物——场模型分析

1物—场模型分析是TRIZ理论中的一种重要的问题描述和分析工具，用以建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型，在问题的解决过程中，可以根据物—场模型所描述的问题，来查找相对应的一般解法和标准解法。

26.1 物—场分析每个系统的出现都是为了实现某个确定的功能。

产品是功能的实现。

所谓功能，是指系统的输出与系统的输人之间正常的、期望存在的关系。

产品设计中，经常使用到传递函数：y = F (x1，x2，x3，…，x n)式中y —输出;x1，x2，x3，…，x n—输入。

输出与输入之间的函数关系F 就是功能。

系统的功能可以是一个比较大的总的功能，也可以是分解到子系统的功能，也可以一直分解下去，直达底层的功能为止。

底层的功能结构上比较简单，容易进行理解和表达。

3阿奇舒勒通过对功能的研究，发现并总结出以下3条定律:l) 所有的功能都可以分解为3个基本元素(S1，S2，F);2)一个存在的功能必定由这3个基本元素组成;3)将相互作用的3个基本元素进行有机组合将形成一个功能。

为方便表示，功能用一个三角形来进行模型化，三角形的下边2个角是3个物体(或称为物质)，上角是作用或效应(或称为场)。

物体可以是工件或工具，场是能量形式。

通常，任何一个完整的系统功能，都可以用一个完整的物—场三角形进行模型化，称为物—场分析模型。

见图7-l。

如果是一个复杂的系统，可以用多个物—场三角形来进行模型化。

45FS 1S 2图6-1 物——场分析模型6参与相互作用的物体S 1和S 2可以是：1) 材料;2) 工具;3) 零件;4) 人;5) 环境。

FS 1S 27一般地，S 1表示工件，S 2表示工具。

物体之间的效应(或称为场) F 可以是:1) Me ——机械能;2) T h ——热能;3) Ch ——化学能;4) E ——电能;5) M ——磁能。

FS 1S 28将这些场类别组合起来，就形成一个词:MeThChEM，以方便对能量形式的记忆。

物-场分析一、物质-场模型不同学科在解决问题时，首先需要建立一个问题模型，以分析问题，揭开问题实质和发现潜在问题。

TRIZ理论中的物-场分析方法（Substance -Field Analysis）是一个针对问题建模分析的工具（Modeling Problems）。

TRIZ的工具体系物场分析1物-场模型分析是TRIZ理论中的一种重要的问题描述和分析工具，用以建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型。

在问题的解决过程中，可以根据物-场模型所描述的问题，来查找相对应的一般解法和标准解法。

物场分析2技术系统功能的物-场模型物场分析3物质的种类一般地，S1表示工件，S2表示工具。

值得注意的是物场分析中的“物质”比我们一般理解的含义更广一些：它的内容不仅包括各种材料，还包括技术系统（或其组成部分）、外部环境甚至活的有机体，这样做的目的在于，物场分析为了简化解决问题的进程，需要人们抛开（暂时忘掉）物体所有多余的特性，只区分出那些引起冲突的特性。

场的种类物场分析中的场的概念同样有别于物理学中的场。

物理场有重力场、电磁场、强相互作用场和弱相互作用场。

在物场分析中使用了更细的分类法：力场、声场、热能场、电场、磁场、电磁场、光学场、电离辐射场、放射性辐射场、化学场、气味场等。

系统的作用就是实现某种功能，理想的功能是场Field (F) 通过物质Sub-stance2 (S2)作用于Substance1(S1)并改变S1。

其中，物质(S1和S2)的定义取决于每个具体的应用。

S1是系统动作的接受者，S2通过某种形式作用在S1上。

实例1：实现吸尘器功能实例2：铣刀切割零件实例3：人油漆墙壁二、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）三、物场分析的一般解法及应用一般解法六种实例一般解法流程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。

TRIZ创新方法：物质-场模型物质-场模型是TRIZ方法的重要分析工具，用于分析与现存技术相关的模型类问题。

所有技术系统的功能都是为了实现某种功能。

所有的系统都可以分解成三个基本元素：两个物质（S1，S2）和一个场（F）。

其中物质S1是系统动作的接收者，场F通过物质S2作用于物质S1，改变S1。

物质S1和S2的定义取决于每一个具体的应用。

它们可以是整个系统、子系统或单个对象，也可以是任何东西，如材料、工具、零件、人员或环境。

场为系统提供能量，使系统产生反应，从而实现某种效应。

这个效应可以作用于S2或场信息的输出物上。

物质-场模型简称物场模型，相应的分析称为物场分析。

物场分析中的东西不仅包括各种材料，还包括技术系统（或其组成部分）。

外部环境甚至可以是活的有机体。

物场分析中场的概念也和物理学中的场不同。

这是一个能量的概念。

在物场的分析中，使用了更精细的分类：力场（压力、冲击、脉冲）、声场（超声波、次声）、热能场、电场（静电、电流）、磁场、电磁场、光学场（紫外线、红外线、可见光）、电离辐射场和放射性辐射场、化学场（氧化、还原、酸性、碱性环境）、气味场等。

一个完整的系统模型是“两个物质和一个场”三个元素的组合。

所以需要创新的问题往往可以表述为两个物质和一个场关系的三角形。

复杂系统可以通过连接多个“物场”三角形来建模。

根里奇.阿奇舒勒通过对物场的研究，发现并总结了以下规律:(1)所有系统都可以分解成三个基本要素（S1，S2，F）(2)一个完整的体系必须由这三个基本要素组成。

(3)相互作用的三个基本要素有机结合，就会在事物场模型中形成功能，S1和S2是具体的，即“物”。

一般来说，S1代表原材料，S2代表工具。

f是抽象的，也就是“场”。

当然，比起其它的TRIZ法工具，物质-场分析方法则需要更多的支持性知识。

对应物场分析的知识汇总是76种标准解法。

物场模型为我们对技术系统分析提供了方便快捷的方法。

利用这种方法和TRIZ方法的76个标准解，可以在学习基础知识的基础上萌发出不同的创新方案。

TRIZ理论的主要内容TRIZ理论的主要内容（⼀）冲突解决理论1、技术冲突解决原理TRIZ提出描述技术冲突的39个通⽤⼯程参数：运动物体质量、静⽌物体质量、运动物体长度、静⽌物体长度等。

为了解决技术冲突，TRIZ理论提出了40 项发明原理，如分割、分离、局部质量、不对称等。

通过研究，Altshuller提出了冲突矩阵，该矩阵将描述技术冲突的39个⼯程参数与40条发明原理建⽴了对应关系，解决了设计过程中选择发明原理的难题。

2、物理冲突解决原理Terninko于1998年提出的物理冲突描述⽅法为：(1)为实现关键功能，⼦系统要具有⼀有⽤功能，但为了避免出现⼀有害功能,⼦系统⼜不能具有上述有⽤功能。

(2)关键⼦系统的特性必须是⼀⼤值以能取得有⽤功能，但⼜必须是⼀⼩值以避免出现有害功能。

(3)关键⼦系统必须出现以取得⼀有⽤功能，但⼜不能出现以避免出现有害功能。

TRIZ提出采⽤分离原理解决物理冲突的⽅法，包括空间分离和时间分离、基于条件的分离、整体与部分的分离。

英国Bath⼤学的Mann提出，解决物理冲突的分离原理与解决技术冲突的发明原理之间存在关系，⼀条分离原理可以与多条发明原理存在对应关系。

（⼆）物—场模型分析⽅法物—场分析是⽤符号表达技术系统变换的建模技术。

物—场模型分析⽅法产⽣于1947—1977年，每⼀次的改进都增加了新的可⽤的知识，现在已经有了76 种标准解。

这些标准解是最初解决问题⽅案的精华，因此，物—场分析为我们提供了⼀种⽅便快捷的⽅法，利⽤这种⽅法，可以在汲取基本知识的基础上产⽣不同想法。

TRIZ理论认为，技术系统构成要素S1、作⽤体S2、场 F三者缺⼀就会造成系统不完整。

⽽当系统中某⼀物质的特定机能没有实现时，系统就会产⽣问题。

为了控制这⼀物质产⽣的问题，有必要引⼊另外的物质。

由此产⽣这些物质之间的相互作⽤并伴随能量（场）的产⽣、变换、吸收等，物—场模型也从⼀种形式变换为另⼀种形式。