TRIZ中矛盾理論及應用

周永清

（南京農(nóng)業(yè)大學工學院，江蘇 南京210031）

TRIZ中矛盾理論及應用

周永清

（南京農(nóng)業(yè)大學工學院，江蘇 南京210031）

以易于理解的日常生活中菜刀切菜時菜粘刀的問題為例，介紹了TR IZ中技術矛盾與40條創(chuàng)新原理，物理矛盾與分離原理，以及技術矛盾和物理矛盾之間轉(zhuǎn)化的方法。應用矛盾矩陣與分離原理中推薦的創(chuàng)新原理產(chǎn)生了若干創(chuàng)新性地解決菜粘刀問題的方案，經(jīng)專利查詢，幾乎所有的方案均已被申請且授權(quán)。驗證了TRIZ的神奇。

TRIZ 技術矛盾 物理矛盾 創(chuàng)新原理 分離原理 矛盾矩陣

0.前言

2008年4月，科學技術部、發(fā)展改革委、教育部及中國科協(xié)聯(lián)合發(fā)布的《關于加強創(chuàng)新方法工作的——若干意見》中指出，針對建立以企業(yè)為主體的技術創(chuàng)新體系的重大需求，推進 TR IZ 等國際先進技術創(chuàng)新方法與中國本土需求融合；推廣技術成熟度預測、技術進化模式與路線、矛盾解決原理、效應及標準解等 TR IZ 中成熟方法在企業(yè)的應用。發(fā)明問題解決理論(theory of inventive problem solving，TR IZ)[1]是前蘇聯(lián)根里奇·阿奇舒勒(G en rich S. A ltshu ller)等人在分析數(shù)以百萬計的優(yōu)秀發(fā)明專利基礎上歸納提練出來的系統(tǒng)化、實用的、解決發(fā)明問題的方法。其核心思想是在解決發(fā)明問題的實踐中，人們遇到的各種矛盾及相應的解決方案總是重復出現(xiàn)的；用來徹底而不是折中解決技術矛盾的創(chuàng)新原理與方法，其數(shù)量并不多，一般科技人員都可以學習、掌握；解決本領域技術問題的最有效的原理與方法，往往來自其他領域的科學知識[2]。即TR IZ認為矛盾的產(chǎn)生與消除是推動技術系統(tǒng)進化的主導力量，且消除矛盾的方法是通用的，是可學習的。進而把工程領域的矛盾分為技術矛盾與物理矛盾，且找到了消除這兩類矛盾的通用方法。TR IZ理論解決問題的根本就是消除矛盾，矛盾的消失意味著問題的解決。下面以解決菜刀切菜時粘刀的問題為例來介紹TR IZ中矛盾解決原理及其應用。

1.問題的提出

日常生活中，當你用菜刀切土豆、黃瓜、胡蘿卜等菜時，這些菜總是粘在菜刀上沿刀面往上竄，時常要停下來用手把菜從刀面上捋下來，很不方便，大大影響了切菜的效率及所切出菜的形狀。通常當意識到現(xiàn)有技術系統(tǒng)（工具）存在缺點或不滿意的方面時也就找到了創(chuàng)新的目標和動力。創(chuàng)新的第一步就是提出問題。

2.技術矛盾與創(chuàng)新原理

技術矛盾是指技術系統(tǒng)中兩個參數(shù)之間存在著相互制約，簡言之，即在提高技術系統(tǒng)的某一個參數(shù)（特性）時，導致另一個參數(shù)（特性）惡化所產(chǎn)生的矛盾。阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)，利用39個通用工程參數(shù)[2]就足以描述工程中出現(xiàn)的絕大多數(shù)技術矛盾，且這些技術矛盾可以用通用的40個發(fā)明原理來解決。于是阿奇舒勒將39個通用工程參數(shù)和40個發(fā)明原理有機聯(lián)系起來，在統(tǒng)計分析的基礎上整理出39×39的矛盾矩陣表[2]，其第一列為改善的參數(shù)，第一行為惡化的參數(shù)，在每一行與列的相交方格中列出了用于解決這兩個參數(shù)構(gòu)成的技術矛盾所推薦使用的創(chuàng)新原理編號。進入21世紀，TR IZ理論體系得到了進一步充實和發(fā)展，美國公司在通過對1500萬份專利的總結(jié)、歸納、分析的基礎上，將阿奇舒勒提出的39個通用工程參數(shù)提高到48個，并對它們的編碼也做了調(diào)整，結(jié)合40個創(chuàng)新原理整理出48×48的矛盾矩陣［3］。本文采用文獻[3]中的矛盾矩陣。

應用矛盾矩陣解決實際問題的時候，先用48個通用工程參數(shù)中的兩個來描述技術矛盾，這樣做的目的就是將實際工程問題轉(zhuǎn)化為標準的技術矛盾，然后從矛盾矩陣中查得推薦的創(chuàng)新原理，再結(jié)合工程人員的知識和經(jīng)驗利用創(chuàng)新原理獲得解決技術矛盾的方案。整個流程如圖1所示。

圖1 解決技術矛盾流程圖

表1 部分矛盾矩陣

上述菜刀切菜粘刀的問題可以這樣描述：切菜要又快又省力，因此將刀磨得光滑鋒利，這卻導致切菜時光滑的刀面與切下的菜之間形成真空吸附而粘刀。用48個通用工程參數(shù)來表示該問題中的技術矛盾就是改善了能量的損失，惡化了物體產(chǎn)生的有害因素（副作用）。據(jù)此查矛盾矩陣表，如表1所示，查得編號為40，35，21，24，2，28，4，5共8個創(chuàng)新原理。表2所示為利用推薦的創(chuàng)新原理提示所得的解決問題方案。

表2 解決切菜粘刀技術矛盾的方案列表

3.物理矛盾與分離原理

物理矛盾是指當一個技術系統(tǒng)中對同一個參數(shù)具有相互排斥的需求時，就出現(xiàn)了物理矛盾。物理矛盾是技術系統(tǒng)中隱藏內(nèi)深的矛盾。解決物理矛盾的核心思想是實現(xiàn)矛盾雙方的分離，TR IZ中總結(jié)了空間分離、時間分離、條件分離和整體與部分分離四大分離原理[2]。

應用分離原理解決實際問題時，首先是提取出問題中深藏著的物理矛盾，再應用分離原理，找到相對應的創(chuàng)新原理，再結(jié)合工程人員的知識和經(jīng)驗利用創(chuàng)新原理提示獲得解決方案。整個流程如圖2所示。

圖2 解決物理矛盾流程圖

圖3 矛盾的轉(zhuǎn)化

技術矛盾與物理矛盾是相互聯(lián)系的，是可以相互轉(zhuǎn)化的。其轉(zhuǎn)化如圖3所示。由技術矛盾到物理矛盾只需要找到那個改善參數(shù)A同時惡化參數(shù)B的參數(shù)X。菜刀粘菜問題中參數(shù)X為光滑度，即當菜刀光滑時鋒利切菜省力，但光滑了容易產(chǎn)生粘菜的副作用，故對菜刀的要求是即光滑又不光滑，這就是物理矛盾。

經(jīng)分析得知這兩種相反的要求，可以在空間實現(xiàn)分離，即刀刃要光滑而刀背（面）可以不光滑，且刀刃與刀背在空間上不交叉，故適用空間分離原理。空間分離原理對應的創(chuàng)新原理有：1.分割、2.抽出、3.局部特性、4.不對稱、7.嵌套、13.反向作用、17.多維化、24.中介、26.復制、30.柔性殼體或薄膜結(jié)構(gòu)。由此可見，應用原理2、4、24等可以獲得與上述表2相同的解決方案。

技術矛盾與創(chuàng)新原理、物理矛盾與分離原理是TR IZ理論提出的問題模型中的兩種，兩者可以相互轉(zhuǎn)化，它們共同的目標都是消除矛盾。一般情況下，當應用技術矛盾不能有效解決問題時，再嘗試應用物理矛盾。

4.結(jié)論

結(jié)合菜刀切菜過程中粘刀問題的解決，介紹了TR IZ中技術矛盾和創(chuàng)新原理，物理矛盾和分離原理，以及技術矛盾和物理矛盾之間的相互轉(zhuǎn)化。當把菜刀粘刀當作一個問題考慮時，原以為找到了一個好的小課題，應該能產(chǎn)生一些可申請專利的解決方案，但當檢索專利后發(fā)現(xiàn)所得出的所有方案幾乎都已經(jīng)被申請了專利，這恰恰說明了TRIZ是來自于專利又能幫助產(chǎn)生專利的創(chuàng)新利器。據(jù)統(tǒng)計，應用TRIZ理論與方法，可以增加80%-100%的專利數(shù)量并提高專利質(zhì)量；可以提高60%-70%的新產(chǎn)品開發(fā)效率；可以縮短產(chǎn)品上市時間50%。

［1］Valeri Souchkov. A BRIEF HISTORY OF TRIZ[DB/ OL].http：//www.xtriz.com/BriefHistoryOfTRIZ.pdf，may 2008

［2］趙敏，史曉凌，段海波等.TRIZ入門及實踐[M]，北京：科學出版社，2009

［3］張武城.技術創(chuàng)新方法概論[M].北京：科學出版社，2009

［4］張雨婷．不粘菜刀：中國，200620035966. X[P]，2007-10-17

［5］張忠發(fā)．菜刀附加器：中國，02291796.9 [P]，2003-11-12

［6］李京生．不粘刀：中國，90217556.4[P]，1992-5-20

［7］楊明才．波紋菜刀：中國，200710157673. 8[P]，2009-4-29

［8］王旭升．不沾菜刀：中國，02263828.8[P]，2003-6-18

［9］趙柄珍．不粘刀菜刀：中國，92237605.0 [P]，1993-9-8

The Principle of Contradiction in TRIZ and Application

ZHOU Yong-qing
（Engineering College， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210031， JiangSu）

In daily life， the food alw ays adhere to the chopper w hen cutting vegetab les. Take the problem solving as an exam p le， to introduce technical contradiction and 40 inventive princip les， physical contradiction and p rincip les o f separation， and how to change one to another. Using the recommendatory innovation princip les in contradiction matrix and space separation， several inventive solutions are achieved. The inquiry found alm ost all patent， they have been authorized. Verify the m agic o f TRIZ.

TRIZ；technical contradiction；physical contradiction；innovation princip le；separation p rincip le；contradiction m atrix

book=15,ebook=30

TH122

A

周永清(1977—) 男，江蘇泗陽人，碩士，南京農(nóng)業(yè)大學工學院機械工程系副教授，主要從事機械設計及理論，機械創(chuàng)新設計等教學與科研工作；已在核心期刊發(fā)表論文10篇。