物场模型与效应库

物场模型与效应库第1页，共51页，2023年，2月20日，星期六技术矛盾分离原理标准解矛盾矩阵转化为领域解方案评价最终方案初始问题分析问题再定义知识使能物理矛盾物场模型知识与效应库TRIZ问题TRIZ工具ARIZ2023/4/222第2页，共51页，2023年，2月20日，星期六4.6物场模型与标准解什么是物场模型物场模型类型标准解系统物场模型解题流程2023/4/223第3页，共51页，2023年，2月20日，星期六技术系统存在的目的是实现功能。功能可以分解为2种物质和1种场。（工具、对象、场）技术系统的功能模型可以用一个完整的物质--场(Substance--Field)三角形来表示。什么是物场模型4.6物场模型与标准解2023/4/224第4页，共51页，2023年，2月20日，星期六机械场热场电场化学场生物场磁场光学场声学场

……材料工具零件人环境作用类型场F物质S有关联的关系有效充分作用有害的作用不充分的作用缺乏信息过度的作用模型间的转换??相互作用4.6物场模型与标准解2023/4/225第5页，共51页，2023年，2月20日，星期六物质—场模型机械场零件铣刀4.6物场模型与标准解2023/4/226第6页，共51页，2023年，2月20日，星期六物质—场模型化学场油漆墙壁4.6物场模型与标准解2023/4/227第7页，共51页，2023年，2月20日，星期六物场模型类型有效完整模型不完整模型效应有害完整模型效应不足完整模型4.6物场模型与标准解2023/4/228第8页，共51页，2023年，2月20日，星期六有效完整模型：实现功能的3个元素齐全，且有效实现功能。FS2S1最小的具有工作能力的可控技术模型4.6物场模型与标准解2023/4/229第9页，共51页，2023年，2月20日，星期六不完整模型：实现功能的3个元素不全，缺场或物质（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。S2S1FS1S2S1FS2FS2S14.6物场模型与标准解2023/4/2210第10页，共51页，2023年，2月20日，星期六地毯吸尘器机械场FS1S2S2吸尘器S1地毯案例1：吸尘器清洁地毯4.6物场模型与标准解2023/4/2211第11页，共51页，2023年，2月20日，星期六S1S2S1S2FS1S2钉子锤子机械场FS1S2案例2：锤子砸钉子4.6物场模型与标准解2023/4/2212第12页，共51页，2023年，2月20日，星期六案例3：如何将火柴理顺后装入火柴盒？引入磁粉S2和磁场F，F作用于S2，S2同时作用于火柴S1，表述如下：S1火柴磁粉磁场FS1S24.6物场模型与标准解2023/4/2213第13页，共51页，2023年，2月20日，星期六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。FS2S14.6物场模型与标准解2023/4/2214第14页，共51页，2023年，2月20日，星期六一般解法：

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S3FS2S1F2FS2S14.6物场模型与标准解2023/4/2215第15页，共51页，2023年，2月20日，星期六案例4：保护铆钉FS1S2铆钉锤子机械场S3FS1S2机械场铆钉锤子中介物（垫块）（增加物质S3）4.6物场模型与标准解2023/4/2216第16页，共51页，2023年，2月20日，星期六案例5：太空中安全使用的锤子机械力FS1S2被敲击物质锤子锤子FS1S2S3水银机械力被敲击物质（增加物质S3）4.6物场模型与标准解2023/4/2217第17页，共51页，2023年，2月20日，星期六案例6：抽油光杆的腐蚀光杆FS1S2S3异质层原油化学场光杆化学场FS1S2原油（增加物质S3）4.6物场模型与标准解2023/4/2218第18页，共51页，2023年，2月20日，星期六案例7：长细轴车削问题工件机械场FS1S2车刀工件FS1S2车刀机械场支撑力F2（增加场F2）4.6物场模型与标准解2023/4/2219第19页，共51页，2023年，2月20日，星期六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。FS2S14.6物场模型与标准解2023/4/2220第20页，共51页，2023年，2月20日，星期六一般解法：1）引入新的场F2；2）引入新的物质S3；3）引入新的场F2和新的物质S3（或是新的两个物质S3和S4）来代替原来的物质S24）改变原有物质5）改变场6）改变场和物质4.6物场模型与标准解增加、修改、转换2023/4/2221第21页，共51页，2023年，2月20日，星期六案例8：车轮打滑的解决途径车轮冰雪路面机械场F1S1S2（向串联式物场模型转换）4.6物场模型与标准解2023/4/2222第22页，共51页，2023年，2月20日，星期六车轮冰雪路面机械场F1S1S2车轮机械场F1S1防滑链冰雪路面机械场F2S3S2车轮机械场F1S1沙土冰雪路面机械场F2S3S24.6物场模型与标准解2023/4/2223第23页，共51页，2023年，2月20日，星期六4.6物场模型与标准解2023/4/2224第24页，共51页，2023年，2月20日，星期六案例9：一种容易拔出的楔块。零件1零件2楔块易熔的垫机械场F1S1S2楔块组件将某个元素转化为一个独立控制的、完整的物场模型，从而建立一个链式物场模型。S2’S3F2易熔的垫热场机械场F1S1楔块组件4.6物场模型与标准解2023/4/2225第25页，共51页，2023年，2月20日，星期六标准解系统依据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。他一共发现总结了76个解模型，所以也叫76个标准解。按照问题的类型分为五级，建立起了标准解法系统。4.6物场模型与标准解2023/4/2226第26页，共51页，2023年，2月20日，星期六级别标准解系统名称子系统数量第一级基本物场模型的标准解1.1构建完整的物场模型（8）1.2消除或中和有害作用，构建完善的物场模型(5)

13第二级增强物场模型的标准解2.1向复合物场模型转换（2）2.2增强物场模型（6）2.3利用频率协调增强物场模型（3）2.4引入磁性附加物增强物场模型（12）23第三级向双、多级系统或微观级系统进化的标准解3.1向双系统或多系统转换（5）3.2向微观级系统转换（1）64.6物场模型与标准解2023/4/2227第27页，共51页，2023年，2月20日，星期六第四级测量与检测的标准解4.1利用间接的方法（3）4.2构建基本完整的和复合的测量物场模型（4）4.3增强测量物场模型（3）4.4向铁磁场测量模型转换（5）4.5测量系统的进化方向（2）17第五级简化与改善策略标准解5.1引入物质的方法（4）5.2引入场（3）5.3利用相变（5）5.4利用物理效应或自然现象（2）5.5产生物质粒子的更高或更低形式（3）17合计764.6物场模型与标准解2023/4/2228第28页，共51页，2023年，2月20日，星期六第1级：物-场的构建和拆解其解法聚焦于建立和拆解物-场模型，包括创建需要的效应或消除不希望出现的效应的系列法则，每条法则的选择和应用将取决于具体的约束条件。

第2级：改进系统由直接进行效应不足的物-场模型的改善，以及利用各种效应来提升系统性能的方法所组成。4.6物场模型与标准解2023/4/2229第29页，共51页，2023年，2月20日，星期六第3级：系统转换

包括向双、多级系统和微观级系统转化的法则。这些法则继续沿着系统改善的方向前进。 第4级：检测与测量涉及测量和检测方法的物场模型的建立与增强问题。4.6物场模型与标准解2023/4/2230第30页，共51页，2023年，2月20日，星期六第5级：简化与改进策略

一般情况下，应用第1-4级中的标准解法会导致系统复杂性的增加，第5级中的标准解法将引导大家如何给系统引人新的物质又不会增加任何新的东西。换句话说，这些解法专注于对系统的简化。它是应用前4级标准解法时的一些指导原则，是更灵活更有效的应用标准解法，所以也称为标准解法的应用标准。4.6物场模型与标准解2023/4/2231第31页，共51页，2023年，2月20日，星期六除了测量类问题之外，所有的皆可归类于以下四种：完成修改增加转换完成不完整的物场模型来解决问题。修改系统中现存的物质和场来解决问题。增加新物质、新场解决问题。转换至更高或更低的级别解决问题。4.6物场模型与标准解2023/4/2232第32页，共51页，2023年，2月20日，星期六测量与检测问题：这是一类完全独立的解法，专门解决测量问题，这类解法中的“物-场”模型和通常的不一样，一般会有两种场和一种物质。在第四类标准解中，“场”的概念被进行了第二次泛化，可以指所有需要测量或检测的物理量（长度场、体积场、…）F0S1F1传感器被测物体产生的场可进一步处理的场

4.6物场模型与标准解2023/4/2233第33页，共51页，2023年，2月20日，星期六案例10：检测液体开始沸腾的瞬间F1S1S2F0液体气泡温度场？？输出电阻电流F1S1S2F0液体气泡4.6物场模型与标准解2023/4/2234第34页，共51页，2023年，2月20日，星期六案例11：通过显微镜观察生物样本。很难直接观察生物样本，可以通过加入化学染色剂来进行观察。F1S1F0？？S1S2FnF0F14.6物场模型与标准解2023/4/2235第35页，共51页，2023年，2月20日，星期六当前问题问题类型需要改进系统测量和检测问题建立物场模型模型不完整产生有害效应效应作用不足第四级标准解§1.1标准解

§1.2标准解第二＆第三级标准解建立物场模型第五级标准解模型类型4.6物场模型与标准解2023/4/2236第36页，共51页，2023年，2月20日，星期六物场模型解题流程方案问题物场模型标准解4.6物场模型与标准解2023/4/2237第37页，共51页，2023年，2月20日，星期六案例12：在活塞杆推动过程中，发生物料偏斜、摩擦增大、甚至卡住。压缩空气双气缸推料横向压紧平台4.6物场模型与标准解2023/4/2238第38页，共51页，2023年，2月20日，星期六步骤1：定义系统的总功能为“移动并压紧物料”。步骤2：总功能可分解为“推动物料”，“导引物料”，“压紧物料”三个分功能，其中主要功能是“推动物料”。步骤3：主要功能可由气缸、活塞杆、导轨、挡块等基本元件完成。4.6物场模型与标准解2023/4/2239第39页，共51页，2023年，2月20日，星期六4.6物场模型与标准解物料作用对象有害功能2023/4/2240第40页，共51页，2023年，2月20日，星期六步骤4：功能图分析，得出主要问题并建立物场模型物料机械场FS2S1活塞杆该模型表明，系统在完成有用功能“推动物料”的同时，又产生了有害功能“卡住物料”。4.6物场模型与标准解2023/4/2241第41页，共51页，2023年，2月20日，星期六步骤5：由于此问题中同时存在有用及有害功能，可应用第一类标准解的1.2“消除或中和有害效应”来解决问题，结合本例的实际工程问题，因为活塞杆S2可以不直接接触物料S1，从而可以间接推动物料S1，因此标准解1.2.1可用。

物料机械场FS2S1活塞杆S34.6物场模型与标准解2023/4/2242第42页，共51页，2023年，2月20日，星期六步骤6：提出新的设计概念。

根据标准解1.2.1分别得到的两种概念设计创新方案。都是引入S3，将两个活塞杆机械地连接起来，实现活塞杆同步，问题可得到解决。

方案1：引入S3=齿条齿轮副4.6物场模型与标准解2023/4/2243第43页，共51页，2023年，2月20日，星期六方案2：引入S3=机械连锁机构步骤7：方案评估4.6物场模型与标准解2023/4/2244第44页，共51页，2023年，2月20日，星期六物场模型就是从功能角度对问题所处的最小限度的可工作技术系统的模型化描述。从标准解法中查询适用于这种模型的解法，马上就得到了解的模型。4.6物场模型与标准解总结2023/4/2245第45页，共51页，2023年，2月20日，星期六4.7科学效应库效应是在特定条件下，在技术系统中实施自然规律的技术结果，是场（能量）与物质之间的互动结果。效应也可看作是一种功能，将两个技术过程连接到一起。效应输入输出按钮燃烧压电2023/4/2246第46页，共51页，2023年，2月20日，星期六序号功能序号功能1测量温度16传递能量2降低温度17建立移动物体与固定物体间的相互作用3提高温度18测量物体的尺寸4稳定温度19改变物体形状和尺寸5检测物体的位置和位移20检测表面状态和特性6控制物体位移21改变表面特性7控制液体及气体的运动22检测物体空间的状态和特性8控制浮质的流动23改变物体空间特性9搅拌混合物,形成溶液24构建要求的,稳定的物体结构10分解混合物25检测电场和磁场11稳定物体位置