物-場分析模型

1、TRIZ理論（5）：物場模型分析,1,物-場分析模型(Substance-Field Analysis),提出問題： 現(xiàn)在有一枚釘子，要頂在墻壁上，怎么辦？,構(gòu)建解決問題模型： 釘子(S1)、錘子(S2)、力(F),TRIZ理論（5）：物場模型分析,2,物場標(biāo)準(zhǔn)模型,TRIZ認(rèn)為：所有技術(shù)系統(tǒng)的功能都能分解成為三個基本元素（兩個物質(zhì)一個場）,力(F) 釘子(S1)、 錘子(S2)、,TRIZ理論（5）：物場模型分析,3,本講內(nèi)容,物-場分析模型概述 物-場分析模型的結(jié)構(gòu)類型 物-場分析模型的一般解法（1+2+3） 物-場分析模型的應(yīng)用實(shí)例,TRIZ理論（5）：物場模型分析,4,物-場分析模型概

2、述,TRIZ理論中的物-場分析是借助建模技術(shù)，描述產(chǎn)品（技術(shù)系統(tǒng)）內(nèi)零部件之間的相互關(guān)系，從而全面分析產(chǎn)品，獲得產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的解決方案，實(shí)現(xiàn)所需功能的分析方法。目前這一方法已經(jīng)有了76個標(biāo)準(zhǔn)解。 在物-場分析法中，理想的功能是場F通過物質(zhì)S2作用于物質(zhì)S1并改變物質(zhì)S1。,比如：在汽車傳動系統(tǒng)中，機(jī)械能（場）通過發(fā)動機(jī)（物質(zhì)S2）作用于車輪（S1）而使車輪（S1）向前行駛。機(jī)械能、發(fā)動機(jī)和車輪就構(gòu)成了汽車行駛這一功能的三個要素。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,5,技術(shù)系統(tǒng)功能的物-場模型,TRIZ物-場技術(shù)系統(tǒng)的功能模型可以用一個完整的物-場三角形來表示。如圖,S1和S2是組成技術(shù)系統(tǒng)的兩

3、個物質(zhì)。 S1：工件； S2：工具。 場(F)是物-場模型中產(chǎn)生作用力的一種能量。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,6,物質(zhì)與場的種類,物質(zhì)的種類： 材料 工具 零件 人 環(huán)境,場的種類： 機(jī)械能 熱能 化學(xué)能 電能 磁能,TRIZ理論（5）：物場模型分析,7,例一,銑刀切割零件,機(jī)械力,銑刀,零件,TRIZ理論（5）：物場模型分析,8,例二,吸塵器清潔地毯,地毯,吸塵器,TRIZ理論（5）：物場模型分析,9,物-場分析模型的結(jié)構(gòu)類型,有效完整模型：系統(tǒng)的3個元素都存在而且有效； 不完整模型：組成系統(tǒng)的元素不全，缺少場或物； 效應(yīng)不足的完整模型： 3個元素齊全，但效應(yīng)不足； 有害效應(yīng)的完整模

4、型： 元素齊全，但產(chǎn)生了有害效應(yīng)。,TRIZ中，重點(diǎn)關(guān)注和解決的是不完整模型、效應(yīng)不足的完整模型和有害效應(yīng)的完整模型三種情況。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,10,物-場分析模型的符號含義,TRIZ理論（5）：物場模型分析,11,問題模型一及其解法,不完整模型：組成系統(tǒng)的元素不全，缺少場或物，模型缺少一至兩個元件，需要的效果沒有產(chǎn)生。,不完整模型的一般解法： 補(bǔ)齊所缺失的元素,TRIZ理論（5）：物場模型分析,12,解決辦法,增加需要的元件，完善物-場三角形,F,S1,S2,TRIZ理論（5）：物場模型分析,13,完善物-場模型實(shí)例：干燥衣服,衣服(S1)含有水(S2)，如何加快干燥？,烘

5、干法：增加熱力(F)加快水分蒸發(fā)。 甩干法：增加離心力(F)可以分離水。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,14,完善物-場模型實(shí)例2,如何迅速而準(zhǔn)確地查找出壓縮機(jī)氟利昂滲漏處？ 給出的條件是物S1（氟利昂），不能構(gòu)成完整的物-場模型，引入第二個物S2（熒光粉）和一個場F(紫外輻射) ，完善了具有不完整功能的系統(tǒng)。,S1,S2,F,S1,S2,S1,F,氟利昂,熒光粉,氟利昂,紫外輻射,紫外輻射,氟利昂,熒光粉,TRIZ理論（5）：物場模型分析,15,問題模型二及其解法,模型的三個元素齊全，但是產(chǎn)生了有害的效果。,這種問題有兩種解法: 加入一個新物質(zhì)(S3) 增加另一個場(F2),TRIZ理論

6、（5）：物場模型分析,16,解決方案一,加入一個新物質(zhì)(S3)，用來阻止有害作用。,S3可以是修改后的S1或S2，或者是通過共同改變S1、S2得來。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,17,有害效果的完整模型實(shí)例,為增加室內(nèi)的私密性安裝了窗簾，但嚴(yán)重影響了室內(nèi)的光照度。,改換窗簾 窗玻璃改為磨砂玻璃。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,18,有害效果的完整模型實(shí)例,冬季加熱水桶來取暖，但產(chǎn)生了不希望的水蒸氣。怎么辦？,加入一些機(jī)油 （暖氣中的水可否換成油？）,熱能,水,空氣,水+機(jī)油,TRIZ理論（5）：物場模型分析,19,有害效果的完整模型實(shí)例,例：在寒冬低溫可能造成地面開裂，進(jìn)而損壞地下電

7、纜。為保護(hù)電纜，有專利提出可以開設(shè)一條與電纜溝并排的窄溝，以隔斷地面張力對電纜的影響。 在本例中，我們可以將電纜溝看成是一個局部，窄溝也是一個局部，兩者才組成了一個整體。需要注意的是，不能將窄溝看成是中間隔斷體，因?yàn)榈孛娴拈_裂對電纜溝和窄溝的作用是同時存在的，只不過因?yàn)檎瓬细菀仔巫?，所以地面的開裂對電纜溝的影響就變小了。窄溝在此的作用類似機(jī)械零件設(shè)計時的卸荷槽。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,20,解決方案二,增加另一個場(F2)，用來平衡產(chǎn)生有害效果的場。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,21,有害效果的完整模型實(shí)例,要避免零件在加工時彎曲，增加一個相對的力,平整草坪的割草機(jī),TRI

8、Z理論（5）：物場模型分析,22,問題模型三及其解法,模型的三個元素齊全，但是需要的效果不足。比如場效應(yīng)太弱、太慢等。,這類問題有三種解法: 4、 5、 6、,TRIZ理論（5）：物場模型分析,23,解決方案一,改用新的場(F2)來代替原有的場(F1)； 或用場(F2)和物質(zhì)(S3)來代替原有的場(F1) 物質(zhì)(S1)。,F2,S3,TRIZ理論（5）：物場模型分析,24,效果不足的完整模型實(shí)例,改用新的場(F2)來代替原有的場(F1)： 例：壁紙很難用刀子刮掉，改用蒸氣。,用場(F2)和物質(zhì)(S3)來代替原有的場(F1) 物質(zhì)(S1) 例：用液壓傳動代替機(jī)械力,TRIZ理論（5）：物場模型分

9、析,25,解決方案二,增加一個新的場(F2)來增強(qiáng)需要的效果,F2,TRIZ理論（5）：物場模型分析,26,效果不足的完整模型實(shí)例,要粘合兩個零件時，用夾子(F2)幫助固定。,F2,TRIZ理論（5）：物場模型分析,27,解決方案三,增加新的場(F2)和物質(zhì)(S3)來加強(qiáng)原有的效果,TRIZ理論（5）：物場模型分析,28,效果不足的完整模型實(shí)例,過濾網(wǎng)加裝一個電場，用電場使小粒子凝聚成大顆粒子，其過濾器效果大幅提升。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,29,物-場分析模型的應(yīng)用步驟,以上介紹了物-場分析模型的6種解法。 在具體應(yīng)用物-場分析模型時，建議參考以下步驟： 1、確定造成問題的相關(guān)元素

10、 2、繪制物-場分析模型（用模型反映問題） 3、選擇問題模型的一般解法 4、開發(fā)設(shè)計概念,TRIZ理論（5）：物場模型分析,30,發(fā)明問題76個標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)構(gòu)成,TRIZ理論（5）：物場模型分析,31,發(fā)明問題76個標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)構(gòu)成,TRIZ理論（5）：物場模型分析,32,應(yīng)用物場模型分析標(biāo)準(zhǔn)解的流程,、,當(dāng)前問題,判斷問題類型,需要改進(jìn)系統(tǒng),建立物場模型,測量和檢測問題,建立物場模型,第四級,判斷模型類型,產(chǎn)生有害效應(yīng),模型不完整,作用不足,第一級,第二、三級,第五級,TRIZ理論（5）：物場模型分析,33,效應(yīng)不足模型_標(biāo)準(zhǔn)解法（2-8）,1、內(nèi)部型復(fù)雜物場 在系統(tǒng)內(nèi)部引入添加物以強(qiáng)化物-場模

11、型 2、外部型復(fù)雜物場 增加系統(tǒng)外部外部添加物以強(qiáng)化物-場模型 3、外部環(huán)境作添加物的物場 以外部環(huán)境系統(tǒng)作為添加物以強(qiáng)化物-場模型 4、外部環(huán)境物場 修正或改變環(huán)境以強(qiáng)化物場模型 5、微小量原則 對微小量進(jìn)行后期控制以增加可操作性 6、極大值原則 通過物質(zhì)引入而使系統(tǒng)指標(biāo)不超過最大值以增加安全性 7、選擇性極大值 原則在局部實(shí)現(xiàn)最大（或最小）值,TRIZ理論（5）：物場模型分析,34,有害效應(yīng)模型_標(biāo)準(zhǔn)解法（9-13）,1、加入新物質(zhì)去除有害作用。 當(dāng)S1和S2間可加物質(zhì)時，在S1和S2之間引入物質(zhì) 2、改變原有物質(zhì)去除有害作用 修改S1或S2以消除或隔斷有害效應(yīng) 3、切斷有害作用 局部作用

12、以切斷有害效應(yīng) 4、加入新場去除有害作用 增加反向的場以中和有害效應(yīng) 5、關(guān)閉磁作用 在不需要磁效應(yīng)時關(guān)閉磁作用,TRIZ理論（5）：物場模型分析,35,物-場分析模型的應(yīng)用實(shí)例,實(shí)例1： 銅板的清洗問題,實(shí)例2： 太空錘設(shè)計 實(shí)例3： 防止鋼丸發(fā)送機(jī)彎管破損,TRIZ理論（5）：物場模型分析,36,實(shí)例1：銅板的清洗問題,電鍍純銅時，少許電解液會留在銅表面的微孔中。若不清除，電解液干燥時會留下氧化的痕跡，減少產(chǎn)品的外觀和價值。因此通常在儲存之前，要先沖洗表面。但是因?yàn)槲⒖缀苄?，即使用大量的水沖洗，還是會有一些電解液留在微孔中。 改進(jìn)的方法？,TRIZ理論（5）：物場模型分析,37,實(shí)例1：銅

13、板的清洗問題,第一步：確定造成問題的相關(guān)元素 物質(zhì)：電解液 (S1)，水(S2) 場：機(jī)械力(F),TRIZ理論（5）：物場模型分析,38,第二步：用物-場分析模型反映問題 物質(zhì)：電解液(S1)，水(S2) 場：機(jī)械力(F) 功能問題：效果不足,實(shí)例1：銅板的清洗問題,TRIZ理論（5）：物場模型分析,39,第三步：選擇問題模型的一般解法 效應(yīng)不足的完整模型有3種解法 4. 改用新的場(F2)來代替原有的場(F1)；或用場(F2)和物質(zhì)(S3)來代替原有的場(F1) 物質(zhì)(S1)。 5. 增加一個新的場(F2)來增強(qiáng)需要的效果 6. 增加新的場(F2)和物質(zhì)(S3)來加強(qiáng)原有的效果 本問題適用

14、的解法為5、6兩種。,實(shí)例1：銅板的清洗問題,TRIZ理論（5）：物場模型分析,40,第四步：開發(fā)設(shè)計概念（一）,增加新的場(F2)，來增強(qiáng)清洗的效果,F2,S1,S2,F,S1,S2,F,TRIZ理論（5）：物場模型分析,41,尋找新的場來增強(qiáng)清洗效果 機(jī)械、熱、化學(xué)、磁場？,機(jī)械力：利用超音波 熱力：用熱水 化學(xué)力：利用溶劑 磁力：磁化水,實(shí)例1：銅板的清洗問題,TRIZ理論（5）：物場模型分析,42,第四步：開發(fā)設(shè)計概念（二）,增加新的場(F2)和物質(zhì)(S3)來加強(qiáng)原有的效果,F1,S1,S2,F2,S3,S2,F1,S1,TRIZ理論（5）：物場模型分析,43,最終解決方案,F2：壓力

15、，S3：蒸氣 高壓蒸氣(超過100C)可以深入微孔，強(qiáng)迫清出電解液,F2,S3,S2,F1,S1,TRIZ理論（5）：物場模型分析,44,例2：太空中的錘子？,太空中修理航空器可能會用到錘子。 太空中用的錘子如何設(shè)計？,TRIZ理論（5）：物場模型分析,45,例2：太空中的錘子,在地面上使用錘子時，由于重力作用，沖擊后的錘子不可能產(chǎn)生反彈； 但在太空中，由于沒有重力，錘子經(jīng)沖擊后，會以非常危險的速度向使用者的頭部反彈。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,46,實(shí)例2：太空中的錘子？,第一步：確定造成問題的相關(guān)元素 物質(zhì)：工件 (S1)，錘子(S2) 場：力(F),TRIZ理論（5）：物場模型分

16、析,47,實(shí)例2：太空中的錘子？,第二步：用物-場分析模型反映問題,物質(zhì)：工件(S1)，錘子(S2) 場：力(F) 功能問題：產(chǎn)生有害作用。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,48,第三步：選擇問題模型的一般解法 有害效應(yīng)的完整模型有2種常用解法： 1、加入一個新物質(zhì)(S3)，用來阻止有害作用。 2、增加另一個場(F2)，用來平衡產(chǎn)生有害效果的場。,實(shí)例2：太空中的錘子？,TRIZ理論（5）：物場模型分析,49,第四步：開發(fā)設(shè)計概念（一）,加入一個新物質(zhì)(S3)，用來阻止有害作用。,S3可以是修改后的S1或S2，或者是通過共同改變S1、S2得來。,TRIZ理論（5）：物場模型分析,50,解題思

17、路及最終解決方案,將高密度的液態(tài)物質(zhì)（水銀）置于錘頭的空腔內(nèi)。通過引入S3水銀，在錘子下落時，高密度的水銀位于錘頭空腔的頂部；在沖擊的瞬間，水銀將產(chǎn)生慣性力F2抵消了錘子的反彈力F1。 矛盾矩陣解決方案？,TRIZ理論（5）：物場模型分析,51,實(shí)例3：防止鋼丸發(fā)送機(jī)彎管破損,問題：如何防止鋼丸發(fā)送機(jī)彎管破損？ 描述：鋼丸(S1)碰撞，使管壁(S2)破裂。 類型：有害效應(yīng)的完整模型,壓縮空氣 和鋼珠,管壁S2,鋼珠S1,TRIZ理論（5）：物場模型分析,52,第三步：選擇問題模型的一般解法 有害效應(yīng)的完整模型有2種解法： 1、加入一個新物質(zhì)(S3)，用來阻止有害作用。 2、增加另一個場(F2)，用來平衡產(chǎn)生有害效果的場。,實(shí)例3：防止鋼丸