拆卸的部分；3）增加物體的可分性。該技巧的啟示為：當(dāng)系統(tǒng)因?yàn)樘鼗蛱蠖灰撞倏貢r(shí)，可考慮將其分割成若干輕便的子系統(tǒng)，使每一部分均易于操控。例：如圖5-18所示的模塊化機(jī)器人，各部分可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，這些模塊可以根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行拆卸或組裝。還有組合刀具、組合機(jī)床等實(shí)例。圖5-18模塊化機(jī)器人2．撥沙撿金（抽取原理）“拔沙撿金”是指將系統(tǒng)中有用或者有害部分（屬性）抽取出來。在TRIZ理論中稱為抽取原理，也稱抽取法。具體措施為：

1）從物體中抽出有負(fù)面影響的部分或?qū)傩?，加以隔離；2）從物體中抽取必要的部分，做成新產(chǎn)品。該技巧的啟示為：把系統(tǒng)中的功能或部件分成有用、有害的部分，視情況抽取出來。同時(shí)也要注意不是為了抽取而抽取，而是要使系統(tǒng)增加價(jià)值。例：如圖5-19所示的聲納，就是防止聲納安裝在輪船上而受到發(fā)動(dòng)機(jī)等的干擾，而抽取出來，用纜繩拖著。

圖5-19聲納

3．天圓地方（局部質(zhì)量原理）“天方地圓”是指在某一特定區(qū)域內(nèi)（局部的）改變某事物（氣體、液體或固體）的特性，以便獲得某種所需的功能特性。在TRIZ理論中稱為局部質(zhì)量原理，也稱局部質(zhì)量改善法。具體措施為：1）將物體、外部環(huán)境或作用的均勻結(jié)構(gòu)改變?yōu)椴痪鶆蚪Y(jié)構(gòu)。2）使物體的不同部分具有不同的功能。3）使物體的各部分處于完成其功能的最佳狀態(tài)。該技巧的啟示為：要充分利用系統(tǒng)的各個(gè)部分，同時(shí)注意不均勻的結(jié)構(gòu)或環(huán)境時(shí)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性的。例：多功能榔頭（如圖5-20所示），就是在榔頭各個(gè)部分安裝不同的常用工具，如剪刀、小錘、螺絲刀、鉗子等，這樣就充分利用了榔頭的每一部分，使各部分具有不同的功能。圖5-20多功能榔頭

4．錯(cuò)落不齊（不對(duì)稱原理）“錯(cuò)落不齊”是將“各向同性”轉(zhuǎn)換為“各向異性”，或是與之相反的過程。各向同性是指在物體的任一部位，沿任一方向進(jìn)行測(cè)量都是對(duì)稱的。而各向異性恰相反，即在物體的不同部位或沿不同方向進(jìn)行測(cè)量，所得結(jié)果是不同的。該技巧在TRIZ理論中稱為不對(duì)稱原理，也稱非對(duì)稱法。具體措施為：1）把原來對(duì)稱的物體修改為不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)；

2）增加不對(duì)稱物體的不對(duì)稱程度。該技巧的啟示為：善于對(duì)物體的狀態(tài)做出改變，如改變物體的平衡、讓物體傾斜、減少材料用量、降低總重量、變換幾何結(jié)構(gòu)等，以獲得特殊的性能。例：為了防止連接插反，一般的電子連接插槽（或插頭）都設(shè)計(jì)成非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，如圖5-21所示。

圖5-21連接插槽練一練：請(qǐng)同學(xué)們分別用這四個(gè)原理化整為零（分割原理）；撥沙撿金（抽取原理）；天圓地方（局部質(zhì)量原理）；錯(cuò)落不齊（不對(duì)稱原理）舉出對(duì)應(yīng)的案例。練一練：化整為零（分割原理）：計(jì)算機(jī)由顯示器，主機(jī)，鍵盤，鼠標(biāo)組成撥沙撿金（抽取原理）：落地式割草機(jī)變成手持式割草機(jī)天圓地方（局部質(zhì)量原理）：中空的筷子（既是筷子也是吸管）錯(cuò)落不齊（不對(duì)稱原理）：網(wǎng)線插頭、USB接口總結(jié)：本節(jié)課主要知道了什么是發(fā)明技巧，并學(xué)習(xí)了化整為零（分割原理）、撥沙撿金（抽取原理）、天圓地方（局部質(zhì)量原理）、錯(cuò)落不齊（不對(duì)稱原理）四種發(fā)明技巧。廣州大學(xué)第五章問題求解5.3.3四十個(gè)發(fā)明技巧詳解（2）上節(jié)課節(jié)課主要學(xué)習(xí)了珠聯(lián)璧合（組合原理）、一應(yīng)俱全（多用性原理）、層出不窮（嵌套原理）、分庭抗禮（重量補(bǔ)償原理）、先發(fā)制人（預(yù)先反作用原理、未雨綢繆（預(yù)先作用原理）六個(gè)原理。本節(jié)課我們?cè)賹W(xué)習(xí)一些新的原理。

11．防患未然（預(yù)先防范原理）“防患未然”是指對(duì)將要發(fā)生的事情，預(yù)先做好防范措施，以防止或降低危險(xiǎn)的發(fā)生，在TRIZ理論中稱為預(yù)先防范原理，也稱為預(yù)防原理、事先防范原理或預(yù)先防范法。具體措施為：以事先準(zhǔn)備好的應(yīng)急手段補(bǔ)償物品的可靠性，即采用各種手段防止系統(tǒng)發(fā)生危險(xiǎn)，考慮防撞、防漏、防跌、防墜物、防曬、防盜、防泄密、防災(zāi)等。如樓道滅火器，汽車內(nèi)的錘子，彎道的防護(hù)欄，安全氣囊，另外還有飛機(jī)與船上的救生衣、電梯內(nèi)的對(duì)講機(jī)等。例：汽車保險(xiǎn)杠是吸收和減緩?fù)饨鐩_擊力、防護(hù)車身前后部的安全裝置。當(dāng)汽車與其他物體發(fā)生摩擦碰撞時(shí)，能夠減輕傷害，如圖5-28所示。圖5-28汽車保險(xiǎn)杠

12．平起平坐（等勢(shì)原理）“平起平坐”是指改變物體的工作狀態(tài)，以減少物體上升或下降的需要，在TRIZ理論中稱為等勢(shì)性原理，也稱為等勢(shì)法或相對(duì)法。具體措施為：1）使一個(gè)系統(tǒng)或加工過程的所有點(diǎn)或方面處于同一水平，以減少重力做功；

2）在系統(tǒng)內(nèi)部建立關(guān)聯(lián)，使系統(tǒng)可以支持等勢(shì)狀態(tài)；

3）建立連續(xù)或完全互聯(lián)的組合及關(guān)系。該技巧的啟示為：減少重力做功，充分利用環(huán)境、結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)內(nèi)部資源，以最低的附加能量消耗來有效地消除不等位勢(shì)（有害作用）。車輪為什么會(huì)成為車輛必不可少的部件，就是因?yàn)檐囕喚哂械葎?shì)性，不論車輪轉(zhuǎn)動(dòng)哪個(gè)位置，其中心與地面的距離總是相等的，即車軸的位勢(shì)總是保持與地面相同的差值。例：如圖5-29所示的貨物傳送帶與機(jī)器人的最佳拾取高度保持一致，減輕機(jī)械臂的工作負(fù)荷。

圖5-29貨物傳送帶

13.倒行逆施（反向作用原理）“倒行逆施”是指施加一種相反（或反向）作用，上下顛倒或內(nèi)外翻轉(zhuǎn)，在TRIZ中稱為反向原理，也稱反向作用、反向功能或逆向運(yùn)作法。具體措施為：1）用相反的作用代替技術(shù)條件規(guī)定的作用；2）使物體或外部介質(zhì)的活動(dòng)部分成為不動(dòng)的，而使不動(dòng)的成為可動(dòng)的；3）將物體顛倒。該技巧的啟示為：嘗試使系統(tǒng)或物體“反轉(zhuǎn)”或顛倒，看看能否獲得新功能、新特征、新作用及新物體。例：某些空腔類的零件若使用減材制造方法加工可能會(huì)很不方便。這時(shí)候可以選擇增材制造方法，例如使用3D打印機(jī)打印球框，如圖5-30所示。

圖5-303D打印機(jī)

14．毀方投圓（曲面化原理）“毀方投圓”是應(yīng)用曲線或球面屬性取代線性屬性，將線性運(yùn)動(dòng)用轉(zhuǎn)動(dòng)取代，使用滾筒、球或螺旋結(jié)構(gòu)，在TRIZ中稱為曲面化原理，也稱為曲化法、類球面法。具體措施為：1）從直線部分過渡到曲線部分，從平面過渡到球面，從正六面體或平行六面體過渡到球形結(jié)構(gòu)；

2）利用桿、球體、螺旋；

3）從直線運(yùn)動(dòng)過渡到旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用離心力。該技巧的啟示為：將直角、線性、平面、立方體嘗試，轉(zhuǎn)換到圓角、非線性、曲面、球面體，看看能否實(shí)現(xiàn)新的功能。例：流線型設(shè)計(jì)的跑車能夠顯著地降低行駛時(shí)受到的阻力，如圖5-31所示。

圖5-31跑車流線型設(shè)計(jì)15．一靜不如一動(dòng)（動(dòng)態(tài)化原理）“一靜不如一動(dòng)”是指使系統(tǒng)的狀態(tài)或?qū)傩猿蔀槎虝旱?、臨時(shí)的、可動(dòng)的、自適應(yīng)的、柔性的或可變的，TRIZ中稱為動(dòng)態(tài)化原理，也稱為動(dòng)態(tài)特性法。這個(gè)技巧與技術(shù)進(jìn)化工具中的動(dòng)態(tài)化進(jìn)化法則是一致的。具體措施為：1）改變物體的性質(zhì)或外部環(huán)境，使其工作的每一階段都達(dá)到最佳效果；

2）將物體分成彼此相對(duì)移動(dòng)的幾個(gè)部分；3）使不動(dòng)的物體成為動(dòng)的。該技巧的啟示為：考慮將系統(tǒng)中的某些幾何結(jié)構(gòu)改為柔性的、可自適應(yīng)的；往復(fù)的運(yùn)動(dòng)改為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；讓相同的部分執(zhí)行多種功能；使某些剛性特征變?yōu)槿嵝缘模皇瓜到y(tǒng)可在多種環(huán)境下工作。例：體型較大的無人機(jī)在飛行時(shí)會(huì)遇到一個(gè)問題，那就是機(jī)翼太長(zhǎng)，導(dǎo)致螺旋槳出現(xiàn)在相機(jī)的視野里面。Inspire無人機(jī)使用一種變形結(jié)構(gòu)解決了這個(gè)問題。在起飛或降落階段，機(jī)翼下降以使腳架觸底；在飛行階段，機(jī)翼上升以使螺旋槳上移，離開鏡頭視野。如圖5-32所示。

圖5-32變形無人機(jī)

16．多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理）“多退少補(bǔ)”是運(yùn)用“多于”或“少于”所需的某種作用或物質(zhì)獲得最終結(jié)果，TRIZ中稱為不足或過度作用原理，也稱為不足作用或過量作用法。具體措施為：如果所期望的效果難以100﹪實(shí)現(xiàn)，稍微超過或稍微小于期望效果，會(huì)使問題大大簡(jiǎn)化。該技巧的啟示為：當(dāng)做某件事不能直接取得最佳效果時(shí)，先從容易掌握的情況或者最容易獲得的東西入手，嘗試在“多于”和“少于”之間過渡，或嘗試在“更多”、“更少”之間漸進(jìn)調(diào)整等。例：澆注是指把熔融金屬等注入模具，進(jìn)行金屬部件的鑄造成型。在澆注時(shí)通常會(huì)注入過量的熔融液體，如圖5-33所示。

圖5-33澆注請(qǐng)同學(xué)們分別用倒行逆施（反向作用原理）、毀方投圓（曲面化原理）、一靜不如一動(dòng)（動(dòng)態(tài)化原理）、多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理），這四個(gè)原理舉出對(duì)應(yīng)的案例。練一練：練一練：倒行逆施（反向作用原理）：跑步機(jī)毀方投圓（曲面化原理）：麻花鉆頭一靜不如一動(dòng)（動(dòng)態(tài)化原理）：可以調(diào)節(jié)的臺(tái)燈多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理）：澆注的用量略比計(jì)算用量準(zhǔn)備多一點(diǎn)總結(jié)：本章節(jié)主要學(xué)習(xí)了防患未然（預(yù)先防范原理）、平起平坐（等勢(shì)原理）、倒行逆施（反向作用原理）、毀方投圓（曲面化原理）、一靜不如一動(dòng)（動(dòng)態(tài)化原理）、多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理）這六個(gè)原理。希望大家在今后的生活中有所幫助。廣州大學(xué)第五章問題求解5.3.4四十個(gè)發(fā)明技巧詳解（3）

上節(jié)課主要學(xué)習(xí)了防患未然（預(yù)先防范原理）、平起平坐（等勢(shì)原理）、倒行逆施（反向作用原理）、毀方投圓（曲面化原理）、一靜不如一動(dòng)（動(dòng)態(tài)化原理）、多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理）這六個(gè)原理。本節(jié)課再學(xué)習(xí)幾個(gè)新原理。

17．山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）“山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)”是指改變線性系統(tǒng)的方位，使垂直變成水平、水平變成傾斜，水平變成垂直等，TRIZ理論中稱為維數(shù)變化原理，也稱為多維法。具體措施為：1）一維過渡到二維，或者二維過渡到三維空間；

2）利用多層結(jié)構(gòu)替代單層結(jié)構(gòu)；

3）將物體傾斜或側(cè)置；

4）利用指定面的反面或者相鄰面；

5）利用投向相鄰面或反面的光線。該技巧的啟示為：考慮改善空間的使用效率、可達(dá)性等。如果將物體轉(zhuǎn)換到新的維度上不能滿足要求，則需要對(duì)其進(jìn)行第二次或多次轉(zhuǎn)換；考慮使用物體的另外一個(gè)面。例：多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床（如圖5-34所示），能夠加工復(fù)雜形狀的工件。還有多碟CD、螺旋式樓梯等也是應(yīng)用這個(gè)原理。圖5-34多軸數(shù)控機(jī)床

18．天撼地動(dòng)（機(jī)械振動(dòng)原理）“天撼地動(dòng)”是指運(yùn)用振動(dòng)或振蕩，以便將一種規(guī)則的、周期性的變化范圍限制在一個(gè)平均值附近，TRIZ理論中稱為振動(dòng)原理，也稱為振動(dòng)法。具體措施為：1）使物體振動(dòng)；2）如果巳在振動(dòng)，則提高它的振動(dòng)頻率（達(dá)到超聲波頻率）；3）利用共振頻率；4）用壓電振動(dòng)替代機(jī)械振動(dòng)；

5）利用超聲波振動(dòng)同電磁場(chǎng)配合。該技巧的啟示為：可以考慮運(yùn)用振動(dòng)，使物體發(fā)生振動(dòng)，改變振動(dòng)程度，利用共振，利用壓電振子，利用耦合振動(dòng)等。例：振動(dòng)盤，盤體的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)了物料的篩分，如圖5-35所示。另外還有振動(dòng)鑄造、振動(dòng)式電動(dòng)剃須刀、超聲碎石等。

圖5-35振動(dòng)盤19．周而復(fù)始（周期作用原理）“周而復(fù)始”是指改變執(zhí)行動(dòng)作的方式，可以達(dá)到所需的效果，在TRIZ中稱為周期性作用原理，也稱為離散法。具體措施為：1）用周期（脈沖）動(dòng)作替代連續(xù)性動(dòng)作；2）如果已經(jīng)是周期性動(dòng)作，則改變周期性；3）利用脈沖的間歇完成其他動(dòng)作。該技巧的啟示為：嘗試?yán)脛?dòng)作間隙、改變頻率等。例：脈沖噴水器，利用周期性的開關(guān)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)周期性的噴水動(dòng)作，如圖5-36所示。圖5-36脈沖噴水器20．馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理）“馬不停蹄”是指產(chǎn)生連續(xù)動(dòng)作或消除所有空閑及間歇性動(dòng)作，以提高其效率，在TRIZ理論中稱為有效作用的連續(xù)性原理，也稱為有效作用持續(xù)法。具體措施為：1）連續(xù)工作（物體的所有部分均滿負(fù)荷工作）；

2）消除空轉(zhuǎn)和間歇運(yùn)轉(zhuǎn)。該技巧的啟示為：要消除物體的空閑部分，或保持連續(xù)工作與消除停歇時(shí)間。例：雙向氣筒消除了空閑的行程，使充氣的效率提高，如圖5-37所示。發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪也是利用這個(gè)原理，汽車怠速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪仍然在工作，以儲(chǔ)存發(fā)動(dòng)機(jī)多余的能量。

圖5-37雙向氣筒21．快刀斬亂麻（減少有害作用的時(shí)間原理）“快刀斬亂麻”是指快速執(zhí)行一個(gè)危險(xiǎn)或有害的作業(yè)，以消除有害的副作用，在TRIZ理論中稱為減少有害作用時(shí)間原理，也稱為快速法、急速動(dòng)作法、減少有害作用時(shí)間法。具體措施為：高速躍過有害的或危險(xiǎn)的動(dòng)作。該技巧的啟示為：當(dāng)產(chǎn)品在執(zhí)行某個(gè)動(dòng)作期間會(huì)產(chǎn)生有害的功能或狀況，則需要考慮各種方式加快這個(gè)動(dòng)作，以減少此動(dòng)作的危害性。例：低電量報(bào)警器能夠安裝在使用電池進(jìn)行供電的機(jī)器上，當(dāng)電量很低時(shí)進(jìn)行報(bào)警或?qū)⑿畔⒎答伣o控制系統(tǒng)，執(zhí)行某些保護(hù)操作，因?yàn)樵诘碗娏壳闆r下使用電池容易造成電芯損害，以及供電異常導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定等。低電量報(bào)警器如圖5-38所示。還有如閃光燈、高速牙鉆等。圖5-38低電量報(bào)警器

22．修舊利廢（變害為利原理）“修舊利廢”是指利用各種方式從有害物（或廢物、有害作用）中取得有用的價(jià)值，在TRIZ理論中稱為變害為利原理，也稱為變有害為有益法。具體措施為：1）利用有害因素（特別是介質(zhì)的有害作用）獲得有益的效果；

2）通過有害因素與另外幾個(gè)有害因素的組合來消除有害因素；

3）將有害因素加強(qiáng)，使其不再有害。該技巧的啟示為：把不能用的物品改造成能夠使用的物品，或者幾種有害作用相互結(jié)合以消除其的有害作用。例：高頻加熱，即感應(yīng)加熱是一種利用電磁感應(yīng)來加熱電導(dǎo)體的方式。電磁加熱智能加熱金屬的外表面，一開始認(rèn)為是缺陷，但當(dāng)用作金屬的熱處理時(shí)非常合適。如圖5-39所示。

圖5-39電磁加熱

請(qǐng)同學(xué)們分別用山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）、天撼地動(dòng)（機(jī)械振動(dòng)原理）、周而復(fù)始（周期作用原理）、馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理），這四個(gè)原理舉出對(duì)應(yīng)的案例。練一練：練一練：山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）：立體車庫(kù)，自卸車等等天撼地動(dòng)（機(jī)械振動(dòng)原理）：超聲碎石機(jī)，超聲清洗機(jī)周而復(fù)始（周期作用原理）：沖壓機(jī)馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理）：卷筆刀總結(jié)：

本章節(jié)主要學(xué)習(xí)了山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）、天撼地動(dòng)（機(jī)械振動(dòng)原理）、周而復(fù)始（周期作用原理）、馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理）、快刀斬亂麻（減少有害作用的時(shí)間原理）、修舊利廢（變害為利原理）這六個(gè)原理。希望大家在今后的生活中有所幫助。廣州大學(xué)第五章問題求解5.3.5四十個(gè)發(fā)明技巧詳解（4）

上節(jié)課主要學(xué)習(xí)了山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）、天撼地動(dòng)（機(jī)械振動(dòng)原理）、周而復(fù)始（周期作用原理）、馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理）、快刀斬亂麻（減少有害作用的時(shí)間原理）、修舊利廢（變害為利原理）這六個(gè)原理。本節(jié)課再學(xué)習(xí)一些新的原理。

23．察言觀色（反饋原理）“察言觀色”是指將一種系統(tǒng)的輸出作為輸入返回到系統(tǒng)中，以便增強(qiáng)對(duì)輸出的控制，在TRIZ理論稱為反饋原理，也稱為反饋法。具體措施為：1）引入反饋信號(hào)；

2）如果已有反饋，則改變它的大小或作用。該技巧的啟示為：要善于利用反饋信息，來修正系統(tǒng)的功能。例：溫控閥，引入溫度反饋，通過改變閥門開啟度調(diào)節(jié)流量，以消除負(fù)荷波動(dòng)造成的影響，使溫度恢復(fù)至設(shè)定值，如圖5-40所示。還有聲控?zé)艄?，光控路燈等。圖5-40溫控閥

24．穿針引線（借助中介物原理）“穿針引線”是指利用某種可輕松去除的中間載體、阻擋物或過程，在不相容的部分、功能、事件或情況之間經(jīng)調(diào)解或協(xié)調(diào)而建立的一種臨時(shí)連接，在TRIZ理論中稱為中介物原理，也稱為中介法。具體措施為：1）利用可以遷移或有傳送作用的中間物體；

2）把另一個(gè)（易分開的）物體暫時(shí)附加給某一物體。該技巧提示我們，要善于利用工具，如在不匹配或有害結(jié)構(gòu)（功能、動(dòng)作）之間，利用一種臨時(shí)中介物，阻隔這種有害的作用。例：當(dāng)手術(shù)需要很高精度的操作，或者直接通過人手很難操作時(shí)，可以使用手術(shù)機(jī)器人上的遙控裝置，操作機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)活動(dòng)，如圖5-41所示。圖5-41手術(shù)機(jī)器人

25．自我服務(wù)原理“自動(dòng)自發(fā)”是指在執(zhí)行主要功能（或操作）的同時(shí)，以協(xié)助或并行的方式執(zhí)行相關(guān)功能（或操作），在TRIZ理論中稱為自服務(wù)原理，也稱為自助法。具體措施為：1）物體應(yīng)當(dāng)為自我服務(wù)，完成輔助和修理工作；

2）利用廢料（能源的和物質(zhì)的）。該技巧的啟示為：要巧妙地利用“自然控制機(jī)構(gòu)”，如利用重力、水力、毛細(xì)力等物理、化學(xué)或幾何效應(yīng)。例：太陽(yáng)能鎖不需要外界電源進(jìn)行供電，而使用陽(yáng)光這一資源。只要是晴天，就能補(bǔ)充自身的電量，如圖5-42所示。圖5-42太陽(yáng)能鎖

26．以假亂真（復(fù)制原理）“以假亂真”是指利用一個(gè)拷貝、復(fù)制品或模型來代替因成本過高而不能使用的物體，在TRIZ理論中稱為復(fù)制原理，也稱為復(fù)制法。具體措施為：

1）用簡(jiǎn)單而便宜的復(fù)制品代替難以得到的、復(fù)雜的、昂貴的、不方便的或易損壞的物體；2）用光學(xué)拷貝（圖像）代替物體或物體系統(tǒng)。此時(shí)可改變比例（放大或縮小復(fù)制品）；3）如果利用可見光的復(fù)制品，則轉(zhuǎn)為紅外線的或紫外線的復(fù)制。該技巧的啟示為：復(fù)制其實(shí)就是一種映射，可以用多種手段實(shí)現(xiàn)復(fù)制，如實(shí)物縮比模型、計(jì)算機(jī)模型、數(shù)學(xué)模型等，注意要考慮復(fù)制物的比例。復(fù)制還應(yīng)包括原理的移植，如將汽車玻璃升降機(jī)構(gòu)移植到房間的窗戶上，做成可以使玻璃收進(jìn)下側(cè)墻體的窗戶模塊，就可以解決擦玻璃的麻煩。例：有限元分析利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)在一定工況下進(jìn)行模擬，從而免去了使用真實(shí)模型進(jìn)行試驗(yàn)的高昂成本，如圖5-43所示。

圖5-43有限元分析

27．魚目混珠（廉價(jià)替代原理）“魚目混珠”是指運(yùn)用廉價(jià)的、較簡(jiǎn)單的或較易處理的物體，以便降低成本、增強(qiáng)便利性、延長(zhǎng)使用壽命等，在TRIZ理論中稱為廉價(jià)替代原理，也稱為替代法。具體措施為：用廉價(jià)的不持久性代替昂貴的持久性原則用一組廉價(jià)物體代替一個(gè)昂貴物體，放棄某些品質(zhì)（如持久性）。該技巧的啟示為：用簡(jiǎn)單替代復(fù)雜，廉價(jià)替代昂貴，“短命”替代“長(zhǎng)壽”。替代的物體可以是機(jī)器、設(shè)備和工具，也可以是信息、能量、人及過程。例：一次性防護(hù)服提供給那些偶爾參觀工廠的客戶使用，即容易管理也不會(huì)造成浪費(fèi)。圖5-44為潔凈車間的一次性防護(hù)服。圖5-44一次性防護(hù)服

28．李代桃僵（機(jī)械系統(tǒng)替代原理）“李代桃僵”是指利用物理場(chǎng)或其他的形式、作用和狀態(tài)來代替機(jī)械的相互作用、裝置、機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)，在TRIZ理論中稱為機(jī)械系統(tǒng)替代原理，也稱為系統(tǒng)替代法。具體措施為：1）用光學(xué)，聲學(xué)、味學(xué)等系統(tǒng)代替機(jī)械系統(tǒng)；2）用電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)同物體相互作用；3）由恒定場(chǎng)轉(zhuǎn)向不定場(chǎng)，由時(shí)間固定的場(chǎng)轉(zhuǎn)向時(shí)間變化的場(chǎng)，由無結(jié)構(gòu)的場(chǎng)轉(zhuǎn)向有一定結(jié)構(gòu)的場(chǎng)；4）利用鐵磁顆粒組成的場(chǎng)。該技巧的啟示為：考慮用物理場(chǎng)代替機(jī)械場(chǎng)，由可變場(chǎng)代替恒定場(chǎng)，由結(jié)構(gòu)化場(chǎng)代替非結(jié)構(gòu)化場(chǎng)，由生物場(chǎng)代替機(jī)械作用。在非物理系統(tǒng)中，概念、價(jià)值或?qū)傩远伎梢允潜惶娲膶?duì)象。例：電磁鎖（或稱磁力鎖）是利用電生磁的原理，當(dāng)電流通過硅鋼片時(shí)，電磁鎖會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的吸力緊緊的吸住吸附鐵板達(dá)到上鎖的效果，如圖5-45所示。

圖5-45電磁鎖練一練：

請(qǐng)同學(xué)們分別用察言觀色（反饋原理）、穿針引線（借助中介物原理）、自我服務(wù)原理、以假亂真（復(fù)制原理）這四個(gè)原理舉出對(duì)應(yīng)的案例。練一練：察言觀色（反饋原理）：音樂噴泉穿針引線（借助中介物原理）：軸承自我服務(wù)原理：皮帶自動(dòng)張緊機(jī)構(gòu)以假亂真（復(fù)制原理）：紫外線滅蚊燈總結(jié)：本章節(jié)主要學(xué)習(xí)了察言觀色（反饋原理）、穿針引線（借助中介物原理）、自我服務(wù)原理、以假亂真（復(fù)制原理）、魚目混珠（廉價(jià)替代原理）、李代桃僵（機(jī)械系統(tǒng)替代原理）這六個(gè)原理。希望大家在今后的生活中有所幫助。廣州大學(xué)第五章問題求解5.3.6四十個(gè)發(fā)明技巧詳解（5）上節(jié)課主要學(xué)習(xí)了察言觀色（反饋原理）、穿針引線（借助中介物原理）、自我服務(wù)原理、以假亂真（復(fù)制原理）、魚目混珠（廉價(jià)替代原理）、李代桃僵（機(jī)械系統(tǒng)替代原理）這六個(gè)原理。本節(jié)課再學(xué)習(xí)幾個(gè)新的技巧。29．氣動(dòng)和液壓結(jié)構(gòu)原理“水漲船高”是指運(yùn)用空間或液壓技術(shù)來替代普通系統(tǒng)元件或功能，在TRIZ理論中稱為氣壓和液壓結(jié)構(gòu)原理，也稱為壓力法。具體措施為：用氣體結(jié)構(gòu)和液體結(jié)構(gòu)代替物體的固體的部分，如充氣和充液的結(jié)構(gòu)，氣枕，靜液的和液體反沖的結(jié)構(gòu)。該技巧的啟示為：考慮產(chǎn)品系統(tǒng)中是否包含具有可壓縮性、流動(dòng)、湍流、彈性及能量吸收等屬性的元件，可以用氣動(dòng)或液壓元件代替這些元件。

圖5-46千斤頂例：千斤頂主要用于廠礦、交通運(yùn)輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。如圖5-46所示為一種液壓千斤頂。另外還有氣墊運(yùn)動(dòng)鞋等。30．薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）“薄如蟬翼”是指將傳統(tǒng)剛體替代為薄膜或柔性、與柔韌殼體?；蚶帽∧せ蛉犴g殼體使物體與其環(huán)境隔離，在TRIZ理論中稱為柔性殼體或薄膜原理，也稱為柔化法。具體措施為：1）利用軟殼和薄膜代替一般的結(jié)構(gòu)；

2）用軟殼和薄膜使物體同外部介質(zhì)隔離。該技巧的啟示為：如果想把物品與周圍的環(huán)境隔離，或者想用薄的物品替代厚的物品，均可以嘗試此技巧。例：飛機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間停滯不用的時(shí)候，使用保護(hù)膜包裹起來，以保護(hù)表面蒙皮。如圖5-47所示。

圖5-47機(jī)身保護(hù)膜

31．無孔不入（多孔材料原理）“無孔不入”是指通過在材料或物體中打孔、開空腔或通道來增強(qiáng)其多孔性，從而改變某種氣體、液體或固體的形態(tài)，在TRIZ理論中稱為多孔材料原理，也稱為孔化法。具體措施為：1）把物體做成多孔的或利用附加多孔元件（鑲嵌，覆蓋）等；

2）如果物體是多孔的，事先用某種物質(zhì)填充空孔。該技巧的啟示為：可以考慮使用多孔結(jié)構(gòu)代替普通結(jié)構(gòu)，同時(shí)使用孔穴、氣泡、毛細(xì)管等孔隙結(jié)構(gòu)時(shí)，其中可以真空，也可以充滿某種有用的氣體、液體或固體。例：多孔機(jī)箱，能夠在外面看見機(jī)箱內(nèi)部情況，更重要的是提供了散熱通道，保證元件正常工作，如圖5-48所示。圖5-48多孔機(jī)箱32．五光十色（顏色改變?cè)恚拔骞馐笔侵竿ㄟ^改變對(duì)象或系統(tǒng)的顏色，來提升系統(tǒng)的價(jià)值或解決檢測(cè)問題，在TRIZ理論中稱為改變顏色原理，也稱為色彩法。具體措施為：1）改變物體或外部介質(zhì)的顏色；2）改變物體或外部介質(zhì)的透明度；3）為了觀察難以看到的物體或過程，利用染色添加劑；4）如果已采用了染色添加劑，而效果不明顯時(shí)，則采用熒光粉。該技巧的啟示為：為了區(qū)別多種系統(tǒng)的特征（例如易于檢測(cè)、改善測(cè)量或標(biāo)識(shí)位置、指示狀態(tài)改變、目視控制等）時(shí)，可以考慮使用此原理。例：液晶玻璃，這種玻璃能夠改變顏色和透明度，如圖5-49所示。

圖5-49液晶玻璃33．物以類聚（勻質(zhì)性原理）“物以類聚”是指若兩個(gè)或多個(gè)物體或兩種或多種物質(zhì)彼此相互作用，則其應(yīng)包含相同的材料、能量或信息，在TRIZ理論中稱為同質(zhì)性原理，也稱為均質(zhì)化法。具體措施為：兩個(gè)相互作用的物體，應(yīng)當(dāng)用相同材料或特性相近的材料制成。該技巧的啟示為：尋找材料間的等同性，即幾種材料的屬性相同或者接近，這樣可以使幾種材料在一起使用不會(huì)產(chǎn)生有害的結(jié)果。例：焊接時(shí)使用與待焊接的物體材料性質(zhì)相近的焊條，如圖5-50所示。金剛石割刀切割金剛石也是應(yīng)用了這個(gè)原理。圖5-50焊接34．自生自滅（拋棄或再生原理）“自生自滅”是指拋棄原理和修復(fù)原理的結(jié)合，拋棄是指從系統(tǒng)中去除某物，修復(fù)是將某事物恢復(fù)到系統(tǒng)中以進(jìn)行再利用。在TRIZ理論中稱為拋棄與修復(fù)原理，也稱為自生自棄法。具體措施為：1）采用溶解、蒸發(fā)等手段，拋棄已完成功能的零部件，或在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，直接修改它們；

2）在工作過程中，迅速補(bǔ)充系統(tǒng)或物體中消耗的部分。該技巧的啟示為：當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)零部件的功能已經(jīng)完成，可從系統(tǒng)中去除，或者對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)以能夠再利用。例：機(jī)槍的彈夾比較長(zhǎng)，而且是柔性填裝的，在發(fā)射時(shí)能夠迅速補(bǔ)充消耗掉的子彈，彈殼完成任務(wù)后也被彈出，拋棄了，如圖5-51所示。

圖5-51機(jī)槍練一練：

請(qǐng)同學(xué)們分別用氣動(dòng)和液壓結(jié)構(gòu)原理、薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）、無孔不入（多孔材料原理）、五光十色（顏色改變?cè)恚@四個(gè)原理舉出對(duì)應(yīng)的案例。練一練：氣動(dòng)和液壓結(jié)構(gòu)原理：充氣床薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）：幕布無孔不入（多孔材料原理）：蚊帳，海綿五光十色（顏色改變?cè)恚菏聚檮┛偨Y(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了氣動(dòng)和液壓結(jié)構(gòu)原理、薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）、無孔不入（多孔材料原理）、五光十色（顏色改變?cè)恚⑽镆灶惥郏▌蛸|(zhì)性原理）、自生自滅（拋棄或再生原理）六個(gè)發(fā)明技巧。廣州大學(xué)第五章問題求解5.3.7四十個(gè)發(fā)明技巧詳解（6）上節(jié)課主要學(xué)習(xí)了氣動(dòng)和液壓結(jié)構(gòu)原理、薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）、無孔不入（多孔材料原理）、五光十色（顏色改變?cè)恚?、物以類聚（勻質(zhì)性原理）、自生自滅（拋棄或再生原理）六個(gè)發(fā)明技巧。本節(jié)課將再學(xué)習(xí)幾個(gè)新的發(fā)明技巧。

35．隨機(jī)應(yīng)變（參數(shù)變化原理）“隨機(jī)應(yīng)變”是指通過改變一個(gè)物體或系統(tǒng)的屬性（物理或化學(xué)參數(shù)），來提供一種有用的益處，在TRIZ理論稱為參數(shù)變化原理，也稱為性能轉(zhuǎn)換法。具體措施為：1）改變聚集態(tài)（物態(tài)）；2）改變濃度或密度；3）改變?nèi)岫龋?）改變溫度或體積。該技巧的啟示為：可以考慮改變系統(tǒng)或物品的各種屬性（物理或化學(xué)狀態(tài)、密度、導(dǎo)電性、機(jī)械柔性、溫度、幾何結(jié)構(gòu)等）以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的新功能。例：圖5-52所示為一種使用了柔性桿的柔性機(jī)器人，使得原來為有限自由度的剛性機(jī)器人變成了具有無限自由度的柔性機(jī)器人。

圖5-52柔性機(jī)器人

36．滄海桑田（相變?cè)恚皽婧ＩＬ铩北硎咀兓薮?，是指利用一種材料或情況的相變，來實(shí)現(xiàn)某種效應(yīng)或產(chǎn)生某種系統(tǒng)的改變，在TRIZ理論中稱為相變?cè)?，也稱為形態(tài)改變法。具體措施為：利用物體相變轉(zhuǎn)換時(shí)發(fā)生的某種效應(yīng)或現(xiàn)象（體積變化、吸熱或放熱）。該技巧的啟示為：可以利用相變過程（如氣、液、固體的之間的轉(zhuǎn)換過程或反過程），產(chǎn)生氣溶膠、吸收或釋放熱量、改變體積以及產(chǎn)生一種有用的力。例：相變宇航服使用了相變材料。當(dāng)進(jìn)入溫度較高環(huán)境時(shí)，相變材料由固態(tài)變成液態(tài)，發(fā)生的是熔化現(xiàn)象，熔化過程需要吸收熱量；當(dāng)進(jìn)入溫度較低環(huán)境時(shí)，相變材料從液態(tài)變成固態(tài)，凝固過程需要放出熱量，如圖5-53所示。

圖5-53相變宇航服

37．熱脹冷縮（熱膨脹原理）“熱脹冷縮”是指利用對(duì)象的受熱膨脹原理將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或機(jī)械作用，在TRIZ理論中稱為熱膨脹原理，也稱為熱膨脹法。具體措施為：1）利用材料的熱膨脹（或熱收縮）；

2）利用一些熱膨脹系數(shù)不同的材料。該技巧的啟示為：可以充分考慮利用正向或負(fù)向的熱膨脹，同時(shí)，熱膨脹不只限于熱場(chǎng)，可以考慮重力、氣壓、海拔高度變化或者光線變化等引起的熱膨脹（收縮）。例：雙金屬片開關(guān)，這種開關(guān)是利用兩片不同膨脹系數(shù)的金屬壓制而成，溫度升降時(shí)，因膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生變形，實(shí)現(xiàn)通斷，如圖5-54所示。圖5-54雙金屬片開關(guān)38．推波助瀾（強(qiáng)氧化劑原理）“推波助瀾”是指通過加速氧化過程或增加氧化作用強(qiáng)度，來改善系統(tǒng)的作用或功能，在TRIZ理論中稱為加速氧化原理，也稱為逐級(jí)氧化法。具體措施為：1）用富氧空氣代替普通空氣；2）用氧氣替換富氧空氣；3）用電離輻射作用于空氣或氧氣；4）用臭氧化了的氧氣；5）用臭氧替換臭氧化的（或電離的）氧氣。該技巧的啟示為：提高氧化水平的次序可以考慮從空氣→富含氧氣的空氣→純氧→電離化氧氣→臭氧。在非物理系統(tǒng)中，“氧化劑”可以是能夠?qū)е逻^程加速或失穩(wěn)的任何外部元素。例：高壓氧艙是進(jìn)行高壓氧療法的專用醫(yī)療設(shè)備，屬于強(qiáng)氧化環(huán)境，如圖5-55所示。

5-55高壓氧艙

39．孟母三遷（惰性環(huán)境原理）“孟母三遷”是指制造一種中性（惰性）環(huán)境，以便支持所需功能，在TRIZ理論中稱為惰性環(huán)境原理，也稱為惰性環(huán)境法。具體措施為：1）用惰性介質(zhì)代替普通介質(zhì)；

2）在真空中進(jìn)行某過程。該技巧的啟示為：當(dāng)營(yíng)造惰性環(huán)境時(shí)，可以考慮真空、惰性氣體（液體或固體）。固體惰性環(huán)境包括中性涂層、微粒或要素，同時(shí)要考慮“不產(chǎn)生有害作用的環(huán)境”。例：惰性氣體滅火器，利用了惰性氣體穩(wěn)定的特點(diǎn)，隔離空氣與易燃物，實(shí)現(xiàn)滅火，如圖5-56所示。

圖5-56惰性氣體滅火器

40．相輔相成（復(fù)合材料原理）“相輔相成”是指通過將兩種或多種不同的材料（或服務(wù)）緊密結(jié)合在一體而形成復(fù)合材料，在TRIZ理論中稱為復(fù)合材料原理，也稱為復(fù)合材料法。具體措施為：由同種材料轉(zhuǎn)為復(fù)合材料。該技巧的啟示為：可以考慮改變材料成分，沒有分層時(shí)可以考慮分層，沒有增強(qiáng)纖維時(shí)可以考慮增強(qiáng)纖維（或各種材料）等。例：鋼筋混凝土通過在混凝土中加入鋼筋網(wǎng)或纖維，構(gòu)成一種復(fù)合材料，來改善混凝土力學(xué)性質(zhì)，如圖5-57所示。

5-57鋼筋混凝土

請(qǐng)同學(xué)們分別用山隨機(jī)應(yīng)變（參數(shù)變化原理）、滄海桑田（相變?cè)恚?、熱脹冷縮（熱膨脹原理）、推波助瀾（強(qiáng)氧化劑原理），這四個(gè)原理舉出對(duì)應(yīng)的案例。練一練：練一練：隨機(jī)應(yīng)變（參數(shù)變化原理）：壓縮餅干滄海桑田（相變?cè)恚焊杀圃煳枧_(tái)效果熱脹冷縮（熱膨脹原理）：溫度計(jì)推波助瀾（強(qiáng)氧化劑原理）：臭氧消毒機(jī)總結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了隨機(jī)應(yīng)變（參數(shù)變化原理）、滄海桑田（相變?cè)恚崦浝淇s（熱膨脹原理）、推波助瀾（強(qiáng)氧化劑原理）、孟母三遷（惰性環(huán)境原理）、相輔相成（復(fù)合材料原理）六個(gè)發(fā)明技巧，希望同學(xué)們?cè)谏钪杏懈嗟膭?chuàng)新與發(fā)明。廣州大學(xué)第五章問題求解5.4.1矛盾求解方法（1）什么是矛盾矩陣？矛盾矩陣如何用？技術(shù)矛盾如何求解？什么是分離原理？物理矛盾如何求解？什么是矛盾矩陣？一.矛盾矩陣TRIZ理論中的矛盾矩陣是技術(shù)矛盾問題求解的主要工具。阿奇舒勒通過對(duì)大量專利的研究與分析，當(dāng)兩個(gè)參數(shù)產(chǎn)生矛盾時(shí)，可以利用四十個(gè)發(fā)明技巧進(jìn)行求解，并建立了工程參數(shù)的矛盾與發(fā)明技巧的對(duì)應(yīng)關(guān)系，整理成一個(gè)40×40的矩陣——矛盾矩陣，如表5-7所示（完整的表格詳見附錄），以便使用者查找。在矛盾矩陣中，首列內(nèi)容為39個(gè)改善參數(shù)，首行內(nèi)容為39個(gè)惡化參數(shù)；矩陣內(nèi)的數(shù)字編號(hào)為發(fā)明技巧的序號(hào)，編號(hào)的排列順序表示發(fā)明技巧應(yīng)用頻率的高低。二.技術(shù)矛盾求解技術(shù)矛盾在矛盾分析的基礎(chǔ)上，按照改善參數(shù)與惡化參數(shù)查詢矛盾矩陣，并對(duì)推薦的發(fā)明技巧進(jìn)行分析，具體步驟如下。1）根據(jù)矛盾分析的結(jié)果確定的矛盾技術(shù)參數(shù)，查找TRIZ矛盾矩陣。2）對(duì)查詢得到的發(fā)明技巧進(jìn)行分析。3）選擇其中合適的發(fā)明技巧進(jìn)行矛盾問題求解，建立解決方案。需要注意的是，1）在矛盾求解之前，要先進(jìn)行矛盾分析，定義矛盾雙方的標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)，之后才能查詢矛盾矩陣；2）在矛盾矩陣中，一個(gè)技術(shù)矛盾（改善參數(shù)與惡化參數(shù)）最多對(duì)應(yīng)著4個(gè)發(fā)明技巧，要進(jìn)行分析和篩選.技術(shù)矛盾如何求解？三.技術(shù)矛盾求解實(shí)例大型鑄件在打磨過程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵污染物，因此需要設(shè)計(jì)除塵裝備來收集處理這些粉塵。傳統(tǒng)的龍門磨床（如圖5-58所示）在加工過程中，首先是砂輪調(diào)整至加工位置并高速旋轉(zhuǎn)，隨后工作臺(tái)帶著工件來回運(yùn)動(dòng)并與高速旋轉(zhuǎn)的砂輪接觸實(shí)現(xiàn)鑄件打磨。龍門磨床這種通過工作臺(tái)移動(dòng)來磨削鑄件的方式，導(dǎo)致龍門磨床體積較大，給除塵工作帶來了一定的困難。第一步：確定技術(shù)矛盾擬采用密閉空間的方法來收集處理打磨粉塵，即盡可能地縮小機(jī)床的體積。但傳統(tǒng)磨床在保持結(jié)構(gòu)不變的情況下，只能通過縮小磨床結(jié)構(gòu)的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。而縮小工作臺(tái)、操作臺(tái)或其他輔助裝置的大小，可能會(huì)影響磨床操作的便利性。另外為了有效地收集鑄件打磨過程中產(chǎn)生的粉塵，考慮在除塵器排出口加設(shè)粉塵運(yùn)輸和壓實(shí)裝置，同時(shí)需要一個(gè)能夠根據(jù)粉塵壓實(shí)情況執(zhí)行開閉的閥門。通常的做法是引入反饋機(jī)制，即當(dāng)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置測(cè)量到粉塵的量達(dá)到某一指標(biāo)時(shí)，反饋給控制閥門開關(guān)的設(shè)備。但是這種做法將引入測(cè)量裝置、控制器及閥門組成的機(jī)電系統(tǒng)，系統(tǒng)明顯變得復(fù)雜。

技術(shù)矛盾1技術(shù)矛盾2如果縮小工作臺(tái)尺寸增加閥門與控制裝置那么減少運(yùn)動(dòng)物體的體積（No.7）提高自動(dòng)化程度（No.38）但是降低操作流程的方便性（No.33）增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度（No.36）

通過以上分析，根據(jù)4.4中的方法，獲得龍門磨床除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的技術(shù)矛盾如表5-8所示。表5-8自行車的技術(shù)矛盾第二步：查找TRIZ矛盾矩陣表根據(jù)表5-8中的技術(shù)矛盾的標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)，查閱TRIZ矛盾矩陣表，找到發(fā)明技巧序號(hào)，如表5-9所示。這些發(fā)明技巧就構(gòu)成了解決矛盾的可能解的集合。第三步：推薦的發(fā)明技巧分析從表5-9可知，對(duì)于技術(shù)矛盾1，可以采用第15，13，30，12條發(fā)明技巧進(jìn)行求解；對(duì)于技術(shù)矛盾2，可以采用第15，10，37，28條發(fā)明技巧進(jìn)行求解。查詢前面有關(guān)這些發(fā)明技巧，具體求解如下：#15一靜不如一動(dòng)（動(dòng)態(tài)化）：1）改變物體的性質(zhì)或外部環(huán)境，使其工作的每一階段都達(dá)到最佳效果；2）將物體分成彼此相對(duì)移動(dòng)的幾個(gè)部分；3）使不動(dòng)的物體成為動(dòng)的。#13倒行逆施（反向）：1）用相反的作用代替技術(shù)條件規(guī)定的作用；2）使物體或外部介質(zhì)的活動(dòng)部分成為不動(dòng)的，而使不動(dòng)的成為可動(dòng)的；3）將物體顛倒。#30薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜）：1）利用軟殼和薄膜代替一般的結(jié)構(gòu)；2）用軟殼和薄膜使物體同外部介質(zhì)隔離。#12平起平坐（等勢(shì)性）：1）使一個(gè)系統(tǒng)或加工過程的所有點(diǎn)或方面處于同一水平，以減少重力做功；2）在系統(tǒng)內(nèi)部建立關(guān)聯(lián)，使系統(tǒng)可以支持等勢(shì)狀態(tài)；3）建立連續(xù)或完全互聯(lián)的組合及關(guān)系。#10未雨綢繆（預(yù)操作）：1）預(yù)先完成要求的作用（整個(gè)的或部分的），如加工成半成品；2）預(yù)先將物體安放妥當(dāng)，使它們能在所需地點(diǎn)立即完成所需要的作用。#37熱脹冷縮（熱膨脹）：1）利用材料的熱膨脹（或熱收縮）；2）利用一些熱膨脹系數(shù)不同的材料。#28李代桃僵（機(jī)械系統(tǒng)替代）：1）用光學(xué)，聲學(xué)、味學(xué)等系統(tǒng)代替機(jī)械系統(tǒng)；2）用電場(chǎng)．磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)同物體相互作用；3）由恒定場(chǎng)變?yōu)椴欢▓?chǎng)，由時(shí)間固定的場(chǎng)變?yōu)闀r(shí)間變化的場(chǎng)，由無結(jié)構(gòu)的場(chǎng)變?yōu)橛幸欢ńY(jié)構(gòu)的場(chǎng)；4）利用鐵磁顆粒組成的場(chǎng)。第四步：發(fā)明技巧應(yīng)用根據(jù)推薦的發(fā)明技巧，對(duì)前面存在的技術(shù)矛盾進(jìn)行求解，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。對(duì)于技術(shù)矛盾1，根據(jù)4條發(fā)明技巧的比較分析，選擇“一靜不如一動(dòng)”或“倒行逆施”兩個(gè)技巧進(jìn)行實(shí)施，使龍門磨床上原本來回移動(dòng)的工作臺(tái)固定，而原本加工時(shí)固定的砂輪則來回運(yùn)動(dòng)。這樣，工作臺(tái)的長(zhǎng)度將減小一半，進(jìn)而減小機(jī)床的體積，使密閉空間搭建和除塵作業(yè)變得容易。同樣地，對(duì)于技術(shù)矛盾2，根據(jù)4條發(fā)明技巧的比較分析，選擇“未雨綢繆”技巧進(jìn)行實(shí)施。即閥門預(yù)先關(guān)閉，只有當(dāng)粉塵的數(shù)量達(dá)到一定程度，對(duì)排灰口的結(jié)構(gòu)的壓力達(dá)到一定程度時(shí)，粉塵才能夠被排出，可以通過安裝彈簧實(shí)現(xiàn)預(yù)先關(guān)閉閥門的力。圖5-59為粉塵運(yùn)輸及壓實(shí)裝置的結(jié)構(gòu)，圖5-60為自動(dòng)開閉閥門的結(jié)構(gòu)（于圖5-59結(jié)構(gòu)B位置）。閥門上有彈簧提供關(guān)閉的力，同時(shí)彈簧的力也充當(dāng)排灰時(shí)的阻力。閥門為阻力可調(diào)結(jié)構(gòu)，可以通過調(diào)節(jié)閥門阻力來調(diào)整粉塵壓實(shí)的壓力大小?？偨Y(jié)：本章節(jié)主要學(xué)習(xí)了什么是矛盾矩陣,矛盾矩陣如何用,技術(shù)矛盾如何求解以及技術(shù)矛盾求解實(shí)例，下一節(jié)課我們接著學(xué)習(xí)分離原理和物理矛盾求解。廣州大學(xué)第五章問題求解5.4.2矛盾求解方法（2）上節(jié)課主要學(xué)習(xí)了什么是矛盾矩陣,矛盾矩陣如何用,技術(shù)矛盾如何求解以及技術(shù)矛盾求解實(shí)例，本節(jié)課我們接著學(xué)習(xí)本章剩余的內(nèi)容分離原理和物理矛盾求解。四.分離原理解決物理矛盾的核心思想是實(shí)現(xiàn)矛盾雙方的分離?，F(xiàn)代TRIZ在總結(jié)物理矛盾各種解決方法的基礎(chǔ)上，提出分離原理來解決物理矛盾。

TRIZ理論有四大分離原理：（1）空間分離（3）條件分離（2）時(shí)間分離（4）系統(tǒng)級(jí)別分離每個(gè)分離原理對(duì)應(yīng)一系列求解問題的發(fā)明技巧，見表5-10。空間分離原理沖突雙方在不同的空間上分離，即在空間上分離物體，使得物體的一部分表現(xiàn)為一種特性，在另一部分表現(xiàn)為另外一種特性。具體可以使用表5-10中對(duì)應(yīng)的發(fā)明技巧進(jìn)行空間分離。

使用的條件：對(duì)以上兩個(gè)空間段是否交叉進(jìn)行判斷，即如果兩個(gè)空間段不交叉，可以應(yīng)用空間分離，否則不可以應(yīng)用空間分離。案例：高速公路希望越寬越好，可以便于更多汽車通行，但太寬會(huì)占用很多耕地，土地資源是有有限的，這樣對(duì)高速公路提出了又寬又窄的矛盾要求。解決的方法之一就是架設(shè)高架橋，汽車在寬敞的高架公路上通行，不會(huì)占用很多的土地，這樣農(nóng)作物與汽車在不同的空間，相互不影響，如圖5-61所示。圖5-61高速公路2.時(shí)間分離原理沖突雙方在不同的時(shí)間段上分離，即物體在某一時(shí)間段表現(xiàn)為一種特性，在另一時(shí)間段表現(xiàn)為另外一種特性。具體可以使用表5-10中對(duì)應(yīng)的發(fā)明技巧進(jìn)行時(shí)間分離。

使用條件：對(duì)以上兩個(gè)時(shí)間段是否交叉進(jìn)行判斷，即如果兩個(gè)時(shí)間段的沖突不趨向同一個(gè)方向變化，即可以應(yīng)用時(shí)間分離，否則不可以應(yīng)用時(shí)間分離。案例：無人機(jī)在飛行時(shí)升力足夠大，希望槳葉要足夠大，而在存放和攜帶時(shí)希望槳葉要足夠小，這樣面臨著希望無人機(jī)既大又小的矛盾。而這個(gè)矛盾發(fā)生在飛行和攜帶兩個(gè)不同的時(shí)間段，故可以采用了時(shí)間分離原理，設(shè)計(jì)成折疊式無人機(jī)，這樣在飛行時(shí)展開槳葉及其支架，而攜帶時(shí)收起槳葉與支架，體積就很小了，如圖5-62所示。圖5-62折疊無人機(jī)3.條件分離原理沖突雙方在不同的條件下分離，即物體在特定的條件下表現(xiàn)為某一特性，在另一種條件下表現(xiàn)為另一種特性。具體可以使用表5-10中對(duì)應(yīng)的發(fā)明技巧進(jìn)行條件分離。

使用條件：對(duì)以上兩種條件下是否交叉進(jìn)行判斷。換而言之，當(dāng)系統(tǒng)或關(guān)鍵子系統(tǒng)沖突雙方在某一條件下只出現(xiàn)一方時(shí)，則可以應(yīng)用基于條件的分離原理，否則不可以應(yīng)用條件分離。案例：人們希望汽車能夠高速運(yùn)行，以便快速到達(dá)目的地，也希望能夠低速運(yùn)行，以便運(yùn)行安全，這就面臨著對(duì)汽車既快又慢的矛盾要求。這個(gè)矛盾能夠在改變速度的條件下得到解決，故可利用條件分離原理求解，即在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中安裝變速器，當(dāng)需要增速或者減速時(shí)，操作汽車檔位就可以了，如圖5-63所示。圖5-63變速器4.系統(tǒng)級(jí)別分離原理沖突雙方在不同的系統(tǒng)級(jí)別下分離，即物體在子級(jí)別表現(xiàn)某一特性，在高級(jí)別表現(xiàn)另一特性。具體可以使用表5-10中對(duì)應(yīng)的發(fā)明技巧進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)別分離。

使用條件：對(duì)以上不同級(jí)別是否交叉進(jìn)行判斷，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)級(jí)別不交叉，可以應(yīng)用系統(tǒng)級(jí)別分離原理，否則不可以應(yīng)用系統(tǒng)級(jí)別分離。

案例：對(duì)于自行車的鏈條，人們希望它有足夠的剛性，但同時(shí)又要具備一定的柔性，這就面臨著對(duì)鏈條既剛又柔的矛盾。這個(gè)矛盾可以運(yùn)用系統(tǒng)級(jí)別分離原理解決。如圖5-64所示為自行車鏈條，在局部位置，鏈節(jié)是剛性的，而相對(duì)于整條鏈來說，鏈條又是柔性的。圖5-64自行車鏈條五.運(yùn)用分離原理解決物理矛盾解決物理矛盾的核心思想是：利用分離方法，將對(duì)同一個(gè)對(duì)象的某個(gè)特性的互斥要求分離開，并分別予以滿足。在面對(duì)物理矛盾時(shí)，需要確立問題的矛盾雙方，選擇適用于本問題的分離原理類型，即是從空間角度分離矛盾雙方，還是利用不同時(shí)間段分離矛盾雙方，或者利用其他的原理分離矛盾，進(jìn)而結(jié)合自身的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，利用分離原理與發(fā)明技巧對(duì)應(yīng)表查找發(fā)明技巧，獲得一個(gè)可行的解決方案。解決物理矛盾的過程可以分為以下四步：首先，將要研究的問題抽象成物理矛盾的形式，并確定兩個(gè)相反的特性；其次，確定解決物理矛盾的分離原理；再次，根據(jù)分離原理選擇相應(yīng)的發(fā)明技巧，得到解決物理矛盾的一般解；最后，根據(jù)實(shí)際情況，得出解決特定問題的特殊解，具體流程如圖5.65所示。圖5-65物理矛盾解決流程案例：可變面積方桌設(shè)計(jì)1）描述具體問題目前市