第六章 物场模型分析与标准解法 PPT

• 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
S2引入附加物 S1
S1引入附加物
F
S2 F
F
S1
S2 S3
F
S1
S2
S2 S3
S2
44
实例：查找出压缩机氟利昂渗漏处
（建立外部合成物场模型）
在压缩机制冷系统中，在普通光照下，一旦发生氟利昂泄 漏很难觉察，因为氟利昂制冷剂是无色无味又不能发光 的液体。氟利昂制冷剂中是禁止加入发光体的，于是， 只能在压缩机的外部引入附加物S3 （卤素灯）建立 外 部合成的物场模型，渗漏出的氟利昂在卤素灯的照射下 会发出荧光，致使可以准确地确定氟利昂的渗漏部位。
5.3 利用相变 5.4 利用物理效应或自然现象 5.5 产生物质粒子的更高或更低形式
合计
17
17
76
35
有关联的关系 定向有效作用
有效不充分作用 有害作用
S1 S2
S3
S2
S2S3
Smagnet
物质1、物质2
物质S2内部或外部引 入附加物 引入磁铁
引入铁磁颗粒或磁性 SF或SF+liquid 液体（磁流体）
场来实现。
F
F1
S1
S2
S3 方法一
S1
S2
F2
方法二
17
实例：服务员托盘端菜
• 在餐馆里，服务员在給客人们上菜时，往往都要用一个托
盘来端菜，为的是消除造成烫伤的可能，
温度场
F
F
S1
S2
菜
服务
碗
员手
S1
S2
S3 托盘
18

10
物-场分析模型的符号含义
符号
意义
需要的效果 不足的效果 有害的效果
11
问题模型一及其解法
不完整模型：组成系统的元素不全，缺少场 或物，模型缺少一至两个元件，需要的效果 沒有产生。
不完整模型的一般解法： 补齐所缺失的元素
S2
S1
12
解决办法
增加需要的元件，完善物-场三角形
F
S2
S1
13
30
发明问题76个标准解系统构成
第一级 建立或完善物场模型的标准解系统………………………13 1.1 建立物场模型……………………………………8 1.2 消除物场模型的有害效应………………… ……5
第二级 强化物场模型的标准解系统……………………………… 23 2.1 向复合物场模型进化 ………………………… 2 2.2 加强物场模型…… ………………………………6 2.3 采用频率协调强化物场模型 ……………………3 2.4 引入磁性添加物强化物场模型……… ………………… 12
S1和S2是组成技术系统
的两个物质。
F
S1：工件；
S2：工具。
场(F)是物-场模型中产 生作用力的一种能量。
S2
S1
6
物质与场的种类
物质的种类： 材料 工具 零件 人 环境
场的种类： 机械能 热能 化学能 电能 磁能
7
例一
铣刀切割零件
机械力
铣刀
零件
8
例二
吸尘器清洁地毯
3. 例：用液压传动代替机械力
25
解决方案二
增加一个新的场(F2)来增強需要的效果
F
S2 F2
S1
26
效果不足的完整模型实例

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。
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。
S2
F
S3
S1
S2
F
S3
S1
S2
14
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
摩擦力
F
F
S1
冰面
S2
S1
鞋子
S3 S2 带钉的鞋子
15
实例：利用抗凝血剂防止血液凝固
F 生物场
F
S1
血液
S2
S1
心肺机
S3 肝素 S2
16
机械场
F
F
S1 加工产品
S2
S1
单帽钉
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
F
Fnew1
S1
S2
最基本的物场模型
S1

什么是物质和场？


S—物质：任何东西（包括材料、工具、 零件、人、環境等） S1—作用对象（作用承受者） S2—工具（作用发出者） F—场：物质间的相互作用
TRIZ理论总结
建议或期望
1、结合自己工作课题，应用TRIZ理论分析 和解决问题； 2、通过TRIZ学习，使解决问题和发明工作 规范化、简单化、流程化、信息化。

•Altshuller通过对功能的研究，发现并总结以下3条定律： 1.所有的功能都可以分解为3个基本元素； 2.一个存在的功能必定由3个基本元素组成； 3.将相互作用的3个元素进行有机组合将形成一个功能。

什么是物质和场？




物质是指某种 物质是指某种物体或过程 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。物质之间依 靠场来连接。 场是指完成某种功能所需的 场是指完成某种功能所需 的手法或手段，通常是一些能量形式，如:磁场、重力 场、电能、热能、化学能、机械能、 声能、光能等等 （附表）。 物场模型的建立过程，就是将特殊技术问题标准化的过 程。 如果某个技术系统中，存在缺陷（缺少了物质， 或缺少了 场），则说明技术系统不完整，存在冲突。 因此，物——场场分析法可分析法可发现并确定冲突， 再通过标准解寻找“标准答案”，可对不完整系统进行 补充，结合具体的工程背景，即可解决冲突。
物质-场模型

物质-场分析方法建立在现有产品功能分 析基础上，通过建立现有产品功能模型的 过程，可以发现有害作用、不足作用及过 剩作用等小问题，产品或系统中小问题存 在的区域是设计冲突可能存在的区域，根 据物质-场表示的功能模型的类型就可判 定冲突的存在。该方法适用于发现已有产 品中冲突以便改进设计。

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
（引入缺少的机械场建立完整的物场模型）
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，也可能是缺少物质（工具）。
一般解法：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。
物场模型类型与一般解法
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。
发明问题解决理论（TRIZ）
物-场分析
东北林业大学 TRIZ理论教学研究室
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）。
标准解法
物场分析 (Substance-Field Analysis)
在TRIZ理论中，为寻找 新的技术方案通常采用各种 模型，这些模型反映技术系 统发展的基本特征和规律。
物场分析是TRIZ的一 项工具，可分析并改进技术 系统的功能。
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。
引进第三种物质(S3)，它应该是原有两种 物质之一的变种。

➢一个火柴工厂引进了高性能的火柴生产设备， 希望达到双倍的生产率，但是他们发现一个 操作拖慢了整个过程——火柴的包装
➢火柴包装的要求：方向一致、固定数量、火 柴质量达标、快速完成。
➢如何实现以上火柴包装的要求呢？
磁场
磁粉
火柴
思考题2
★ 假如你是一名侦探：检验抢确定杀人犯
➢嫌犯：“警察同志，我没 有杀人，您应该相信我。 您必须相信我。”
物场模型分析 法(TRIZ)
内容提要
1、物-场模型分析法基本概念 2、物-场模型分析法的6个一般解法
第一部分
物-场模型分析法基本概念
1、概述
·绿色设计与TRIZ ·专利与TRIZ
问题类型 （建模）
内容
启发法与应用工
具(heuristics and
instruments)经典TRIZ
程序
非经典TRIZ
高速空气
管道
金属颗粒
物－场分析法应用案例
第一步：确定问题：输送金属颗粒 第二步：确定物－场模型 （有害效应的完整模型）
使用的元件：S2金属颗粒， S1管道，场F（机械场）
第三步：分析物场模型，查找一般解法
F
F
S2
S1
S
S
2
1
S3
F
S
S
2
1
F2
物－场分析法应用案例 解决方案：在弯管外放置磁铁，将飞行中的金属颗 粒吸附在弯管内壁，形成保护层。
决
ARIZ
TRIZ软件 ·CREAX ·Goldfire(TechOptilnizer) ·I-TRIZ……
项目执行／监 管与控制
项目计划
通用解 类型
克服心理惰性的 方法(approaches

1.1 建立物场模型
1.1.1 构建物场模型
初始状态：
• 现有的系统不完整，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
A Pera Global Company © 2012 IWINT,INC
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材料的特殊性
• 热性质、电性质、磁性质、光学性质…
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1
“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、强作用场、弱作用场
光场
光场
F
F1
发光涂料
S3
S2
S1
S2
S1
司机
路标
司机
路标
A Pera Global Company © 2012 IWINT,INC
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1.2 物场模型的破坏
引入S3，消除有害作用
1.2.1 便宜和廉价的物质 1.2.2 S1或S2的变形 1.2.3 超系统的物质
是指用物质和场的形式，表示技术系统中任意系统的模型
• 描述系统中组件的相互作用（行为） • 描述的是最低限度的、可操作的、可控制的技术系统的模型（问 题区域） • 可用来描述任何工程系统 • 是 TRIZ中研究技术系统转化和发展的高级工具

影响。
物场模型的符号系统
物-场分析法是使用一种用图形描述系统内零部 件之间相互关系的符号语言，与文字语言相比， 可以更加清楚直观地描述零部件之间的相互关 系。
相互作用 有关联的关系 定向、有效、作用 定向、有效、不充分的作用
定向、有害的作用 定向、过度的作用

?
?
缺乏信息的作用 模型间的转换
常用物场符号
子弹
S2
枪
举 例

一个液体(S1)含有空气泡(S2)，使用离心机， 增加离心力 (增加机械场F)可以分离空气
泡
模型问题二（有害完整模型）

模型的三个组件都在，但是两个物质
间存在有害的相互作用
F
S1
S2
一般方法2：引进物质(S3)

引进第三种物质(S3)，它应该是原有两种 物质之一的变种。
F
S1 S3
物场模型类型与一般解法
• 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。
• 一般解法： 1）增加另一物质S3来阻止有害效应的产生，S3可 以是现成物质，或是S1、S2的变异、或是通过分解 环境而获得的物质。 2）增加另一个场F2来平衡产生有害效应的场
物场模型类型与一般解法
S2
实例：保护铆钉
（引入现成物质S3）
机械场 机械场
F S1
铆钉
F
S1
S2
锤子 铆钉
S2
锤子
S3
中介物（垫块）
实例：利用托盘保护手
为防止热茶壶烫手， 增加一个托盘
机械场 机械场
F S1
热茶壶
F S1 S2
手
S2
手

(2)设绳子的拉力为 F，隔离 B 可得：F－GB＝mBa， 解得 F＝53 N。
12/13/2021
第十二页，共五十九页。
(3)物体 A 落地时 A、B 的速度大小相同，设为 v， 由 v2＝2ahA 可得 v＝ 10 m/s。 A 落地后 B 以 v 为初速度做竖直上抛运动，设上升的最大高度为 h，由 v2＝2gh 可得：h＝0.5 m，所以 B 上升的最大高度离地面为 h＋hA＋hB＝1.5 m。
第十四页，共五十九页。
1．临界或极值条件的标志 (1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，表明题述的过程存 在临界点。 (2)若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语，表明题 述的过程存在“起止点”，而这些起止点往往就对应临界状态。 (3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明题述的 过程存在极值，这个极值点往往是临界点。
C．μ(M＋m)g D.ma
答案 BD
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第二十八页，共五十九页。
答案
解析 m 与 M 无相对滑动，对 m、M 整体，有 F＝(M＋m)a，故 a＝M＋F m， m 与整体的加速度相同，也为 a，对 m，有 f＝ma，即 f＝Mm＋Fm，故 B、D 正确。
12/13/2021
第二十九页，共五十九页。
2fm＋M B. m
2fm＋M D.m＋m＋Mg
[规范解答] 对木块分析得 2f－Mg＝Ma，计算得出木块的最大加速度 a ＝M2f－g。对整体分析得 F－(M＋m)g＝(M＋m)a，计算得出 F＝2fmM＋M。 所以 A 正确，B、C、D 错误。
[完美答案] A
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第八页，共五十九页。
2 A. 2 mg

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
参考幻灯
11
1.1.1 由不完整的向完整的物场模型转换
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
参考幻灯
7
物场模型工作流程
• 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。
最大火焰 Fmax
Fmax
Fmax
S1
药液瓶 盛药区
• 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。
机械场
F
F
S1 加工产品
S2
S1
单帽钉
S3
S2 双帽钉
参考幻灯
17
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、或S2的外部引入附加物S3来达到增强效应的目的
参考幻灯
8
8
发明问题76个标准解系统的分级
级别
标准解系统名称
第一级 基本物场模型的标准解
第二级 增强物场模型的标准解
第三级 向双、多级系统或微观级系统 进化的标准解

TRIZ的工具体系
技术系统存在的目的是实现功能(function)。
❖ 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。
2 标准解法的由来
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
2 标准解法的由来
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
1 什么是物场模型
物场模型与功能模型
❖ 实例：手持水杯
功能模型
物场模型
1 什么是物场模型
物场模型小结
• 物场模型的总结： 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
主要内容
1 2 3 4
什么是物场模型 标准解法的由来 标准解法系统 总结
2 标准解法的由来
标准解法的形成
物场分析与标准解技术应用
DAOV路线图——分析阶段
定义 Define
分析 Analyze
优化 Optimize
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
因果分析 资源分析
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

被保护面罩（引入的添加物）消除掉了。
弧光辐射
Fma
x
Fmax
焊S工1眼睛
S1
面S罩2
a
31
S1.1.8 选择性最大化作用
有时候既需要很强的场的作用，同时又需要很弱 的场的作用。这时可以给系统施以很强的作用场， 然后在需要较弱场作用的地方引入物质S3，起到 一定的保护作用
a
32
实例：安瓿瓶的封口工艺 （选定区最大模式，其他区最小模式）
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。
a
3
物场建模的目的
物场建模是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。
重力
F
F
S1
S2
SES1
S2
未注入水
海水
注入水的
的潜水艇
潜水艇
a
22
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）
F
F’
S1
只有当三个因素同时具备时才能完成打
下钉子a 的任务。
13
S1.1.2 内部合成物场模型
系统不能改变，但允许加入一种永久或临时的添加物帮 助系统实现功能，可以在S1或者S2中引入一种内部添加 物S3
F
F
作用不充分
S1
S2 F