周永清

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江蘇 南京210031）

TRIZ中矛盾理論及應(yīng)用

周永清

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江蘇 南京210031）

以易于理解的日常生活中菜刀切菜時(shí)菜粘刀的問(wèn)題為例，介紹了TR IZ中技術(shù)矛盾與40條創(chuàng)新原理，物理矛盾與分離原理，以及技術(shù)矛盾和物理矛盾之間轉(zhuǎn)化的方法。應(yīng)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(wèn)題的方案，經(jīng)專利查詢，幾乎所有的方案均已被申請(qǐng)且授權(quán)。驗(yàn)證了TRIZ的神奇。

TRIZ 技術(shù)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(xué)技術(shù)部、發(fā)展改革委、教育部及中國(guó)科協(xié)聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)創(chuàng)新方法工作的——若干意見(jiàn)》中指出，針對(duì)建立以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系的重大需求，推進(jìn) TR IZ 等國(guó)際先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新方法與中國(guó)本土需求融合；推廣技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)、技術(shù)進(jìn)化模式與路線、矛盾解決原理、效應(yīng)及標(biāo)準(zhǔn)解等 TR IZ 中成熟方法在企業(yè)的應(yīng)用。發(fā)明問(wèn)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(wàn)計(jì)的優(yōu)秀發(fā)明專利基礎(chǔ)上歸納提練出來(lái)的系統(tǒng)化、實(shí)用的、解決發(fā)明問(wèn)題的方法。其核心思想是在解決發(fā)明問(wèn)題的實(shí)踐中，人們遇到的各種矛盾及相應(yīng)的解決方案總是重復(fù)出現(xiàn)的；用來(lái)徹底而不是折中解決技術(shù)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(xué)習(xí)、掌握；解決本領(lǐng)域技術(shù)問(wèn)題的最有效的原理與方法，往往來(lái)自其他領(lǐng)域的科學(xué)知識(shí)[2]。即TR IZ認(rèn)為矛盾的產(chǎn)生與消除是推動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的主導(dǎo)力量，且消除矛盾的方法是通用的，是可學(xué)習(xí)的。進(jìn)而把工程領(lǐng)域的矛盾分為技術(shù)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(wèn)題的根本就是消除矛盾，矛盾的消失意味著問(wèn)題的解決。下面以解決菜刀切菜時(shí)粘刀的問(wèn)題為例來(lái)介紹TR IZ中矛盾解決原理及其應(yīng)用。

1.問(wèn)題的提出

日常生活中，當(dāng)你用菜刀切土豆、黃瓜、胡蘿卜等菜時(shí)，這些菜總是粘在菜刀上沿刀面往上竄，時(shí)常要停下來(lái)用手把菜從刀面上捋下來(lái)，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(dāng)意識(shí)到現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)（工具）存在缺點(diǎn)或不滿意的方面時(shí)也就找到了創(chuàng)新的目標(biāo)和動(dòng)力。創(chuàng)新的第一步就是提出問(wèn)題。

2.技術(shù)矛盾與創(chuàng)新原理

技術(shù)矛盾是指技術(shù)系統(tǒng)中兩個(gè)參數(shù)之間存在著相互制約，簡(jiǎn)言之，即在提高技術(shù)系統(tǒng)的某一個(gè)參數(shù)（特性）時(shí)，導(dǎo)致另一個(gè)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(gè)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(shù)矛盾，且這些技術(shù)矛盾可以用通用的40個(gè)發(fā)明原理來(lái)解決。于是阿奇舒勒將39個(gè)通用工程參數(shù)和40個(gè)發(fā)明原理有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，在統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)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(gè)參數(shù)構(gòu)成的技術(shù)矛盾所推薦使用的創(chuàng)新原理編號(hào)。進(jìn)入21世紀(jì)，TR IZ理論體系得到了進(jìn)一步充實(shí)和發(fā)展，美國(guó)公司在通過(guò)對(duì)1500萬(wàn)份專利的總結(jié)、歸納、分析的基礎(chǔ)上，將阿奇舒勒提出的39個(gè)通用工程參數(shù)提高到48個(gè)，并對(duì)它們的編碼也做了調(diào)整，結(jié)合40個(gè)創(chuàng)新原理整理出48×48的矛盾矩陣［3］。本文采用文獻(xiàn)[3]中的矛盾矩陣。

應(yīng)用矛盾矩陣解決實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候，先用48個(gè)通用工程參數(shù)中的兩個(gè)來(lái)描述技術(shù)矛盾，這樣做的目的就是將實(shí)際工程問(wèn)題轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)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(shí)和經(jīng)驗(yàn)利用創(chuàng)新原理獲得解決技術(shù)矛盾的方案。整個(gè)流程如圖1所示。

圖1 解決技術(shù)矛盾流程圖

表1 部分矛盾矩陣

上述菜刀切菜粘刀的問(wèn)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(dǎo)致切菜時(shí)光滑的刀面與切下的菜之間形成真空吸附而粘刀。用48個(gè)通用工程參數(shù)來(lái)表示該問(wèn)題中的技術(shù)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(hào)為40，35，21，24，2，28，4，5共8個(gè)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(wèn)題方案。

表2 解決切菜粘刀技術(shù)矛盾的方案列表

3.物理矛盾與分離原理

物理矛盾是指當(dāng)一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)中對(duì)同一個(gè)參數(shù)具有相互排斥的需求時(shí)，就出現(xiàn)了物理矛盾。物理矛盾是技術(shù)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(shí)現(xiàn)矛盾雙方的分離，TR IZ中總結(jié)了空間分離、時(shí)間分離、條件分離和整體與部分分離四大分離原理[2]。

應(yīng)用分離原理解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，首先是提取出問(wèn)題中深藏著的物理矛盾，再應(yīng)用分離原理，找到相對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新原理，再結(jié)合工程人員的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)利用創(chuàng)新原理提示獲得解決方案。整個(gè)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(shù)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(shù)矛盾到物理矛盾只需要找到那個(gè)改善參數(shù)A同時(shí)惡化參數(shù)B的參數(shù)X。菜刀粘菜問(wèn)題中參數(shù)X為光滑度，即當(dāng)菜刀光滑時(shí)鋒利切菜省力，但光滑了容易產(chǎn)生粘菜的副作用，故對(duì)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(shí)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?？臻g分離原理對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新原理有：1.分割、2.抽出、3.局部特性、4.不對(duì)稱、7.嵌套、13.反向作用、17.多維化、24.中介、26.復(fù)制、30.柔性殼體或薄膜結(jié)構(gòu)。由此可見(jiàn)，應(yīng)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(shù)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(wèn)題模型中的兩種，兩者可以相互轉(zhuǎn)化，它們共同的目標(biāo)都是消除矛盾。一般情況下，當(dāng)應(yīng)用技術(shù)矛盾不能有效解決問(wèn)題時(shí)，再嘗試應(yīng)用物理矛盾。

4.結(jié)論

結(jié)合菜刀切菜過(guò)程中粘刀問(wèn)題的解決，介紹了TR IZ中技術(shù)矛盾和創(chuàng)新原理，物理矛盾和分離原理，以及技術(shù)矛盾和物理矛盾之間的相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)把菜刀粘刀當(dāng)作一個(gè)問(wèn)題考慮時(shí)，原以為找到了一個(gè)好的小課題，應(yīng)該能產(chǎn)生一些可申請(qǐng)專利的解決方案，但當(dāng)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(qǐng)了專利，這恰恰說(shuō)明了TRIZ是來(lái)自于專利又能幫助產(chǎn)生專利的創(chuàng)新利器。據(jù)統(tǒng)計(jì)，應(yīng)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(kāi)發(fā)效率；可以縮短產(chǎn)品上市時(shí)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(shí)踐[M]，北京：科學(xué)出版社，2009

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

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

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

［6］李京生．不粘刀：中國(guó)，90217556.4[P]，1992-5-20

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

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

［9］趙柄珍．不粘刀菜刀：中國(guó)，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(yáng)人，碩士，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機(jī)械工程系副教授，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)等教學(xué)與科研工作；已在核心期刊發(fā)表論文10篇。