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1、邓超 2012.3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,物场分析和标准解,DAOV路线图分析阶段,优化 Optimize,定义Define,分析 Analyze,验证 Verify,4. 功能成本分析,TRIZ/CAI综述 系统功能分析IFR分析组件价值分析系统裁剪分析Pro/Innovator系统分析模块,5. 三轴分析,6. 问题求解,7. 知识库分析,因果分析资源分析Pro/Innovator问题分解模块,思维惯性及创新思维方法 技术矛盾 物理矛盾Pro/Innovator创新原理模块 物场分析和标准解 ARIZ,效应库 本体论与知识库 Pro/
2、Innovator解决方案模块 Pro/Innovator专利查询模块,问题模型,最终方案,待解决的问题,解决方案模型,TRIZ工具,TRIZ的解题模式,TRIZ的工具体系,TRIZ的工具体系,功能(Function)是价值工程研究的核心问题。并认为，顾客买的不是产品本身，而是产品的功能。在设计科学的研究过程中，人们也逐渐认识到产品设计往往首先由工作原理确定，而工作原理构思的关键，是满足产品的功能要求。产品是功能的载体，功能是产品的核心和本质。,技术系统存在的目的是实现功能(function)。,TRIZ的工具体系,物质场模型分析 物质场模型分析是TRI中的一个重要的问题构造、描述和分析的工具
3、。 在使用物质场模型分析和解决问题过程中，根据模型所描述的功能问题的类型来确定问题的性质，据此，为设计人员提供解决问题的方向。同时，结合应用物质场对系统功能分析的结果，进而参考76个标准解，为设计者产生创新思维创造条件。,标准解法的由来,2,标准解法系统,3,主要内容,化学分子模型 NaCl H2O,物场模型的由来,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
4、条件）。,最基本的物场模型(Su-F model),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。,S1 物质1：是一种需要改变、加工、位 移、发现、控制、实现等的作用 对象（作用承受者)S2 物质2：是实现必要作用的“工具（作用发出者）”F1、F2场 :代表“能量”、“力”，是实现两个物质间的相互作用、联系和影响。,“物-场”模型的基本概念,是指以物质和场的形式表示的、工程系统中任意子系统的模型,“物质-场”模型(Su-F Model):,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
5、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,“物-场”模型的基本概念,物质（Substance）: 任何东西级别的层次性单元素 螺钉、别针、杯子复杂系统 汽车、太空船、大型计算机状态多样性：典型的物理状态 真空、等离子体、气体、液体和固体中间态和化合态 气溶胶、液溶胶、固溶胶、泡沫、粉末、凝胶体、多孔物质有特殊性质的材料 热性质、电性质、磁性质、光学性质,“物-场”模型的基本概念,场(Field)：物质间的相互作用 基本物理场 重力场、电磁场、强作
6、用场、弱作用场其它的相互作用 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,“物-场”模型的基本概念,什么是物质和场？ 物质-场模型采用专门的图形化的语言来表示问题 的原因（冲突）。 物质-场分析是一个根据所阐明的冲突来构造问题 情形的分析方法。 物质-场分析宗旨：建立一个明确的问题情境模型 ，以应用发明的规则和76个标准解。,“物-场”模型的基本概念,什么是物质和场？ 相同的技术系统通过不同的物质场模型可 描述为不同的问题：我们如何增加破冰速度？ 产品（S1）：冰 工具（S2）：破冰船我们如何改进破冰船的船体的机械强度？ 产品（S1）：破冰船体 工具（S2）：冰技术
7、系统在环境中能被考虑为物质，这样，物质和环境之间必然要发生相互作用。这个作用（能量交换）就叫做场。,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。,常用的物场模型及其含义,常用的物场模型及其含义,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，
8、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,最基本的物场模型实例,锤子的工作系统,机械场,锤子,钉子,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：,正常作用,有害的作用,不充分的作用,过度的作用,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）F摩损（有害的）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：冰面上行走由于 摩擦力不足会打滑,物-场模型构建练习,量
9、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,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,物场模型与功能模型,实例：手持水杯 功能模型 物场模型,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,标准解法的由来,2,标准解法系统,3,主要内容,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,炼焦,实例1,炼焦,实例1,准则：
10、问题的物场模型相同 解决方案的物场模型也相同,标准解法的形成,什么是标准解法？,标准解法是指不同领域发明问题的通用解法，具有应用的广泛性、一致性和有效性。标准解法是TRI研究技术系统转化和发展的工具之一。是通过物场模型来使设计人员能有序地进行解决发明问题的方法。标准解法是指对那些相当复杂的问题可以用简单的解决办法，不必通过筛选各种方案就能有针对性地解决问题，不是利用牺牲另一个性能指标来为了提高一个性能指标寻找性能之间的妥协方案。所付出的代价几乎不需要任何花费或这种花费跟获得的相比微不足道的情况下，找出技术性的解决问题，取得理想的最大效应。,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
11、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,应用物场分析方法的步骤,明确问题发生的部位 建立问题的物场模型 应用相应的标准解法 得到解决方案的物场模型,物场模型与标准解法,帮助我们明确问题着手和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,TRIZ解题工具体系小结,问题,技术矛盾,物理矛盾,“How to”模型,物场模型,标准解法的由来,2,标准解法系统,3,主要内容,76个标准解系统,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、完善的物场模型1.2消除完整物场模型的有害作用,组成分系统1.1的
12、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，建立内部复合的物场模型1.1.3在物质外部引入附加物，建立外部复合的物场模型1.1.4以环境资源为附加物引入物质内部或外部，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最小模式：引入能生成场的附加物来消除多余的部分 1.1.7最大模式：引入保护性附加物质来消除有害作用1.1.8同时要求最大和最小模式时：分别向最大和最小作用场区域选择性引入附加物,1.1构建完整、完善的物场模型1.1.1由不完整的向完整的物场模型转换,初始状态： 现
13、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,1.1.1由不完整的向完整的物场模型转换,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。,1.1.1由不完整的向完整的物场模型转换,实例：实现吸尘器功能（引入缺少的机械场建立完整的物场模型）,实例：人们实现持枪有效射击,没有子弹的枪不可能进行有效射击,枪,子弹,枪栓的作用力,1.1构建完整、完善的物场模型,1.1.2 在物质
14、内部引入附加物，建立内部复合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,1.1构建完整、完善的物场模型,1.1.2 内部复杂的物场模型,实例：人工降雨（引入原物质水的变异物人造冰粒建立内部合成物场模型,倘若天空中的乌云(水蒸汽)在没有足够的重力下，就不会形成下雨，人工降雨就是向乌云中引入水的变异物人造冰粒（干冰），使水蒸汽迅速冷凝，致使重力加大从天上掉下来形成雨滴。,1.1.3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、S2的外部引入附加物S3来达到增强效应的目的,1.1构建完整、完善的物场模型,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。,1.1.4以环境资源为附加物，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。,
