TRIZ 問題解決工具- 物理矛盾應用探討

張凱

（北京金風科創風電設備有限公司，北京100176）

1 物理矛盾

物理矛盾指是TRIZ 中一個重要的解決問題的工具，當對同一個對象的同一個參數具有相反的并且合乎情理的需求[1]時，可以通過物理矛盾工具解決。所以，物理矛盾針對的是同一系統的同一個對象的同一個參數，用來解決的是關鍵問題。

圖1 物理矛盾

但筆者發現，實際應用中存在一些常見問題。如“水射流可以當作軟質物質，用于洗澡時按摩；也可以當作硬質物質，以高壓、高射速流用于加工或作為武器使用”[2]，實際是不準確的。因為針對的是兩個不同的系統，一個是洗澡用設備，另一個是加工或武器裝備?！八枰?，又需要硬”，也是不準確的，因為沒有解釋不同需求的合理原因。正確的物理矛盾定義，如圖2，“為了提高釘子的穿透能力，錘子應做的重些，但為了使它用起來更順手它應該輕些”。物理矛盾的表述形式可使用形式：參數A 需要B，因為C;但是參數A 需要-B,因為D。合理解釋原因是必要的。比如“錘子應該是重的，又應該是輕的”就不是準確的物理矛盾定義。因為沒有解釋合理的原因，那么就忽略了問題，矛盾就不成立了。比如對于跳水運動員跳水時，如果泳池水是普通的水，跳下去的時候容易損傷眼角膜。一般講義會定義為“水要軟，以免運動員受傷；但是，水要硬以支撐運動員的重量沖擊”。這其實是不準確的。因為，水軟之后并不必然導致不足以支撐運動員重量沖擊，因果邏輯不成立。

2 物理矛盾解決方法

經典TRIZ 理論中，提出的解決物理矛盾的方法有空間分離、時間分離、條件分離和系統級別分離。而現代TRIZ 提出的解決物理矛盾的方法有：分離矛盾需求、滿足矛盾需求、繞過矛盾需求。其中分離矛盾需求又包含：空間分離、時間分離、關系分離、方向分離與系統級別分離。本文主要對存在的差異做解析，從長期使用經驗上，給出自己的見解。經典TRIZ 中，當對同一個參數的不同要求，可以在不同的條件下實現分離時可以使用條件分離。筆者認為此種方式在相關介紹性材料中普遍存在問題，而且該分離方法本身很泛泛，也導致實踐中很不實用。以下以案例進行說明：炮管直徑需要大，因為裝彈容易滑入；但是，炮管直徑需要小，因為發射過程避免漏氣。條件分離求解時，需要回答在哪一個條件下滿足需求1，在哪一個條件滿足需求2。則應該描述為在裝彈過程，炮管直徑需要大，在發射過程，炮管直徑需要小。確實是屬于不同條件，但這種方式是沒有意義的，并沒有提供任何解決的思路。再比如教鞭的長度需要長，因為授課方便，但是，教鞭的長度需要短，因為好攜帶。此時若使用條件分離，實際還是教鞭授課需要長，攜帶需要短，這確實是不同條件。這對于問題實際是沒有幫助的。

圖2 錘子中的物理矛盾

圖3 燃具燃氣設計

如圖3 所示，燃具燃氣的流量需要大，因為可縮短做飯時間，但是，燃氣的流量需要小，因為可減少做飯過程（尤其是鍋不在燃氣上方）燃氣的浪費。這里我們在沒在使用燃氣也是不同的條件，然后呢？再比如培訓時，教室的燈光應該亮的，因為方便看清講義，但是，教室的燈光應該是暗的，因為方便看清投影。此時若使用條件分離，實際還是看講義燈光要亮，看投影，燈光要暗。然后呢？

實際上，根據物理矛盾的定義，同一個對象的同一個參數具有相反的并且合乎情理的需求，本身意味著不同條件下有不同的矛盾需求。準確講在什么空間、什么時間等都屬于不同的條件。

所以，筆者認為有必要更正現有教材的錯誤。

現代TRIZ 中,提出關系分離解決物理矛盾是有效的。如果對于不同的超系統對象有物理矛盾的相反需求,可以使用“關系分離”方法來分離。導向關鍵詞:“對誰”,可使用“對對象1 需要……(正向需求),對對象2 需要……(反向需求)”格式描述。比如,夏天白天的時候,如果窗簾打開,室內會被曬得很熱,如果關上，室內采光變差。定義為物理矛盾為：陽光的進入量需要大，以滿足光亮度需求，但是，陽光的進入量需要小，以防止曬熱室內?？臻g分離這里不適合，因為有沖突的參數要求的位置是同一個：室內。時間分離在這里不適合，因為有沖突的參數要求的時間是同時的，白天。關系分離在這里適合，光線是必需的，紅外線是要避免的。如果我們能將可見光透射進去，紅外線折射回去，矛盾即可分離。所以，將問題重新陳述為“對于可見光，進入的量需要大，以滿足光亮度需求；但是對于紅外線，進入的量需要小，以防止曬熱室內”。筆者還提出一類分離方法，有別于條件分離，稱其為“作用觸發分離”，如果同一個超系統對象屬性變化造成系統有物理矛盾的不同需求，可以使用“作用觸發”分離，推薦的發明原理為“相變”。

例如：眼鏡透光率要高，為了要看清周圍的物體，但是，眼鏡透光率要低，為了防止強光射入眼鏡。選擇分離方法：空間分離這里不適合，有沖突的參數要求的位置是同一個-鏡片。時間分離在這里適合，因為有沖突的參數要求的時間是不同的，時間分離方法會引導到時間如何實現分離的方向。關系分離條件分離在這里不適合，因為針對的是同一個超系統對象-陽光。此時，若將問題按照”作用觸發分離“的方式描述：對于光照充足作用下，觸發眼鏡透光率低；對于光照不足作用下，觸發眼鏡透光率高。根據相變原理，可構思更高質量的方案，如在鏡片中加入鹵化銀微粒。

再比如防彈衣需要很堅韌，以便在受打擊時提供足夠的保護，但是防彈衣需要很柔軟，便于穿戴和行動。選擇分離方法：空間分離這里適合，有沖突的參數要求的位置可以是不同空間，但空間很難識別。時間分離在這里適合，因為有沖突的參數要求的時間是不同的，但什么時間也很難識別。所以空間分離和時間分離此時會感覺不是很有效。關系分離在這里適合，因為針對的是兩個不同的超系統對象-子彈和人，但較難構思具體方案。此時，若將問題按照“作用觸發分離”的方式描述：大的沖擊作用，觸發高韌性。小的沖擊作用，觸發高柔性。在這里非牛頓流體即具備這種特性。

圖4 捕蠅籠

方向分離，適用于在不同的方向有物理矛盾的相反需求。導向關鍵詞為“哪個方向”。如圖4，小區中常見的捕蠅籠，在進入方向，昆蟲好進，但相反方向，很難出去。同時，現代TRIZ 理論關于物理矛盾求解，還提出了滿足和繞過兩個方法[1]。比如游泳池泳道應該長些這樣游泳員可以減少調頭次數，但是游泳池泳道也應該短些這樣游泳池節省空間。指引方向是如何泳道長，還能省空間或者泳道短，還能少掉頭來構思解決方案。再比如，金屬加工溫度需要高，因為好成型，但金屬加工溫度需要低，因為可減少氧化。指引方向是如何高溫金屬減少氧化或者如何低溫金屬好成型。

之所以可以滿足矛盾的需求，背后原因是因果鏈中導致上一層問題出現是多于2 個的原因，且之間為and 關系。如圖5 所示，金屬加工案例：

圖5 金屬加工因果鏈模型（局部）

所以，造成金屬氧化嚴重的下一層原因有4 個，金屬溫度高與其它原因是AND 關系，所以解決其它原因即可實現滿足矛盾的需求。繞過矛盾需求，這種方法并不是太好，并沒有嘗試解決矛盾，而是改變系統的工作原理，使原來的物理矛盾不復存在，意味著對系統改變通常會比較大。Alex Lyubomirskiy 在TRIZfest 2019 提出的通過在微觀層面上分離空間或時間上的矛盾要求[3]，來解決物理矛盾。筆者認為也是有效的，且不同于上述討論的方法。Alex Lyubomirskiy 提出可以將空間和時間上的矛盾需求分開，即使這兩種需求屬于同一空間或時間，方法是在微觀級別分離，前提是不同的屬性不會相互中和或抵消。

解決物理矛盾推薦的整體流程可參考圖6，依次判斷哪一個適用于所分析的項目，直至全部走完整個流程。在一個項目中，同時兩個或以上的方法適用也是常見的。

圖6 解決物理矛盾的流程

3 結論

本文論述了使用物理矛盾解決技術問題時，常見的問題。提出經典TRIZ 理論中條件分離實用性差，相關介紹材料建議引入關系分離的介紹。同時，筆者提出了“作用觸發分離”，可以更有效引導創新問題的成功解決, 但需要更多實際項目對其進行深入測試，收集應用統計數據，然后確定是否正確。