產(chǎn)品創(chuàng)新思維與方法 課件 第9章 產(chǎn)品創(chuàng)新問(wèn)題求解：物-場(chǎng)模型與標(biāo)準(zhǔn)解方法

第九章物-場(chǎng)模型與標(biāo)準(zhǔn)解方法產(chǎn)品創(chuàng)新問(wèn)題求解《產(chǎn)品創(chuàng)新思維與方法》目錄9.1什么是場(chǎng)-物模型9.2場(chǎng)-物模型的類別9.3什么是標(biāo)準(zhǔn)解9.4標(biāo)準(zhǔn)解的應(yīng)用9.1什么是場(chǎng)-物模型在TRIZ的物-場(chǎng)模型中，“物質(zhì)”一般是指存在質(zhì)量（重量）的物體，而“場(chǎng)”則是兩個(gè)“物質(zhì)”之間發(fā)生聯(lián)系和作用的媒介。場(chǎng)是指完成某種功能所需的方法或手段，通常是一些能量的形式，如磁場(chǎng)、重力、電能、熱能、化學(xué)能、聲能、光能等。物質(zhì)是指某種物體或過(guò)程，可以是整個(gè)系統(tǒng)，也可以是一個(gè)大系統(tǒng)里面的子系統(tǒng)或單個(gè)的物體；甚至可以是環(huán)境，這些取決于實(shí)際的情況。物質(zhì)之間依靠場(chǎng)來(lái)連接。9.1什么是場(chǎng)、物場(chǎng)物9.1常見的場(chǎng)場(chǎng)符號(hào)名稱舉例G重力場(chǎng)重力Me機(jī)械場(chǎng)摩擦力，壓力，慣性，離心力P氣動(dòng)場(chǎng)空氣動(dòng)力學(xué)，空氣靜力學(xué)H液壓場(chǎng)流體靜力學(xué)，流體力學(xué)A聲學(xué)場(chǎng)聲波，超聲波Th熱學(xué)場(chǎng)熱傳導(dǎo)，熱交換，絕熱，熱膨脹，雙金屬片記憶效應(yīng)Ch化學(xué)場(chǎng)燃燒，氧化反應(yīng)，還原反應(yīng)，溶解，鍵合，置換，電解E電場(chǎng)靜電，感應(yīng)電，電容電M磁場(chǎng)靜磁，鐵磁O光學(xué)場(chǎng)光（紅外線、可見光、紫外線），反射，折射，偏射R放射場(chǎng)X-射線，不可見電磁波B生物場(chǎng)發(fā)酵，腐爛，降解N粒子場(chǎng)α-，β-，γ-粒子束，中子，電子，同位素物-場(chǎng)模型從技術(shù)系統(tǒng)的功能出發(fā)，用符號(hào)語(yǔ)言來(lái)建立與已經(jīng)存在的系統(tǒng)或新技術(shù)系統(tǒng)問(wèn)題相關(guān)聯(lián)的功能模型，并對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行分析的方法，是面向功能的直觀的分析方法。物-場(chǎng)模式可以描述技術(shù)系統(tǒng)中不同元素之間發(fā)生的不足的、有害的、過(guò)度的和不需要的各種相互作用；而產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)人員通過(guò)使用這些特定的符號(hào)來(lái)有序地進(jìn)行解決發(fā)明問(wèn)題的方法。當(dāng)無(wú)法確定技術(shù)系統(tǒng)（或子系統(tǒng)）中的工程參數(shù)時(shí)，顯然也就無(wú)法運(yùn)用矛盾矩陣來(lái)尋找相應(yīng)的發(fā)明原理，這時(shí)可以借助物-場(chǎng)模型分析工具來(lái)尋求解決方案。9.1場(chǎng)-物模型阿奇舒勒認(rèn)為，如果問(wèn)題的物-場(chǎng)模型是一樣的，那么解決方案的流程和標(biāo)準(zhǔn)解也可能是一樣的，并且和這個(gè)產(chǎn)品發(fā)明設(shè)計(jì)問(wèn)題來(lái)自哪個(gè)具體領(lǐng)域無(wú)關(guān)。在發(fā)明問(wèn)題解決理論中，最小的工程或技術(shù)系統(tǒng)至少應(yīng)當(dāng)由兩個(gè)元素以及兩個(gè)元素間傳遞的能量（場(chǎng)）所組成，才可以執(zhí)行一個(gè)功能。阿奇舒勒和他的團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)功能的研究，發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出了以下三條定律：所有的功能都可以分解為3個(gè)基本元素（兩個(gè)物質(zhì)，一個(gè)場(chǎng)）；一個(gè)存在的功能必定至少包含3個(gè)基本（兩個(gè)物質(zhì)，一個(gè)場(chǎng)）；如果將具有相互作用的3個(gè)元素（兩個(gè)物質(zhì)，一個(gè)場(chǎng)）進(jìn)行有機(jī)組合將形成一個(gè)功能。最小系統(tǒng)9.1最小系統(tǒng)基本的場(chǎng)-物模型阿奇舒勒把功能定義為兩個(gè)物質(zhì)（元素）與作用于它們中的場(chǎng)（能量）之間的交互作用：物質(zhì)S2通過(guò)能量（場(chǎng)）F作用于物質(zhì)S1，產(chǎn)生的輸出（功能）。因此，在功能的3個(gè)基本元素中S1與S2是具體的，即是“物”（一般用S1表示原料，用S2表示工具）；F是抽象的，即是“場(chǎng)”。這就構(gòu)成了物-場(chǎng)模型。9.1基本場(chǎng)-物模型何為戰(zhàn)略風(fēng)扇通過(guò)機(jī)械場(chǎng)影響皮膚表面或周圍水分9.1場(chǎng)-物模型示例9.2場(chǎng)-物模型的類別人們?cè)诳茖W(xué)研究和產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，形成了統(tǒng)一的物質(zhì)-場(chǎng)模型的描述方法。一般而言，物-場(chǎng)模型大致可以分為四種情況，分別是：完整的物-場(chǎng)模型；不完整的物-場(chǎng)模型；9.2.1場(chǎng)-物模型的描述效應(yīng)不足的完整模型；有害效應(yīng)的完整模型。模型符號(hào)改進(jìn)與實(shí)踐新符號(hào)9.2.1場(chǎng)-物模型的描述FS1

S2a）完整的模型

S1

S2b）不完整的模型

FS1

S2c）效應(yīng)不足的模型

FS1

S2d）有害效應(yīng)的模型

不同類別的物-場(chǎng)模型9.2.2場(chǎng)-物模型的一般解法物-場(chǎng)模型中的有效完整模型是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的期望目標(biāo)，對(duì)于3種不完善的物-場(chǎng)模型，TRIZ理論提出了針對(duì)不完善物-場(chǎng)模型改進(jìn)的6種一般解法。解法1：補(bǔ)充元素。補(bǔ)齊物-場(chǎng)模型所欠缺的元素，增加場(chǎng)F或工具S2使其成為有效完整模型。+FS1

S2S1

S1

S2或解法2：加入第三種物質(zhì)S3，用來(lái)阻止有害作用。解法3：增加另一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)消除有害的效應(yīng)。解法4：用另外的一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)替代原來(lái)的場(chǎng)F1。FS1

S2加入物質(zhì)S3FS1

S2S3

FS1

S2加入場(chǎng)（F2）FS1

S2F2

F1S1

S2用場(chǎng)F2替換場(chǎng)F1F2S1

S2解法5：增加另外的一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)強(qiáng)化有用的效應(yīng)。解法6：加入一個(gè)物質(zhì)S3并加上另一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)提高有用效應(yīng)。FS1

S2增加場(chǎng)F2FS1

S2F2

FS1

S2增加場(chǎng)F2、物質(zhì)S3FS1

S2F2S3

S2何為戰(zhàn)略9.2.2場(chǎng)-物模型的一般解法序號(hào)分類解法1有效完整模型-2不完整模型解法1：補(bǔ)齊所缺的元素，增加場(chǎng)F或工具S2,使得模型變成完整的模型3效應(yīng)不足的完整模型解法4：用另外一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)替換原來(lái)的場(chǎng)F1。解法5：增加另外一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)強(qiáng)化有用的效應(yīng)。解法6：插進(jìn)一個(gè)物質(zhì)S3并加上另一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)提高有用的效應(yīng)。4有害效應(yīng)的完整模型解法2：加入第三種物質(zhì)S3，用來(lái)阻止有害的作用。解法3：增加另外一個(gè)場(chǎng)F2來(lái)抵消掉原來(lái)的有害場(chǎng)的效應(yīng)。不同的物-場(chǎng)模型所使用的一般解法有效完整的物-場(chǎng)模型是一種理想的狀態(tài)，也是設(shè)計(jì)者所要追求的一種狀態(tài)。在完整的物-場(chǎng)模型中，功能的三個(gè)元素都存在，而且相互之間的作用充分。日常生活中常見的完整物質(zhì)-場(chǎng)模型有：用螺絲刀移動(dòng)（擰緊或取出）螺釘，用手拿著一個(gè)空的紙杯或茶杯，用普通錘子移動(dòng)（敲擊）釘子等。9.2.3有效完整的場(chǎng)-物模型FS1

S2機(jī)械場(chǎng)螺絲刀螺釘不完整的物-場(chǎng)模型是指實(shí)現(xiàn)功能的三個(gè)元素（兩個(gè)物質(zhì)，一個(gè)場(chǎng)）不齊全，可能是缺少了場(chǎng)，也可能是缺少了物質(zhì)，從而導(dǎo)致物-場(chǎng)模型達(dá)不到預(yù)期的效果，需要增加系統(tǒng)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)有效完整的系統(tǒng)功能。9.2.4不完整的場(chǎng)-物模型FS1

S2S1

S2a)濕衣服b)洗衣機(jī)脫水機(jī)械場(chǎng)離心力解法1創(chuàng)新反思9-1生活中不完整模型的場(chǎng)景效應(yīng)不足的完整物-場(chǎng)模型是指實(shí)現(xiàn)功能的三個(gè)元素都齊全，但是設(shè)計(jì)者所要追求的功能未能有效實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)不足。為了實(shí)現(xiàn)或達(dá)到設(shè)計(jì)者預(yù)期的功能效應(yīng)，需要對(duì)原有的系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)(解法4、解法5和解法6)。9.2.5效應(yīng)不足的完整模型F1S1

S2用熱學(xué)場(chǎng)替換光學(xué)場(chǎng)F2S1

S2a)太陽(yáng)下晾干衣服b)烘干機(jī)烘干衣服太陽(yáng)（光學(xué)場(chǎng)）烘干機(jī)（熱學(xué)場(chǎng)）解法4a)植樹b)用支架固定樹解法5FS1

S2增加機(jī)械場(chǎng)F2FS1

S2F2

重力場(chǎng)重力場(chǎng)機(jī)械場(chǎng)泥土樹樹泥土c）物場(chǎng)模型的改進(jìn)a)涂料防腐b)電化學(xué)防腐解法6c）物場(chǎng)模型的改進(jìn)FS1

S2增加電場(chǎng)F2、活潑金屬S3FS2

S2F2S1

S3化學(xué)場(chǎng)化學(xué)場(chǎng)電場(chǎng)涂料船體船體涂料活潑金屬創(chuàng)新反思9-2海洋中的船舶有害效應(yīng)的完整物-場(chǎng)模型是指三個(gè)元素完整，但是所組成的模型中產(chǎn)生了有害效應(yīng)。可采用解法2和解法3來(lái)進(jìn)行改進(jìn)。9.2.6有害效應(yīng)的完整模型a)結(jié)冰地面行駛的汽車b)加上鐵鏈的輪FS1

S2加入鐵鏈S3FS1

S2S3

摩擦力輪胎冰面摩擦力輪胎冰面鐵鏈創(chuàng)新反思9-3結(jié)冰的地面駕駛汽車解法2c）物-場(chǎng)模型的改進(jìn)a)原來(lái)的系統(tǒng)b)加入磁場(chǎng)后的系統(tǒng)車創(chuàng)新反思9-4通過(guò)管道運(yùn)輸金屬顆粒解法3FS1

S2加入磁場(chǎng)（F2）FS1

S2F2

氣動(dòng)場(chǎng)氣動(dòng)場(chǎng)金屬顆粒金屬顆粒管道轉(zhuǎn)角管道轉(zhuǎn)角磁場(chǎng)c）物-場(chǎng)模型的改進(jìn)9.3什么是標(biāo)準(zhǔn)解為了解決系統(tǒng)存在的問(wèn)題，可以向產(chǎn)品（技術(shù)）系統(tǒng)增加物質(zhì)，或改進(jìn)物質(zhì)之間的相互作用，從而實(shí)現(xiàn)物-場(chǎng)模型的變換。因此，可利用這種變換規(guī)則對(duì)各類技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行描述。阿奇舒勒先生發(fā)現(xiàn)共有76種這樣的規(guī)則，并完成了標(biāo)準(zhǔn)解的方法體系。標(biāo)準(zhǔn)解和物-場(chǎng)模型是經(jīng)典TRIZ（萃智）的核心內(nèi)容，也是主要的發(fā)明問(wèn)題求解方法之一。阿奇舒勒和他的團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)大量專利的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)針對(duì)物-場(chǎng)模型的解法可以總結(jié)為有76種，并且可以應(yīng)用在不同的工程技術(shù)領(lǐng)域，因此稱它們?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)解。9.3標(biāo)準(zhǔn)解按所解決問(wèn)題的類型，TRIZ理論把76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解劃分為五大類，且這五大類還可以繼續(xù)進(jìn)一步劃分為18個(gè)子級(jí)，TRIZ的76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解是一個(gè)分層結(jié)構(gòu)的方法體系。9.3標(biāo)準(zhǔn)解分類級(jí)別名稱子級(jí)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)解數(shù)1建立或拆解物-場(chǎng)模型213（從第1到第13標(biāo)準(zhǔn)解）2強(qiáng)化物-場(chǎng)模型423（第14標(biāo)準(zhǔn)解到第36標(biāo)準(zhǔn)解）3向超系統(tǒng)或微觀級(jí)轉(zhuǎn)化26（從第37到第42標(biāo)準(zhǔn)解）4檢測(cè)和測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)解法517（從第43到第59標(biāo)準(zhǔn)解）5簡(jiǎn)化與改善策略517（從第60到第76標(biāo)準(zhǔn)解）合計(jì)5級(jí)18769.4標(biāo)準(zhǔn)解的應(yīng)用采用物-場(chǎng)模型進(jìn)行功能分析應(yīng)用于產(chǎn)品創(chuàng)新或改進(jìn)設(shè)計(jì)的工作流程（需要較為豐富的工程經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)作為基礎(chǔ)）：第一步，識(shí)別功能系統(tǒng)中的部件，定義物-場(chǎng)模型所需的三個(gè)要素；第二步，根據(jù)功能分析和分解的結(jié)果，構(gòu)建系統(tǒng)功能的物-場(chǎng)模型；第三步，根據(jù)功能類別，分析系統(tǒng)的功能模型，確定物-場(chǎng)模型的類型，嘗試發(fā)現(xiàn)待改進(jìn)的物-場(chǎng)模型，然后在76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解中尋找適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)解作為初步的解決方案；第四步，進(jìn)一步拓展標(biāo)準(zhǔn)解的外延，以達(dá)到系統(tǒng)的有效和完善；第五步，實(shí)現(xiàn)具體的解；第六步，探求另外的可行解。9.4.1場(chǎng)-物模型的工作流程在不斷的產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐中，人們總結(jié)出了一套標(biāo)準(zhǔn)解的使用流程，如右圖所示。標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)是針對(duì)已有專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，所以推薦的標(biāo)準(zhǔn)解并不一定是最合適的方法，只是較為常用的發(fā)明問(wèn)題求解方法，需靈活應(yīng)用。9.4.2標(biāo)準(zhǔn)解應(yīng)用流程在不斷的產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐中，人們總結(jié)出了一套標(biāo)準(zhǔn)解的使用流程，如右圖所示。標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)是針對(duì)已有專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，所以推薦的標(biāo)準(zhǔn)解并不一定是最合適的方法，只是較為常用的發(fā)明問(wèn)題求解方法，需靈活應(yīng)用。復(fù)習(xí)思考題1.什么是物-場(chǎng)模型？2.阿奇舒勒通過(guò)對(duì)功能的研究，發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出了哪三條定律？3.物-場(chǎng)模型的描述都有哪些符號(hào)及意義？4.物-場(chǎng)模型的一般解法都有哪些？5.什么是有效完整的物-場(chǎng)模型？6.什么是不完整的物-場(chǎng)模型？7.什么是效應(yīng)不足的完整模型？8.什么是有害效應(yīng)的完整物-場(chǎng)模型？9.各種類型的物-場(chǎng)模型分別可以用那些一般解法？10.什么是標(biāo)準(zhǔn)解？11.標(biāo)準(zhǔn)解是如何分類的？12.不完整的物-場(chǎng)模型應(yīng)該選用哪些標(biāo)準(zhǔn)解？13.效應(yīng)不足的完整物-場(chǎng)模型應(yīng)該選用哪些標(biāo)準(zhǔn)解？14.有害效應(yīng)的完整物-場(chǎng)模型應(yīng)該選用哪些標(biāo)準(zhǔn)解？15.現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，由于科技的發(fā)展，各種裝備車輛的裝甲越來(lái)越厚，性能也越來(lái)越好，如坦克，裝甲運(yùn)兵車，突擊戰(zhàn)車等，士兵們就像躲在一個(gè)個(gè)烏龜殼里面，請(qǐng)