TRIZ理論—物理矛盾與分離原理第1頁/共73頁

一、物理矛盾物理矛盾在TRIZ理論體系中的位置第2頁/共73頁

運(yùn)輸

安全速度快慢對(duì)系統(tǒng)的同一個(gè)元素有不同的要求符號(hào)表示A+，A-定義物理矛盾第3頁/共73頁1）這個(gè)元素是通用工程參數(shù)，不同的設(shè)計(jì)條件對(duì)它提出了相反的要求

例如：對(duì)于建筑領(lǐng)域，墻體的設(shè)計(jì)應(yīng)該有足夠的厚度以使其堅(jiān)固，同時(shí)墻體又要盡量薄以使建筑進(jìn)程加快并且總重比較輕；建筑結(jié)構(gòu)的材料密度應(yīng)該接近于零以使其輕便，同時(shí)材料密度也應(yīng)該足夠高以使其具有一定得承重能力。物理矛盾的三種情況第4頁/共73頁2）這個(gè)元數(shù)是通用工程參數(shù)，不同的工況條件對(duì)它有著不同(并非相反)的要求例如：燈泡的功率既要是25瓦，又要是100瓦無級(jí)調(diào)光燈三色調(diào)光燈物理矛盾的三種情況第5頁/共73頁3）這個(gè)元素是非工程參數(shù)，不同的工況條件對(duì)它有著不同的要求例如：冰箱的門既要經(jīng)常打開，又要經(jīng)常保持關(guān)閉物理矛盾的三種情況第6頁/共73頁

類別物理矛盾幾何類長(zhǎng)與短厚與薄平行與交叉對(duì)稱與非對(duì)稱寬與窄圓與非圓鋒利與鈍水平與垂直材料及能量類多與少密度大小導(dǎo)熱率高低溫度高與低時(shí)間長(zhǎng)與短功率大與小粘度高與低摩擦系數(shù)大與小功能類推與拉冷與熱快與慢成本高與低強(qiáng)與弱軟與硬噴射與堵塞運(yùn)動(dòng)與靜止常見的物理矛盾情形第7頁/共73頁1、定義技術(shù)矛盾A+B-B+A-2、提取物理矛盾：在這對(duì)技術(shù)矛盾中找到一個(gè)參數(shù)，及其相反的兩個(gè)要求C+C-3、定義理想狀態(tài)：提取技術(shù)系統(tǒng)在每個(gè)參數(shù)狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)，提出技術(shù)系統(tǒng)的理想狀態(tài)定義物理矛盾的步驟第8頁/共73頁1888年出現(xiàn)圓珠筆這一名稱，一位名叫約翰·勞德的美國(guó)記者曾設(shè)計(jì)出一種利用滾珠作筆尖的筆，但他未能將其制成便于人們使用的商品。圓珠筆之所以能夠?qū)懽?，是因?yàn)楣P頭里的鋼珠在滾動(dòng)時(shí)，能將速干油墨帶出來轉(zhuǎn)寫到紙上。據(jù)說，日本的圓珠筆芯里裝的干油墨，足夠可以書寫2萬個(gè)字。但是，書寫的字?jǐn)?shù)一多以后，鋼珠與鋼圓管之間的空隙會(huì)漸漸變大，這樣油墨就會(huì)從縫隙中漏出來，常常會(huì)沾污衣物等等，十分使人感到不愉快。

案例第9頁/共73頁1、定義技術(shù)矛盾圓珠筆方便書寫，但是漏墨容易污染衣物等2、提取物理矛盾：在這對(duì)技術(shù)矛盾中找到一個(gè)參數(shù)，及其相反的兩個(gè)要求鋼珠與鋼圓管之間的空隙小不容易漏油鋼珠與鋼圓管之間的空隙大容易書寫3、定義理想狀態(tài)：提取技術(shù)系統(tǒng)在每個(gè)參數(shù)狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)，提出技術(shù)系統(tǒng)的理想狀態(tài)

空隙既應(yīng)該小，不容易漏油；又應(yīng)該大，便于書寫。案例解第10頁/共73頁解決物理矛盾的核心思想是——實(shí)現(xiàn)矛盾雙方的分離三、物理矛盾的分離原理空間分離分離方法時(shí)間分離系統(tǒng)級(jí)別分離條件分離第11頁/共73頁不燙手沏茶溫度熱涼哪里熱？哪里涼？矛盾：水杯第12頁/共73頁熱涼對(duì)同一個(gè)參數(shù)的不同要求，在不同的空間實(shí)現(xiàn)局部最佳化1、空間分離第13頁/共73頁操作空間1

操作空間2熱涼（杯子內(nèi)）（杯子外）杯子的空間分離空間分離第14頁/共73頁_____________________Step1

：定義物理矛盾Step

2：如果想實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的理想狀態(tài)，這個(gè)參數(shù)的不同要求應(yīng)該在什么空間得以實(shí)現(xiàn)？Step3

：以上兩個(gè)空間區(qū)域是否交叉？是□否□應(yīng)用空間分離嘗試其他分離方法_________________________________________空間1：________________________________________空間2：參數(shù)：____________________要求1：____________________要求2：解決物理矛盾——空間分離第15頁/共73頁分割原理抽取原理局部質(zhì)量原理嵌套原理增加不對(duì)稱性原理一維變多維原理

……如何實(shí)現(xiàn)空間分離第16頁/共73頁背景：公路路面要寬，越寬占地越多。要減少公路占地面積，路面要寬又要窄，一個(gè)物理矛盾。練習(xí)第17頁/共73頁采用分離原理的空間分離第18頁/共73頁對(duì)同一個(gè)參數(shù)的不同要求，在不同的時(shí)間段實(shí)現(xiàn)。不同的時(shí)間有不同的性質(zhì)。2、時(shí)間分離第19頁/共73頁攜帶方便遮雨體積大小雨傘第20頁/共73頁操作時(shí)間1操作時(shí)間2大?。ㄏ掠甑臅r(shí)候）（攜帶的時(shí)候）雨傘的時(shí)間分離時(shí)間分離第21頁/共73頁Step1

：定義物理矛盾Step2

：如果想實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的理想狀態(tài)，這個(gè)參數(shù)的不同要求應(yīng)該在什么時(shí)間得以實(shí)現(xiàn)？Step3

：以上兩個(gè)時(shí)間段是否交叉？是□否□應(yīng)用時(shí)間分離嘗試其他分離方法。______________________________________________________________時(shí)間1：________________________________________時(shí)間2：參數(shù)：____________________要求1：____________________要求2：解決物理矛盾——時(shí)間分離第22頁/共73頁折疊式自行車在行走時(shí)體積較大，在儲(chǔ)存時(shí)因已折疊體積較小。行走與儲(chǔ)存發(fā)生在不同的時(shí)間段，因此采用了時(shí)間分離原理。案例第23頁/共73頁史上最牛的公章案例第24頁/共73頁動(dòng)態(tài)特性原理拋棄或再生原理預(yù)先作用原理預(yù)先反作用原理事先防范原理

……如何實(shí)現(xiàn)時(shí)間分離第25頁/共73頁軟速度低速度高硬定義將對(duì)同一個(gè)參數(shù)的兩個(gè)不同的要求在不同的條件上得到滿足條件分離第26頁/共73頁Step1：定義物理矛盾

Step2：如果想實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的理想狀態(tài)，這個(gè)參數(shù)的不同要求應(yīng)該在什么時(shí)間/空間得以實(shí)現(xiàn)？

Step3：以上兩個(gè)時(shí)間/空間是否交叉？否，嘗試用時(shí)間或空間分離方法是，如果對(duì)參數(shù)的不同要求，可以按照某種條件實(shí)現(xiàn)分離和切換，嘗試條件分離方法解決物理矛盾——條件分離第27頁/共73頁電力可以隨身攜帶，又不像電池會(huì)造成環(huán)境負(fù)擔(dān)，這是臺(tái)灣工研院最近研發(fā)出的“發(fā)電藥丸”。研究團(tuán)隊(duì)將發(fā)電原料“氫”做成固態(tài)，只要放進(jìn)水里，就可以充電。因?yàn)槿剂想姵匦枰繗洌_(tái)灣工研院研發(fā)用化學(xué)方式將氫儲(chǔ)存起來，制作成固體小藥丸，方便攜帶隨時(shí)使用。一顆“電力丸”可以發(fā)出3瓦的電，相當(dāng)于充飽手機(jī)的量，用完的殘留物更無毒無負(fù)擔(dān)。案例第28頁/共73頁復(fù)合材料原理多孔材料原理改變顏色原理局部質(zhì)量原理周期性作用原理一維變多維原理

……如何實(shí)現(xiàn)條件分離第29頁/共73頁三個(gè)術(shù)語超系統(tǒng)系統(tǒng)子系統(tǒng)4、系統(tǒng)級(jí)別分離第30頁/共73頁是“YES”還是“NO”第31頁/共73頁將對(duì)同一個(gè)參數(shù)的不同要求，在不同的系統(tǒng)級(jí)別上實(shí)現(xiàn)。子系統(tǒng)系統(tǒng)超系統(tǒng)系統(tǒng)級(jí)別分離第32頁/共73頁Step1：定義物理矛盾

Step2：如果想實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的理想狀態(tài)，這個(gè)參數(shù)的不同要求應(yīng)該在什么時(shí)間/空間得以實(shí)現(xiàn)？

Step3：以上兩個(gè)時(shí)間/空間是否交叉？否，嘗試用時(shí)間或空間分離方法是，如果對(duì)參數(shù)的不同要求，可以按照不同的系統(tǒng)級(jí)別（如系統(tǒng)→子系統(tǒng)，或系統(tǒng)→超系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)分離，嘗試系統(tǒng)級(jí)別分離方法解決物理矛盾——系統(tǒng)級(jí)別分離第33頁/共73頁縫衣針方便穿線針鼻防止扎壞衣服大小案例第34頁/共73頁縫衣針縫衣針穿線針第35頁/共73頁分割原理組合原理同質(zhì)性原理等勢(shì)原理

……如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)別分離第36頁/共73頁背景：手機(jī)的尺寸要小，便于攜帶。手機(jī)的屏幕要大，好看。又要小，又要大，一個(gè)物理矛盾。練習(xí)第37頁/共73頁第38頁/共73頁物理矛盾時(shí)間分離

空間分離條件分離系統(tǒng)分離第39頁/共73頁分離方法創(chuàng)新原理空間分離1分割原理、2抽取原理、3局部質(zhì)量原理、7嵌套原理、4增加不對(duì)稱性原理、17多維化原理……時(shí)間分離15動(dòng)態(tài)特性原理、34拋棄或再生原理、10預(yù)先作用原理、9預(yù)先反作用原理、11事先防范原理……條件分離40復(fù)合材料原理、31多孔材料原理、32改變顏色原理、3局部質(zhì)量原理、19周期性作用原理、17一維變多維原理……系統(tǒng)級(jí)別分離1分割原理、5組合原理、33同質(zhì)性原理、12等勢(shì)原理……四、分離原理與創(chuàng)新原理的對(duì)應(yīng)關(guān)系第40頁/共73頁實(shí)例１：摩擦焊接問題創(chuàng)新原理在分離方法中的應(yīng)用第41頁/共73頁

一、描述問題并定義問題的理想解摩擦焊接是連接兩塊金屬的方法之一，需要將其中一塊旋轉(zhuǎn)或者兩塊方向相反旋轉(zhuǎn)，但是這兩根管子太長(zhǎng)，要想使這么長(zhǎng)的金屬管旋轉(zhuǎn)起來需要建造非常大的機(jī)器。問題的理想解是不旋轉(zhuǎn)金屬管也能實(shí)現(xiàn)摩擦焊接，只旋轉(zhuǎn)管子的接觸部分。創(chuàng)新原理在分離方法中的應(yīng)用第42頁/共73頁

二、定義物理矛盾

第一步：定義物理矛盾

參數(shù)：旋轉(zhuǎn)

要求1：轉(zhuǎn)

要求2：不轉(zhuǎn)

第二步：什么空間需要滿足什么要求？

空間1：鋼管的接觸部分

空間2：鋼管的非接觸部分

第三步：以上兩個(gè)空間段是否交叉？

否□√應(yīng)用空間分離是□嘗試其他分離方法。創(chuàng)新原理在分離方法中的應(yīng)用第43頁/共73頁三、選擇創(chuàng)新原理

空間分離原理可以利用以下10個(gè)創(chuàng)新原理，來解決與空間分離有關(guān)

的物理矛盾。創(chuàng)新原理l：分割

創(chuàng)新原理2：抽取

創(chuàng)新原理3：局部質(zhì)量

創(chuàng)新原理4：增加不對(duì)稱性

創(chuàng)新原理7：嵌套

創(chuàng)新原理13：逆向思維

創(chuàng)新原理17：多維化

創(chuàng)新原理24：借助中介物

創(chuàng)新原理26：復(fù)制

創(chuàng)新原理30：柔性外殼或薄膜創(chuàng)新原理在分離方法中的應(yīng)用第44頁/共73頁

四、具體方案：用一個(gè)短的管子插在兩個(gè)長(zhǎng)管之間，旋轉(zhuǎn)短的管子，同時(shí)將管子壓在一起直到焊好為止。創(chuàng)新原理在分離方法中的應(yīng)用第45頁/共73頁實(shí)例2：如何在汽車發(fā)生碰撞的情況下，最大限度地保護(hù)駕駛員和乘客的安全?創(chuàng)新原理在分離方法中的應(yīng)用第46頁/共73頁

一、描述問題并定義問題理想解：安全氣囊充氣壓力不足，對(duì)乘客不能起到有效的保護(hù)作用；安全氣囊的充氣壓力過大，則又會(huì)造成壓力過大，對(duì)乘客造成傷害。理想解：安全氣囊在發(fā)生碰撞時(shí)，能恰好將氣囊充到合適的壓力，以保護(hù)乘客的安全。創(chuàng)新原理在分離方法中的應(yīng)用第47頁/共73頁

二、定義物理矛盾：

第一步：定義物理矛盾參數(shù)：壓力要求1：大

要求2：?。ú荒芴螅?/p>

第二步：什么時(shí)間需要滿足什么要求？

時(shí)間1：達(dá)到一定壓力前

時(shí)間2：達(dá)到一定壓力后

第三步：以上兩個(gè)時(shí)間段是否交叉？

否□√應(yīng)用時(shí)間分離是□嘗試其他分離方法。創(chuàng)新原理在分離方法中的應(yīng)用第48頁/共73頁

三、選擇創(chuàng)新原理

時(shí)間分離原理可以利用以下12個(gè)創(chuàng)新原理，來解決與時(shí)間分離有關(guān)的物理矛盾。

創(chuàng)新原理9：預(yù)先反作用

創(chuàng)新原理10：預(yù)先作用

創(chuàng)新原理11：事先防范

創(chuàng)新原理15：動(dòng)態(tài)特性

創(chuàng)新原理16：不足或過度的作用

創(chuàng)新原理18：機(jī)械振動(dòng)

創(chuàng)新原理19：周期性動(dòng)作

創(chuàng)新原理20：有效作用的連續(xù)性

創(chuàng)新原理21：減少有害作用時(shí)間

創(chuàng)新原理29：氣壓與液壓結(jié)構(gòu)

創(chuàng)新原理34：拋棄與再生

創(chuàng)新原理37：熱膨脹創(chuàng)新原理在分離方法中的應(yīng)用第49頁/共73頁

四、具體方案受該創(chuàng)新原理的啟發(fā)，首先可以迅速使氣囊膨脹到一定的壓力值?？梢员ＷC在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到保護(hù)乘客的氣壓。在氣囊上面開一些微小的孔，當(dāng)氣囊壓力超過閾值后，氣囊上的微小孔會(huì)張開，使氣囊的壓力不再升高。從而很好地解決了氣囊的膨脹速度既要快，又不能快的矛盾。創(chuàng)新原理在分離方法中的應(yīng)用第50頁/共73頁創(chuàng)新原理在分離方法中的應(yīng)用第51頁/共73頁

打樁問題

為了建筑的基礎(chǔ)牢固，通常軟土地帶都要采用鋼樁或混凝土樁來打樁。在打樁的過程中，希望樁頭鋒利，以便容易被打入土中；在打樁結(jié)束后，又不希望樁頭繼續(xù)保持鋒利，因?yàn)樵跇兜竭_(dá)位置后，鋒利的樁頭不利于樁承受較重的負(fù)荷。五、解決物理矛盾舉例與練習(xí)第52頁/共73頁１、運(yùn)用空間分離原理：在樁的上部加上一個(gè)錐形的圓環(huán)，并將該圓環(huán)與樁固定在一起，從空間上將矛盾進(jìn)行分離，既保證了鋼樁容易打入，同時(shí)又可以承受較大的載荷。五、解決物理矛盾舉例與練習(xí)第53頁/共73頁2、運(yùn)用時(shí)間分離原理：在鋼樁的導(dǎo)入階段，采用鋒利的樁頭將樁導(dǎo)入，到達(dá)指定的位置后，將樁頭分成兩半或者采用內(nèi)置的爆炸物破壞樁頭，使得樁可以承受較大的載荷。五、解決物理矛盾舉例與練習(xí)第54頁/共73頁

3、運(yùn)用基于條件的分離原理：在鋼樁上加入一些螺紋，將沖擊式打樁改為將樁螺旋擰人的方式。當(dāng)將樁旋轉(zhuǎn)時(shí)，樁就向下運(yùn)動(dòng)；不旋轉(zhuǎn)樁時(shí)，樁就靜止。從而解決了方便地導(dǎo)入樁與使樁承受較大的載荷之間的矛盾。五、解決物理矛盾舉例與練習(xí)第55頁/共73頁

4、運(yùn)用基于整體與部分的分離原理：運(yùn)用整體與部分的分離解決打樁的問題。將原來的一個(gè)較粗的鋼樁用一組較細(xì)的鋼樁來代替，從而解決方便地導(dǎo)入樁與使樁承受較重的載荷之間的矛盾。五、解決物理矛盾舉例與練習(xí)第56頁/共73頁確定矛盾：作業(yè)時(shí)，需要移開蓋板，以便通過坑井進(jìn)行作業(yè)；為了防止墜落事件的發(fā)生，坑井蓋板要覆蓋在坑井上，不能移開。

蓋板應(yīng)該覆蓋坑井，又不應(yīng)該覆蓋坑井，在功能上存在了矛盾，因此對(duì)蓋板這一關(guān)鍵子系統(tǒng)在功能上提出了相反的要求，——物理矛盾。矛盾描述：蓋板應(yīng)該覆蓋坑井，以防止“墜落”事件發(fā)生；蓋板不應(yīng)該覆蓋坑井，以滿足作業(yè)要求。實(shí)例：坑井安全防護(hù)系統(tǒng)第57頁/共73頁操作時(shí)間1操作時(shí)間2覆蓋不覆蓋（平常的時(shí)候）（作業(yè)的時(shí)候）蓋板的時(shí)間分離坑井安全防護(hù)系統(tǒng)第58頁/共73頁Step1

：定義物理矛盾Step2

：如果想實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的理想狀態(tài)，這個(gè)參數(shù)的不同要求應(yīng)該在什么時(shí)間得以實(shí)現(xiàn)？Step3

：以上兩個(gè)時(shí)間段是否交叉？是□否□應(yīng)用時(shí)間分離嘗試其他分離方法。______________________________________________________________時(shí)間1：________________________________________時(shí)間2：參數(shù)：____________________要求1：____________________要求2：實(shí)例：坑井安全防護(hù)系統(tǒng)第59頁/共73頁選擇創(chuàng)新原理

時(shí)間分離原理可以利用以下12個(gè)創(chuàng)新原理，來解決與時(shí)間分離有關(guān)的物理矛盾。

創(chuàng)新原理9：預(yù)先反作用

創(chuàng)新原理10：預(yù)先作用

創(chuàng)新原理11：事先防范

創(chuàng)新原理15：動(dòng)態(tài)特性

創(chuàng)新原理16：不足或過度的作用

創(chuàng)新原理18：機(jī)械振動(dòng)

創(chuàng)新原理19：周期性動(dòng)作

創(chuàng)新原理20：有效作用的連續(xù)性

創(chuàng)新原理21：減