42物场分析

邓超2011.河南理工大学副教授，河南省创新方法培训师资仅供内部培训使用请勿翻印或传播物场分析河南理工大学河南省创新方法培训基地20112什么是物场模型12标准解法的由来3内容大纲标准解法系统河南理工大学河南省创新方法培训基地2011化学分子模型物场模型的由来NaClH2o技术系统的模型？河南理工大学河南省创新方法培训基地2011Altshuller通过对功能的研究，发现并总结出以下三条定律：物场模型的产生•1.所有的功能都可以分解为3个基本元素，执行体、接受体、场（相互间的作用）；•2.一个存在的功能必定由这3个基本元素组成（必要条件）;•3.将相互作用的3个基本元素进行有机的组合形成一个功能（非充分条件）。河南理工大学河南省创新方法培训基地2011物质-场模型(Su-FModel)由两种物质和一种场组成的系统模型描述系统中组件的相互作用（行为）可用来描述任何工程系统描述的是最低限度的、可操作的、可控制的技术系统的模型（问题区域）是研究技术系统转化和发展的TRIZ工具建立物场模型的目的：揭示技术系统的功能机制，描述技术系统中不同元素之间发生的不足的、有害的、过度的和不需要的相互作用最基本的物场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地2011S-物质：任何东西F-场：物之间的互相作用S2-工具（作用发出者）S1-作用对象（作用承受者）最基本的物场模型物场：最小的具有工作能力的可控技术模型河南理工大学河南省创新方法培训基地2011物质（Substance）:一切物体，如水、空气、人等􀂃系统的层级性•单元素－螺钉、别针、杯子•复杂系统－汽车、太空船、大型计算机􀂃状态的多样性•典型的物理状态－气体液体和固体真空等离子体、、、…•中间态和化合态－气溶胶、液溶胶、固溶胶、泡沫、粉末、凝胶体、多孔物质…􀂃材料的特殊性•热性质、电性质、磁性质、光学性质…“物-场”模型的基本概念河南理工大学河南省创新方法培训基地2011场(Field)：两个物质之间的相互作用。如：磁场、电场、热场等。􀂃基本物理场•重力场、电磁场、强作用场、弱作用场􀂃其它的相互作用•机械场声场热场化学场电场磁场电磁场放射场生物场、嗅觉场…“物-场”模型的基本概念河南理工大学河南省创新方法培训基地2011最基本的物场模型实例锤子的工作系统机械场锤子钉子河南理工大学河南省创新方法培训基地2011物-场模型的符号系统物质（Substance）：􀂃S：S1、S2、S3…场（Field）：􀂃F：F1、F2、F3…关系符号：河南理工大学河南省创新方法培训基地2011物-场模型构建练习鞋子和地面组成的系统：S2－地面S1－鞋子F－摩擦力•有用的作用F1：摩擦力使正常行走成为可能•有害的作用F2：会使鞋子磨损•不足的作用F3：冰面上行走摩擦力不足会打滑•过度的作用F4：沙石路面上行走摩擦力过度河南理工大学河南省创新方法培训基地2011物-场模型构建练习量产汽车系统中不同动力的提供量产车：燃油发动机太阳能汽车：电动发动机超音速推进号（SSC）：涡扇发动机河南理工大学河南省创新方法培训基地2011物场模型与功能模型功能模型：描述整个系统的组件及各组件间的相互作用物场模型：描述系统中出现问题的两组件及其相互作用河南理工大学河南省创新方法培训基地2011物场模型与功能模型实例：散热器问题的物场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地2011物场模型与功能模型实例：手持水杯功能模型物场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地2011物场模型小结物场模型的总结：1.2.3.4一个技术系统两种组成成分三个基本要素四种作用关系目的：追求合谐河南理工大学河南省创新方法培训基地201117什么是物场模型12标准解法的由来3内容大纲标准解法系统河南理工大学河南省创新方法培训基地2011标准解法的形成方法：分析各专利中问题的物场模型及最终解的物场模型新发现：问题的物场模型相同解决方案的物场模型也相同河南理工大学河南省创新方法培训基地2011实例1炼焦河南理工大学河南省创新方法培训基地2011实例1炼焦河南理工大学河南省创新方法培训基地2011标准解法的形成准则：问题的物场模型相同解决方案的物场模型也相同河南理工大学河南省创新方法培训基地2011注意在标准解法中，对于同一个问题模型，可能有几个解的模型都可以解决这种问题模型。就看你怎么选择，哪种更合适比如：前面我们提到的法则中的问题模型，实际上还有别的解法也可以解决：引入的第三种物质可以不是S1或S2的变形，而是来自超系统，即，可引入一种并不是本系统内、我们已拥有的资源可以引入第二种场F2以抵消有害作用F1河南理工大学河南省创新方法培训基地2011最常用的几个标准解法产生有害作用时，引入变形的第三种物质S3产生有害作用时，引入超系统中的物质S3产生有害作用时引入抵消有害作用的场F2河南理工大学河南省创新方法培训基地2011应用物场分析方法的步骤：1.明确问题发生的部位识别组件：场及物质（S1、S2）2.建立问题的物场模型对系统的完整性、有效性进行评价3.应用相应的标准解法􀂃从76个标准解中选择一个最恰当的解4.得到解决方案的物场模型充分利用挖掘其他知识工具实现问题转换河南理工大学河南省创新方法培训基地2011􀂃帮助我们明确问题着手点及思考的方向􀂃针对不同的问题模型，应用相应的解法􀂃解的模型更接近最终的解决方案物场模型与标准解法河南理工大学河南省创新方法培训基地201126什么是物场模型12标准解法的由来3内容大纲标准解法系统河南理工大学河南省创新方法培训基地2011发明问题的标准解法的概述标准解法是G.S.Altshuller于1985年创立的，是针对标准问题提出的解法，一共分5大级，18个子级，76个标准解。标准解法是G.S.Altshuller在TRIZ研究后期的最重要的课题，是TRIZ高级理论的精华之一。河南理工大学河南省创新方法培训基地2011标准解法体系(76)Class1:物场模型的构建与毁坏------（2个子级，13个标准解）Class2:增强物场模型------（4个子级，23个标准解）Class3:向超系统或微级系统跃迁􀂃------（2个子级，6个标准解）Class4:检测和测量问题------（5个子级，17个标准解）Class5:标准解法的应用标准------（5个子级，17个标准解）河南理工大学河南省创新方法培训基地2011CLASS1物场模型的构建与破坏􀂃1.1物场模型的构建􀂃1.2物场模型的破坏河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.1建立物场模型􀂃例题1：如何建立物—场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.1建立物场模型􀂃例题1：如何建立物—场模型􀂃当我们有了锤子和钉子的时候又能做什么呢？河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.1建立物场模型􀂃例题1：如何建立物—场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.1建立物场模型1.1.1构建物场模型初始状态：•现有的系统不完整，已有的对象无法实现需要的变化或功能约束条件：•没有任何引入新物质或场的限制解法：•引入缺失的元素，构建完整的物场模型来解决河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.1建立物场模型1.1.1构建为完整的物场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.1建立物场模型1.1.2内部复杂的物场模型初始状态:•现有的系统完整，但是已有的对象无法实现需要的变化或功能􀂃约束条件：•对引入物质和场没有限制􀂃解法：•永久或临时向物质内部引入添加物河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.1物场模型的构建1.1.2内部复杂的物场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.1物场模型的构建1.1.2内部复杂的物场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地2011CLASS1物场模型的构建与破坏􀂃1.1物场模型的构建􀂃1.2物场模型的破坏河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.2物场模型的破坏引入S3，消除有害作用􀂃1.2.1便宜和廉价的物质􀂃1.2.2S1或S2的变形􀂃1.2.3超系统的物质河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.2物场模型的破坏1.2.1通过引入S3来消除有害作用􀂃初始状态：•现有的模型完整，有害作用和有用作用同时存在􀂃约束条件：•物质间不要求相互紧密接触􀂃解法：•可以在物质之间引入第三种廉价物质（无成本的）S3消除有害作用河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.2物场模型的破坏1.2.1通过引入S3来消除有害作用实例：医用手套河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.2物场模型的破坏1.2.2引入S1或S2的变形来消除有害作用􀂃初始状态：•现有的模型完整，有害和有用作用同时存在􀂃约束条件：•物质间不要求相互紧密接触，但是不允许引入外来的新物质􀂃解决方案：•可以在物质之间引入第三种物质S3消除有害作用，S3是现存物质的变形（S1或S2某一参数的改变，如：三态变化、空心结构等）河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.2物场模型的破坏1.2.2引入S1或S2的变形来消除有害作用􀂃实例：如何增加浴室的隐秘性？河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.2物场模型的破坏1.2.3引入超系统物质S3来消除有害作用􀂃初始状态：•现有的模型完整，有害和有用作用同时存在􀂃约束条件：•物质间不要求相互紧密接触，但是不允许引入外来的新物质􀂃解决方案：•可以在物质之间引入第三种物质S3消除有害作用，S3是来自于超系统的一种物质河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.2物场模型的破坏1.2.3引入超系统物质S3来消除有害作用􀂃实例3：寒冷的冬季，地面开裂会对地下电缆产生有害作用•我们可以沿着电缆挖一些小沟，来保护电缆河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.2物场模型的破坏1.2.4引入F2抵消有害作用􀂃初始状态：•现有的模型完整，有害和有用作用同时存在􀂃约束条件：•两种物质要求必须紧密接触􀂃解法：•可以引入第二个场F2来抵消有害作用河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.2物场模型的破坏1.2.4引入F2抵消有害作用􀂃实例：地铁的拐弯问题•高速行驶的地铁在拐弯处由于离心力的作用将会发生脱轨事故，设计人员如何解决此问题？􀂃建立物---场模型：河南理工大学河南省创新方法培训基地20111.2物场模型的破坏引入F2抵消有害作用河南理工大学河南省创新方法培训基地2011标准解法体系(76)􀂃Class1:物场模型的构建与毁坏􀂃Class2:增强物场模型􀂃Class3:向超系统或微级系统跃迁􀂃Class4:检测和测量问题􀂃Class5标准解法的应用标准河南理工大学河南省创新方法培训基地2011CLASS2增强物场模型2.1转变为复杂物场模型􀂃2.2增强物场模型􀂃2.3通过频率协调来增强􀂃2.4铁磁场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地20112.1转变为复杂的物场模型2.1.1链式物场模型􀂃初始状态：•物场模型可控性不足􀂃约束条件：•对引入物质和场没有限制􀂃解法：•将物场中的一个单元/元素转换成一个独立控制的物场模型，形成链式物场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地20112.1转变为复杂的物场模型2.1.1链式物场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地20112.1转变为复杂的物场模型2.1.1链式物场模型􀂃实例：人工碎石河南理工大学河南省创新方法培训基地20112.1转变为复杂的物场模型2.1.1链式物场模型􀂃实例：人工碎石河南理工大学河南省创新方法培训基地20112.1转变为复杂的物场模型2.1.2双物场模型􀂃初始状态：•物场模型可控性不足􀂃约束条件：•不能取代或替换已有的单元/元素􀂃解决方案：•将物场中加入第二个容易控