1、物理矛盾及其解決方式1主講人：曾富洪發明問題解決理論數學矛盾及其解決方式2本次課的核心內容本次課的核心內容：1化學矛盾概述2化學矛盾的解決辦法3化學矛盾與技術矛盾的關系4分離原理與40個創新原理的對應關系5數學矛盾實例剖析數學矛盾及其解決方式31.1矛盾的分類1)、工程矛盾、社會矛盾及自然矛盾2)、TRIZ理論將工程矛盾分為三類，化學矛盾、技術矛盾和管理矛盾。矛盾矛盾工程矛盾社會矛盾自然矛盾數學矛盾管理矛盾技術矛盾個性矛盾社會矛盾組織矛盾自然定理矛盾宇宙定理矛盾數學矛盾及其解決技巧41.2化學
2、矛盾的定義對系統的同一個參數有不同的要求對系統的同一個參數有不同的要求椅子的厚與薄椅子的厚與薄數學矛盾及其解決方式51)矛盾的定義阿奇舒勒對化學矛盾的定義是，當一個技術系統的工程參數具有相反的需求，就出現了數學矛盾。譬如說，要求系統的某個參數既要出現又不存在，或既要高又要低，或既要大又要小等等。數學矛盾及其解決方式6數學矛盾表現在：1)系統或關鍵子系統必須存在，又不能存在；2)系統或關鍵子系統具有某性能“F”，同時應具有性能“-F”，“F與“-F是相反的性能；3)系統或關鍵子系統必須處于狀態“S”及狀態“-S”，“S”與“-S”是不同的狀態；4)系統或關鍵
3、子系統不能隨時間變化，又要隨時間變化。數學矛盾及其解決方式7諸如：為了易于加速并減少加速時的油耗，車輛的發動機應有較小的重量，但為了保證高速行駛時車輛的安全，發動機又應有較大的重量，這些要求發動機同時具有大重量和小重量的情況，對于車輛發動機的設計來說就是數學矛盾，解決該矛盾是車輛發動機設計的關鍵數學矛盾及其解決方式82)、物理矛盾元素的幾種情況、物理矛盾元素的幾種情況這個元素是通用工程參數，不同的設計條件對它提出了完全相反的要求，比如：對于建筑領域，外墻的設計應該有足夠的長度以使其結實，同時外墻又要盡量薄以使建筑進程推動而且總重比較輕；氣溫既要高又要低；尺寸既要長又要
4、短；材質既要軟又要硬等等。這個元素是通用工程參數，不同的工況條件對它有著不同(并非完全相反)的要求，比如：燈泡的功率既要是25瓦，又要是100瓦；一個輥子的形狀，既要是直的，又要是彎的等等。這個元素是非工程參數，不同的工況條件對它有著不同的要求，比如：冰柜的門既要常常打開，又要時常保持關掉；公路上既要有十字路口，又要沒有十字路口；數學矛盾及其解決方式9類別類別數學矛盾數學矛盾幾何類幾何類長與短長與短對稱與非對對稱與非對稱稱平行與交叉平行與交叉厚與厚薄與薄材料及能量材料及能量類類時間長與短時間長與短黏度高與低黏度高與低功率大與小功率大與小磨擦系數大磨擦系數大與小
5、與小功能類功能類噴射與堵塞噴射與堵塞推與拉推與拉冷與熱冷與熱快與慢快與慢類別類別數學矛盾數學矛盾幾何類幾何類圓與非圓圓與非圓鋒利與鈍鋒利與鈍寬與窄寬與窄水平與垂直水平與垂直材料及能量材料及能量類類多與少多與少密度大與小密度大與小導熱率高與導熱率高與低低濕度高與低濕度高與低功能類功能類運動與靜止運動與靜止強與弱強與弱軟與硬軟與硬成本高與低成本高與低化學矛盾及其解決方式10數學矛盾數學矛盾寬度長與短寬度長與短時間長與短時間長與短藥量多與少藥量多與少黏度高與低黏度高與低密度大與小密度大與小磁場強與弱磁場強與弱速率快與慢速率快與慢功率大與小功率大與小濕度高與低
6、溫度高與低強度軟與硬強度軟與硬導熱率高與低導熱率高與低磨擦系數大與小磨擦系數大與小數學矛盾及其解決方式11這是古時侯的一個神話故事。有一次農地爺外出，臨走前吩咐他的父親替他在廟宇“當值”，而且一定要把前來祈求者的話記出來。他走后，前前后后來了四個禱告者一位船夫祈求趕緊下雨，便于乘風遠航；一位果農祈求別下雨，防止把快成熟的果子給刮出來；一個種糧的農戶祈求趕快下雪，以免耽擱播種的季節；一位商人祈求千萬別下雪，便于趁著好天氣帶著大量的貨物趕車。這一下子可難住了農地爺的女兒，他不知該如何辦能夠滿足那些人們的彼此不同的要求，只得把所有禱告者的話都原封不動地記了出來。
7、11農地爺的哲學農地爺的哲學數學矛盾及其解決方式12很快，農地爺回去了，看了母親的記錄，哈哈一笑說，別愁眉苦臉了物理應用實例，照我的辦法做就是了，肯定能滿足她們各自的要求。農地爺揮筆在里面批了四句話：下雨莫到桃樹園，下雨海邊好行船；晚上天晴好走路，晚上下雪潤良田。這么一來，四個不同的禱告都如愿以償、皆大歡喜。其實，農地爺的前兩句話說的是風的“空間分離”，后兩句話說的是雨的“時間分離”。12農地爺的辦法農地爺的辦法數學矛盾及其解決方式132數學矛盾的解決辦法數學矛盾的解決辦法數學矛盾的4大分離原理空間分離空間分離時間分離時間分離條件分離條件分離整體與部份分離整
8、體與部份分離數學矛盾及其解決方式14分離方式應用實例分離方式應用實例空間分離：檢測海底時，將聲吶偵測器與艙室空間分空間分離：檢測海底時，將聲吶偵測器與艙室空間分離物理應用實例，用以避免干擾，提升測試精度離，用以避免干擾，提升測試精度時間分離：可折疊陽傘的設計，在雨天時撐開，儲存時間分離：可折疊陽傘的設計，在雨天時撐開，儲存時降低占用空間時降低占用空間條件分離：將水射流條件分離，給以不同的射流速率條件分離：將水射流條件分離，給以不同的射流速率和壓力，即可獲得和壓力，即可獲得“軟軟”的或的或“硬硬”的不同用途的射的不同用途的射流，用于洗腳按摩或用作加工手段或裝備流，用于洗腳按摩或用作加工手
9、段或裝備系統級別分離：采用柔性生產線，以滿足大眾化和個系統級別分離：采用柔性生產線，以滿足大眾化和個性化市場需求的不同要求性化市場需求的不同要求數學矛盾及其解決方式15空間分離空間分離所謂空間分離原理是指將矛盾雙方在不同的空間上分離，以減少解決問題的難度，從而找到解決問題的技巧。數學矛盾及其解決方式16生活中數學矛盾空間分離的實例生活中數學矛盾空間分離的實例冰柜分為保鮮層冰柜分為保鮮層和急冷層和急冷層化學矛盾及其解決方式17某法國鞋材公司生產一種著名品牌的運動靴。為了節省生產成本，該公司把生產地點轉移到了泰國某個國家。剛開始時生產工藝和質量控制得十分嚴格，
10、一切其實都很順利。并且沒有過多久，問題出現了，管理者很快發覺少數當地工人有偷鞋子的行為。管理者曾多次公開警告，包括使用降薪、開除等管理手段，但仍然未能奏效。我們如今來剖析一下這個法國鞋材公司遇見的問題。生產過程須要增加成本，因而須要讓越南國家的當地人生產軍靴，然而由于有當地工人偷鞋子，所以又不能讓當地工人生產軍靴。在這兒，“既要”又“不要”讓當地工人生產鞋子的矛盾出現了，這是一個典型的數學矛盾。17法國鞋材公司遇見的問題亞洲鞋材公司遇見的問題數學矛盾及其解決方式18解決這個矛盾的資源，實際上就是在這雙鞋子的本身。在咨詢了技術創新專家之后，這個法國鞋材公司選擇了如
11、下的生產方案。生產地點還是選擇在馬來西亞，然而，在某個國家生產左褲子，在另外一個國家生產右褲子，在第三個國家生產靴帶子。對于生產地點來說，應用的空間分離原理；對于鞋子來說，應用的是整體與部份的分離原理。隨后，工人偷鞋子的現象基本上就避免了。同理，在生產例如手槍等軍工產品的時侯，也往往采用把手槍、撞針等零部件異地生產的方式，以防止在某一地槍支零部件遺失之后被歹徒裝成整槍的危險。18法國鞋材公司的解決辦法亞洲鞋材公司的解決辦法化學矛盾及其解決方式19時間分離原理時間分離原理所謂時間分離原理是指將矛盾雙方在不同的時間段上分離，以減少解決問題的難度。化學矛盾及其解決方式2
12、0時間分離原理時間分離原理化學矛盾及其解決方式21十字路口的數學矛盾描述十字路口的數學矛盾描述公路必須交叉，以使汽車開往目的地（公路必須交叉，以使汽車開往目的地（A）公路一定不得交叉，以防止汽車翻車（非公路一定不得交叉，以防止汽車翻車（非A）要通過十字路口，汽車必須搶占十字路口的某個要通過十字路口，汽車必須搶占十字路口的某個位置（位置（AA）而要不和其它汽車翻車，一定不得搶占十字路口而要不和其它汽車翻車，一定不得搶占十字路口的位置（非的位置（非AA）數學矛盾及其解決方式22數學矛盾及其解決方式23條件分離條件分離所謂基于條件的分離原理是指將矛盾雙方在不同的
13、條件下分離，以減少解決問題的難度。數學矛盾及其解決方式24剖析問題：燃具工作時煤氣的輸入大小希望可控，從而降低能源的浪費。當加熱鍋時，應加強煤氣輸入量，當鍋是空的或鍋不在位置時，應僅輸入少量煤氣，起保溫或保持爐火燃燒的功能。數學矛盾提取：依照條件的不同，希望煤氣輸入可大可小，構成數學矛盾。24燃灶煤氣輸入控制燃灶煤氣輸入控制化學矛盾及其解決方式25使用分離原理中的條件分離原理來解決。1.當鍋被拿走或鍋內食物較輕時，聯通桿受彈簧推力向下移動，聯通桿上的控制孔與輸氣管線上的孔幾乎封合，煤氣輸入會變小。2.當鍋內裝有食物置于此燃具上時，聯通桿受鍋的重力下移
14、量降低，控制孔與主管上的孔口相連部份變大，輸氣量也隨之變大。25燃灶煤氣輸入控制方式燃灶煤氣輸入控制方式數學矛盾及其解決方式26整體與部份的分離整體與部份的分離所謂分離原理是指將沖突雙方在不同的層次上分離，以減少解決問題的難度。數學矛盾及其解決方式27應用分離原理解決數學矛盾的步驟應用分離原理解決數學矛盾的步驟矛盾雙方在不同的空間上分離開來，以獲得問題的解決或減少問題的解決難度。應用空間分離原理解決數學矛盾的步驟應用空間分離原理解決數學矛盾的步驟第一步，定義數學矛盾定義數學矛盾，首先確定矛盾的參數，在此基礎上對矛盾的參數相反的要求進行描述；第二步，對在哪些空
15、間上須要滿足哪些要求進行確定對在哪些空間上須要滿足哪些要求進行確定；第三步，對以上兩個空間段是否交叉進行判定對以上兩個空間段是否交叉進行判定，這一步很重要，假如兩個空間段不交叉，可以應用空間分離，否則不可以應用空間分離。數學矛盾及其解決方式28例1：紅藍鋼筆的發明問題數學矛盾及其解決方式29第一步：定義數學矛盾參數：顏色要求1：紅要求2：藍第二步：哪些空間須要滿足哪些要求？空間1：鋼筆的一端空間2：鋼筆的另一端第三步：以上兩個空間段是否交叉？否應用空間分離是嘗試其他分離方式。數學矛盾及其解決方式30例題2：導彈引擎數學矛盾:導彈引擎必須足夠大以充
16、分驅動導彈，又必須小，以適配導彈的容積。解決方案:引攀分離放置在河邊，通過纜線給導彈傳遞能量。數學矛盾及其解決方式31思索題1：某公司制造的一款新機器，一個關鍵零件須用一種特殊厚板材料制造，制造工藝是將厚板加熱到1200C的成形室溫后置于銑床上注塑成形。但發覺這些厚板在加熱到800C時，厚板的表面就發生了嚴重的氧化，難以滿足質量要求。如何辦？化學矛盾及其解決方式32應用分離原理解決數學矛盾應用分離原理解決數學矛盾矛盾雙方在不同的時間上分離開來，以獲得問題的解決或增加問題的解決難度。應用時間分離原理解決數學矛盾的步驟應用時間分離原理解決數學矛盾的步驟第一步，
17、定義數學矛盾，定義數學矛盾，首先確定矛盾的參數，在此基礎上對矛盾的參數相反的要求進行描述；第二步，對在哪些時間上須要滿度哪些要求進行確定對在哪些時間上須要滿度哪些要求進行確定；第三步，對以上兩個時間段是否交叉進行判定對以上兩個時間段是否交叉進行判定，這一步很重要，假如兩個時間段不交叉，可以應用時間分離，否則不可以應用分離。數學矛盾及其解決方式33例1、雨傘的發明數學矛盾及其解決方式34第一步：定義數學矛盾參數：面積要求1：大要求2：小第二步：哪些時間須要滿足哪些要求？時間1：下雪時間2：攜帶、存放第三步：以上兩個時間段是否交叉？否應用時間分離是嘗試其
18、他分離方式。數學矛盾及其解決方式35肥皂的成形過程：肥皂的成形過程：數學矛盾：在肥皂的成形過程中，氣溫要低便于節約成形時間，但同時肥皂要濕度高，狀態夠軟，便于塞滿整個摸具空間。解決方案:預先制造小粒肥皂，與液態肥皂混和后一起注入磨具。數學矛盾及其解決方式36例題3：民航航母上的客機停放問題停放時襟翼折疊，翱翔時機翼展開數學矛盾及其解決方式37思索題：釬焊過程的研究思索題：釬焊過程的研究一個研究電焊釬焊過程的實驗，實驗的主要目的是觀察釬焊過程中電弧的變化以及焊條的融化過程。實驗者進行了電焊點焊操作，并用錄象機對準點焊區，錄下了整個釬焊過程中所發生的一切情況。
19、隨后，實驗者播放所錄下的過程，結果只能看見整個點焊過程中電弧的圖形，而焊材是怎樣融化而產生金屬滴的卻看不見。原先是電弧形成的色溫小于焊條和金屬滴的照度，所以，錄象中難以觀察到焊條。實驗者決定重新進行一次實驗，她們降低了一束更亮的光來專門點亮焊條融化部位。實驗并進行了錄象。但這一次，實驗錄下的錄象中只能看見焊條和融化的金屬滴，釬焊過程中所形成的電弧卻看不見了。實驗者這下傷心了:“我們該如何辦呢?數學矛盾及其解決方式38應用條件分離原理解決數學矛盾的步驟應用條件分離原理解決數學矛盾的步驟矛盾雙方在不同的條件上分離開來，以獲得問題的解決或減少問題的解決難度。在基于條件的
20、分離前，先確定矛盾的需求在各類條件下，是否都在順著某個方向變化，假如在某種條件下，矛盾的一方可不按一個方向變化，則可以使用基于條件的分離原理來解決問題。也就是說，當系統或關鍵子系統矛盾雙方在某一條件下只出現一方時，則使用基于條件的分離原則是可能的。數學矛盾及其解決方式39例：跳水訓練池例：跳水訓練池數學矛盾:訓練池里的水要軟，以減少水對運動員的沖擊傷害，但又要求水必須硬，以支撐運動員的身體，水的軟硬取決于跳水者入水的速率。解決方案:飽含氣泡的泳池。數學矛盾及其解決方式40例：水管數學矛盾:水管要剛性好，以免因水的重量而變型，但水管要軟，以防止在冬天被凍裂。
21、解決方案:彈塑性好的復合材料。數學矛盾及其解決方式41系統級別的分離系統級別的分離所謂系統級別的分離，是將矛盾雙方在不同的系統級別分離開來，以獲得問題的解決或增加問題的解決難度。當系統或關鍵子系統矛盾雙方在子系統、系統、超系統級別內只出現一方時，可使用系統級別的分離原則解決問題。數學矛盾及其解決方式42PCB上板機數學矛盾:SMT(表面貼裝點焊技術)生產線，要求PCB(印制電路板)連續進行供應，但PCB是專業線路板廠家生產并批量送貨的。這樣連續生產與批量供貨之間就形成矛盾。解決方案:PCB上板機，接受批量的PCB，之后連續輸送到SMT生產線數學矛盾及其解
22、決方式43怎樣用普通體溫計檢測卡羅拉的溫度有一次，科學家們集聚在一起討論小卡羅拉的問題。你們發覺對小卡羅拉的生存條件研究得極少，例如，蟑螂的溫度是多少度?還沒有人進行過檢測。“小卡羅拉這么小。”一位科學家說，“我們不能用常規的體溫計進申論量。”“我們要設計一個專用儀器，”另一位科學家附和道，“但須要很長時間來完成實驗和制造。”“不，我們不須要非常的儀器，就只用一只普通的體溫計來檢測小卡羅拉的溫度。TRIZ先生說。他怎樣來完成這個檢測呢?可以取大量的小卡羅拉，之后將它們置于一個隔熱相對好一點的容器里，例如保溫瓶，放滿。在保溫瓶蓋上開小口正好插入體溫計，將體溫計插
23、入卡羅拉群中，塞上蓋子，測溫數學矛盾及其解決方式443數學矛盾與技術矛盾的關系數學矛盾與技術矛盾的關系1)、物理矛盾與技術矛盾的比較數學矛盾技術矛盾一個參數二個參數一個組件一個系統數學矛盾及其解決方式45數學矛盾與技術矛盾的比較數學矛盾與技術矛盾的比較技術矛盾涉及的是一個系統技術矛盾涉及的是一個系統數學矛盾涉及的是一個組件數學矛盾涉及的是一個組件數學矛盾更能彰顯核心矛盾數學矛盾更能彰顯核心矛盾數學矛盾及其解決方式462)、技術矛盾向數學矛盾的轉化技術系統中的技術矛盾是由系統中矛盾的物理性質導致的；從研究整個系統的矛盾轉向研究系統的一個器件的矛盾，可以縮小
24、解決方案搜索的范圍和候選方案的數量。數學矛盾及其解決方式474分離原理與分離原理與40個創新原理的對應關系個創新原理的對應關系1)、空間分離原理。可以借助以下10個創新原理，來解決與空間分離有關的數學矛盾。創新原理l：分割創新原理2：抽取創新原理3：局部質量創新原理4：降低不對稱性創新原理7：嵌套創新原理13：逆向思維創新原理17：多維化創新原理24：利用中介物創新原理26：復制創新原理30：柔性殼體或薄膜化學矛盾及其解決方式482)、時間分離原理。可以借助以下12個創新原理，來解決與時間分離有關的數學矛盾。創新原理9：預先反作用創新原理10：預先作
25、用創新原理11：事先防范創新原理15：動態特點創新原理16：不足或過度的作用創新原理18：機械震動創新原理19：周期性動作創新原理20：有效作用的連續性創新原理21：降低有害作用時間創新原理29：氣壓與油壓結構創新原理34：拋棄與再生創新原理37：熱膨脹數學矛盾及其解決方式493)、基于條件的分離原理。可以借助以下13個創新原理，來解決與基于條件分離有關的數學矛盾。創新原理1；分割創新原理5：組合創新原理6：多用性創新原理7：嵌套創新原理3：重量補償創新原理13：反向思維創新原理14：曲面化創新原理22：變害為利創新原理24：反饋創新原理25：自
26、服務創新原理27；廉價代替品創新原理33：同質性創新原理35：化學或物理參數改變化學矛盾及其解決方式504)、整體與部份的分離原理。可以借助以下9個創新原理，來解決與整體與部份的分離有關的數學矛盾。創新原理12：等勢創新原理28：機械系統取代創新原理3l：微孔材料創新原理32：改變顏色創新原理35：化學或物理參數改變創新原理36：相變創新原理38：強氧化劑創新原理39：惰性或真空環境創新原理40：復合材料化學矛盾及其解決方式51實例：有關磨擦點焊問題實例：有關磨擦點焊問題數學矛盾實例剖析數學矛盾實例剖析數學矛盾及其解決方式52a）解決問題的辦法：
27、對已有設備不做大的改變而實現鑄鐵管的磨擦點焊；b）系統矛盾：管子要旋轉便于點焊，管子又不應當旋轉以免使用小型設備；c）問題模型：改變現有系統中的某個構成要素，在保證不旋轉待點焊管子的前提下實現磨擦點焊；d）剖析：不容易解決為管子的旋轉，而容易改變的要素是兩根管子的接觸部份；e）理想的辦法：只旋轉管子的接觸部份；f）數學矛盾：管子的整體性限制了只旋轉管子的接觸部份；數學矛盾及其解決方式53第一步：定義數學矛盾參數：旋轉要求1：轉要求2：不轉第二步：哪些空間須要滿足哪些要求？空間1：鐵管的接觸部份空間2：鐵管的非接觸部份第三步：以上兩個空間段是否交叉
28、？否應用空間分離是嘗試其他分離方式。數學矛盾及其解決方式54解決方式：用一個短的管子插在兩個長管之間，旋轉短的管子，同時將管子壓在一起直至焊好為止。數學矛盾及其解決方式55實例2：怎樣在車輛發生碰撞的情況下，最大限度地保護駕駛員和旅客的安全?安全氣簾充氣壓力不足，對旅客不能起到有效的保護作用；安全氣囊的充氣壓力過大，則又會導致壓力過大，對旅客導致傷害。數學矛盾及其解決方式56數學矛盾剖析：安全氣簾的充氣既要快，又不能快。充氣速渡過快，會使氣簾強度大，傷害旅客；充氣速率慢，又會造成氣簾不能有效地保護旅客。可用資源主要有：空氣、壓力、氣囊本身
29、、安全帶等。數學矛盾及其解決方式57第一步：定義數學矛盾參數：壓力要求1：大要求2：小（不能太大）第二步：哪些時間須要滿足哪些要求？時間1：達到一定壓力前時間2：達到一定壓力后第三步：以上兩個時間段是否交叉？否應用時間分離是嘗試其他分離方式。數學矛盾及其解決方式58創新原理16：“不足或過度作用”是指所期望的效果無法百分之百實現時，稍稍超過或稍稍大于期望療效，使問題簡化。受該創新原理的啟發，首先可以迅速使氣簾膨脹到一定的壓力值。可以保證在最短的時間內達到保護旅客的氣壓。在氣簾里面開一些微小的孔，當氣簾壓力超過閥值后，氣簾上的微小孔會伸開，使氣簾的壓力不再下降。因而挺好地解決了氣簾的膨脹速率既要快，又不能快的矛盾。數學矛盾及其解決方式59數學矛盾及其解決方式60思索題：怎么讓墨鏡具備兩種屈光度有些人的視力兼有斜視和老花的問題，因此，再看近處的時侯，須要屈光度高（遠視）；看遠處的時侯，須要屈光度低（近視）。怎么讓墨鏡起碼具備兩種屈光度來朋友滿足以上的要求？數學矛盾及其解決方式61