物-场分析模型

1、TRIZ理论（5）：物场模型分析1 (Substance-Field Analysis) n现在有一枚钉子，要顶在墙壁上，怎么办？ n钉子(S1)、锤子(S2)、力(F) TRIZ理论（5）：物场模型分析2 物场标准模型物场标准模型 nTRIZ认为：所有技术系认为：所有技术系 统的功能都能分解成为统的功能都能分解成为 三个基本元素（两个物三个基本元素（两个物 质一个场）质一个场） 1.力(F) 2.钉子(S1)、 3.锤子(S2)、 F S1S2 TRIZ理论（5）：物场模型分析3 本讲内容 n物物-场分析模型场分析模型概述 n物物-场分析模型场分析模型的结构类型 n物物-场分析模型场分析模型

2、的一般解法（1+2+3） n物物-场分析模型场分析模型的应用实例 TRIZ理论（5）：物场模型分析4 物物-场场分析分析模型概述模型概述 nTRIZ理论中的物理论中的物-场分析是借助建场分析是借助建 模技术，描述产品（技术系统）模技术，描述产品（技术系统） 内零部件之间的相互关系，从而内零部件之间的相互关系，从而 全面分析产品，获得产品创新设全面分析产品，获得产品创新设 计的解决方案，实现所需功能的计的解决方案，实现所需功能的 分析方法。目前这一方法已经有分析方法。目前这一方法已经有 了了76个标准解。个标准解。 n在物在物-场分析法中，理想的功能是场分析法中，理想的功能是 场场F通过物质通过

3、物质S2作用于物质作用于物质S1并并 改变物质改变物质S1。 n比如：在汽车传动系统中， 机械能（场）通过发动机 （物质S2）作用于车轮 （S1）而使车轮（S1） 向前行驶。机械能、发动 机和车轮就构成了汽车行 驶这一功能的三个要素。 TRIZ理论（5）：物场模型分析5 技术系统功能的物技术系统功能的物-场模型场模型 nTRIZ物物-场技术系统的功能模型可以用一个完整的物场技术系统的功能模型可以用一个完整的物- 场三角形来表示。如图场三角形来表示。如图 nS1和和S2是组成技术系统是组成技术系统 的两个物质。的两个物质。 nS1：工件；：工件； nS2：工具。：工具。 n场场(F)是物是物-场

4、模型中产场模型中产 生作用力的一种能量。生作用力的一种能量。 F S2S1 TRIZ理论（5）：物场模型分析6 物质与场物质与场的的种类种类 n物质的种类：物质的种类： n材料材料 n工具工具 n零件零件 n人人 n环境环境 n场的种类：场的种类： n机械能机械能 n热能热能 n化学能化学能 n电能电能 n磁能磁能 TRIZ理论（5）：物场模型分析7 例一 n铣刀切割零件铣刀切割零件 机械力 铣刀零件 TRIZ理论（5）：物场模型分析8 例二 n吸尘器清洁地毯吸尘器清洁地毯 机械力 地毯吸尘器 TRIZ理论（5）：物场模型分析9 物物-场场分析分析模型模型的结构类型 1.有效完整模型：系统的有

5、效完整模型：系统的3个元素都存在而且有效；个元素都存在而且有效； 2.不完整模型：组成系统的元素不全，缺少场或物； 3.效应不足的完整模型： 3个元素齐全，但效应不足； 4.有害效应的完整模型： 元素齐全，但产生了有害效应。 nTRIZ中，重点关注和解决的是不完整模型、效应不足 的完整模型和有害效应的完整模型三种情况。 TRIZ理论（5）：物场模型分析10 物物-场场分析分析模型模型的符号含义 符号意义 需要的效果 不足的效果 有害的效果 TRIZ理论（5）：物场模型分析11 及其 n不完整模型不完整模型：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。 n不完整

6、模型的一般解法： n补齐所缺失的元素 S1S2 TRIZ理论（5）：物场模型分析12 解决办法 n增加需要的元件，完善物-场三角形 F S1S2 TRIZ理论（5）：物场模型分析13 完善物完善物-场模型实例：干燥衣服场模型实例：干燥衣服 n衣服(S1)含有水(S2)， 如何加快干燥？ 1.烘干法：增加热力 (F)加快水分蒸发。 2.甩干法：增加离心 力(F)可以分离水。 TRIZ理论（5）：物场模型分析14 完善物完善物-场模型实例场模型实例2 如何迅速而准确地查找出压缩机氟利昂渗漏处？如何迅速而准确地查找出压缩机氟利昂渗漏处？ 给出给出的条件是物的条件是物S1（氟利昂），不能构成完整的物（

7、氟利昂），不能构成完整的物-场模型，场模型， 引入引入第二个物第二个物S2（荧光粉）（荧光粉）和一个场和一个场F(紫外辐射紫外辐射) ，完善，完善 了具有不完整功能的系统。了具有不完整功能的系统。 S1 S2 F S1 S2 S1 F 氟利氟利 昂昂 荧光粉荧光粉氟利昂氟利昂紫外辐射紫外辐射 紫外辐射紫外辐射 氟利昂氟利昂 荧光粉荧光粉 TRIZ理论（5）：物场模型分析15 及其 n模型的三个元素齐全，但是产生了有害的效果。 n这种问题有两种解法: 2.加入一个新物质(S3) 3.增加另一个场(F2) F S1S2 TRIZ理论（5）：物场模型分析16 解决方案一 n加入一个新物质(S3)，用

8、来阻止有害作用。 nS3可以是修改后 的S1或S2，或者 是通过共同改变 S1、S2得来。 F S1S2 S3 TRIZ理论（5）：物场模型分析17 有害效果的完整模型实例 n为增加室内的私密性安装了窗帘，但严重影响 了室内的光照度。 1.改换窗帘 2.窗玻璃改为 磨砂玻璃。 TRIZ理论（5）：物场模型分析18 有害效果的完整模型实例 n冬季加热水桶来取暖，但产生了不希望的水蒸 气。怎么办？ n加入一些机油 n（暖气中的水可 否换成油？） 热能 水空气 水+机油 TRIZ理论（5）：物场模型分析19 有害效果的完整模型实例 n例：在寒冬低温可能造成地面开裂，进而损坏例：在寒冬低温可能造成地面

9、开裂，进而损坏 地下电缆。为保护电缆，有专利提出可以开设地下电缆。为保护电缆，有专利提出可以开设 一条与电缆沟并排的窄沟，以隔断地面张力对一条与电缆沟并排的窄沟，以隔断地面张力对 电缆的影响。电缆的影响。 n在本例中，我们可以将电缆沟看成是一个局部，窄沟也在本例中，我们可以将电缆沟看成是一个局部，窄沟也 是一个局部，两者才组成了一个整体。需要注意的是，是一个局部，两者才组成了一个整体。需要注意的是， 不能将窄沟看成是中间隔断体，因为地面的开裂对电缆不能将窄沟看成是中间隔断体，因为地面的开裂对电缆 沟和窄沟的作用是同时存在的，只不过因为窄沟更容易沟和窄沟的作用是同时存在的，只不过因为窄沟更容易

10、形变，所以地面的开裂对电缆沟的影响就变小了。窄沟形变，所以地面的开裂对电缆沟的影响就变小了。窄沟 在此的作用类似机械零件设计时的卸荷槽。在此的作用类似机械零件设计时的卸荷槽。 TRIZ理论（5）：物场模型分析20 解决方案二 n增加另一个场(F2)，用来平衡产生有害效果的 场。 F2 F S1S2 TRIZ理论（5）：物场模型分析21 有害效果的完整模型实例 n要避免零件在加工时弯曲，增加一个相对的力 n平整草坪的割草机 TRIZ理论（5）：物场模型分析22 及其 n模型的三个元素齐全，但是需要的效果不足。 比如场效应太弱、太慢等。 n这类问题有三种解法: n4、 n5、 n6、 F S1S2

11、 TRIZ理论（5）：物场模型分析23 解决方案一 n改用新的场(F2)来代替原有的场(F1)； n或用场(F2)和物质(S3)来代替原有的场(F1) 物质(S1)。 F S2S1 F2 S3 TRIZ理论（5）：物场模型分析24 效果不足的完整模型实例 1.改用新的场(F2)来代替原有的场(F1)： 例：壁纸很难用刀子刮掉，改用蒸气。 2.用场(F2)和物质(S3)来代替原有的场(F1) 物质(S1) 例：用液压传动代替机械力 TRIZ理论（5）：物场模型分析25 解决方案二 n增加增加一个新的场(F2)来增強需要的效果 F S1S2 F2 TRIZ理论（5）：物场模型分析26 效果不足的完

12、整模型实例 n要粘合两个零件时，用夹子(F2)帮助固定。 F S1S2 F2 TRIZ理论（5）：物场模型分析27 解决方案三 n增加增加新的场(F2)和物质(S3)来加強原有的效果 F1 S1S2 F2 S3S2 F1 S1 TRIZ理论（5）：物场模型分析28 效果不足的完整模型实例 n过滤网加装一个电场，用电场使小粒子凝 聚成大颗粒子，其过滤器效果大幅提升。 F1 S1S2 F2 S3S2 F1 S1 TRIZ理论（5）：物场模型分析29 物物-场分析场分析模型模型的应用步骤 以上介绍了物物-场分析场分析模型模型的6种解法。 在具体应用物-场分析模型时，建议参考以建议参考以 下步骤：下步

13、骤： 1、确定造成问题的相关元素、确定造成问题的相关元素 2、绘制、绘制物物-场分析场分析模型（用模型反映问题）模型（用模型反映问题） 3、选择问题模型的一般解法、选择问题模型的一般解法 4、开发设计概念、开发设计概念 TRIZ理论（5）：物场模型分析30 发明问题发明问题76个标准解系统构成个标准解系统构成 第一级第一级 建立或完善物场模型的标准解系统建立或完善物场模型的标准解系统13 1.1 建立物场模型建立物场模型8 1.2 消除物场模型的有害效应消除物场模型的有害效应 5 第二级第二级 强化物场模型的标准解系统强化物场模型的标准解系统 23 2.1 向复合物场模型进化向复合物场模型进化

14、 2 2.2 加强物场模型加强物场模型 6 2.3 采用频率协调强化物场模型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引入磁性添加物强化物场模型 12 第三级第三级 向双、多、超系统或微观级协调进化的标准解系统向双、多、超系统或微观级协调进化的标准解系统 6 3.1 向双系统或多系统进化向双系统或多系统进化 5 3.2 向微观级系统进化向微观级系统进化 1 TRIZ理论（5）：物场模型分析31 发明问题发明问题76个标准解系统构成个标准解系统构成 第四级第四级 测量与检测的标准解系统测量与检测的标准解系统 17 4.1间接方法间接方法3 4.2建立测量的物场模型建立测量的

15、物场模型4 4.3加强测量的物场模型加强测量的物场模型3 4.4向铁场模型转化向铁场模型转化5 4.5测量系统的进化方向测量系统的进化方向2 第五级标准解应用策略准则第五级标准解应用策略准则 17 5.1引入物质引入物质 4 5.2引入场引入场 3 5.3相变相变 5 5.4利用自然现象和物理效应利用自然现象和物理效应 2 5.5通过分解或结合获得物质粒子通过分解或结合获得物质粒子 3 合合 计计 76 TRIZ理论（5）：物场模型分析32 应用物场模型分析标准解的流程应用物场模型分析标准解的流程 、 当前问题当前问题 判断问题类型判断问题类型 需要改进系统需要改进系统 建立物场模型建立物场模

16、型 测量和检测问题测量和检测问题 建立物场模型建立物场模型 第四级第四级 判断模型类型判断模型类型 产生有害效应产生有害效应模型不完整模型不完整作用不足作用不足 第一级第一级 第二、三级第二、三级 第五级第五级 TRIZ理论（5）：物场模型分析33 效应不足模型效应不足模型_标准解法（标准解法（2-8） n1 1、内部型复杂物场、内部型复杂物场 在系统内部引入添加物以强化物在系统内部引入添加物以强化物-场模型场模型 n2 2、外部型复杂物场、外部型复杂物场 增加系统外部外部添加物以强化物增加系统外部外部添加物以强化物-场模型场模型 n3 3、外部环境作添加物的物场、外部环境作添加物的物场 以外

17、部环境系统作为添加物以强化物以外部环境系统作为添加物以强化物-场模型场模型 n4 4、外部环境物场、外部环境物场 修正或改变环境以强化物场模型修正或改变环境以强化物场模型 n5 5、微小量原则、微小量原则 对微小量进行后期控制以增加可操作性对微小量进行后期控制以增加可操作性 n6 6、极大值原则、极大值原则 通过物质引入而使系统指标不超过最大值以增加安全性通过物质引入而使系统指标不超过最大值以增加安全性 n7 7、选择性极大值、选择性极大值 原则在局部实现最大（或最小）值原则在局部实现最大（或最小）值 TRIZ理论（5）：物场模型分析34 有害效应模型有害效应模型_标准解法（标准解法（9-13

18、） n1、加入新物质去除有害作用。、加入新物质去除有害作用。 当当S1和和S2间可加物质时，在间可加物质时，在S1和和S2之间引入物质之间引入物质 n2、改变原有物质去除有害作用、改变原有物质去除有害作用 修改修改S1或或S2以消除或隔断有害效应以消除或隔断有害效应 n3、切断有害作用、切断有害作用 局部作用以切断有害效应局部作用以切断有害效应 n4、加入新场去除有害作用、加入新场去除有害作用 增加反向的场以中和有害效应增加反向的场以中和有害效应 n5、关闭磁作用、关闭磁作用 在不需要磁效应时关闭磁作用在不需要磁效应时关闭磁作用 TRIZ理论（5）：物场模型分析35 物物-场分析场分析模型模型

19、的应用实例 n实例1： n铜板的清洗问题 n实例2： n太空锤设计 n实例3： n防止钢丸发送机弯管破损 TRIZ理论（5）：物场模型分析36 实例1：铜板的清洗问题 n电镀纯铜时，少许电解液会留在铜表面的微孔中。电镀纯铜时，少许电解液会留在铜表面的微孔中。 若不清除，电解液干燥时会留下氧化的痕迹，减若不清除，电解液干燥时会留下氧化的痕迹，减 少产品的外观和价值。因此通常在储存之前，要少产品的外观和价值。因此通常在储存之前，要 先冲洗表面。但是因为微孔很小，即使用大量的先冲洗表面。但是因为微孔很小，即使用大量的 水冲洗，还是会有一些电解液留在微孔中。水冲洗，还是会有一些电解液留在微孔中。 n改

20、进的方法？改进的方法？ TRIZ理论（5）：物场模型分析37 实例1：铜板的清洗问题 n第一步：确定造成问题的相关元素第一步：确定造成问题的相关元素 n物质：电解液 (S1)，水(S2) n场：机械力(F) TRIZ理论（5）：物场模型分析38 n第二步：用第二步：用物-场分析模型反映问题反映问题 n物质：电解液(S1)，水(S2) n场：机械力(F) n功能问題：效果不足 F S1S2 实例1：铜板的清洗问题 TRIZ理论（5）：物场模型分析39 n第三步：选择问题模型的一般解法第三步：选择问题模型的一般解法 效应不足的完整模型有效应不足的完整模型有3种解法种解法 n4. 改用新的场(F2)

21、来代替原有的场(F1)；或用场(F2)和物质(S3)来代 替原有的场(F1) 物质(S1)。 n5. 增加增加一个新的场(F2)来增強需要的效果 n6. 增加增加新的场(F2)和物质(S3)来加強原有的效果 n 本问题适用的解法为本问题适用的解法为5、6两种。两种。 实例1：铜板的清洗问题 TRIZ理论（5）：物场模型分析40 第四步：开发设计概念（第四步：开发设计概念（） n增加新的场(F2)，来增強清洗的效果 F2 S1S2 F S1S2 F TRIZ理论（5）：物场模型分析41 n寻找新的场来增强清洗效果寻找新的场来增强清洗效果 n机械、热、化学、磁场？机械、热、化学、磁场？ n机械力：

22、利用超音波机械力：利用超音波 n热力：用热水热力：用热水 n化学力：利用溶剂化学力：利用溶剂 n磁力：磁化水磁力：磁化水 实例1：铜板的清洗问题 TRIZ理论（5）：物场模型分析42 第四步：开发设计概念（第四步：开发设计概念（） n增加新的场(F2)和物质(S3)来加强原有的效 果 F1 S1S2 F2 S3S2 F1 S1 TRIZ理论（5）：物场模型分析43 最终解决方案 nF2：压力，：压力，S3：蒸气：蒸气 n高压蒸气高压蒸气(超过超过100C)可以深入微孔，强可以深入微孔，强 迫清出电解液迫清出电解液 F2 S3S2 F1 S1 TRIZ理论（5）：物场模型分析44 例例2：太空中

23、的锤子？：太空中的锤子？ 太空中修理航空器可能会用到锤子。 太空中用的锤子如何设计？ TRIZ理论（5）：物场模型分析45 例例2：太空中的锤子：太空中的锤子 在地面上使用锤子时，由于在地面上使用锤子时，由于 重力作用，重力作用，冲击后的锤子冲击后的锤子不可能不可能 产生反弹；产生反弹； 但在太空中，由于没有重力，但在太空中，由于没有重力， 锤子经冲击后，会以非常危险的锤子经冲击后，会以非常危险的 速度速度向使用者的头部向使用者的头部反弹。反弹。 TRIZ理论（5）：物场模型分析46 实例2：太空中的锤子？太空中的锤子？ n第一步：确定造成问题的相关元素第一步：确定造成问题的相关元素 n物质：

24、工件 (S1)，锤子(S2) n场：力(F) TRIZ理论（5）：物场模型分析47 实例2：太空中的锤子？太空中的锤子？ n第二步：用第二步：用物-场分析模型反映问题反映问题 物质：工件(S1)，锤子(S2) 场：力(F) 功能问题：产生有害作用。 F S1S2 TRIZ理论（5）：物场模型分析48 n第三步：选择问题模型的一般解法第三步：选择问题模型的一般解法 n有害效应的完整模型有有害效应的完整模型有2种常用解法：种常用解法： 1、加入一个新物质(S3)，用来阻止有害作用。 2、增加另一个场(F2)，用来平衡产生有害效果的场。 实例2：太空中的锤子？太空中的锤子？ TRIZ理论（5）：物场模型分析49 第四步：开发设计概念（第四步：开发设计概念（） n加入一个新物质(S3)，用来阻止有害作用。 nS3可以是修改后 的S1或S2，或者 是通过共同改变 S1、S2得来。 F S1S2 S3 TRIZ理论（5）：物场模型分析50 解题思路及最终解决方案解题思路及最终解决方案 水水 银银 n将高密度的液态物质（水将高密度的液态