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1、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）1 1产品创新设计原理产品创新设计原理 第六讲：物质第六讲：物质场分场分析析时间：90分钟目的：1、掌握物质-场模型的构建方法 2、掌握物质-场模型分析系统的方法每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）2 2课程大纲课程大纲一、物质-场的概念二、基于物质-场的物理效应建模三、典型的物质-场变换:标准解 在物质-场中如何增加新物质 如何在物质场中引入场每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）3 3Altshuller认为，所有的功能都可以分解为两种物
2、质和一种场，即一种功能由两种物质及一种场三个要素组成，分别是目标、工具和场。产品是功能的一种实现，因而，可用物质-场Substance-Field：Su-Field分析产品的功能，把已有技术系统的问题模型化，这种方法是TRIZ最重要的分析工具之一。引引 言言每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）4 4每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）5 5物质S是指各种复杂级别的物体的通用称谓，有可能是单一的元件如螺栓、销、杯子），也可能指复杂的系统汽车、航空器、或者大型计算机主机）。物质的状态 典型的物理状态如真空态、等离子态、
3、气态、液态、固态）。 大量的中间态和混合态比如烟雾、泡沫、粉末、凝胶、气溶胶、沸石）。 这些状态的物质有各自特性，如热学、电学、磁学、光学以及其他特性热绝缘、半导体、铁磁性、发光体等等）。1 1、什么是物质？、什么是物质？物质物质-场的概念场的概念一、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）6 6完成某个过程的作用或形式称作场。场F在TRIZ中包括： 物理场：电磁场、重力场、强相互作用，弱相互作用，还有光学场、化学场、声学场等。TRIZ的场提供能量流、信息流、力、相互作用或产生某种效果的反作用。场的存在必须依赖于某种物质的存在，物质是场的来源。2 2、什么是
4、场？、什么是场？物质物质-场的概念场的概念一、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）7 7物质物质-场的概念场的概念一、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）8 8 3、最小技术系统：物质场模型、最小技术系统：物质场模型 TRIZ中最小的具有机能、可控的技术系统的图形表现就称为物质-场模型Su-Field Model）。 两种物质、一种能量及其相互作用可以完成单一功能，所以构成一个最小技术系统，在TRIZ中称为“物质场” 。物质物质-场的概念场的概念一、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题
5、解决理论）9 9S1表示物质，S2表示工具，表示能量。 两种物质S1及S2，一种场，所构成的系统称为物质场。其模型如图所示。物质物质-场的概念场的概念一、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）1010物质场分析过程的符号系统如表所示：物质物质-场的概念场的概念一、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）11114、物质与场之间的相互作用物质物质-场的概念场的概念一、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）1212 物质之间的相互作用通过场进行，与可以相同或不同。相同时可以去掉。物质物质
6、-场的概念场的概念一、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）1313例：物质物质-场的概念场的概念一、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）1414F input F input 输入场输入场 F control F control 控制场控制场F output F output 输出场输出场 Substance(s) Substance(s) 物物质质( (组组) )P P 参数参数, , 如形状、维数、空间等如形状、维数、空间等二、基于物质-场的物理效应建模每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（
7、发明问题解决理论）15151 1、热膨胀的物质、热膨胀的物质- -场模型场模型物质的输入为热量，输出为力及物质的形状。物质的输入为热量，输出为力及物质的形状。二、基于物质-场的物理效应建模每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）16162 2、压电效应物质、压电效应物质- -场模型场模型压电晶体在受到压力的作用下产生电压。压电晶体在受到压力的作用下产生电压。二、基于物质-场的物理效应建模每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）17173 3、效应链、效应链将单一效应组合，可以形成效应链。将单一效应组合，可以形成效应链。二、
8、基于物质-场的物理效应建模每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）18184 4、物理效应物质、物理效应物质- -场模型的应用场模型的应用例例: : 微调节注射泵是在生物体内注入或提取微量液微调节注射泵是在生物体内注入或提取微量液体的装置。由针头、柱塞、容器构成。柱塞的移动体的装置。由针头、柱塞、容器构成。柱塞的移动借助于手工或电驱动装置完成。现代微调节注射泵借助于手工或电驱动装置完成。现代微调节注射泵的精度可达到的精度可达到0.01L0.01L。二、基于物质-场的物理效应建模每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）191
9、9步骤步骤1 1： 确定物质确定物质S1. S1. 被移动的液体，被移动的液体， S1liquid S1liquid步骤步骤2: 2: 确认确认S1S1如何被改变如何被改变. S1liquid. S1liquid被移出容器被移出容器. .步骤步骤3: 3: 确认导致该变化的确认导致该变化的F1. F1. 机械场机械场( (力力) F1mechanical) F1mechanical 可以导致该变化可以导致该变化. . 步骤步骤4: 4: 这种场存在吗这种场存在吗? ? 假定不存在假定不存在, , 转步骤转步骤5.5.二、基于物质-场的物理效应建模每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解
10、决理论）（发明问题解决理论）2020步骤步骤5: 5: 确认能产生确认能产生F1mechanicalF1mechanical的的F2S2.F2S2. (1) (1) 热膨胀效应热膨胀效应: Fthermal Ssolid or : Fthermal Ssolid or liquidliquid (2) (2) 压电效应压电效应: Felectrical : Felectrical SpiezoceramicsSpiezoceramics (3) (3) 磁弹性效应磁弹性效应: Fmagnetic : Fmagnetic SferromagneticSferromagnetic步骤步骤6: 6:
11、 产生概念产生概念 Fthermal Ssolid or liquid : Fthermal Ssolid or liquid : 加热固体或液体加热固体或液体, ,产生膨胀产生膨胀, ,使使 液体移动液体移动; ; Felectrical Spiezoceramics: Felectrical Spiezoceramics: 电场中的压电晶体电场中的压电晶体膨胀膨胀, ,使液体移动使液体移动; ; Fmagnetic Sferromagnetic: Fmagnetic Sferromagnetic: 磁场中的磁弹性材料磁场中的磁弹性材料膨胀膨胀, ,使液体移动使液体移动. .二、基于物质-场
12、的物理效应建模每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）2121技术系统可以用物质-场模型描述。典型的模型如图所示。S1S1FS1S2S1S2F1S1S2F1F2S1S2F1F2S3S1F1F2S1S2F2F1(1)(2)(3)不完整的物质场 (4)完整的物质场 (5)并联的物质场 (6)串联的物质场 （1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）(7)(8)用于检测的物质场典型的物质典型的物质-场变换场变换:标准解标准解三、三、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）2222 假如待改进的系统建立了物质-场模型，将该物质
13、-场模型传递到新状态的方法称为标准解。初始物质-场模型为ISM， 需要的物质-场模型为DSM。其过程如图：根据问题描述建立初始物质场模型ISM） 结合ISM与典型物质场模型 识别对应的标准解 编写需要的物质场模型DSM） 识别DSM的实际结构，进行概念设计 识别1、执行的功能2、物体 S13、工具S24、场 F5、S1 S2与F之间的相互作用典型的物质典型的物质-场变换场变换:标准解标准解三、三、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）23233.1 完善具有不完整功能的系统标准解完善具有不完整功能的系统标准解1.1.1）典型的物质典型的物质-场变换场变换:
14、标准解标准解三、三、每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）2424例：金属扎制的过程中其变形区需要润滑液润滑。典型的物质典型的物质-场变换场变换:标准解标准解三、三、3.1 完善具有不完整功能的系统标准解完善具有不完整功能的系统标准解1.1.1）每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）2525 通常液体润滑液通过刷子及喷雾装置施加到变形区域. 问题：润滑液不均匀，润滑液粘满棍子，浪费很多。分析： 实现功能：将所需要量的润滑液施加到变形区域。现状：采用压力实现润滑液的流动。原因：没有合适的工具。 F1pressure F1
15、pressure 为压力为压力 S1lubricant S1lubricant 为物质为物质典型的物质典型的物质-场变换场变换:标准解标准解三、三、3.1 完善具有不完整功能的系统标准解完善具有不完整功能的系统标准解1.1.1）每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）2626按标准解1.1.1要引入F2S2，施加机械作用于S1lubricant上。如下图：要引入S2， 由S2施加S1，但S2不能干扰扎制过程。即，S2在变形区施加S1的同时，要消失。F2最好采用系统可用资源。扎制过程中的机械场及热场是可用资源。典型的物质典型的物质-场变换场变换:标准解标准解三、三、3.1 完善具有不完整功能的系统标准解完善具有不完整功能的系统标准解1.1.1）每天进步一点点每天进步一点点TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）2727解：充满润滑液的纸被进给到辊子与金属带之间，纸在高温下燃烧，在扎制区均匀留下润滑液。典型的物质典型的物质-场变换场变换:标准解标准解三、三、3.1 完善具有不完整功能的系统标准解完善具有不完整功能的系统标准解1.1.1）
