文/寧夏科技發(fā)展戰(zhàn)略和信息研究所 韓博

自2007年起，我國開始推動創(chuàng)新方法的推廣應(yīng)用，并取得了較為顯著的成效，越來越多的工程師開始應(yīng)用TRIZ理論來解決生產(chǎn)、研發(fā)和設(shè)計(jì)過程中具體的技術(shù)問題。根據(jù)筆者長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)矛盾在工程師應(yīng)用TRIZ理論解決問題的初期發(fā)揮重要作用，本文就技術(shù)矛盾的相關(guān)問題進(jìn)行研究。

一、技術(shù)矛盾概述

任何產(chǎn)品或技術(shù)作為一個系統(tǒng)，都包含一個或多個功能，產(chǎn)品由具有相互關(guān)系的多個組件組成。為了提高產(chǎn)品的市場競爭力，需要不斷對產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，以提升產(chǎn)品的MPV。當(dāng)改變某個零件、部件的設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品某些方面的性能，可能會影響到與這些被改進(jìn)設(shè)計(jì)零部件相關(guān)聯(lián)的部件，結(jié)果可能造成產(chǎn)品或系統(tǒng)另一些方面的性能受到影響。如果影響是負(fù)面的，那么設(shè)計(jì)或改進(jìn)就出現(xiàn)了矛盾。

TRIZ理論認(rèn)為，技術(shù)系統(tǒng)的矛盾是推動整個技術(shù)系統(tǒng)不斷向前進(jìn)化的動力，發(fā)明創(chuàng)新問題的核心是解決矛盾，沒有克服矛盾的設(shè)計(jì)不是創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在經(jīng)典TRIZ理論體系中，技術(shù)矛盾是解決問題的重要工具，但隨著時間的推移，TRIZ理論也在不斷的完善和進(jìn)化，相繼出現(xiàn)了更高層次、更為有效的工具，如功能分析、因果分析、標(biāo)桿分析、特性傳遞等。在現(xiàn)代TRIZ理論體系中，技術(shù)矛盾的應(yīng)用頻率和使用效率相比有所下降，但技術(shù)矛盾仍是初學(xué)者必須掌握的內(nèi)容。技術(shù)矛盾的學(xué)習(xí)和應(yīng)用為全面理解TRIZ理論以及學(xué)習(xí)更高層次的工具奠定良好的基礎(chǔ)。

1.技術(shù)矛盾的定義

技術(shù)矛盾是由系統(tǒng)中兩個因素導(dǎo)致的，這兩個因素相互促進(jìn)、相互制約。所有的人工系統(tǒng)、機(jī)器、設(shè)備、組織或工藝流程，它們都是相互聯(lián)系、相互作用的參數(shù)的綜合體。TRIZ理論將這些因素總結(jié)成通用參數(shù)來描述系統(tǒng)性能，如速度、強(qiáng)度、溫度、長度等。如果改進(jìn)系統(tǒng)中一個元素的參數(shù)，而引起系統(tǒng)中另一個參數(shù)的惡化，就是同一系統(tǒng)中不同參數(shù)之間產(chǎn)生了矛盾，稱之為技術(shù)矛盾[1]。

2.技術(shù)矛盾的作用

應(yīng)用技術(shù)矛盾解決問題的作用主要表現(xiàn)在：一是通過技術(shù)矛盾的解題流程，可以更為透徹地分析出問題產(chǎn)生的根本原因，以及矛盾的區(qū)域和時間。二是通過技術(shù)矛盾可以徹底解決兩個參數(shù)之間的問題，達(dá)到消除矛盾的目的。三是雖然技術(shù)矛盾在現(xiàn)代TRIZ理論中的使用頻率和地位逐步降低，但是應(yīng)用技術(shù)矛盾解決問題的功能逐步轉(zhuǎn)移到ARIZ算法中。在ARIZ算法中技術(shù)矛盾是其中重要的工具和組成部分，因此技術(shù)矛盾的學(xué)習(xí)和掌握的目的不僅是解決問題，也為今后學(xué)習(xí)和使用ARIZ算法奠定良好的基礎(chǔ)。

3.技術(shù)矛盾的表現(xiàn)形式

技術(shù)矛盾通常表現(xiàn)為以下三種形式。一是在系統(tǒng)中引入一個有用功能，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生有害功能，或使有害功能加強(qiáng)。二是消除一個有害功能，導(dǎo)致另外一個有用功能的變壞。三是有用功能的加強(qiáng)或有害功能的減小導(dǎo)致系統(tǒng)變得更為復(fù)雜[1][2]。

4.技術(shù)矛盾、管理矛盾和物理矛盾之間的關(guān)系

管理矛盾是為了避免某些現(xiàn)象或希望取得某些結(jié)果，需要有具體的行動去實(shí)現(xiàn)，但不知如何開展具體的行動。例如：希望提高產(chǎn)品質(zhì)量、提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、降低原材料成本，但不知如何實(shí)現(xiàn)；希望通過提高計(jì)算機(jī)性能以提高企業(yè)的工作效率、增加收入、拓寬業(yè)務(wù)面等等。這些矛盾就稱之為管理矛盾。所有的人工系統(tǒng)、機(jī)器、設(shè)備、組織或工藝流程，它們都是相互聯(lián)系、相互作用的參數(shù)的綜合體，管理矛盾就是子系統(tǒng)間產(chǎn)生的矛盾。TRIZ理論認(rèn)為管理矛盾是非標(biāo)準(zhǔn)矛盾，不能直接消除，一般將管理矛盾轉(zhuǎn)化為技術(shù)矛盾或者物理矛盾進(jìn)行解決。

技術(shù)矛盾是如果改進(jìn)系統(tǒng)一個元素的參數(shù)，而不允許系統(tǒng)的另—個參數(shù)惡化，是同一系統(tǒng)不同參數(shù)之間的矛盾。

物理矛盾是當(dāng)對系統(tǒng)中某—個參數(shù)提出互為相反的要求時，就產(chǎn)生了物理矛盾，這是同一系統(tǒng)同一參數(shù)內(nèi)的矛盾。

從上述定義可以看出，管理矛盾是系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的矛盾，技術(shù)矛盾是一個系統(tǒng)內(nèi)兩個不同參數(shù)間的矛盾，物理矛盾是同一參數(shù)之間相反的需求。從管理矛盾到物理矛盾，矛盾的聚焦點(diǎn)越來越小，矛盾的原因也就越來越清晰，有利于解決實(shí)際技術(shù)問題。

二、解決技術(shù)矛盾的戰(zhàn)略選擇

通常工程師面對矛盾時，采取不關(guān)注、接受矛盾的某一個方面、徹底消除矛盾、采取折衷的方法、繞過矛盾五種戰(zhàn)略。工程師可根據(jù)矛盾產(chǎn)生的原因、后果等選擇采取某種戰(zhàn)略，在TRIZ理論思想中必須徹底消除矛盾，其他戰(zhàn)略選擇不是TRIZ理論解決的范疇。而徹底消除矛盾是解決矛盾最理想化的形式。以下應(yīng)用具體實(shí)例描述不同戰(zhàn)略選擇間的區(qū)別。

金屬工件淬火是將工件加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間后以大于臨界冷卻速度冷卻。通常將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過程的熱處理工藝稱為淬火，以達(dá)到金屬強(qiáng)化和提高韌性目的，是金屬獲得高綜合機(jī)械性能的傳統(tǒng)方法。在金屬工件淬火中，首先需要將工件加熱到臨界值（不同金屬的溫度不同，一般高于500℃），然后放入油槽中進(jìn)行淬火。由于溫度很高，所以需要用橋式吊車夾來控制零件。這就要求吊車司機(jī)必須時刻注意零件的運(yùn)動過程，零件放入油槽中會有大量的煙霧產(chǎn)生，煙霧中存在有害氣體，導(dǎo)致整個工作環(huán)境惡化，產(chǎn)生不利影響。通常采取提高零件放入油鍋中的速度解決，但對于較大的金屬工件，下降速度太快，容易造成工件直接掉入油槽，油槽可能被砸穿，油從油槽中濺出，又帶來了需要加高油槽的高度，裝鉤和脫鉤工件復(fù)雜化等問題。

1.不關(guān)注技術(shù)矛盾

不關(guān)注矛盾戰(zhàn)略也就是忽略、不理會矛盾。從本例中可以看出，我們可以選擇不理會吊車司機(jī)關(guān)于工作環(huán)境惡劣的訴求，繼續(xù)讓其工作，或者是直接開除吊車司機(jī)，重新招聘可以忍受當(dāng)前工作環(huán)境的司機(jī)。這樣做可以解決上述問題，但是并未從根本上解決矛盾。

2.接受技術(shù)矛盾的某一方面

接受矛盾的某一方面，也就是只解決迫切需要的某一個方面，而忽視為解決這一方面所產(chǎn)生的其他不良結(jié)果。在本例中，可以選擇安裝一個大功率的通風(fēng)裝置或者是生產(chǎn)吊車司機(jī)專用的防毒面具，或者密封駕駛艙等，忽視了需要增加成本、增加操作的復(fù)雜性等。

3.徹底消除技術(shù)矛盾

徹底消除矛盾，也就是完全滿足矛盾雙方的需求，從根本上解決矛盾，這是TRIZ理論解決問題的主要思想。本例在原始問題中，即需要對零件淬火，但同時不能產(chǎn)生煙霧，對工作環(huán)境產(chǎn)生危害。

4.采取折衷的辦法

采取折衷的方法通常是在一定程度上部分滿足矛盾雙方的需求，但會產(chǎn)生雙方都不能完全滿足的其他后果，如生產(chǎn)效率低下等。在本例中，可以選擇在加強(qiáng)通風(fēng)裝置的同時加快下放零件的速度。

5.繞過技術(shù)矛盾[3][4]

繞過矛盾通常采取的是將現(xiàn)有的矛盾轉(zhuǎn)化為其他的問題，在本例中，由于淬火產(chǎn)生了一系列的問題，可否考慮，不淬火，同樣實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的功能，從而繞過初始問題產(chǎn)生的矛盾。

三、應(yīng)用技術(shù)矛盾的解題流程和注意事項(xiàng)

根據(jù)實(shí)際解決技術(shù)問題的經(jīng)驗(yàn)和TRIZ理論中原有解決技術(shù)矛盾的流程，本文研究了解決技術(shù)矛盾的具體步驟，有利于更為準(zhǔn)確、有效地分析和解決技術(shù)問題。

1.技術(shù)矛盾的解題流程

（1）技術(shù)系統(tǒng)名稱

描述技術(shù)系統(tǒng)的名稱，主要是指出現(xiàn)矛盾的技術(shù)系統(tǒng)，通常是較小的技術(shù)系統(tǒng)。如在汽車研究中，研究如何提升剎車的效率，縮短制動距離，那么技術(shù)系統(tǒng)就是指汽車剎車系統(tǒng)，而不是汽車整個的大系統(tǒng)。

（2）技術(shù)系統(tǒng)主要功能

描述技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)揮的主要功能，即完成什么作用，描述時需要將特有功能轉(zhuǎn)化為通用功能。如通常人們所講到鉛筆的功能是什么，所有的答案都是寫字，寫字對于鉛筆這個技術(shù)系統(tǒng)是屬于特有功能，在描述上需要轉(zhuǎn)化為通用功能，即在物體表面留下痕跡。

（3）技術(shù)系統(tǒng)要素

描述當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)中有那些相互關(guān)聯(lián)的要素，可以是子系統(tǒng)和超系統(tǒng)中的某些元素。如在鉛筆這個技術(shù)系統(tǒng)中有筆體、筆芯、紙張、手等元素。

（4）技術(shù)系統(tǒng)參數(shù)

確定技術(shù)系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù)，如上例中的筆芯石墨的純度、硬度，手的壓力，空氣的壓強(qiáng)、溫度等。

（5）技術(shù)系統(tǒng)工作原理或操作過程

描述技術(shù)系統(tǒng)的工作原理以及各組件的相互作用關(guān)系，闡述操作過程和工藝流程。

（6）根因分析

由于技術(shù)矛盾是TRIZ理論中的一個工具，通常在解決具體技術(shù)問題時的流程是首先進(jìn)行因果分析，其次應(yīng)用技術(shù)矛盾。在本步驟中，通常應(yīng)用五個為什么即可，在前期的因果分析中已將問題梳理的較為清楚。

（7）沖突時間和空間

確定在技術(shù)系統(tǒng)中矛盾發(fā)生的時間和空間，在后續(xù)解決過程中，只聚焦在矛盾的空間和時間，其他的節(jié)點(diǎn)暫不做考慮。

（8）描述技術(shù)矛盾

利用“如果、那么、但是”的形式規(guī)范表述技術(shù)矛盾。

（9）確定改善與惡化的參數(shù)

從“那么”、“但是”中確定技術(shù)矛盾中改善和惡化的方面，并將其運(yùn)用39個工程參數(shù)通用化表述。

（10）查詢矩陣

利用確定的兩個通用參數(shù)查詢矛盾矩陣表。

（11）查詢發(fā)明原理

查詢矛盾矩陣表得出發(fā)明原理的序號，尋找發(fā)明原理的具體內(nèi)容和使用技巧。

（12）根據(jù)發(fā)明原理提出方案

根據(jù)發(fā)明原理，將原理內(nèi)容結(jié)合問題本身，演繹出通用解決方案，再根據(jù)通用解決方案轉(zhuǎn)化為具體的解決方案。

（13）對解決方案進(jìn)行評估和驗(yàn)證

對多個發(fā)明原理提出的解決方法進(jìn)行評估，選擇成本低、經(jīng)濟(jì)性高的解決方案進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)解決問題的目標(biāo)。

2.應(yīng)用技術(shù)矛盾解決問題注意的事項(xiàng)

從實(shí)際培訓(xùn)和應(yīng)用技術(shù)矛盾解決問題來看，尤其是對于初學(xué)者需要注意以下事項(xiàng)。

（1）技術(shù)系統(tǒng)主要功能的描述

“功能”是貫穿TRIZ理論中任何工具的重要術(shù)語，功能描述的是否準(zhǔn)確對解決問題有較大影響，因此在功能描述中一定將特定功能轉(zhuǎn)化為通用功能，如椅子的功能通常描述為坐人，但通用表達(dá)為支撐物體或人，發(fā)揮的是支撐的功能。

（2）根因分析

根本原因的分析有助于更為清晰、準(zhǔn)確地判定問題發(fā)生的原因，通常需要逐步、逐層分析，在實(shí)際使用過程中，工程師常犯的錯誤是分析1至3層原因，但此時一般尚未尋找到根本原因，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更為深層次的分析。

（3）技術(shù)矛盾的表述

通常在尋找技術(shù)矛盾時，有可能存在一對或多對技術(shù)矛盾，需要對每一對矛盾分別進(jìn)行分析和解決。在矛盾表述時，必須按照“如果+手段、那么+目的、但是+結(jié)果”的形式進(jìn)行描述。一般將技術(shù)矛盾從正反兩個方向各描述一次。在判斷技術(shù)矛盾是否正確時，如果將“那么”和“但是”互換后矛盾仍然成立，那么表明技術(shù)矛盾是準(zhǔn)確的。這一點(diǎn)對初學(xué)者尤為重要。

（4）根據(jù)發(fā)明原理提出解決方案

此部分是技術(shù)矛盾解決問題的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，對于初學(xué)者容易犯只看發(fā)明原理名稱，不注重發(fā)明原理的內(nèi)容和使用技巧的錯誤。40個發(fā)明原理中每個原理都有對應(yīng)的二級內(nèi)容，針對每個原理都有具體的使用方法和應(yīng)用技巧，需要工程師細(xì)心體會和理解。如原理四：非對稱原理。此原理的內(nèi)容是：將物體的對稱形式轉(zhuǎn)化為非對稱形式，如果物體已是非對稱形式，那么增加非對稱程度。應(yīng)用此原理時，如果技術(shù)系統(tǒng)是實(shí)物，那么可以應(yīng)用該原理，如果技術(shù)系統(tǒng)是流程或者是其他，工程師通常提出，該原理對解決技術(shù)問題沒有幫助而不再思考，其實(shí)該原理中的“物體”并非特指現(xiàn)實(shí)的具體物體，也可是時間、功能等，可以進(jìn)行時間的非對稱、功能的非對稱等。因此在使用發(fā)明原理時不能輕易地否定原理對解決問題沒有幫助，而是需要認(rèn)真、仔細(xì)地分析原理的內(nèi)容。

四、應(yīng)用技術(shù)矛盾的解題案例

本文以扳手轉(zhuǎn)動螺絲為例，進(jìn)一步闡述應(yīng)用技術(shù)矛盾的解題流程和步驟。問題：在日常裝卸螺絲的過程中，由于生產(chǎn)廠家和工藝的問題，扳手和螺絲不能很好地耦合，造成扳手與螺絲間有一定的縫隙，導(dǎo)致扳手在轉(zhuǎn)動螺絲的過程中容易造成螺絲滑絲。

（1）技術(shù)系統(tǒng)名稱：扳手。

（2）技術(shù)系統(tǒng)主要功能：轉(zhuǎn)動螺絲。

（3）技術(shù)系統(tǒng)要素：扳手、手、螺絲、空氣等。

（4）技術(shù)系統(tǒng)參數(shù)：力、面積、壓力、強(qiáng)度等。

（5）技術(shù)系統(tǒng)工作原理或操作過程：運(yùn)用扳手與螺絲接觸面?zhèn)鬟f力量，從而轉(zhuǎn)動螺絲。

（6）原因分析：由于廠家和工藝不同，扳手的大小和螺絲的大小存在差異，扳手在轉(zhuǎn)動螺絲時，扳手和螺絲間的空隙較大，造成扳手和螺絲的受力面積的小，受力點(diǎn)不均勻，導(dǎo)致螺絲的棱角磨損，形成螺絲的滑絲和磨損。

（7）沖突時間和空間：轉(zhuǎn)動螺絲時；扳手內(nèi)側(cè)及螺絲的棱角處。

（8）描述技術(shù)矛盾：

TC1：如果扳手的內(nèi)側(cè)和螺絲的外側(cè)受力面積大，那么螺絲不會滑絲，容易實(shí)現(xiàn)螺絲的裝卸，但是要求扳手的制作精度要高。

TC2：如果扳手的內(nèi)側(cè)和螺絲的外側(cè)受力面積小，那么扳手的制作精度要求低，但是造成螺絲容易滑絲，裝卸困難。

（9）確定改善與惡化的參數(shù)：

改善參數(shù)：No.31物體產(chǎn)生的有害因素

惡化參數(shù)：No.29制造精度

（10）查詢矩陣得出發(fā)明原理：

原理4：不對稱原理；原理17：維數(shù)改變；原理34：拋棄與修復(fù)；原理26：復(fù)制。

（11）根據(jù)發(fā)明原理提出方案：

原理4：不對稱

建議：如果一個物體是不對稱的，增強(qiáng)其非對稱性。

解決方向：扳手本身是一個不對稱的形狀，改變其形狀，加強(qiáng)其形狀的不對稱程度。

原理17：維數(shù)改變

建議：將一維直線形狀的物體變換成為二維平面結(jié)構(gòu)或者是三維空間結(jié)構(gòu)的物體。

解決方向：改變傳統(tǒng)扳手上、下鉗夾的兩個平行平面作用，使其變成曲面、在多個非平行平面作用。

原理34：拋棄與修復(fù)

建議：廢棄或改造機(jī)能已完成或沒有作用的零部件。

解決方向：去除在扳手工作過程中對螺母有損害的部位，使其六角形外表面的尖角無法破壞螺母的六角形外表面。

原理26：復(fù)制

沒有得到解決問題的方向。

通過四個發(fā)明原理，尋找出解決問題的方向，解決方案是將扳手的內(nèi)表面曲面凹凸化，使扳手在轉(zhuǎn)動螺絲時不接觸棱角，從而解決螺絲磨損的問題。

（12）對解決方案進(jìn)行評估和驗(yàn)證：

對上述方案進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，效果較好。

五、結(jié)論與展望

本文較為系統(tǒng)地闡述了應(yīng)用TRIZ理論的技術(shù)矛盾過程中應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)和操作流程，并運(yùn)用案例詳細(xì)介紹了技術(shù)矛盾，對于學(xué)習(xí)TRIZ理論的工程師具有一定的指導(dǎo)意義。但是我們可以看到隨著TRIZ理論的不斷發(fā)展，技術(shù)矛盾的應(yīng)用頻率逐步在降低，但是技術(shù)矛盾是ARIZ算法的重要組成部分，技術(shù)矛盾理解是否準(zhǔn)確，直接影響工程師學(xué)習(xí)ARIZ的算法。因此有必要對技術(shù)矛盾進(jìn)行分析。在實(shí)際應(yīng)用TRIZ理論過程中，技術(shù)矛盾不是單獨(dú)存在的，而是與TRIZ理論中其他工具結(jié)合使用，如因果分析、資源分析、物理矛盾、物場分析等，綜合運(yùn)用上述工具才能更為透徹、清晰、準(zhǔn)確地解決問題。

[1]曹福全.創(chuàng)新思維與方法概論[M].哈爾濱：黑龍江高等教育出版社.2009.

[2]創(chuàng)新方法研究會.創(chuàng)新方法教程（中級）[M].北京：高等教育出版社.2012.

[3]MATRIZ.Advanced TRIZ training（level2 of MATRIZ certification）[R].2013.

[4]MATRIZ.Advanced TRIZ training（level3 of MATRIZ certification）[R].2013.