triz技术矛盾解决原理.ppt

主讲人：曾富洪,发明问题解决理论,矛盾普遍存在于各种产品或技术系统中。技术系统进化过程就是不断解决系统所存在矛盾的过程。矛盾的类型：,2,矛盾的类型：,技术矛盾表现为：在一个子系统中引入一种有用功能后，会导致另一子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能；一种有害功能会导致另一子系统有用功能的削弱；有用功能的加强或有害功能的削弱使另一子系统或系统变得复杂。,3,TRIZ法通过对百万件专利的详细研究，提出用39个通用工程参数来描述技术矛盾。在实际应用时，首先要把组成矛盾双方的性能用该39个通用工程参数来表示，这样就将实际工程技术中的矛盾转化为一般的标准的技术矛盾。TRIZ法研究人员在对全世界专利进行分析研究的基础上，提出了40条解决技术矛盾的发明创新原理。,4,TRIZ39个工程参数,1.运动物体的重量2.静止物体的重量3.运动物体的长度4.静止物体的长度5.运动物体的面积6.静止物体的面积7.运动物体的体积 8.静止物体的体积9.速度10.力 11.应力或压力 12.形状 13.结构稳定性,27.可靠性 28.测试精度 29.制造精度 30.物体外部有害因素作用的敏感性 31.物体产生的有害因素 32.可制造性 33.可操作性 34.可维修性 35.适应性及多用性 36.装置的复杂性 37.监控与测试的困难程度 38.自动化程度 39.生产率,14.强度 15.运动物体作用时间 16.静止物体作用时间 17.温度 18.光照度 19.运动物体的能耗20.静止物体的能耗21.功率 22.能量损失 23.物质损失 24.信息损失 25.时间损失 26.物质或事物的数量,5,物体和几何参数,负向参数,正向参数,（1）运动物体的重量是指在重力场中运动物体多受到的重力。如运动物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。（2）静止物体的重量是指在重力场中静止物体所受到的重力。如静止物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。（3）运动物体的长度是指运动物体的任意线性尺寸,不一定是最长的,都认为是其长度。（4）静止物体的长度是指静止物体的任意线性尺寸,不一定是最长的,都认为是其长度。（5）运动物体的面积是指运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。,（6）静止物体的面积是指静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的面积。（7）运动物体的体积是指运动物体所占有的空间体积。（8）静止物体的体积是指静止物体所占有的空间体积。（9）速度是指物体的运动速度、过程或活动与时间之比。（10）力是指两个系统之间的相互作用。对于牛顿力学,力等于质量与加速度之积。在TRIZ中,力是试图改变物体状态的任何作用。,（11）应力或压力是指单位面积上的力。（12）形状是指物体外部轮廓或系统的外貌。（13）结构的稳定性是指系统的完整性及系统组成部分之间的关系。磨损、化学分解及拆卸都降低稳定性。（14）强度是指物体抵抗外力作用使之变化的能力。（15）运动物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。,（16）静止物体作用时间是指物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。（17）温度是指物体或系统所处的热状态,包括其他热参数,如影响改变温度变化速度的热容量。（18）光照度是指单位面积上的光通量,系统的光照特性,如亮度、光线质量。（19）运动物体的能量是运动物体做功的一种度量。在经典力学中,能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。（20）静止物体的能量是指静止物体做功的一种度量。在经典力学中,能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。,（21）功率是指单位时间内所做的功,即利用能量的速度。（22）能量损失是指为了减少能量损失,需要不同的技术来改善能量的利用。（23）物质损失是指部分或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物质的损失。（24）信息损失是指部分或全部、永久或临时的数据损失。（25）时间损失是指一项活动所延续的时间间隔。或者指改进时间的损失即减少一项活动所花费的时间。,（26）物质或事物的数量是指材料、部件及子系统等的数量,它们可以被部分或全部、临时或永久地改变。（27）可靠性是指系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力。（28）测试精度是指系统特征的实测值与实际值之间的误差。减少误差将提高测试精度。（29）制造精度是指系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差。（30）物体外部有害因素作用的敏感性是指物体对受外部或环境中的有害因素作用的敏感程度。,（31）物体产生的有害因素是指有害因素将降低物体或系统的效率,或完成功能的质量。这些有害因素是由物体或系统操作的一部分而产生的。（32）可制造性是指物体或系统制造过程中简单、方便的程度。（33）可操作性是指要完成的操作应需要较少的操作者、较少的步骤以及使用尽可能简单的工具。一个操作的产出要尽可能多。（34）可维修性是指对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短、方便和简单。（35）适应性及多用性是指物体或系统响应外部变化的能力,或应用于不同条件下的能力。,（36）装置的复杂性是指系统中元件数目及多样性,如果用户也是系统中的元素将增加系统的复杂性。掌握系统的难易程度是其复杂性的一种度量。（37）监控与测试的困难程度是指如果一个系统复杂、成本高、需要较长的时间建造及使用,或部件与部件之间关系复杂,都使得系统的监控与测试困难。测试精度高,增加了测试的成本也是测试困难的一种标志。（38）自动化程度是指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力。自动化程度的最低级别是完全人工操作。最高级别是机器能自动感知所需的操作、自动编程和对操作自动监控。中等级别的需要人工编程、人工观察正在进行的操作、改变正在进行的操作及重新编程。（39）生产率是指单位时间内所完成的功能或操作数。,上述39个通用工程参数可分为如下3类：物理及几何参数：（1）（12）,（17）（18）,（21）条。技术负向参数：（15）（16）,（19）（20）,（22）（26）,（30）（31）,（36）（37）条。技术正向参数：（13）（14）,（27）（29）,（32）（35）,（38）（39）条。负向参数（Negative parameters）指这些参数变大时,使系统或子系统的性能变差。如子系统为完成特定的功能所消耗的能量（第19,20条）越大,则设计越不合理。正向参数（Positive parameters）指这些参数变大时,使系统或子系统的性能变好。如子系统可制造性（第32条）指标越高,子系统制造成本就越低。,1分割原理2抽取原理3局部质量原理4非对称原理5组合合并原理6多元性原理7嵌套原理8重量补偿原理9预先反作用原理10预先作用原理11预置防范原理12等势原理13反向作用原理14曲线曲面化原理,28机械系统替代原理29压力原理30柔化原理31孔化原理32色彩原理33同化原理34自生自弃原理35性能转换原理36相变原理37热膨胀原理38逐级氧化原理39惰性环境原理40复合材料原理,15动态原理16部分超越原理17多维运作原理18机械振动原理19周期性动作原理20有效动作持续原理21快速原理22变害为利原理23反馈原理24中介原理25自服务原理26复制原理27替代原理,TRIZ 40个发明创新原理,TRIZ法解决问题流程：1.对待解决的实际问题作详尽的分析并提取存在的矛盾，2.将该矛盾转化为TRIZ法中的某种通用问题模型，3.利用TRIZ法工具得到TRIZ法提供的通用形式的解，4.把TRIZ解具体化为针对该实际问题的具体解。,56,矛盾矩阵是用39个通用工程特征参数组成的3939正方矩阵。该矩阵的行是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数需要改善的一方；该矩阵的列也是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数可能引起恶化的一方。矩阵元素用Mi-j表示，其下标i表示该元素的行数，下标j表示该元素的列数。由于矛盾不可能由自身造成，行与列号相同（i=j）的矩阵元素Mi-j为空集，用“”表示；若ij时，矩阵元素为空集，指这两个特征参数间不构成矛盾，或是存在矛盾但尚未找到适合的解，用“”号表示；若ij时，矩阵元素Mi-j为非空集，其数值为解决所在的行与列通用工程特征参数所产生的技术矛盾的相关发明创新原理的编号，可在技术矛盾矩阵表中找到。,57,矛盾矩阵的构造,58,矛盾矩阵表（部分）,第一步，分析问题，找出可能存在的技术矛盾，最好能用动宾结构的词来表示矛盾。第二步，针对具体问题确认一到几对技术矛盾，并将矛盾的双方转换成技术领域的有关术语，进而根据有关术语在TRIZ提供的39个通用工程特性参数中选定相应的工程参数。第三步，按照相矛盾的通用工程参数编号i和j，在矛盾矩阵中找到相应的矩阵元素Mi-j，该矩阵元素值表示40条发明创新原理的序号，按照该序号找出相应的原理供下一步使用。第四步，根据已找到的发明创新原理，结合专业知识，寻找解决问题的方案。一般情况下，解决某技术矛盾的发明原理不止一条，应该对每一条相应的原理作解决技术矛盾方案的尝试。第五步，如果第四步的努力没有取得较好的效果，就要考虑初始构思的技术矛盾是否真正表达了问题的本质，是否真正反映了针对问题创新改进的方向。应重新设定技术矛盾，并重复上述工作。,59,矛盾矩阵的应用,每一分钟都有几十块陨石撞击到地球上。由于对陨石成分和结构的分析能提供更多关于太阳系的信息，所以科学家需要获得更多的陨石。但区分陨石和普通岩石很困难，必须耗费大量的时间在地球表面将陨石挑拣出来，但往往仅能得到约百万分之一。这就产生了技术矛盾，即必须寻找大量陨石，但会大大增加寻找的时间。改善的通用工程参数是37（监控制和测试的困难程度）：为了得到陨石，必须对地面上所有的石块进行分析；恶化的通用工程参数是将耗费大量时间即25（时间损失）。因此本例子的技术矛盾是“监控制和测试的困难程度vs时间损失”,60,提出技术矛盾对：陨石撞地球,在射击运动员的训练中需要有供练习的靶标，当运动员击中靶标后，靶标破裂成大量的碎片落到地面上，难以打扫。这个问题的技术矛盾初始可表述为：具有一定体积的飞行靶标对射击运动员的训练是必要的，但靶标碎片又将地面弄脏乱。改善的通用工程参数是：希望增大靶标体积（序号7运动物体的体积）；恶化的通用工程参数是：靶标碎片对地面产生作用（序号31物体产生的有害因素）的矛盾。因此本例子的技术矛盾是：“运动物体的体积VS物体产生的有害因素”。,61,提出技术矛盾对：射击场打靶,技术矛盾解决方法的步骤：步骤一 分析问题，发现矛盾。步骤二 根据TRIZ，表述矛盾。采取某项措施时,矛盾对中的一个参数变优,另一个参数变劣。步骤三 对照工具，得出解法。在矩阵表中寻找该矛盾对的解决办法。步骤四 针对问题，构思设计。回到具体技术系统，解决具体问题。,62,技术矛盾解决方法实际应用举例,分析：取杏仁时必须去壳，现用锤砸或用机械方式压碎。制造性能好但产品的形状不好。查39个通用工程参数，得出32（可制造性）和12（形状）之间有技术矛盾。TRIZ法求解：查3939 矛盾矩阵，得出可用的发明创新原理为1（分割与切割）、28（机械系统的替代）、13（反向）和27（用廉价而寿命短的替代昂贵而寿命长的物体）。分析改进的具体技术方案：分割意味要把壳完全分开，机械系统的替代意味要用另一种系统，反向意味应从里向外加力。在密闭容器内加入高压空气，突然降压，杏仁内的空气膨胀，立刻打开杏仁壳。为了得到高压，可用高压空气，也可加热容器使气压升高。类似的技术问题：开鸡蛋壳，开蚕豆壳，开核桃。,63,应用举例（一）：开启果壳,64,应用举例（二）：升降定位式燃气灶,如图所示,家用燃气灶具和锅是一个小型技术系统,在功能域层面：燃气燃烧产生热量,热量传导到锅和抵御外界干扰三项功能。在物理域层面,由被加热的锅,支锅的支架,燃烧火焰和燃烧器四部分组成。物理域的四大部分保证功能域的最优实现。在现有燃气灶中，燃气的燃烧一般比较充分，不必做大的调整。而应该在以下三个方面提出创新措施：1，由于锅底的形状和大小不同，锅底接触火焰的程度不同，影响加热效率。2，并且家用燃气灶是一个开放的系统，外界环境气流会影响火焰的稳定性。3，外界环境气流会带走一部分燃烧热。,65,步骤一：分析问题，发现矛盾,第一对矛盾：现有结构锅底与燃烧器的距离随锅底的尺寸和形状不同而变，火焰不能以最优的方式把热量传给锅。查TRIZ，得到通用工程参数32（可制造性）和22（能量损失）之间构成矛盾对。第二对矛盾：燃气灶的火焰长，外界气流影响火焰的稳定，造成系统对环境有害因素的高度敏感和火焰静尺寸变化的矛盾。是通用工程参数30（物体外部有害因素作用的敏感性）和4（静止物体的长度）之间的矛盾。第三对矛盾：燃气灶是开放的技术系统，环境里空气会与系统内热气进行交换带走热量。从而构成35（适应性及多样性）和22（能量损失）的矛盾。,66,步骤二：根据TRIZ法，表述矛盾,第一对矛盾：查矛盾矩阵，得到解决矛盾的发明创新原理是19（周期性作用原理）和35（参数变化）。两个发明创新原理结合一起思考，可以得到锅底与燃烧器之间应该解决尺寸周期性变化时保持稳定距离的问题。,67,步骤三：对照工具，得出解法,第二对矛盾：查矛盾矩阵，对应解决矛盾的发明创新原理为1（分割与切割）和18（利用机械振动）。分割与切割的原理在这里理解为把火焰分为细小区域，利用机械振动在此不适合。,68,步骤三：对照工具，得出解法,第三对矛盾：查矛盾矩阵，所示的解决矛盾的发明创新原理编号18、15、1,分别是利用机械振动、动态化和分割与切割。利用机械振动在此不适合，分割与切割可以把燃气灶系统和外界环境分离开来，而且应该是动态可变的。,69,步骤三：对照工具，得出解法,解决第一对矛盾。采用发明创新原理19和35的组合，随锅底尺寸和形状的变动，锅底与火焰的距离基本不变。采用支架可移动或者火焰可移动的方法。本例的发明专利采用了燃烧器可随锅底升降的方法。解决第二对矛盾，应把火焰分割成细小区域，增加稳定性。用陶瓷红外燃料器代替普通燃烧器喷头，设置几十个小孔为燃烧孔，燃烧充分稳定。解决第三对矛盾，在支架上设置金属保温圈罩，随锅底变化可取用不同大小的保温圈罩。本例考虑操作方便，只采用了一件保温圈罩。,70,步骤四：针对问题，构思设计,通过以上分析可知，长期努力得到的家用燃气灶的改进与短期采用TRIZ法得到的结果一致。而且还可以看出，TRIZ还提供了不同的改进方案，可以采用支架随锅底上下升降的方案；也可以采用保温圈罩设计成动态变形的方式。提供了进一步改进的思路。,71,效果分析：,升降式燃气灶具的设计符合公理设计的第一公理，即独立公理。功能要求和设计要素实现了一一对应。A）保证燃烧稳定。应用蜂窝状红外燃烧器。该燃烧器由陶瓷块拼接而成，每块上有若干通孔，火焰分割成细小状态。B）保证锅底到火焰器的距离。应用可升降式的燃烧器，用杠杆重锤组合动作，用定距U环控制。C）减少环境干扰。应用一定型面的保温圈，分割燃烧系统和环境，达到提高锅底吸热量。本设计是否达到公理设计的第二条公理，即最小信息公理，有待进一步探索，意味着还有进一步提高的可能性。本创新原理图只完成了普适性设计方法中的第二步即方案设计。尚有整体设计和详细设计没有进行，对下面的设计工作，采用普适性设计方法会收到较好的效果。,72,评价：,纤维织成的防弹衣用于保护执法人员和军事人员免于遭受手枪子弹的袭击。纤维织成的防弹衣由于有多层纤维结构层，具有层叠式结构。纤维在结构层内相互以适当的角度定向排列。为了使纤维织成的防弹衣具有足够的防护能力，这种防弹衣必须具有足够的厚度，增加防弹衣的厚度会使其重量增加，灵活性降低。此外，使用这种厚厚的防弹衣的人员也不能充分通风。换句话说，较厚的防弹衣穿着时不太方便。由此定义技术矛盾：增加运动物体的长度（防弹衣的厚度）会降低操作流程的方便性（防弹衣的舒适性）。通过查询39X39矛盾矩阵，得知可能的解集是M3-33=15，29，35，4四个发明创新原理。应用第4号增加不对称性原理，将物体的对称形式变为不对称形式。使防弹衣的纤维呈不对称定向排列。每层纤维以相对于前一层作20 70范围的不同角度旋转，将纤维织各层间制造成定向转动的排列形式。沿子弹飞行方向排列的大部分纤维可以确保防弹衣在受子弹冲击的方向具有更高的强度。防弹衣的厚度和重量减小了。通过减小防弹衣的厚度提高了其舒适性，同时不会降低防弹衣的保护效果。,73,应用举例（三）：防弹衣,图a所示为某一钣金件零件图，在折弯前其展开图如图b所示。折弯加工时，由于拐角处会产生局部的塑性变形，其尺寸（H-P）很难保证。应用TRIZ法，分析找出该技术矛盾的一对工程参数，由矛盾矩阵找出解决问题的相应发明创新原理，再求具体解。,74,应用举例（四）：钣金件零件,1.首先考虑到该钣金件的形状是其重要的工程特征，对照39个通用工程参数，其序号为12。又在折弯加工过程中，由于变形尺寸不易保证，其通用工程参数为32号，即可制造性。2.第12和第32通用工程参数构成本问题的一对技术矛盾，在矛盾矩阵中找到第12行第32列矩阵元素，得 M13-32=1,17,32,28,其相应的发明创新原理分别为1号分割与切割、17号维数变化、32号颜色变化、28号机械系统替代。3.分析该工程实际问题，第32号和第28号发明创新原理与本问题无关，拟采用1号和17号发明创新原理来解决本问题。4.如图 c所示，通过局部切除部分材料的方法，对钣金件展开图拐角处切割一个斜槽，避免折弯过程中拐角处材料塑性变形所导致的尺寸精度的变化，以此解决了本问题的技术矛盾。,75,问题分析,1.分析问题家用电加热热水器中常用管子与管接头联接,两者头部分别加工成螺纹,用生料作为螺纹联接的填充材料进行密封。热水器经常用与不用,生料温度随水温经常变化,导致生料老化失效。为了改善性能,可采用增加生料用量和加大管子与管接头的旋入程度,或者提高螺纹尺寸的精度来解决。但会造成其他常见的失效形式,如管接头开裂等。2.TRIZ法解决问题提取通用工程参数,组建矛盾对,搜索解决矛盾的发明创新原理。参照TRIZ提出的39个通用工程参数,可靠性(编号为27),装置的复杂(编号为36),两者之间构成矛盾,即采取现有措施,可靠性即密封性能提高的同时带来了系统复杂程度的提高。对照TRIZ给出的矛盾矩阵表,在27行36列的格子中,找到解决矛盾的发明创新原理M27-36=13,35,1,即13(反向),35(参数变化)和1(分割与切割)。,76,应用举例（五）：热水器管联结,3.发明创新原理的筛选和具体化原理13和原理1都很难使用到本问题中去.拟采用原理35,改变参数是指几何、化学和物理参数的变化。工程技术人员搜索自身头脑中的已有知识,认为几何参数的变化是指采用不同的螺纹,甚至于在管子与管接头端部取消螺纹；化学和物理学上的参数变化可采用其它材料和塑料管件。4.效果本方法已由美国Shmith公司在其生产的电加热热水器中采用,在中国维修时可见到.本方法还有个附加优点,即省去了传统方法必需有的活接头,进一步降低了成本。,77,应用举例（五）：热水器管联结,如图所示：用金属制成电加热套,通电加热到某温度,传感器工作切断电流。人工把塑料管子和弯头插入加热套两端12s,管件受热面塑料熔化成厚糊状,拔出管件,立即把管子与弯头相互插入对接成整体。,78,解决方案,分析问题：下大雪后，要及时清除飞机跑道上的积雪。传统上消除道路上的积雪可采用加助融剂的方法，但此法不适于飞机跑道，因为雪融化后的水分会对飞机在跑道上的行驶安全构成威胁。可以如下图所示，用装在汽车上的强力鼓风机产生的空气流来驱赶积雪。但积雪量大的时候效果并不明显，必须加大气流的流量和压力，需要大的动力。现如何解决此技术难题。,79,应用举例（六）：清除飞机跑道上的积雪,TRIZ法提供了40条发明创新原理。可以不强求构造矛盾对，而直接从40条发明创新原理中寻找答案。联想比较目前经常见到的铲除物件的办法，如用冲击钻开挖马路路面，用嘴突然吹气去除理发后留在颈项上的头发，用手拍打地毯去除地毯中的灰尘，可采用40条发明创新原理中的第19条“周期性作用原理”来实现创新设计。只要在鼓风机上加装脉冲装置，使空气按脉冲方式喷出，就能有效地把积雪吹离跑道。还可以优化选用最佳的脉冲频率、空气压力和流量。工程实际证明，脉冲气流除雪效率是连续气流除雪的两倍。,80,解决方案,右图是一种开口扳手的示意图。图中扳手在外力的作用下拧紧或松开一个六角螺母或螺钉。由于螺母或螺钉的受力集中到两条棱边，容易产生变形，而使螺母或螺钉拧紧或松开困难。为了解决这一问题，就必须减少扳手开口与螺母侧面之间的间隙，甚至达到零间隙。这就要求提高螺母和扳手开口的尺寸精度，给螺母和扳手的制造带来困难。,81,应用举例（七）：TRIZ开口扳手改进设计,首先从39个通用工程参数中选择并确定技术矛盾的一对特性参数：质量提高的参数：物体产生的有害因素（No.31）变小，即不会压坏棱边。带来负面影响的参数：可制造性（No.32）变差，即要求扳手与螺母侧边无间隙。由矛盾矩阵确定可用发明创新原理M31-32=4,17,34,26,即：No.4不对称No.17维数变化No.34抛弃和修复No.26复制对No.17及No.4两条发明创新原理的分析表明，扳手工作面的一些点要与螺母/螺钉的侧面接触，而不是与其棱边接触，就可解决该矛盾。,82,解决方案,图为美国专利USPatent5,406,868，该设计于1995年在美国获得了专利。图片虽不清晰，但完全可以明白其原理。,83,实际应用,应用背景：文具店出售信封的样式如下图，不同大小和格式的信件或文档有与之相匹配的信封。大页面的文件可用比其稍大些的信封封装以便拆开。人们往往认为撕开胶粘的信封是很快捷方便的，但是，这种方法通常会把信封内的文件撕坏或使信封开口变粗糙。如果借助某种辅助工具在剪开前抖动信封，就可既不损坏文件又获得好看的开口。但是，该方法给用户带来了不便。因此，设计一种能又快又可靠地拆开的信封很有必要。,84,应用举例（八）：信封开封设计,1.问题描述：怎样用最少的时间安全快捷地取出信封内的文件或资料。2.解决思路和关键步骤：节约拆信时间与降低拆信的可靠性之间的矛盾，该矛盾是时间节约导致拆信可靠性下降，查矛盾矩阵表得M25-27=10,30,4,即以下发明创新原理：10：预加作用；30：采用柔性壳体或薄膜；4：不对称性；,3.在上述三个原理中，重点考虑前两个原理。A.发明创新原理10建议：1预置必要的动作、功能；2预先在方便的位置安置相关设备，使其在需要的时候及时发挥作用而不浪费时间；B.发明创新原理30建议：1使用柔性壳体或薄膜替代传统的三维结构；2使用柔性壳体或薄膜，将物体与环境隔离；,85,问题分析,根据发明创新原理10和发明创新原理30建议的信封设计是通过封装前于封盖下放置拆封线或拆封条来实现。该方案已申报美国专利，如图所示。,86,实际设计方案,应用背景：早期的飞机机翼都是平直的。最初是矩形机翼，很容易制作。但由于其翼端宽，会给飞机带来阻力，严重地影响了飞机的飞行速度。之后开发出梯形翼，大大增加了飞机速度。然后，西方发达国家的喷气式飞机先后上天。飞机开始进入喷气式时代，其飞行速度迅速提高，很快接近音速。机翼上出现“激波”，使机翼表面的空气压力发生变化。但是同时飞机阻力骤然剧增，比低速飞行时大十几倍甚至几十倍，这就是所谓的“音障”。为了突破“音障”，许多国家都在研制新型机翼。德国人发现，把机翼做成向后掠的形式，像燕子的翅膀一样，可以延迟“激波”的产生，缓和飞机接近音速时的不稳定现象。但是，向后掠的机翼比不向后掠的平直机翼，在同样的条件下产生的升力小，这对飞机的起飞、着陆和巡航都带来了不利的影响，浪费了很多燃料。能否设计一种适应各种飞行速度，具有快慢兼顾特点的机翼呢？这成为当时航空界面临的最大课题。,87,应用举例（九）：飞机机翼的变更,如何使用技术矛盾来分析该问题：速度提高和运动物体能耗增加之间的矛盾M9-19=8,15,35,38。综合考虑后，选择以下两条发明创新原理：原理15：动态化原理35：参数变化改变飞机的飞行形态，既在不同的飞行状态下得到不同的气动外形，可以在很大程度上节约不必要的能耗。根据原理35物体的参数变化结合原理15动态性给出的启示，将飞机的机翼做成活动部件。起飞和降落过程中使用平直翼，在低速飞行中可得到较大的升力，从而缩短跑道的长度，借此节约了能量；而高速飞行过程使用三角翼可以轻易地突破音障，减轻机翼的受力，提高飞机在高速飞行强度，也降低了能量的消耗。,88,问题分析：,实际应用中，设计者设计成功了这种在当时是新型的F111变后掠翼战斗轰炸机，这是世界是第一架应用变后掠翼设计思想的飞机，而世界战机家族又多了“变后掠翼战斗机”这个新成员。,F111战斗机处在起飞阶段，机翼呈平直状，获得较大的升力，良好的低速特性，从而有效地解决了飞机在低速度状态下速度与能量之间的矛盾。,89,变后掠翼战斗轰炸机,应用背景：许多设备在太空失重状态下无法正常工作或根本无法工作。例如：我们在地面上使用锤子时，其重量会抵消打击后可能的反弹；而在太空中，由于没有重力，发生碰撞后，锤子会以非常危险的速度反弹向使用者的头部。现设计能够在太空中使用的锤子。首先，定义技术矛盾。这里要改善的参数是锤子产生的冲击力（力），而恶化的参数是很可能伤人的锤子的反弹作用（物体产生的有害因素）。转化为由39个通用工程参数描述的标准技术矛盾，即为力与物体产生的有害因素之间的矛盾。,90,应用举例（十）：失重状态下的锤子,查矛盾矩阵后得到M10-31=13，3，36，24,即：13：反向作用原理a、用相反的动作代替问题定义中所规定的动作;b、使物体或外部介质的活动部分成为不动的，而使不动的成为可动的c将物体上下或内外颠倒3：局部质量原理a从物体或外部介质(外部作用)的一致结构过渡到不一致结构。b物体的不同部分应当具有不同的功能c物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件。36：应用相变过程原理利用物质相变时产生的某种效应。如体积改变，吸热或放热。24：借助中介质原理a使用中介物质实现所需动作；b把一物体与另一容易去除的物体暂时结合。,91,问题分析,分析以上发明创新原理24、3、36、13，可以改变锤子的局部结构，在锤子的局部引入一种和锤子（固态）相比具有不同物态的中介物，利用该中介物在锤子冲击时产生的反向作用抵消锤子的反弹。综合应用各个发明创新原理的启示，设计一种中空的锤子，将一种高密度的流散状中介物置于锤子的空腔内，该中介物在锤子下落时位于锤子空腔的顶部；冲击的瞬间，中介物下落产生的惯性力将抵消锤子的反弹力。用水银注于空腔中可能是不错的解决方案，考虑到水银具有毒性，不适合民用，用细铁砂作为中介物就是工程中的实用方案。,92,解决方案,应用背景：过去，消防员用他们的大胡子过滤浓烟，用他们裸露的双手和耳朵感觉温度。今天，消防员有了特殊的，可以保护他们可以在火灾区工作更长时间的专用消防装置；但是另一方面，这又阻碍了消防员及时察觉火焰所产生的强烈而危险的热。专用消防装备，如消防夹克，虽然可以防火隔热，但是如果火区温度过高，超过消防夹克所能承受的极限，消防员的身体会被高温灼伤。此外，消防员的身体还有可能被高温的水蒸气灼伤，有可能被浓烟熏倒甚至丧失生命。为了保护消防员，发明了温度探测器，该系统可以探测温度，并且在温度过高时发出警报，然而，现在市场上买的到的温度探测器太沉，体积大，不够灵敏或探测的温度不够准确，而且，一个探测器只能探测某一部位的温度，不能全面而准确的报告内衣上的温度。同样，湿度探测器可以探测湿度，当空气水蒸气过多，造成伤害时，探测器将报警。但在应用中，也存在同温度探测器一样的问题。,93,应用举例（十一）：消防服的改进,应用TRIZ法原理，根据TRIZ法的39个通用工程参数分析，得到两组技术矛盾：提高测定精度，但增加了系统的质量；提高测定精度，但增大了系统的体积。分别对这两组技术矛盾运用技术矛盾解决矩阵，得到发明创新原理提示以开拓思路。（1）提高测定精度，但增加了系统的质量。矛盾矩阵：M28,2=28,35,25,26，即以下发明创新原理：原理28：机械系统替代原理；原理35：参数变化原理；原理25：自服务原理；原理26：复制原理。（2）提高测定精度，但增大了系统的体积。矛盾矩阵：M28,7=32,13,6，即以下发明创新原理：原理32：颜色变化原理；原理13：反向功能原理；原理6：通用原理；,94,技术矛盾解决思路,应用发明创新原理28：在消防夹克上安装能发送信息给中央处理器的无线传感器。这样，只需一个电池和报警器即能满足要求。应用发明创新原理6：温度探测，湿度探测和当危险发生时（如被浓烟熏倒）报警的功能分别由不同的探测器完成，把不同功能的探测器合并成一台综合探测器。通过金属线把各探测器内部的传感器相互连接起来，这些传感器通过金属线连接到中央处理单元。结论：应用以上两个发明创新原理和分离原则，最终得到解决方案并已形成产品，这就是聪明夹克。它功能齐全，并且重量轻、易于携带、探测准确，有效保护了消防员的人身安全，且不妨碍消防员的活动。,95,技术矛盾解决思路,应用背景：徐州有位发明家通过观察发现，现有的自行车、残疾人用车的轮胎都必须时常充气；而一旦轮胎被意外戳破或刮破，就必须立即修补和充气，给日常生活带了不便和烦恼。那用实心轮胎能解决这个问题吗？的确可以。但实心轮胎如同飞机起落架轮胎一样，不仅造价贵，还十分笨重。于是，该发明家想：能否发明一种既不需要充气，又能在一定承重条件下保持较大弹性的轮胎呢？用TRIZ法来尝试一下。对照39个通用工程参数，采用实心轮胎时参数27可靠性得到改善，而由于采取实心轮胎导致参数1运动物体的重量的恶化。特性参数27和特性参数1之间构成矛盾对。通过查询附录A技术矛盾矩阵表得M27-1=3,8,10,40，对应的发明创新原理为：原理3：局部质量原理；原理8：质量补偿原理；原理10：预加作用原理；原理40：应用复合材料原理。,96,应用举例（十二）：免充气空心轮胎,对照这四条发明创新原理，可以构思出免充气轮胎的方案。首先取消内胎，只用外胎。在具体设计制造时，先用钢丝包裹橡胶做成一个环形的框架，从框架的径向截面看，是一个网络状结构。在该环形框架表面再敷一层较厚的橡胶外胎层，就成为一只免充气轮胎。采用钢丝包裹橡胶符合原理40（应用复合材料）。在网状结构中，质量即钢丝和橡胶只分布在网状的网线上，网线间的孔是空白的，符合原理3（局部质量）。同时网状结构的网线的布置以考虑能使轮胎承受压力为主，符合原理8（质量补偿）和10（预加作用）。,97,问题分析,图中三种轮胎，分别为充气轮胎、实心轮胎和免充气轮胎。实验数据表明，免充气自行车轮胎的寿命可超过充气轮胎。在免充气的自行车轮胎上扎若干小孔，根本不影响其正常工作。目前产品已经行销海内外。,98,实际产品,应用背景：经常出差、旅行的人们，希望能自带一双合脚的拖鞋，但由于拖鞋形状的问题，放置于旅行箱很占地方。利用TRIZ法，来考虑一种简单的解决方法。需要改善的通用工程参数是8静止物体的体积，即拖鞋的体积要小。会损害的通用工程参数为12物体的形状。查附录A技术矛盾解决矩阵表得到解决方法 M8-12=7,2,35，即发明创新原理：原理7：嵌套原理；原理2：分离与分开原理；原理35：参数变化原理。尝试原理7。根据该原理，考虑让拖鞋突出部分嵌套进拖鞋主体部分即鞋底。,99,应用举例（十三）：折叠嵌套拖鞋与折叠方桌,图为日本某设计师设计的便携拖鞋。在组装之前，拖鞋与普通鞋垫没什么区别，可以很方便的塞进旅行箱，带上五六双也没有问题。在使用时，只要将两头微微翘起的环状边缘向内拉起并扣在一起，一双漂亮的拖鞋就瞬间现身了。,解决方案,同样，可以设计出方便携带与存放的折叠嵌套桌，如图。,101,折叠嵌套方桌,应用背景：瑞士军刀利用的是合并、折叠嵌套的多用途设计理念，对应40条发明创新原理的第5条“合并原理”和第7条“嵌套原理”。同理，可以设计一套新型的紧急医疗用“瑞士军刀”，如图所示。只要将其部件一一打开，你就会发现这原来是一款微型医药箱创可贴、急救药丸、消毒喷雾和哨子，小小的空间一点也不浪费，满满当当。正如依据该设计生产出的产品广告中所写：“移除的是刀光剑影的锋利，留下的是满满的爱与和平”。,102,应用举例（十四）：医药箱板瑞士军刀,是不是很有创意,103,医药箱板瑞士军刀,应用背景：在日常生活中，有不少人都遇到过插座太远、电器电源线太短的情况，在使用电吹风、笔记本电脑时给人带来姿势或移动的不方便。如女士使用电吹风时受到电源线长度的限制不能方便的使用，并且还需留意以免扯出插头。最直接的解决办法是把各种电器的电源线都加长，保证长距离使用。不过对生产厂家来说电器的生产成本将提高，对用户来说长电源线可能带来放置和使用的不便。,104,应用举例（十五）：自动伸缩的面板插座,尝试用TRIZ法来解决此问题。即如果希望改善参数33可操作性，将导致参数26物质或事物的数量消耗增多。查技术矛盾矩阵表得解决方法M33-26=12,35。发明创新原理12等势性原理，在此很难用上。发明创新原理35为参数变化原理，包括长度、温度、固液气三态等参数的变化。还可以从另一角度来构思原有装置的矛盾对，如果添加一个多孔有线插座，也能解决问题，即改善参数35适应性及多样性，但同时导致参数36装置的复杂性增加不少，查技术矛盾矩阵列表得解决方法 M35-36=15,29,37,28。其中的发明创新原理15为动态化原理，根据该原理也可以联想到让插座变得伸缩自如。综合两个矛盾对，可以认为采取发明创新原理35参数变化和发明创新原理15动态化的结合来解决矛盾。,105,问题分析,图为按发明创新原理35、15重新设计的插座。,106,解决方案,应用背景：由于人们对卫生条件的重视程度日益增加，日常生活中一次性纸杯的使用率越来越高。方便虽是方便，但在装满开水时这种杯子就会变得烫手难端，比较不好用。有些厂家为了解决此问题，便在设计纸杯时给纸杯加上了手柄(图A）。这样的确使装有开水的纸杯变得容易端持了，但同时大大增加了成本，并且由于不好叠放，给纸杯的包装和运输添加了难度。,A,107,应用举例（十五）：纸杯隔热设计,有没有一种既方便实用又好看的解决方法呢？现用TRIZ法来分析一下。要改善的通用工程参数是17温度，即希望在温度较高的情况下实现人抓起杯子的操作，让人能喝到可口的饮料。同时会损害的通用工程参数是36装置的复杂性，如上面所述的纸杯上加装手柄。查技术矛盾矩阵得解决方案为M17-36=2,17,16，即发明创新原理：原理2：分离与分开原理；原理17：维数变化原理；原理16：不完全达到或者超过的作用原理。原理16在此很难适用。综合应用原理2和原理17，就可以通过增加装置的层数，相当于增加维数，同时将纸杯与人手接触的部分分离开，既不烫手又方便端持。,108,问题分析,对应的有三种设计：第一种是杯托法（图B）；第二种是加套法（图C）；第三种是加柄法（图D）。,B,C,D,109,解决方案,为了方便发明人有针对性的利用40条发明创新原理，德国TRIZ专家统计出40条发明创新原理中特别适用于1）走捷径立即可求解，10条；2）有利于设计场合，13条；3）有利于大幅降低成本的三大类发明原理，10条。,110,小结：,40个发明创新原理的使用窍门,35.参数变化原理10.预加作用原理1.分割与切割原理28.机械系统替代原理2.分离与分开原理15.动态化原理19.周期性作用原理18.利用机械振动原理32.颜色变化原理13.反向功能原理,111,小结：10个使用频率最高的创新原理,1.分割与切割原理2.分离与分开原理3.局部质量原理4.不对称原理26.复制原理5.通用原理7.嵌套原理（集成原理）8.质量补偿原理（反重力原理）13.反向功能原理15.动态化原理17.维度变化原理（主要是扩大）24.利用中介质原理31.利用多孔材料原理,112,小结：应用于设计场合的13项原理,1.分割与分离原理2.分离与分开原理（取消某一部分）3.局