第六章 物质-场分析与标准解.

（4）进一步发展这种概念，以支持所得解决方案 在第三步中，通过应用 76 种标准解决方案， 已经有了解决问题的主要的方向，沿着这个方向， 继续研究下去就可以找到解决创新问题的方案。 有害完整系统：如果例子中的有害功能是飞扬的岩 石碎片，那么，一顶金属帽子或者可以盖在岩石上 的金属网都可以充当附加物质，用来消除有害效应 （图 6-4）。如果需要将一种场加入一个系统，那么 研究人员应该考虑到所有可能的场。如果岩石里含 有水分，就可以用冷冻的方法来实现岩石的破裂。 冷冻过程中，岩石里的水分体积会膨胀，从而使岩 石发生破裂。这种破裂会随着水分逐渐冷冻，体积 逐渐增大而逐渐破裂，所以就减少了炸裂时的碎片。 这种效应也可以被认为是“最佳效果”，
所谓功能，是指系统的输出与系统的输入之 间的正常的、期望存在的关系。 TRIZ理论中，功能有3条定律： （1）所有的功能都可以最终分解为3个基本元素 （S1，S2，F）； （2）一个存在的功能必定由3个基本元素构成； （3）将3个相互作用的基本元素有机组合将形成 一个功能。
在功能的3个基本元素中S1，S2是具体的， 即是“物质”（一般用S1表示原料，用S2表示 工具）；F是抽象的，即是“场”。这就构成 了物－场模型。S1，S2可以是材料、工具、零 件、人、环境等；F可以是机械场（Me）、热 场（Th）、化学场（Ch）、电场（E）、磁场 （M）、重力场（G）等。 案例：（1）机车-钢轨-机械场 （2）机车-钢轨-磁场 （3）手拿杯子 （4）空中的风筝
第二节 物质-场模型的种类
根据对众多发明实例的研究，TRIZ理论将 把物－场模型分为4类： (1)有效完整系统，三要素都有，且都有效， 可实现设计愿望; (2)不完整系统，系统的三要素中某一要素不 存在，需要增加要素来实现有效完整功能; (3)非有效完整系统，三要素都有，但不能实 现预期功能，如力不够大，工具不理想等等， 需要改进系统; (4)有害完整系统，三要素均存在，但出现了 与预期相冲突的效应，则设计过程中一定要 消除此类有害效应。
图6-3
图6-4
图6-5
无效完整系统：标准解决方案也可以用来解决 无效功能（图6-6）。对于一种新的场和新的物 质，应该尽量地考虑足够多的改进方案。通过 改善或者增加模型的元件，可以有六种不同的 方法改善系统功能。比如，<1>改变物质（图67)， <2>或者将机械能变为不同的场、 <3>将 物质变为不同物质的锤子（图6-8）。
图6-2
完整系统没有实现渴望效应有两种情况： a 发生有害效应。 b 所得结果是不充分的。
(3)从标准解中选择合理的解决方案 有害完整系统：在 76 种解决方案中，有很多都 可以用来消除有害效应（图6-3）。应用 76 种标 准解决方案，可以有两种方法：引进另一种物质 （图 6-4 ) ，或者引进另一种场（图 6-5 ）。 考虑不同的场、不同的物质，就可以得到新的解 决方案。
阿奇舒勒把功能定义为两个物质元素与作用于它们中的场能量之间的交互作用也即是物质s2通过能量f作用于物质s1产生的输出功所谓功能是指系统的输出与系统的输入之间的正常的期望存在的关系
第六章 物质-场分析与标准解
在技术系统的“参数属性”不明显的情况 下，矛盾矩阵表无法有效地发挥作用。此时系 统问题的“结构属性”比较明显，适用于使用 物质-场分析法。 物质-场分析法通过建立系统内部结构化的 问题模型来正确地描述系统内的问题，用符号 语言清楚地表达技术系统（子系统）的功能， 正确地描述系统的构成要素以及要素之间的互 相联系。
因为它还可以减少实现功能所需要的机械能。 无效完整系统：岩石的破裂没有实现或者实现得不 太理想（图6-6 )。在图6-7中，改变物体（S3）的 一种可能就是将原始的铁锤头换成岩石锤头。在图 6-8中，改变物质和场的一种办法就是用燃气热能 (FTh)和水（S3）产生水蒸气。这种快速变化的温度 可以粉碎岩石。图6-9中的附加场可能是化学能 （ Fch），这样可以使岩石变得更脆一些。在图610中，为了加人一种物质和一种场，可以在铁锤和 岩石之间放一把凿子。这样，就有两个三元件的系 统。首先．空气压力（ FMe1）作用于铁锤（S2） 上，然后，铁锤又将能量传给凿子（S3），凿子再 使能量作用在岩石（S3）上，实现渴望效应。
铁锤可以应用机械能（ FMe ）作用在岩石上 这样就变成完全模型了 ，如图6-1所示。
图6-1
一旦一个完整的系统已经被定义，那么就要 分析系统的性能。对一个完整系统性能的评价有 三种可能的答案：有效完整系统、有害完整系统、 无效完整系统。
有效完整系统：如果系统实现了渴望效应，分 析是彻底的（图6-2）。
至于如何劈开石头，古老的英格兰人是在岩石 上钻孔，冬天的时候再把水倒人岩石上的孔里。 这个模型也有两个三元组合：首先，机械能用来 在岩石上打洞，然后还要使水倒入岩石上的洞里， 应用热能的变化 —— 冷冻实现劈石功能．
TRIZ理论总结
多提宝贵意见！ 谢谢大家！
图6-6
图6-7
图6-8
<4>可以在岩石和铁锤之间插人一个附加场（图 6-9）。一种可以使岩石变脆的化学能将会很有 效。
图6-9
<5>一种附加物质，或者另一种物质和场也可以附 加在模型中（图6-案都可以产生几种新的发明创造 思想。 76 种标准解决方案仅仅提供了一种系统性 改变的方法，研究人员应该遵循这个主要的方向， 熟练运用效应知识和知识性工具来发展这种观点， 努力实现每个细节的创新。
案例：打破岩石 (l)识别元件 要实现的功能是打破岩石。 功能=打破岩石 岩石=S1 该系统缺少工具和能源（场） 工具=S2 能量= F (2)构造模型 非完整系统：岩石是 S1。如果只有岩石， 那么，要实现岩石破裂的功能是不可能的， 这个模型是非完整的。如果只有岩石和铁锤 （S2）,该模型也是非完整的。同样，如果只 有某种能量（如重力场）和岩石这两种元件， 那么该模型也是非完整的。
第三节 物质-场分析的标准解法与步骤
一般应用标准解法可以遵循下列4个步骤： 第一步：识别元件。 场或者作用在两物体上或者和物体S2组合成 一个系统。 第二步构建模型。 完成以上步骤后，就应该对系统的完整性， 有效性进行评价．如果缺少组成系统的某元件， 那么要尽快确定它。 第三步，从 76 种标准解中选择一个最恰当的 解。 第四步：进一步发展这个解（新概念），以支 持获得的解决方案。 在第三步和第四步中，就要充分挖掘和利用 其他知识性工具。
第一节 什么是物质-场分析方法
物质-场分析是指从物质和场的角度来分析 和构造最小技术系统的理论与方法学。 阿奇舒勒对大量的技术系统进行分析后发 现，一个技术系统如果想发挥其有用的功能， 就必须至少构成一种最小的系统模型。技术系 统中最小的单元由两个物质以及两个物质间传 递的能量组成，以执行一个功能。阿奇舒勒把 功能定义为两个物质（元素）与作用于它们中 的场（能量）之间的交互作用，也即是物质S2 通过能量F作用于物质S1，产生的输出（功 能）。
如果三要素中任何一个要素不存在，则表明 该模型需要完善，同时也就为发明创造、创 新性思维指明了方向。 如果三要素都存在，则物质-场模型方向就为 我们提供了改进系统的方法，从而使系统更 好地完成功能。 第一种模型是我们追求的目标，重点需要关 注剩下的3种非正常模型，针对这3种模型， TRIZ理论提出了物－场模型的76个一般解法 和标准解法。