第七章物场模型分析

名其中的场。 幻灯片 12
幻灯片 13
物一场模型类型
• 1)有效模型 • 这是一种理想的状态，也是设计者追求的
状态。功能的3个元素都存在，且相互之间 的作用充分。
根据物一场模型分析理论，可以将技术系统中出现的物理或技术矛盾，归纳总结为以下 4种类型：
有效模型举例：用锤子钉钉子、鞋子与地面 幻灯片 14
S－物质：S1、S2、S3……可以为自然界中的任何东西，如太阳、地球、空气、水、桌 子、人等。S1－被动作用体；S2－主动作用体；S3－被引入的物质。
F－场：区别于物理中场的概念。 物理场只有四种：重力场、电磁场、强相互作用场(核力场)、弱相互作用场(基本粒子场)。 在物质－场分析中，场的定义更广泛，它其实是物质之间的相互作用：如力场(压力、 冲击、脉冲)、声场(超声波、次声波)、热能场、电场(静电、电流)、机械场、风场、嗅觉场、 化学场(氧化、还原、酸性环境、碱性环境)、光场等。总而言之，只要物质与物质之间存在 相互作用，就可以将这种相互作用视作一种场；因此，也可以根据具体的相互作用灵活地命
第三级 向双、多、超系统或微观级协调进化的标准解系统……… 6 3.1 向双系统或多系统进化………………………… 5 3.2 向微观级系统进化……………………………… 1
30
第1级中的解法聚焦于建立和拆解物一场模型，包括创建需要的效应或消除不希望出现 的效应的系列法则，每条法则的选择和应用将取决于具体的约束条件。
幻灯片 30
发明问题76个标准解系统构成
第一级 建立或完善物场模型的标准解系统………………………13 1.1 建立物场模型……………………………………8 1.2 消除物场模型的有害效应………………… ……5
第二级 强化物场模型的标准解系统……………………………… 23 2.1 向复合物场模型进化 ………………………… 2 2.2 加强物场模型…… ………………………………6 2.3 采用频率协调强化物场模型 ……………………3 2.4 引入磁性添加物强化物场模型……… ………………… 12
第5级包含标准解法的应用和有效获得解决方案的重要法则。一般情况下，应用第1～4 级中的标准解法会导致系统复杂性的增加，因为给系统引入了另外的物质和效应是极有可能 的。第5级中的标准解法将引导大家如何给系统引人新的物质又不会增加任何新的东西。换 句话说，这些解法专注于对系统的简化。
幻灯片 32
选择具体发明问题 物场模型标准 解应用流程
幻灯片 4 幻灯片 5
TRIZ理论中的功能一般遵循以下 两条原理：
• (1)任何一个系统，经过分解后，其底层的 功能，都可以分解为3个基本元素(物质1、 物质2和场)。
• (2)将相互作用的3个基本元素进行有机组合 将形成一个功能。
功能举例
幻灯片 6
功能举例
幻灯片 7
功能举例
幻灯片 8
功能举例
幻灯片 9
28
标准解系统的由来
• 阿奇舒勒（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。
• 通过大量的专利分析，发现了实现产品功能 的模型类型并不多（只有五大类76个）如果 将其归纳总结，形成标准解，就能高效地为 创新服务
第2级由直接进行效应不足的物一场模型的改善，以及提升系统性能但实际不增加系统 复杂性的方法所组成。
第3级包括向超系统和微观级转化的法则。这些法则继续沿着(第2级中开始的)系统改善 的方向前进。第2级和第3级中的各种标准解法均基于以下技术系统进化路径：增加集成度再 进行简化的法则；增加动态性和可控性进化法则；向微观级和增加场应用的进化法则；子系 统协调性进化法则等。
应用不同类型的物一场模型描述问题
• 下面用拿笔记本计算机的例子解释可能出 现的、不同的4种情况以及相对应的物一场 模型的类型。
[例8-3]用手稳稳地拿着计算机 用手稳稳地拿着计算机，可以防止计算机掉在地上。此时，手与计算机之间的相互作用 就是有用的且充分的。可以用如图8—5所示的物一场模型表示这种情况。 [例8-4]用手拿计算机。但是没有拿稳 用手去拿计算机，如果力度不够，计算机将可能掉在地上。例如，小孩去拿计算机，或 者大人用力不够，没有拿住，计算机都有可能会掉在地上。在这种情况下，手与计算机之间 的相互作用就是有用但不充分的。建立起来的物一场模型，如图8—6所示。 幻灯片 18
幻灯片 1
TRIZ理论
第七章物场模型分析 燕山大学建工学院 周洪彬教授
幻灯片 2
本章内容
• 物场模型基本概念 • 物场模型类型 • 物一场分析的一般解法 • 发明创新问题的标准解法
幻灯片 3
什么是物－场模型
• 物－场模型定义： • 用于建立与已存在的系统或新技术系统问
题相联系的功能模型。 • 功能是指系统的输入和输出之间期望的、
第五级 标准解应用策略准则…………………………… ……… 17
5.1引入物质……………………………… 4
5.2引入场………………………………… 3
wk.baidu.com
5.3相变…………………………………… 5
5.4利用自然现象和物理效应…………… 2
5.5通过分解或结合获得物质粒子……… 3
合计
76
31
第4级专注于解决涉及测量和探测的专项问题。虽然测量系统的进化方向主要服从于共 同的一般进化路径，但这里的专项问题有其独特的特性。尽管如此，第4级的标准解法与第1 级、第2级、第3级中的标准解法有很多还是相似的。
• 4)有害模型 • 虽然3个元素齐全，但是产生的相互作用是
一种与预期相反的作用，设计者不得不想 办法消除这些有害的相互作用。
有害模型举例：用锤子钉钉子、鞋子与地面 如果情况属于第一种，系统一般不存在问题；而如果情况属于后三种模型中的任何一种， 系统就会出现各种问题，因此后三种模型自然而然是TRIz理论重点关注的情况。 幻灯片 17
正常的关系。
系统功能的大小与系统的级别有关。例如，车辆工业系统中包括数百家制造商、数以百 万计的汽车、数不清的公路、加油站和修理厂，它可以实现的功能大而复杂。汽车是车辆工 业系统的一个子系统，相对而言，汽车的功能简单了很多。汽车的车灯是汽车的子系统，它 的功能是照明，相对于车辆工业系统就更加简单。车灯属于车辆工业系统中底层的系统，底 层系统的功能在结构上比较简单，容易理解和分析。
功能举例
幻灯片 10
功能举例
幻灯片 11
物质－场基本模型
• 技术系统的两个组 成部分S1和S2，由 于他们之间的相互 作用F，使技术系统 具备了某种功能。
物－场模型表示方法
阿奇舒勒提出：要实现某种必要的功能，一个基本的技术系统至少要包括三个元素：两 种物质以及他们之间的相互作用。
阿奇舒勒用Substance(物质)表示系统的组成部分，用Field(场)表示物质之间的相互作用。 因此他将这种模型起名为“Su-F model ”，中文的意思为“物质－场模型”。简称为“物－场模 型”。
应用不同类型的物一场模型描述问题
• 下面用拿笔记本计算机的例子解释可能出 现的、不同的4种情况以及相对应的物一场 模型的类型。
3．缺失模型 [例8-5]空不出手或者计算机不见了 两手已经拿满了东西，没有办法空出手来拿计算机，或者计算机已经丢失，没有办法找 到计算机。如果没有办法空出手来拿计算机，则缺少相互作用；如果没有找到计算机，则缺 少物质。可以用如图8—7所示的物一场模型表示这种情况。 4．有害模型 [例8-6]用手不恰当地拿着计算机 有些人不了解笔记本计算机，可能将计算机打开，用手拿着笔记本计算机的显示屏，这 种方式很有可能会使计算机的屏幕破碎，使其报废，而一旦屏幕破碎，将有可能割破手。此 时，手与计算机之间的相互作用就为有害的作用。建立起的物一场模型可以用图8—8表示。 幻灯片 19
物一场分析的一般解法
• TRIZ重点关注后3种模型，即不充分模型、 缺失模型、有害模型。TRIZ提出了6种一般 解法应对这3个模型，
幻灯片 20
物一场分析一般解法的应用
• 分离气泡 • 加贴玻璃纸 • 细长零件的加工 • 张贴对联 • 电过滤网 • 清除小广告
缺失模型 1 当系统中的物一场模型类型为缺失模型时，可以补全缺失的元素，使模型完整。（分 离气泡加入离心机） 有害模型 2 在系统中，当物质与场都齐备，但是相互之间的作用是一种不期望得到的作用，或者 说是一种有害的作用，此时加入第三种物质S3，（保护隐私加贴玻璃纸） 3 当物质与场相互之间的作用是一种不期望得到的作用，也可以应用解法3，即引入一 个场来抑制有害作用。（细长零件的加工增加支座） 不充分模型 4 可以考虑引入第二个场增强有用效应的措施，使系统中的相互作用变得充分。 5 可以考虑引入第三种物质S3和第二个场增强有用效应的措施，使系统中的相互作用变 得充分。 6 可以考虑引入第二个场或第二个场和第三种物质S3，代替原有场或原有场和物质，使 系统中的相互作用变得充分。
聚焦具体发明问题的区域 确定系统中特别元素
用物场模型阐述问题 并按需求确定问题类型
预测潜在变化
改进系统
检测和测量
用
第
五
向超系统 向微观
产生 作用效应 模型
级
转换 系统转换 有害效应 不足
不完整
用3.1.1～3.1.3
用1.2.1～1.2.5
用1.1.1～1.1.5
用3.1.4～3.1.5 和3.2.1
物一场模型类型
• 2)不充分模型 • 3个元素齐全，但是设计者追求或预期的相
互作用未能实现或者只是部分实现。
不充分模型举例：用锤子钉钉子、鞋子与地面
幻灯片 15
物一场模型类型
• 3)缺失模型 • 3个元素不齐全，可能缺少物质，也可能缺
少场。
缺失模型举例：用锤子钉钉子、鞋子与地面 幻灯片 16
物一场模型类型
用1.1.6～1.1.8 和第二级
用第四级
幻灯片 21
幻灯片 22 幻灯片 23 幻灯片 24
幻灯片 25
幻灯片 26
幻灯片 27
应用实例—防止钢丸发送机弯管破损
钢珠S1
管壁S2
F1
压缩空气
和钢珠
S1
S2
S3
27
幻灯片 28 幻灯片 29
应用实例—防止钢丸发送机弯管破损
钢珠S1
管壁S2
F1
压缩空气
电磁铁F2
和钢珠
S1
S2
F2 解决方案：给钢丸发送机弯管强 烈磨损区添加保护层电磁铁F2
幻灯片 31
发明问题76个标准解系统构成
第四级 测量与检测的标准解系统………………………………… 17
§ 4.1间接方法………………………………3
§ 4.2建立测量的物场模型…………………4
§ 4.3加强测量的物场模型……………………3
§ 4.4向铁－场模型转化……………………5
§ 4.5测量系统的进化方向…………………2