国家级创新创业教育教学 -1733414257618.pptx

主讲人：张梦龙

建设单位：天津轻工职业技术学院

国家级创新创业教育教学资源库

《创新方法与训练》

——定义物理矛盾

定义物理矛盾

阿奇舒勒定义物理矛盾（physicalcontradiction,PC）这个概念来描述以下情况：对同一个对象的某个特性提出了互斥的要求。例如，某个对象既要大又要小，既要长又要短，既要快又要慢，既要高又要低，既要有又要无，既要导电又要绝缘，等等。物理矛盾是对技术系统的同一参数提出相互排斥的需求这样一种物理状态。无论对于技术系统的宏观参数，如长度、电导率及摩擦系数等，还是对于描述微观量的参数，如粒子浓度、离子电荷及电子速度等，都可以对其中存在的物理矛盾进行描述。

定义物理矛盾

物理矛盾反映的是唯物辩证法中的对立统一规律，矛盾双方存在两种关系：对立的关系及统一的关系。一方面，物理矛盾讲的是相互排斥，即同一性质相互对立的状态，假定非此即彼；另一方面，物理矛盾又要求所有相互排斥和对立状态的统一，即矛盾的双方存在于同一客体中。

对于包含物理矛盾的对象来说，承载物理矛盾的那个特性，可能只依附于一个具体的参数（例如，长度、温度等），也可能是几个具体参数（例如，摩擦力、成本等）的综合表现。

常见的物理矛盾既可以是针对几何参数、物理参数的，也可以是针对功能参数的，如下表所示。

定义物理矛盾

类别

物理矛盾

几何类

长与短

对称与非对称

平行与交叉

厚与薄

圆与非圆

锋利与钝

窄与宽

水平与垂直

材料及能量类

多与少

密度大与小

导热率高与低

温度高与低

时间长与短

黏度高与低

功率大与小

摩擦力大与小

功能类

喷射与堵塞

推与拉

冷与热

快与慢

运动与静止

强与弱

软与硬

成本高与低

常见的物理矛盾

定义物理矛盾

例飞机机翼的改进

在飞机的改型设计中，为了提高飞机的飞行速度，设计人员希望用一种推力更大的新型发动机来代替原有的发动机。但是，新型发动机的重量要比老发动机大很多，这使得飞机的总重量大大增加。因此，在起飞时，原有机翼所提供的升力将无法满足要求。

为了解决这个问题，可以增加机翼的面积。这样就能够在起飞的过程中产生更大的升力。但是，当飞机高速飞行时，增大了面积的机翼将产生更大的阻力，这又会降低飞机的飞行速度。

定义物理矛盾

在这个例子中，针对“机翼面积”这个参数出现了相反的（互斥的、矛盾的）需求。

一方面，为了提高飞行速度，需要推力更大的新型发动机。为容纳新型发动机比原有发动机更大的重量，需要在起飞的时候提供更大的升力，为此，需要增大机翼面积。

另一方面，为了提高飞机的飞行速度，需要较小的飞行阻力，而机翼是产生飞行阻力的主要部位之一，增大机翼的面积会增大机翼的阻力。因此，需要减小机翼面积。

定义物理矛盾

通常，我们在解决问题的时候，目标之所以无法实现，就是因为没有解决最重要的矛盾。一个好的解决方案应该是这样的：在使一个特性（在本例中，是重量、机翼面积）保持不变或得到改善的基础上，使目标特性得到改善（在本例中，希望得到改善的特性是速度）。解决问题的方法往往并不是显而易见的，需要解决问题的人具有一定的创造性。

在常规设计中，对于这样的问题往往会采用折中或妥协的方法，或者仅仅满足两个矛盾的特性中“比较重要的”那个特性，而对于另一个“不重要的”特性则可以用其他辅助性手段来进行处理。

但是，对于TRIZ来说，追求的就是解决矛盾，建立一个“完美的”系统，即在不使其他特性恶化的前提下，改善那个“重要的”特性。

定义物理矛盾

例飞机的载油量

增加飞机的巡航半径，飞机需要携带更多的燃油。但是，多携带燃油会增加飞机的重为了量，导致其单位航程耗油量的增加，从而缩短其巡航半径。这个问题，以前是通过给飞机携带副油箱的方式得以解决的。此时，副油箱被看作是飞机的一个子系统。随着技术系统的进化，副油箱逐步从飞机这个技术系统中脱离出来，转移至超系统，并最终演变为现代的空中加油机。其结果是，飞机“携带”的燃油既多（飞机“携带”了空中加油机，空中加油机可以“携带”很多燃油）又少（飞机自身所“携带”的燃油少），满足了互斥的需求。

一、定义物理矛盾

定义物理矛盾

采用这种方式，一方面，由于飞机不需要携带副油箱，使得飞机的飞行重量降低，系统得以简化；另一方面，加油机可以“携带”比副油箱多得多的燃油，大大提高了为飞机补充燃油的效率。

综上所述，物理矛盾可以精确地表达为：对象应该具有特性“P”，以便满足需求A；同时，对象应该具有特性“非P”，以便满足需求B。

定义物理矛盾

可以参考以下的两种模板来定义物理矛盾：

模板1：

技术系统的名称中对象的名称应该是（具有）特性，以便对系统的第一种需求；同时，又不应该是（具有）特性，以便对系统的第二种需求。

例如：飞机中机翼应该是（具有）大，以便在起飞时提供更大的升力；同时，又不应该是（具有）大