TRIZ物场分析

湘潭钢铁集团有限公司TRIZ湘钢培训中心周洁2012年4月湘潭钢铁集团有限公司TRIZ问题模型工具解决方案模型5x10乘法表50HCL+NaOH化学反应式NaCL+H20TRIZ:技术矛盾矛盾矩阵创新原理TRIZ:物理矛盾分离原理知识库分离原则知识库中的方案TRIZ:功能化模型知识库知识库中的方案TRIZ:物场模型标准解法系统标准解法物场分析及物场模型的作用1湘潭钢铁集团有限公司TRIZ物-场分析适用范围–现有系统不存在–在进化阶段的不成熟系统–增加新功能到系统中–与其它TRIZ工具相比,需要更多的支持性知识物场分析及物场模型的作用2工程参数不易确定但矛盾仍然存在湘潭钢铁集团有限公司TRIZ“警察同志,我没有杀人，您应该相信我。您必须相信我。”“我只相信事实。”警察反驳道：“事实与你说的不一样，小伙子。在那星期有人见你威胁过死者。打死死者的手枪与你的手枪一样。我们没找到子弹是事实，但我们会找到证据。”物场分析及物场模型的作用3湘潭钢铁集团有限公司TRIZ假如你是一名侦探这枪是否曾发射过子弹？“这支枪应该检验一下。”一个警员说着并把一只左轮手枪放在专家面前的桌子上，“我想了解这支枪是否在一周前发射过子弹。”专家仔细地看了枪，然后摇头说：“我不知道如何解决这个问题，枪筒已经被擦拭，里面没有积碳。”你有检测办法吗？物场分析及物场模型的作用4湘潭钢铁集团有限公司TRIZ主要内容•物场分析及物场模型种类•物场分析的一般解法及应用•标准解法系统及应用湘潭钢铁集团有限公司TRIZ物场分析•从物质—场的角度，描述和分析最小技术系统的构成及构成要素之间的相互联系，查找实现期望功能的一般解法或标准解法。从而获得产品创新设计的解决方案。•是TRIZ理论体系中的一种重要的问题描述和分析工具。一、物场分析及物场模型的种类1湘潭钢铁集团有限公司TRIZ物—场模型通过分析正向或反向作用场是否是不需要的或不充分的作用，来识别作用场的有效性。FS1S2一、物场分析及物场模型的种类2S－物质：任何东西F－场：物质间的相互作用S１－作用对象(功能受体)S２－工具（功能载体）湘潭钢铁集团有限公司TRIZ物场分析的规律1、借助各种符号描述系统组件之间相互关系。一、物场分析及物场模型的种类32、所有的系统都能分解成为三个基本元素（两个物质一个场）。3、只有三个基本元素进行有机组合，才能实现一种功能。湘潭钢铁集团有限公司TRIZ思考题：火柴的包装•一个火柴工厂引进了高性能的火柴生产设备，希望达到双倍的生产率。但他们发现一个操作环节拖慢了整个进程----火柴的包装。•火柴包装的要求：方向一致、固定数量、火柴质量达标、快速完成。•如何实现以上火柴包装的要求呢？一、物场分析及物场模型的种类4湘潭钢铁集团有限公司TRIZ参考方案•在每根火柴的头部（点燃混合物）加入一些小数量的磁性粉末，使得每根火柴具有轻微的磁性能。这已足以使火柴朝着一个磁场的方向排列，以至于很快而且正确地被打包。（特定表面的磁性吸引固定数量的火柴）一、物场分析及物场模型的种类5湘潭钢铁集团有限公司TRIZ基本要素物场模型物场分析磁场火柴磁粉物质S1火柴物质S1火柴物质S2磁粉场F一、物场分析及物场模型的种类6湘潭钢铁集团有限公司TRIZ火柴磁场火柴磁粉一、物场分析及物场模型的种类7非系统技术系统系统转换湘潭钢铁集团有限公司TRIZ用锤子钉钉子FS1S2机械场锤子钉子一、物场分析及物场模型的种类8湘潭钢铁集团有限公司TRIZ用手拿笔写字手FS1S2机械场笔一、物场分析及物场模型的种类9湘潭钢铁集团有限公司TRIZ根据问题、情况描述•执行的功能(物理作用)•对象：S1•工具：S2(如果有的话)•场：F(如果有的话)•S1、S2、F之间的相互作用创新方法咨询与研究中心16建立物质-场模型的步骤一、物场分析及物场模型的种类10湘潭钢铁集团有限公司TRIZ物质1对象物质物质2工具物资场它能给出能量、力，保证S2对S1的作用（或它们的相互作用）物质和场FS1S2一、物场分析及物场模型的种类11整个系统、子系统、单个物体；材料、零件、工具、人或环境等任何可以加工或改变的东西。湘潭钢铁集团有限公司TRIZ18场F包括：机械场热场电场化学场生物场磁场光学场声学场………物质S包括：材料工具零件人环境房屋空气太阳如果在物场模型中出现了虚线、波浪线或双箭头的连线，代表这系统需要进行创新改善。作用效果包括：有效的尚未确定效果不足过度的有害的一、物场分析及物场模型的种类12湘潭钢铁集团有限公司TRIZ场的类型机械重力、摩擦、惯性、离心、科里奥利、拉伸、压缩、弹性、反应、振动液压/气压静水力，动水力，空气静力，空气动力，表面张力热场传导、对流、辐射、静态温度梯度、总温度梯度、膨胀、绝缘压强静压，总压，静压力梯度，总压力梯度、浮力、升力、马格纳斯、真空、超声冲击波电静电、电动、电泳、交变、感应、电磁、电容、压电、整流、转化化学氧化、还原、扩散、燃烧、溶解、组合、转化、电解、吸热、放热生物酶、光合作用、分解、同化、渗透、繁殖、腐烂、发酵磁场静电、交变、铁磁、电磁光学场反射、折射、衍射、干涉、偏振、红外、可见光、紫外线声场声音、超声波、次声波气味场……一、物场分析及物场模型的种类13湘潭钢铁集团有限公司TRIZ物-场模型的种类（1）有用并且充分的相互作用（2）有用但不充分的相互作用(不充分模型)（3）有用但过度的相互作用(有害模型)（4）有害的相互作用(有害模型)（5）不完整的物场模型(缺失模型)一、物场分析及物场模型的种类14湘潭钢铁集团有限公司TRIZ（1）有用并且充分的相互作用•有效、完整的物场模型•是一种理想的状态，也是设计者追求的状态，功能的三个元素都存在，且相互之间的作用充分。例：手拿杯子杯子拿稳不掉FS1S2机械场杯子手一、物场分析及物场模型的种类15湘潭钢铁集团有限公司TRIZ（2）有用但不充分的相互作用•效应不足的物场模型•功能的三个元素齐全，但设计者追求的相互作用未能实现或只是部分实现。例：手拿杯子杯子没拿稳下滑FS1S2机械场杯子手一、物场分析及物场模型的种类16湘潭钢铁集团有限公司TRIZ（3）有用但过度的相互作用•效应过度的物场模型•功能的三个元素齐全，设计者追求的相互作用能实现但效应过度。FS1S2例：手拿杯子杯子变形机械场杯子手一、物场分析及物场模型的种类17湘潭钢铁集团有限公司TRIZ（4）有害的相互作用•虽然三个元素齐全，但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。例：手拿杯子手被割破一、物场分析及物场模型的种类18FS1S2机械场杯子手湘潭钢铁集团有限公司TRIZ（5）不完整的物场模型•三个元素不齐全，可能缺少物质，也可能缺少场。FS2S1S2FS1一、物场分析及物场模型的种类19湘潭钢铁集团有限公司TRIZ标准解的由来二、一般解法及应用1相同问题的模型，解决方案的模型相同FS1S2FS1S2S3如果问题的模型是：那么解决方案的模型是：S3：是系统内物质、系统外物质的变形。湘潭钢铁集团有限公司TRIZ和面•在桌子上和面，面团会粘在桌子上。二、一般解法及应用2FS1S2机械场面团桌子机械场面团桌子FS1S2S3干面粉S3:面粉是面团的变形物。湘潭钢铁集团有限公司TRIZ轮胎打滑•轮胎在泥泞的路面上行驶，有时会打滑。FS1S2机械场轮胎泥泞路面机械场轮胎泥泞路面F1S1S2S3沙子S3:沙子是泥土的变形物。二、一般解法及应用3湘潭钢铁集团有限公司TRIZ高温焦炭的输送•炙热的焦炭在运输过程中，如何减少高温对传送带的伤害。常温碎焦炭S3：是高温焦炭的变异物。FS1S2热场传送带高温焦炭FS1S2S3二、一般解法及应用4湘潭钢铁集团有限公司TRIZ物场分析的一般解法•TRIZ重点关注缺失模型、有害模型、不充分的模型。•TRIZ提出了六种一般解法。二、一般解法及应用5湘潭钢铁集团有限公司TRIZ缺失模型一般解法一：补全缺失的元素，完成物场三角形模型。例：气泡分离S1S2FS1S2机械场气泡液体气泡液体二、一般解法及应用6湘潭钢铁集团有限公司TRIZ例:机油中是否有水?S1S2热场水油FS1S2水油湘潭钢铁集团有限公司TRIZ有害模型I•一般解法二：加入第三种物质，阻止有害作用。•它应该是原有两种物质之一的变种。玻璃例：办公室的玻璃FS1S2FS1S2光场光场隐私玻璃隐私S3磨砂二、一般解法及应用7湘潭钢铁集团有限公司TRIZ有害模型II•一般解法三：引入第二个场，抵消有害作用。•例：细长轴的切削加工支架反作用力FS1S2FS1S2切削力切削力细长轴刀具细长轴F2刀具二、一般解法及应用8湘潭钢铁集团有限公司TRIZ不充分模型I•一般解法四：引入第二个场和第三个物质增强有效的效应例：使带有衬垫紧固件中的楔子轻而易举地拔出。F1S1S2F1S1S3机械场机械场楔子衬垫楔子易熔合金属衬垫F2S2衬垫热场二、一般解法及应用10湘潭钢铁集团有限公司TRIZ不充分模型II•一般解法五：引入第二个场增强有效的效应。例：物体的粘贴FS1S2FS1S2粘贴力粘贴力物体1物体2物体1F2物体2夹紧力二、一般解法及应用9湘潭钢铁集团有限公司TRIZ不充分模型III•一般解法六：引入第二个场或第二个场和第三个物质，代替原有场或原有场和物质。例：墙纸的去除F1S1S2F2S1S2机械场蒸汽场墙纸墙面墙纸墙面二、一般解法及应用11湘潭钢铁集团有限公司TRIZ一般解法•1.引入新的物质•2.引入新的场•3.引入新的物质和场•4.替代原有的场•5.替代原有的物质和场•6.补足缺失元素二、一般解法及应用12湘潭钢铁集团有限公司TRIZ物场分析的一般解法的应用•1、确定相关元素：根据问题所存在的区域或表现，确定造成问题的相关元素，以缩小问题分析的范围。•2、绘制物场模型。根据问题情形，表述相关元素间的作用，确定作用的程度，模型提出的问题，与实际问题应该是一致的。•3、选择物场分析的一般解法，按照物场模型所表现出的问题，查找此类物场模型的一般解法，如果有多个，则逐个对照，寻找最佳解法。•4、开发设计概念。将一般解法与实际问题相对照，并考虑各种限制条件下的实现方式，在设计中加以应用，从而形成产品的解决方案。二、一般解法及应用13应用最终方案待解决的问题物场模型转化六个一般解一般解法湘潭钢铁集团有限公司TRIZ例：洗衣机洗衣效果差问题问题描述：洗衣机洗衣服时，衣服即容易打结，也洗不干净。建立物场模型S1：衣服S2：洗衣粉或水F：化学或机械创新方法咨询与研究中心40二、一般解法及应用13FS1S2洗衣粉或水衣服化学场或机械场湘潭钢铁集团有限公司TRIZ创新方法咨询与研究中心41备选解决方案1：引进新的物质和场二、一般解法及应用14FS1S2FS1S2F2S3湘潭钢铁集团有限公司TRIZ利用水电离或超声波振荡相结合的方式创新方法咨询与研究中心42备选解决方案2：引进新的场二、一般解法及应用5FS1S2FS1S2F2湘潭钢铁集团有限公司TRIZ例:纯铜板的清洗•问题描述：•在纯铜电解生产过程中，少量的电解液会残留在铜板表面的微孔中，在铜板存储过程中，这些残留的电解液会挥发出来而形成氧化斑点，从而影响铜板表面质量并降低其价值。为避免这种损失，在存储之前先清洗铜板，以去除铜板表面微孔中的残留电解液。但是，由于微孔非常小，微孔中的电解液很难能够得到彻底清洗。该如何改进纯钢的清洗呢?二、一般解法及应用16湘潭钢铁集团有限公司TRIZ物场分析•1、确定相关元素：•2、绘制物场模型：为效应不足模型。•3、选择一般解法：有三种，选其中二种对比。水F1S1S2机械冲击力电解液二、一般解法及应用17湘潭钢铁集团有限公司TRIZF1S1S2F1S1S2机械冲击力机械冲击力水电解液水电解液•4、开发设计概念：解法一：增加另外一个场F2来强化有用效应。F2F2：超声波冲击力：使用超声波清洗。F2：化学冲击力：使用表面活性剂溶解来加强残留电解液移动。F2：热冲击力：使用热水清洗。F2：磁冲击力：将水磁