1、物理矛盾及其解决方式1主讲人：曾富洪发明问题解决理论数学矛盾及其解决方式2本次课的核心内容本次课的核心内容：1化学矛盾概述2化学矛盾的解决办法3化学矛盾与技术矛盾的关系4分离原理与40个创新原理的对应关系5数学矛盾实例剖析数学矛盾及其解决方式31.1矛盾的分类1)、工程矛盾、社会矛盾及自然矛盾2)、TRIZ理论将工程矛盾分为三类，化学矛盾、技术矛盾和管理矛盾。矛盾矛盾工程矛盾社会矛盾自然矛盾数学矛盾管理矛盾技术矛盾个性矛盾社会矛盾组织矛盾自然定理矛盾宇宙定理矛盾数学矛盾及其解决技巧41.2化学
2、矛盾的定义对系统的同一个参数有不同的要求对系统的同一个参数有不同的要求椅子的厚与薄椅子的厚与薄数学矛盾及其解决方式51)矛盾的定义阿奇舒勒对化学矛盾的定义是，当一个技术系统的工程参数具有相反的需求，就出现了数学矛盾。譬如说，要求系统的某个参数既要出现又不存在，或既要高又要低，或既要大又要小等等。数学矛盾及其解决方式6数学矛盾表现在：1)系统或关键子系统必须存在，又不能存在；2)系统或关键子系统具有某性能“F”，同时应具有性能“-F”，“F与“-F是相反的性能；3)系统或关键子系统必须处于状态“S”及状态“-S”，“S”与“-S”是不同的状态；4)系统或关键
3、子系统不能随时间变化，又要随时间变化。数学矛盾及其解决方式7诸如：为了易于加速并减少加速时的油耗，车辆的发动机应有较小的重量，但为了保证高速行驶时车辆的安全，发动机又应有较大的重量，这些要求发动机同时具有大重量和小重量的情况，对于车辆发动机的设计来说就是数学矛盾，解决该矛盾是车辆发动机设计的关键数学矛盾及其解决方式82)、物理矛盾元素的几种情况、物理矛盾元素的几种情况这个元素是通用工程参数，不同的设计条件对它提出了完全相反的要求，比如：对于建筑领域，外墙的设计应该有足够的长度以使其结实，同时外墙又要尽量薄以使建筑进程推动而且总重比较轻；气温既要高又要低；尺寸既要长又要
4、短；材质既要软又要硬等等。这个元素是通用工程参数，不同的工况条件对它有着不同(并非完全相反)的要求，比如：灯泡的功率既要是25瓦，又要是100瓦；一个辊子的形状，既要是直的，又要是弯的等等。这个元素是非工程参数，不同的工况条件对它有着不同的要求，比如：冰柜的门既要常常打开，又要时常保持关掉；公路上既要有十字路口，又要没有十字路口；数学矛盾及其解决方式9类别类别数学矛盾数学矛盾几何类几何类长与短长与短对称与非对对称与非对称称平行与交叉平行与交叉厚与厚薄与薄材料及能量材料及能量类类时间长与短时间长与短黏度高与低黏度高与低功率大与小功率大与小磨擦系数大磨擦系数大与小
5、与小功能类功能类喷射与堵塞喷射与堵塞推与拉推与拉冷与热冷与热快与慢快与慢类别类别数学矛盾数学矛盾几何类几何类圆与非圆圆与非圆锋利与钝锋利与钝宽与窄宽与窄水平与垂直水平与垂直材料及能量材料及能量类类多与少多与少密度大与小密度大与小导热率高与导热率高与低低湿度高与低湿度高与低功能类功能类运动与静止运动与静止强与弱强与弱软与硬软与硬成本高与低成本高与低化学矛盾及其解决方式10数学矛盾数学矛盾宽度长与短宽度长与短时间长与短时间长与短药量多与少药量多与少黏度高与低黏度高与低密度大与小密度大与小磁场强与弱磁场强与弱速率快与慢速率快与慢功率大与小功率大与小湿度高与低
6、温度高与低强度软与硬强度软与硬导热率高与低导热率高与低磨擦系数大与小磨擦系数大与小数学矛盾及其解决方式11这是古时侯的一个神话故事。有一次农地爷外出，临走前吩咐他的父亲替他在庙宇“当值”，而且一定要把前来祈求者的话记出来。他走后，前前后后来了四个祷告者一位船夫祈求赶紧下雨，便于乘风远航；一位果农祈求别下雨，防止把快成熟的果子给刮出来；一个种粮的农户祈求赶快下雪，以免耽搁播种的季节；一位商人祈求千万别下雪，便于趁着好天气带着大量的货物赶车。这一下子可难住了农地爷的女儿，他不知该如何办能够满足那些人们的彼此不同的要求，只得把所有祷告者的话都原封不动地记了出来。
7、11农地爷的哲学农地爷的哲学数学矛盾及其解决方式12很快，农地爷回去了，看了母亲的记录，哈哈一笑说，别愁眉苦脸了物理应用实例，照我的办法做就是了，肯定能满足她们各自的要求。农地爷挥笔在里面批了四句话：下雨莫到桃树园，下雨海边好行船；晚上天晴好走路，晚上下雪润良田。这么一来，四个不同的祷告都如愿以偿、皆大欢喜。其实，农地爷的前两句话说的是风的“空间分离”，后两句话说的是雨的“时间分离”。12农地爷的办法农地爷的办法数学矛盾及其解决方式132数学矛盾的解决办法数学矛盾的解决办法数学矛盾的4大分离原理空间分离空间分离时间分离时间分离条件分离条件分离整体与部份分离整
8、体与部份分离数学矛盾及其解决方式14分离方式应用实例分离方式应用实例空间分离：检测海底时，将声呐侦测器与舱室空间分空间分离：检测海底时，将声呐侦测器与舱室空间分离物理应用实例，用以避免干扰，提升测试精度离，用以避免干扰，提升测试精度时间分离：可折叠阳伞的设计，在雨天时撑开，储存时间分离：可折叠阳伞的设计，在雨天时撑开，储存时降低占用空间时降低占用空间条件分离：将水射流条件分离，给以不同的射流速率条件分离：将水射流条件分离，给以不同的射流速率和压力，即可获得和压力，即可获得“软软”的或的或“硬硬”的不同用途的射的不同用途的射流，用于洗脚按摩或用作加工手段或装备流，用于洗脚按摩或用作加工手
9、段或装备系统级别分离：采用柔性生产线，以满足大众化和个系统级别分离：采用柔性生产线，以满足大众化和个性化市场需求的不同要求性化市场需求的不同要求数学矛盾及其解决方式15空间分离空间分离所谓空间分离原理是指将矛盾双方在不同的空间上分离，以减少解决问题的难度，从而找到解决问题的技巧。数学矛盾及其解决方式16生活中数学矛盾空间分离的实例生活中数学矛盾空间分离的实例冰柜分为保鲜层冰柜分为保鲜层和急冷层和急冷层化学矛盾及其解决方式17某法国鞋材公司生产一种著名品牌的运动靴。为了节省生产成本，该公司把生产地点转移到了泰国某个国家。刚开始时生产工艺和质量控制得十分严格，
10、一切其实都很顺利。并且没有过多久，问题出现了，管理者很快发觉少数当地工人有偷鞋子的行为。管理者曾多次公开警告，包括使用降薪、开除等管理手段，但仍然未能奏效。我们如今来剖析一下这个法国鞋材公司遇见的问题。生产过程须要增加成本，因而须要让越南国家的当地人生产军靴，然而由于有当地工人偷鞋子，所以又不能让当地工人生产军靴。在这儿，“既要”又“不要”让当地工人生产鞋子的矛盾出现了，这是一个典型的数学矛盾。17法国鞋材公司遇见的问题亚洲鞋材公司遇见的问题数学矛盾及其解决方式18解决这个矛盾的资源，实际上就是在这双鞋子的本身。在咨询了技术创新专家之后，这个法国鞋材公司选择了如
11、下的生产方案。生产地点还是选择在马来西亚，然而，在某个国家生产左裤子，在另外一个国家生产右裤子，在第三个国家生产靴带子。对于生产地点来说，应用的空间分离原理；对于鞋子来说，应用的是整体与部份的分离原理。随后，工人偷鞋子的现象基本上就避免了。同理，在生产例如手枪等军工产品的时侯，也往往采用把手枪、撞针等零部件异地生产的方式，以防止在某一地枪支零部件遗失之后被歹徒装成整枪的危险。18法国鞋材公司的解决办法亚洲鞋材公司的解决办法化学矛盾及其解决方式19时间分离原理时间分离原理所谓时间分离原理是指将矛盾双方在不同的时间段上分离，以减少解决问题的难度。化学矛盾及其解决方式2
12、0时间分离原理时间分离原理化学矛盾及其解决方式21十字路口的数学矛盾描述十字路口的数学矛盾描述公路必须交叉，以使汽车开往目的地（公路必须交叉，以使汽车开往目的地（A）公路一定不得交叉，以防止汽车翻车（非公路一定不得交叉，以防止汽车翻车（非A）要通过十字路口，汽车必须抢占十字路口的某个要通过十字路口，汽车必须抢占十字路口的某个位置（位置（AA）而要不和其它汽车翻车，一定不得抢占十字路口而要不和其它汽车翻车，一定不得抢占十字路口的位置（非的位置（非AA）数学矛盾及其解决方式22数学矛盾及其解决方式23条件分离条件分离所谓基于条件的分离原理是指将矛盾双方在不同的
13、条件下分离，以减少解决问题的难度。数学矛盾及其解决方式24剖析问题：燃具工作时煤气的输入大小希望可控，从而降低能源的浪费。当加热锅时，应加强煤气输入量，当锅是空的或锅不在位置时，应仅输入少量煤气，起保温或保持炉火燃烧的功能。数学矛盾提取：依照条件的不同，希望煤气输入可大可小，构成数学矛盾。24燃灶煤气输入控制燃灶煤气输入控制化学矛盾及其解决方式25使用分离原理中的条件分离原理来解决。1.当锅被拿走或锅内食物较轻时，联通杆受弹簧推力向下移动，联通杆上的控制孔与输气管线上的孔几乎封合，煤气输入会变小。2.当锅内装有食物置于此燃具上时，联通杆受锅的重力下移
14、量降低，控制孔与主管上的孔口相连部份变大，输气量也随之变大。25燃灶煤气输入控制方式燃灶煤气输入控制方式数学矛盾及其解决方式26整体与部份的分离整体与部份的分离所谓分离原理是指将冲突双方在不同的层次上分离，以减少解决问题的难度。数学矛盾及其解决方式27应用分离原理解决数学矛盾的步骤应用分离原理解决数学矛盾的步骤矛盾双方在不同的空间上分离开来，以获得问题的解决或减少问题的解决难度。应用空间分离原理解决数学矛盾的步骤应用空间分离原理解决数学矛盾的步骤第一步，定义数学矛盾定义数学矛盾，首先确定矛盾的参数，在此基础上对矛盾的参数相反的要求进行描述；第二步，对在哪些空
15、间上须要满足哪些要求进行确定对在哪些空间上须要满足哪些要求进行确定；第三步，对以上两个空间段是否交叉进行判定对以上两个空间段是否交叉进行判定，这一步很重要，假如两个空间段不交叉，可以应用空间分离，否则不可以应用空间分离。数学矛盾及其解决方式28例1：红蓝钢笔的发明问题数学矛盾及其解决方式29第一步：定义数学矛盾参数：颜色要求1：红要求2：蓝第二步：哪些空间须要满足哪些要求？空间1：钢笔的一端空间2：钢笔的另一端第三步：以上两个空间段是否交叉？否应用空间分离是尝试其他分离方式。数学矛盾及其解决方式30例题2：导弹引擎数学矛盾:导弹引擎必须足够大以充
16、分驱动导弹，又必须小，以适配导弹的容积。解决方案:引攀分离放置在河边，通过缆线给导弹传递能量。数学矛盾及其解决方式31思索题1：某公司制造的一款新机器，一个关键零件须用一种特殊厚板材料制造，制造工艺是将厚板加热到1200C的成形室温后置于铣床上注塑成形。但发觉这些厚板在加热到800C时，厚板的表面就发生了严重的氧化，难以满足质量要求。如何办？化学矛盾及其解决方式32应用分离原理解决数学矛盾应用分离原理解决数学矛盾矛盾双方在不同的时间上分离开来，以获得问题的解决或增加问题的解决难度。应用时间分离原理解决数学矛盾的步骤应用时间分离原理解决数学矛盾的步骤第一步，
17、定义数学矛盾，定义数学矛盾，首先确定矛盾的参数，在此基础上对矛盾的参数相反的要求进行描述；第二步，对在哪些时间上须要满度哪些要求进行确定对在哪些时间上须要满度哪些要求进行确定；第三步，对以上两个时间段是否交叉进行判定对以上两个时间段是否交叉进行判定，这一步很重要，假如两个时间段不交叉，可以应用时间分离，否则不可以应用分离。数学矛盾及其解决方式33例1、雨伞的发明数学矛盾及其解决方式34第一步：定义数学矛盾参数：面积要求1：大要求2：小第二步：哪些时间须要满足哪些要求？时间1：下雪时间2：携带、存放第三步：以上两个时间段是否交叉？否应用时间分离是尝试其
18、他分离方式。数学矛盾及其解决方式35肥皂的成形过程：肥皂的成形过程：数学矛盾：在肥皂的成形过程中，气温要低便于节约成形时间，但同时肥皂要湿度高，状态够软，便于塞满整个摸具空间。解决方案:预先制造小粒肥皂，与液态肥皂混和后一起注入磨具。数学矛盾及其解决方式36例题3：民航航母上的客机停放问题停放时襟翼折叠，翱翔时机翼展开数学矛盾及其解决方式37思索题：钎焊过程的研究思索题：钎焊过程的研究一个研究电焊钎焊过程的实验，实验的主要目的是观察钎焊过程中电弧的变化以及焊条的融化过程。实验者进行了电焊点焊操作，并用录象机对准点焊区，录下了整个钎焊过程中所发生的一切情况。
19、随后，实验者播放所录下的过程，结果只能看见整个点焊过程中电弧的图形，而焊材是怎样融化而产生金属滴的却看不见。原先是电弧形成的色温小于焊条和金属滴的照度，所以，录象中难以观察到焊条。实验者决定重新进行一次实验，她们降低了一束更亮的光来专门点亮焊条融化部位。实验并进行了录象。但这一次，实验录下的录象中只能看见焊条和融化的金属滴，钎焊过程中所形成的电弧却看不见了。实验者这下伤心了:“我们该如何办呢?数学矛盾及其解决方式38应用条件分离原理解决数学矛盾的步骤应用条件分离原理解决数学矛盾的步骤矛盾双方在不同的条件上分离开来，以获得问题的解决或减少问题的解决难度。在基于条件的
20、分离前，先确定矛盾的需求在各类条件下，是否都在顺着某个方向变化，假如在某种条件下，矛盾的一方可不按一个方向变化，则可以使用基于条件的分离原理来解决问题。也就是说，当系统或关键子系统矛盾双方在某一条件下只出现一方时，则使用基于条件的分离原则是可能的。数学矛盾及其解决方式39例：跳水训练池例：跳水训练池数学矛盾:训练池里的水要软，以减少水对运动员的冲击伤害，但又要求水必须硬，以支撑运动员的身体，水的软硬取决于跳水者入水的速率。解决方案:饱含气泡的泳池。数学矛盾及其解决方式40例：水管数学矛盾:水管要刚性好，以免因水的重量而变型，但水管要软，以防止在冬天被冻裂。
21、解决方案:弹塑性好的复合材料。数学矛盾及其解决方式41系统级别的分离系统级别的分离所谓系统级别的分离，是将矛盾双方在不同的系统级别分离开来，以获得问题的解决或增加问题的解决难度。当系统或关键子系统矛盾双方在子系统、系统、超系统级别内只出现一方时，可使用系统级别的分离原则解决问题。数学矛盾及其解决方式42PCB上板机数学矛盾:SMT(表面贴装点焊技术)生产线，要求PCB(印制电路板)连续进行供应，但PCB是专业线路板厂家生产并批量送货的。这样连续生产与批量供货之间就形成矛盾。解决方案:PCB上板机，接受批量的PCB，之后连续输送到SMT生产线数学矛盾及其解
22、决方式43怎样用普通体温计检测卡罗拉的温度有一次，科学家们集聚在一起讨论小卡罗拉的问题。你们发觉对小卡罗拉的生存条件研究得极少，例如，蟑螂的温度是多少度?还没有人进行过检测。“小卡罗拉这么小。”一位科学家说，“我们不能用常规的体温计进申论量。”“我们要设计一个专用仪器，”另一位科学家附和道，“但须要很长时间来完成实验和制造。”“不，我们不须要非常的仪器，就只用一只普通的体温计来检测小卡罗拉的温度。TRIZ先生说。他怎样来完成这个检测呢?可以取大量的小卡罗拉，之后将它们置于一个隔热相对好一点的容器里，例如保温瓶，放满。在保温瓶盖上开小口正好插入体温计，将体温计插
23、入卡罗拉群中，塞上盖子，测温数学矛盾及其解决方式443数学矛盾与技术矛盾的关系数学矛盾与技术矛盾的关系1)、物理矛盾与技术矛盾的比较数学矛盾技术矛盾一个参数二个参数一个组件一个系统数学矛盾及其解决方式45数学矛盾与技术矛盾的比较数学矛盾与技术矛盾的比较技术矛盾涉及的是一个系统技术矛盾涉及的是一个系统数学矛盾涉及的是一个组件数学矛盾涉及的是一个组件数学矛盾更能彰显核心矛盾数学矛盾更能彰显核心矛盾数学矛盾及其解决方式462)、技术矛盾向数学矛盾的转化技术系统中的技术矛盾是由系统中矛盾的物理性质导致的；从研究整个系统的矛盾转向研究系统的一个器件的矛盾，可以缩小
24、解决方案搜索的范围和候选方案的数量。数学矛盾及其解决方式474分离原理与分离原理与40个创新原理的对应关系个创新原理的对应关系1)、空间分离原理。可以借助以下10个创新原理，来解决与空间分离有关的数学矛盾。创新原理l：分割创新原理2：抽取创新原理3：局部质量创新原理4：降低不对称性创新原理7：嵌套创新原理13：逆向思维创新原理17：多维化创新原理24：利用中介物创新原理26：复制创新原理30：柔性壳体或薄膜化学矛盾及其解决方式482)、时间分离原理。可以借助以下12个创新原理，来解决与时间分离有关的数学矛盾。创新原理9：预先反作用创新原理10：预先作
25、用创新原理11：事先防范创新原理15：动态特点创新原理16：不足或过度的作用创新原理18：机械震动创新原理19：周期性动作创新原理20：有效作用的连续性创新原理21：降低有害作用时间创新原理29：气压与油压结构创新原理34：抛弃与再生创新原理37：热膨胀数学矛盾及其解决方式493)、基于条件的分离原理。可以借助以下13个创新原理，来解决与基于条件分离有关的数学矛盾。创新原理1；分割创新原理5：组合创新原理6：多用性创新原理7：嵌套创新原理3：重量补偿创新原理13：反向思维创新原理14：曲面化创新原理22：变害为利创新原理24：反馈创新原理25：自
26、服务创新原理27；廉价代替品创新原理33：同质性创新原理35：化学或物理参数改变化学矛盾及其解决方式504)、整体与部份的分离原理。可以借助以下9个创新原理，来解决与整体与部份的分离有关的数学矛盾。创新原理12：等势创新原理28：机械系统取代创新原理3l：微孔材料创新原理32：改变颜色创新原理35：化学或物理参数改变创新原理36：相变创新原理38：强氧化剂创新原理39：惰性或真空环境创新原理40：复合材料化学矛盾及其解决方式51实例：有关磨擦点焊问题实例：有关磨擦点焊问题数学矛盾实例剖析数学矛盾实例剖析数学矛盾及其解决方式52a）解决问题的办法：
27、对已有设备不做大的改变而实现铸铁管的磨擦点焊；b）系统矛盾：管子要旋转便于点焊，管子又不应当旋转以免使用小型设备；c）问题模型：改变现有系统中的某个构成要素，在保证不旋转待点焊管子的前提下实现磨擦点焊；d）剖析：不容易解决为管子的旋转，而容易改变的要素是两根管子的接触部份；e）理想的办法：只旋转管子的接触部份；f）数学矛盾：管子的整体性限制了只旋转管子的接触部份；数学矛盾及其解决方式53第一步：定义数学矛盾参数：旋转要求1：转要求2：不转第二步：哪些空间须要满足哪些要求？空间1：铁管的接触部份空间2：铁管的非接触部份第三步：以上两个空间段是否交叉
28、？否应用空间分离是尝试其他分离方式。数学矛盾及其解决方式54解决方式：用一个短的管子插在两个长管之间，旋转短的管子，同时将管子压在一起直至焊好为止。数学矛盾及其解决方式55实例2：怎样在车辆发生碰撞的情况下，最大限度地保护驾驶员和旅客的安全?安全气帘充气压力不足，对旅客不能起到有效的保护作用；安全气囊的充气压力过大，则又会导致压力过大，对旅客导致伤害。数学矛盾及其解决方式56数学矛盾剖析：安全气帘的充气既要快，又不能快。充气速渡过快，会使气帘强度大，伤害旅客；充气速率慢，又会造成气帘不能有效地保护旅客。可用资源主要有：空气、压力、气囊本身
29、、安全带等。数学矛盾及其解决方式57第一步：定义数学矛盾参数：压力要求1：大要求2：小（不能太大）第二步：哪些时间须要满足哪些要求？时间1：达到一定压力前时间2：达到一定压力后第三步：以上两个时间段是否交叉？否应用时间分离是尝试其他分离方式。数学矛盾及其解决方式58创新原理16：“不足或过度作用”是指所期望的效果无法百分之百实现时，稍稍超过或稍稍大于期望疗效，使问题简化。受该创新原理的启发，首先可以迅速使气帘膨胀到一定的压力值。可以保证在最短的时间内达到保护旅客的气压。在气帘里面开一些微小的孔，当气帘压力超过阀值后，气帘上的微小孔会伸开，使气帘的压力不再下降。因而挺好地解决了气帘的膨胀速率既要快，又不能快的矛盾。数学矛盾及其解决方式59数学矛盾及其解决方式60思索题：怎么让墨镜具备两种屈光度有些人的视力兼有斜视和老花的问题，因此，再看近处的时侯，须要屈光度高（远视）；看远处的时侯，须要屈光度低（近视）。怎么让墨镜起码具备两种屈光度来朋友满足以上的要求？数学矛盾及其解决方式61