创新思维与创新方法 (10).ppt

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1、利利用用分分离离方方法法求求解解物物理理矛矛盾盾TRIZTRIZ利用分离方法求解物理矛盾TRIZ解决物理矛盾的核心思想是这样的：利用分离方法，将对同一个对象的某个特性的互斥要求分离开，并分别予以满足。利用分离方法求解物理矛盾TRIZ通过矿石冶炼得到的铜，通常都含有硫化物CuS和Cu2S，称为粗铜。利用电解法对铜进行提纯时，将粗铜（含铜99%）预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，用硫酸底溶液作为电解质。通电后，铜从阳极溶解成铜离子（Cu2+）向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜。例电解铜板的防腐电解铜的生产原理电解铜的生产原理电解铜的生产原理电解铜的生产原理粗铜中的某些杂质（如比

2、铜活泼的铁和锌等）会随铜一起溶解为离子。比铜不活泼的杂质（如金和银等）会沉积在电解槽的底部，称为“阳极泥”。利用分离方法求解物理矛盾TRIZl这样生产出来的铜板称为电解铜。l根据国家标准GB/T467-1997的规定，电解铜中杂质元素总含量应不大于0.0065。l随后，电解铜板会被熔化，铸成各种型材。电解铜的生产原理如图8-11所示。例电解铜板的防腐图图图图8-11 8-11 电解铜的生产原理电解铜的生产原理电解铜的生产原理电解铜的生产原理利用分离方法求解物理矛盾TRIZl在电解过程中，铜离子（Cu2+）向阴极移动的速度和铜离子在阴极获得电子并析出的速度与电流密度成正比。p当电流密度较小时，铜

3、离子移动和析出的速度慢，铜离子在阴极上形成的结晶颗粒分布均匀，生产出的铜板表面光滑；p当电流密度较大时，铜离子移动和析出的速度快，铜离子在阴极上形成的结晶颗粒分布不均匀，在生产出的铜板表面会形成一些小孔。案例讲解利用分离方法求解物理矛盾TRIZ案例讲解为了保证较高的生产效率，实际生产中往往会采用较大的电流密度，导致结晶过程中会形成小孔，电解液和一些杂质会附着于小孔中。在后续储运时，在潮湿的空气中，杂质、电解液和纯铜会与氧气反应，在铜板表面会出现绿斑。为了避免在储运过程中产生绿斑，在电解铜板从电解槽中取出之后，会被放入到专用的清洗设备中，用水和清洗液对铜板表面进行清洗，希望去除表面小孔中附着的电

4、解液和杂质。但是，这需要消耗大量的水和清洗液。如何解决这个问题？分 析 技 术 系 统TRIZ与利用矛盾矩阵解决技术矛盾的过程类似，利用分离方法解决物理矛盾，大致可以分为以下三个步骤，即分析技术系统，定义和解决物理矛盾。TRIZ步骤1：确定技术系统的所有组成元素l首先，通过对技术系统中各个组成元素的分析，对每个组成元素的参数、特性和功能有一个全面的认识。l其次，通过对各个组成元素之间的相互作用关系的分析，从整体上把握整个系统的作用机制，即：不同元素之间存在什么样的相互作用，以及它们对于系统整体性能、功能的实现分别起到了什么样的作用。l最后，通过上述分析，为找出问题的根源奠定基础。分 析 技 术

5、 系 统TRIZ另外，通过对技术系统进行深入分析，可以确定技术系统中所包含的各个子系统、技术系统所属的超系统，以及为找出问题的根源做准备。从而帮助我们更好地理解技术问题。只有这样，才可能从整体上系统地了解现有技术系统的情况：子系统、系统和超系统的过去、现在和未来。分 析 技 术 系 统TRIZ在本例中，作为一个技术系统，电解铜生产设备由以下几部分组成电解槽、电解液、电流、阳极板、阴极板、铜离子、杂质、水和清洗液。分 析 技 术 系 统TRIZ步骤2：找出问题的根源，这是彻底地解决问题的基础在头脑中理清技术系统在过去和未来的功能有助于理解技术系统的工作条件。对技术系统未来应具备的功能的理解还可以

6、帮助我们发现新的、未预见到的、不会出现当前问题的工作条件，从而使问题自动得到解决。分 析 技 术 系 统利用分离方法求解物理矛盾TRIZ步骤2：找出问题的根源，这是彻底地解决问题的基础对技术系统的过去进行考察，看是否可以在技术过程的先前步骤中将问题解决掉。在某些情况下，这种分析可以帮助我们找到问题的解决方案，甚至可以帮助我们消除问题。TRIZ在本例中，“当电流密度较小时，铜离子移动和析出的速度慢，铜离子在阴极上形成的结晶颗粒分布均匀，铜板表面光滑；当电流密度较大时，铜离子移动和析出的速度快，铜离子在阴极上形成的结晶颗粒分布不均匀，在表面会形成一些小孔”。通过分析，可以清楚地看出当前问题是如何产

7、生的，各个相关参数是如何被串起来成为一个链状结构的，如图8-12所示。图8-12 逻辑链分 析 技 术 系 统TRIZ用自然语言可以描述为：为了改善（提高）生产效率，就改善（提高）电流密度，直接导致了阴极形成小孔，即阴极表面质量的恶化（降低），间接导致了电解液与杂质附着于小孔中。为了去除表面小孔中的电解液和杂质，利用水和清洗液进行清洗，导致了水和清洗液的大量消耗（恶化）。分 析 技 术 系 统TRIZ分 析 技 术 系 统u我们可以看到，当电流密度较小时，阴极上形成的电解铜板表面光滑，并不会形成小孔。u只是为了提高生产效率，采用了较大的电流密度，才导致结晶过程中形成了小孔，使得电解液和一些杂质

8、附着于小孔中。u因此，在本问题中，电解铜板表面形成小孔的根本原因是“较大的电流密度”。TRIZ步骤3：定义关键参数分 析 技 术 系 统l通过前面步骤的分析，可以找出导致当前问题出现的逻辑链和根本原因。l从这个逻辑链上，我们就可以找到需要改善的参数。l在本例中，我们可以选择“电流密度”作为本问题的关键参数。TRIZ定 义 物 理 矛 盾u物理矛盾是对同一个对象的某个特性提出了互斥的要求。在前面的步骤中，我们找出了承载物理矛盾的那个关键参数。u接下来，我们需要将物理矛盾明确地定义出来。TRIZ定 义 物 理 矛 盾u按照物理矛盾的定义模板，可以将上述问题中的物理矛盾定义为：u电解铜生产设备 中

9、电流 的 电流密度应该为 大，以便达到较高的生产率；同时，电流强度又应该为小，以便电解铜板表面不产生小孔。TRIZ解 决 物 理 矛 盾定义了物理矛盾以后，就可以使用分离方法来寻找解决问题的思考方向了。时间分离时间分离：在时间上将矛盾双方互斥的需求分离开，：在时间上将矛盾双方互斥的需求分离开，即通过在不同的时刻满足不同的需求，从而解决物理矛盾。即通过在不同的时刻满足不同的需求，从而解决物理矛盾。TRIZ解 决 物 理 矛 盾应用时间分离意味着在生产过程中，为了保证较高的生产效率，可以采应用时间分离意味着在生产过程中，为了保证较高的生产效率，可以采用较大的电流密度；用较大的电流密度；而在电解的最后阶段，为了保证电解铜板的表面光滑（不产生小孔）而在电解的最后阶段，为了保证电解铜板的表面光滑（不产生小孔）,我们可以采用较小的电流密度。我们可以采用较小的电流密度。TRIZ解 决 物 理 矛 盾结论：结论：在电解的过程中采用较大的电流在电解的过程中采用较大的电流密度，只在电解铜板生成表面层的时候，密度，只在电解铜板生成表面层的时候，将电流密度降低。这样一来，就可以在将电流密度降低。这样一来，就可以在保证较高的生产效率的同时，避免电解保证较高的生产效率的同时，避免电解铜板表面产生小孔。铜板表面产生小孔。利利用用分分离离方方法法求求解解物物理理矛矛盾盾TRIZTRIZ谢谢！谢谢！