物场模型分析法(TRIZ)讲述
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物-场模型分析
阿奇舒勒认为,每一个技术系统都可由许多功能不同的子系统所组成。
因此,每一个系统都有它的子系统,而每个子系统都可以再进一步地细分,直到分子、原子、质子与电子等微观层次。
无论大系统、子系统、还是微观层次,都具有功能,所有的功能都可分解为2种物质和1种场(即二元素组成)。
技术系统构成了物质S1、作用体S2,场F,三者缺一就会造成系统不完整的结构。
在物质-场模型的定义中,物质是指某种物体或过程,可以是整个系统,也可以是系统内的子系统或单个的物体,甚至可以是环境,取决于实际情况。
场是指完成某种功能所需的手法或手段,用于表示两个物体之间相互作用、控制所必需的能量,通常是一些能量形式。
例如:磁场、电场、热场、化学场、机械场、声场等。
当系统中某一物质所特定的机能没有实现时,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。
物-场模型分析是TRIZ理论中的一种重要分析工具,用于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。
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。
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。