TRIZ理论四-物场分析与76个标准解

a
11
S1.1.1 完善物场模型
通过引入缺失的场或物质来建立完整的物场模型
a
12
不完整→有效完整的物场模型
缺少工 具和力
缺少力和加 工对象
缺少力
S1
S2
机械力
F1
S1
钉子
S2
锤子
S1 S2
F S1 S2
人们用锤子打钉，
只有钉子（目标物质S1）不行；
只有锤子（工具物质S2）也不行；
有了钉子和锤子，没有人的手臂用力 （机械场F）同样不行；
a
4
最基本的物场模型
最基本物场模型是将一个技术系统分成两 个物质与一个场或一个物质与两个场，用 一个三角形来表示每个系统所实现的功能。
一个基本完整的测量物场模型必须是在它 的输出端载有被1
S2
最基本的物场模型
S1
S2
F2
a 最基本的测量物场模型
5
、
S、S1、S2 …表示物质。 通常物质S1是一种需要改变、加工、位移、发现、
S1
杠铃
S2
地面
S1
S2
S3 橡皮圈
a
37
实例：保护铆钉 （引入现成物质S3）
冲击力
F
F
S1
铆钉
S2
锤子
S1
S2
S3 垫木
a
38
实例：茶壶托盘
实例：F 利用托盘F 保护手
为防止热茶壶烫手，增加一个托盘
S1
茶壶
S2
S1
S2
手
F S3
托盘
S1
S2
托盘
手
托盘
a
39
S1.2.2 引入改进的S1或（和）S2来
在当前设计中既存在有用作用又存在有害作用， 如果没有让S1和S2必须直接接触的限制条件，可 以通过在S1和S2之间引入S3来消除有害作用
F
F
S1
S2
F
S1
S2 S3
F
S1
S2 a S1
S2 S3
35
实例：医用无菌手套
医生给病人做外科手术，容易造成医生和病人之 间的交叉感染。穿戴一双无菌手套可以消除细菌 带来的有害作用
离心力
F
Fmax
S1
衣服
S1
S2
洗衣机
a
29
S1.1.7 传递最大化作用
如果需要对一个物质S1施以最大模式的作用，但 是由于种种原因不可行，则可以将这种最大模式 的作用施加到另一个物质S2上，再由S2传递给S1。
Fma
x
S1
Fmax
S1
S2
a
30
实例：焊接工人的面罩
焊接时产生的弧光辐射对焊接工人的眼睛有极大的伤害， 然而为了保证焊接质量，焊接的弧光强度是不可能减弱 的，焊接的工作又必须连续进行的，为此，焊接工人使 用保护面罩（中性滤光镜），过度的弧光（多余的场）
在铁磁场模型中应用 多孔或毛细管结构
Fnew-modified
经细化分割的物质S2 a
易控制的场
异质的或结构化的磁 场 异质S2(或(S1)物质
新的作用场
新作用场的输出场
模型间的转换 7
常用的物场模型及其含义
有效完整模型：实现功能的3个元素齐全，且有效实现功能
不完整模型：实现功能的3个元素不全，可能缺场，也可能 是缺少（工具）物质。标准解法：对不完整模型，应针对所 缺少的元素给予引入物质或引入场，使形成有效完整的物场 模型，从而得以实现功能。
穿着普通鞋子在冰上行走 的人，因得不到冰面足够 的摩擦力，所以容易滑倒。 解决办法：换上钉鞋
摩擦力
F
S1
冰面
S2
鞋子
a
F
S3
S1
S2
带钉的鞋子
15
实例：利用抗凝血剂防止血液凝固
生物场
F
S1
血液
S2
心肺机
F
S3 肝素
S1
S2
a
16
实例：带双帽的钉子
在有些生产产品的加工过程中对产品钉下的钉子，待加工完成后 必须取出。为此在加工过程中，钉帽必须与产品表面贴紧，以达 到紧固产品的目的；但是当完工后，钉子帽又必须远离产品表面， 以使起钉容易，并在起钉时不会对表面产生伤害。
F
F
S2引入附加物
S1 S1引入附加物
S2 F
S1
F S2 S3
S1
S2
S2 S3
S2
a
18
实例：路标的涂层
提高路标对司机的可视性
路标的明亮度对于汽车司机的安全行驶至关重 要。在路标表面涂上高分子涂层，在汽车大灯 光的照耀下，增加了路标的反射光，从而提高 了路标对司机的可视性。
反射光
F
F
路标 S1
被保护面罩（引入的添加物）消除掉了。
弧光辐射
Fma
x
Fmax
焊S工1眼睛
S1
面S罩2
a
31
S1.1.8 选择性最大化作用
有时候既需要很强的场的作用，同时又需要很弱 的场的作用。这时可以给系统施以很强的作用场， 然后在需要较弱场作用的地方引入物质S3，起到 一定的保护作用
a
32
实例：安瓿瓶的封口工艺 （选定区最大模式，其他区最小模式）
S2
药液瓶 封口区
S1
S3
冷却水
a
S2
33
S1.2 拆解物场模型
S1.2.1 S1.2.2 S1.2.3 S1.2.4 S1.2.5
引入S2消除有害作用 引入改进的S1或（和）S2来消除有害作用 引入物质消除有害作用 用场F2 来抵消有害作用 消除磁场的影响
a
34
S1.2.1 引入S3消除有害作用
灯光S2
S1
S2
路S3 标＋涂层
a
19
实例：查找出压缩机氟利昂渗漏处 （建立外部合成物场模型）
将外部添加物S3荧光粉掺入压缩机内的润滑油中，然后再用 紫外光照射压缩机，通过渗漏出的润滑油中荧光粉发出的 光，可以准确地确定氟利昂的渗漏部位。
紫外光
F
F
S1
S2
S1
压缩机 氟利昂
S1 S3
＋荧光粉
a
20
26
S1.1.6 施加过渡物质
如果微小量的精确控制很难实现，可以通过应用 和消除盈余来实现微小量的控制
F
S1
S1
S2
Fmax
过量的场用物质来消除
S1
F S2
过量的物质用场（用能生 成场的物质）来消除。
S1
S2ma
x
a
27
实例：磁发电机的陶瓷板上塗强磁导电材料 （首先全面覆盖，然后再去除过量部分）
F
F
S1
轴承
S2
S1
润滑剂
S2Se
润d 滑油＋电解液
a
25
实例：拍摄太空物体图像
利用望远镜在正常的环境下拍摄太空物体的图像很 不清晰，倘若在太空中设置望远镜，由于完全改 变了的环境，致使望远镜的功能和清晰度达到大 大提高。
F
F
S1
S2
SedS1
S2
望远镜
太空物体 望远镜改
在正常
在太空环
环境中
境中
a
使用带两个钉帽的钉子，可以同时满足不同加工过程的要求。由 于在两钉帽间有足够的空隙用于拔出钉子，下面的钉帽则可保持 紧贴产品。
机械场
F
F
S3
S1
加工产品
S2
S1
单帽钉
S2
双帽钉
a
17
S1.1.3 外部合成物场模型
如果系统不能改变，但允许加入一种永久或临时 的添加物帮助系统实现功能，可在S1或S2的外部 引入一种永久或者临时的外部添加物S3
船体
S2
海水
S1 发生 倾斜 a 的船
S1 SE ＋压载水箱水
23
S1.1.5 改变系统的环境
系统不能改变，但是可以修改或改变系统所处的环境
F
F
S1
S2
F
S1
S2Se
Fd
S1
S2
SedS1
S2
a
24
实例：轴承润滑剂
相对于轴承来说，润滑油是轴承的环境，在润滑油中 引入电解液，可促使润滑剂汽化，以改善普通径向 轴承的阻尼特性
首先向整个陶瓷板满喷上一层强磁涂料，随后将喷 洒在凸面上的过量部分通过机械作用将它去除掉， 最后只让在板槽中留下薄薄的一层强磁性导电材料
F 机械场
S1
S2
S1
S2ma
陶瓷板
涂料
a
x
28
实例：洗完衣服后的甩干
要想依靠重力或手臂的能力拧干衣服上的水是不太 容易的事，借助于洗衣机，让衣服和洗衣机滚筒 转起来，利用洗衣机的离心力把衣服上多余的水 份去除。
F
F
S1
病人
S2
S1
医生之手
S2 S3 无菌手套
a
36
实例：举重场上的杠铃
地面对杠铃的有用作用是让杠铃就位，制止杠铃 的运动；但杠铃盘对地面会产生有害作用，当放 下杠铃时，由于杠铃的重力碰撞会造成对地面的 损伤，并引起噪声。給杠铃盘套上橡皮圈或在地 面上铺上一层厚厚的橡皮，问题就会迎刃而解。
F
F
只有当三个因素同时具备时才能完成打
下钉子a 的任务。
13
S1.1.2 内部合成物场模型
系统不能改变，但允许加入一种永久或临时的添加物帮 助系统实现功能，可以在S1或者S2中引入一种内部添加 物S3
F
F
作用不充分
S1
S2 F
S3
S1
S2
F
没有作用力
S1
S2
S1
S3 S2
a
14
实例：穿着普通鞋子在冰面上行走
当为注射液玻璃瓶进行封口时，必须将火焰调整到最大功率， 以使火焰在瓶口处达到最大效应，快速地熔化玻璃并完成封 口；但是，灼热的火焰对瓶内的药液质量会产生伤害，为使 瓶内的药剂免遭受热，影响药液的质量，在完成封口操作时， 必须将瓶身浸在水中，以使瓶身受火焰的影响达到最小。
最大火焰
Fmax
Fmax
S1
药液瓶 盛药区
Fmagnetic Fthemal Fmax S2modified
磁作用场 熱作用场 最大作用场 物质S2(或S1)的变异物
S1 S3 S2
SF
S2 物质1、物质2
S2S3
物质S2内部或外部引 入附加物
引入磁铁附加物
Fcontrolled F#magnetic
S2#
SF
引入铁磁颗粒
Fnew
SF-cp S2
依据Altshuller发现的规律：如果问题的物场模型是一样 的，那么解决方案的物场模型也是一样的，和这个问题 来自于哪个领域无关。
a
3
物场建模的目的
物场建模是研究物场转化和发展的TRIZ工具。
应用物场建模可以由模糊的发明情景进入到一系 列的发明问题。发明问题是以技术系统元件成对 之间的标准矛盾形式确定的。
a
2
什么是物场模型？
物场模型：是由两个物质和一个场这样三个元素所构成 的完全的、最小的技术系统。是一种用图形表达问题的 符号语言来揭示系统的功能，描述任何技术系统中不同 元素之间发生的不足的、有害的、过度的和不需要的各 种相互作用。设计人员通过使用这些特定的符号来有序 地进行解决发明问题的方法。
效应不足的完整模型：3个元素齐全，但功能未有效实现或 实现得不足。标准解法：增加物质S3或增加另一个场F2来强 化有用效应。S3可以是现成物质，或是S1、S2的变异、或是 环境或是通过分解环境而获得的物质。
效应有害的完整模型： 3个元素齐全，但产生了有害的效应， 需要消除这些有害效应。标准解法：
9
第1类：建立或拆解物场模型
S1.1 建立物场模型 S1.2 拆物场模型
a
10
S1.1 建立物场模型
S1.1.1 S1.1.2 S1.1.3 S1.1.4 S1.1.5 S1.1.6 S1.1.7 S1.1.8
完善物场模型 内部合成物场模型 外部合成物场模型 利用环境中的资源 改变系统的环境 施加过渡物质 传递最大化作用 选择性最大化作用
物场分析与76个标准解
a
1
技术系统与功能
技术系统存在的目的：功能
功能实现的基础：物理、化学和几何现象
如何实现技术系统的功能？
合理设计或安排相应的物理、化学和几何现象
“功能”的三要素：两种物质和一种场
物质1----功能作用对象（客体）
物质2----工具（主体）
场-------物质间的相互作用
重力
F
F
S1
S2
SES1
S2
未注入水
海水
注入水的
的潜水艇
潜水艇
a
22
实例：利用船体内置的水箱来增强船体的 稳定性
船体装备的“龙骨压载水箱”，当船翻覆时，龙骨 会暴露到空气中，水就显示了重量，由于水不可能 即刻流出，龙骨将使船自动恢复到原位。
在海上航道浮标内冲入海水，以加强浮标的稳定性）
F
F’
S1
控制、实现等的“目标”、“对象” ； 物质S2 是实现必要作用的“工具”。 F、F1、F2 …表示场 代表“能量”、“力”，是实现两个物质间的相互 作用、联系和影响的能量。在测量物场模型中， 通常F1表示输入场，F2表示输出场
有关联的作用 有效不充分作用
定向有效作用 有害作用
a
6
有关联的关系 定向有效作用 有效不充分作用 有害作用
S1.1.4 利用环境中的资源
系统不能改变，但允许加入一种永久或临时的添加 物帮助系统实现功能，可通过引入环境中的资源SE 作为内部或外部添加物
F
F
S1
S2
F
S1
S2SE
F
S1
S2
SES1
S2
a
21
实例：潜水艇下水深度的调整
当潜水艇浮在水面上时，同时承受着来自地球自 上而下的重力和与之相反方向的水的浮力，倘若 将环境中的水大量地注入潜水艇中，一旦地球对 潜水艇的重力克服了水的浮力时，潜水艇就会开 始下沉。
1）增加另一物质S3来阻止有害效应的产生
2）增加另一个场F2来平衡产生有害效应的场
a
8
发明问题76个标准解的分类
类别
分类名称
第一类 建立或拆解物场模型
第二类 增强物场模型
第三类 向超系统或微观级转化
第四类 检测和测量的标准解
第五类 应用标准解的标准
合计
子系统数量 13 23 6 17 17 76
a
消除有害作用
在当前设计中既存在有用作用又存在有害作用， 如果没有让S1和S2必须直接接触的限值条件，但 是不允许引入新的物质，可以通过改变S1和S2来 消除有害作用。这种解决方案包括加入一些“不
存在的物质”—如利用空间、空穴、真空、空气、