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1物场分析与76个标准解曾富洪2问题模型应用具体问题解具体问题标准问题TRIZ的解题模式转化解决方案模型标准解法TRIZ工具归纳定义应用验证3什么是物场模型？•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合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。•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。4物场建模的目的•物场建模为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。基本物理场：重力场、电磁场、强作用场、弱作用场其他的相互作用：机械场、热场、化学场、电场、磁场、电磁场、放射场、生物场、嗅觉场、声场……5最基本的物场模型(Su-Fmodel)•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测对象信息参数的输出场S2FS1Fnew1S2S1Fnew2最基本的物场模型最基本的测量物场模型6、•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、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表示输入场有关联的作用有效不充分作用定向有效作用有害作用最基本的物场模型(Su-Fmodel)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。•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：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8•构造物质－场模型通常遵循下图所示的工作流程,即•1．识别元件，定义模型中的三个要素，•2．构建模型，•3．从76个标准解中选择合适的解作为解决方案，•4．进一步发展解，以达到系统的有效和完善，•5．实现具体解，•6．探求另外可行解。8物场模型工作流程9发明问题76个标准解系统的分级级别标准解系统名称子系统数量第一级基本物场模型的标准解13第二级增强物场模型的标准解23第三级向双、多级系统或微观级系统进化的标准解6第四级测量与检测的标准解17第五级简化与改善策略标准解17合计7610组成第一级标准解系统的分系统第一级基本物场模型的标准解•1.1构建完整的物场模型•1.2消除或中和有害作用，构建完善的物场模型11组成分系统1.1的子系统1.1构建完整的物场模型•1.1.1由不完整的向完整的物场模型转换•1.1.2在物质内部引入附加物，建立内部合成的物场模型•1.1.3在物质外部引入附加物，建立外部合成的物场模型•1.1.4利用环境资源作为物质内部或外部的附加物，建立与环境一起的物场模型•1.1.5引入由改变环境而产生的附加物，建立与环境和附加物一起的物场模型•1.1.6对物质作用的最小模式•1.1.7对物质作用的最大模式•1.1.8对物质作用的选择性最大模式：分别向最大和最小作用场区域选择性引入附加物121.1.1由不完整的向完整的物场模型转换、通过引入缺失的场或物质来建立完整的物场模型13不完整→有效完整的物场模型FS1S2缺少工具和力S1S2S1S2缺少力和加工对象缺少力人们用锤子打钉，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；只有当三个因素同时具备时才能完成打下钉子的任务。S2F1S1钉子锤子机械力141.1.2在物质内部引入附加物，建立内部合成的物场模型从形式上看，3个元素都齐全，是一个完整的物场模型，但不能表现为一个工作着的物场模型。且系统内部对引入物质没有限制,引入的添加物质对现有的系统也不会产生大的变化时，则可在系统物质中引入附加物，构建物质内部合成的物场模型。该添加物也可以是系统物质的变异。S2FS1S2FS1S2FS1S3FS1S2S3作用不充分作用力不充分15实例：穿着普通鞋子在冰面上行走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：换上钉鞋带钉的鞋子摩擦力鞋子冰面S2FS1FS1S2S316实例：利用抗凝血剂防止血液凝固血液心肺机S2FS1生物场FS1S2S3肝素17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。•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。加工产品单帽钉双帽钉机械场S2FS1S2FS1S3181.1.3在物质外部引入附加物，建立外部复合的物场模型•如果系统不能改变，实施内部合成受阻，则在两个物质S1、或S2的外部引入附加物S3来达到增强效应的目的S2FS1S2FS1S3FS2S1S2FS1S3S1引入附加物S2引入附加物19实例：路标的涂层（实例1.1.3）•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。反射光路标灯光S2FS1S2FS1路标＋涂层S320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。氟利昂S2FS1压缩机紫外光FS1S1＋荧光粉S3211.1.4利用环境资源作为物质内部或外部的附加物，建立与环境一起的物场模型•在基本物场模型已经形成的基础上，如果系统难以满足要求的变化，且限制将物质引入系统内部或外部，则可以将环境中的物质作为附加物引入，形成与环境一起的物场模型。SES1S2FS1S2FS1S2FFS1S2SE22实例：潜水艇下水深度的调整（实例1.1.4）•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。SES1注入水的潜水艇S2FS2FS1未注入水的潜水艇海水重力23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）S2FS1船体＋压载水箱水海水SEF’S1发生倾斜的船S1241.1.5引入由改变环境而产生的附加物，建立与环境和附加物一起的物场模型•在基本物场模型已经形成的基础上，如果系统难以满足要求的变化，且限制附加物引入系统内部或外部，对引入环境虽然没有限制，但原有环境或原环境中的物质不能满足需求时，则可通过改变或分解环境来获得所需的附加物Sed引入系统，建立与环境和附加物一起的物场模型。S2FS1FS1S2SedS2FS1S2FSedS125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润滑剂轴承S2FS1FS1润滑油＋电解液S2Sed26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。太空物体望远镜改在太空环境中望远镜在正常环境中S2FS1S2FSedS1271.1.6对物质作用的最小模式•如果希望获得最小作用，但现有条件很难或无法保障做到，就先应用最大模式（最大作用场或最大物质）作为过渡形式，随后再设法将过量消除，以使最终达到对物质的最小作用。其中过量的场用物质来去除；过量的物质用场（通过引入能生成场的物质）来去除。过量的场用物质来消除过量的物质用场（用能生成场的物质）来消除。S2S1FS2maxS1S1S2FmaxS1F28实例：磁发电机导体陶瓷板上塗强磁性导电材料（首先全面覆盖，然后再去除过量部分）•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涂料S2S1FS2maxS1陶瓷板机械场29实例：洗完衣服后的甩干（实例1.1.6）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氺份去除。洗衣机S2离心力FmaxS1衣服S1F301.1.7对物质作用的最大模式•如果系统要求获得最大的作用，但这对系统物质S1会产生伤害时，引入保护性附加物S2让最大作用首先直接作用在与原物质相连接的附加物S2上，然后再到达需免受伤害的物质S1上。S1S2FmaxS1Fmax31实例：焊接工人的面罩（实例1.1.6）•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）被保护面罩（引入的添加物）消除掉了。焊工眼睛弧光辐射面罩S2S1FmaxS1Fmax321.1.8对物质作用的选择性最大模式•当在系统中某些区域需要使用最大作用场，并在该系统的另外某些区域同时需要使用最小作用场时，可以根据使用的作用场区域究竟是最大还是最小，参照1.1.6和1.1.7分别引入附加物：当最大作用情况下，将一种保护性物质引入到要求最小作用的所在区域；当最小作用情况下，将一种可以产生局部场的物质引入到要求最大作用的所在区域。33实例：注射液玻璃瓶的封口工艺（在选定区域最大模式，在另一个区域最小模式）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。冷却水S3S1FmaxS2Fmax最大火焰药液瓶封口区S2药液瓶盛药区S1Fmax34组成分系统1.2的子系统1.2消除或中和有害作用，构建完善的物场模型•1.2.1在系统的两个物质之间引入外部现成的物质•1.2.2引入系统中现有物质的变异物•1.2.3引入第2种物质•1.2.4引入场•1.2.5切断磁影响351.2.1在系统的两个物质之间引入外部现成的物质•当在物场模型中存在有用和有害的作用，且它们的2个物质之间可以不紧密相邻的，则可将外部现成的附加物，引入在系统的两个物质之间，以避免2个物质之间的直接接触来消除它们间的有害作用。该附加物可以是临时的，也可以是永久的。S2FS1S3S2FS1S2FS1S3S2FS136•在微电路中，用直径0.2微米的铜导线来替换0.35微米宽的铝导线，腾出的空间可以在芯片上增加三倍的电组元，提高运行速度，节约用电。铜导线对系统有效作用；但由于铜原子会向硅中扩散，铜导线对硅基有