物场模型及76个标准场
• 物场模型之问题模型二
模型的三个元件都在，但是需要的效果不足
F1
F2
S2
S1
S3
S1
解决方法：改用新的场(F2)或场和物质(F2+S3)来代替原有的场(F1)或 场和物质(F1+S2)。
例：壁纸很难用刀子刮掉，改用蒸气
物质-场模型
• 物场模型
油漆墙壁
化学力
油漆墙壁ຫໍສະໝຸດ 化学力油漆墙壁
物质-场模型
• 物场模型之问题模型一
需要的效果没有产生，表示模型缺少一至两个元件
S2
油漆
S1
墙壁
例：液体(S2)含有空气泡(S1) 增加离心力(F)可以分离空气泡
离心力
液体
气泡
解决方法：补齐缺少的元件，使成为标准的Su-Field模型。
物质-场模型
内容大纲
1 物质-场模型 2 物质-场模型的转换规则 3 物质-场模型建立的流程 4 76个标准解及应用
物质-场模型
• 功能是价值工程研究的核 心问题。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。
F2
F1
S 技术过程(TP)
•热膨胀 •换能器 •电磁线圈
Heat
SOLID BODY F thermal
Force Shape
size
F mechanical
S solid body
物质-场模型
置于压力锅内，先升至6psi，
后急速降至2psi
F2
F1
S 技术过程(TP)
物质-场模型
• 物场模型
什么是物质和场？
• 场(F) : 系统中的能量，使物质完成某个过程的能力。
符号
名称
举例
G
重力场 重力
Me
机械场 压力，惯性，离心力
P
气动场 空气静力学，空气动力学
H
液压场 流体静力学，流体力学
机械场：FMe
A
声学场 声波，超声波
Th
热学场 热传导，热交换，绝热，热膨胀，双金属片记忆效应
Ch
化学场 燃烧，氧化反应，还原反应，溶解，键合，置换，电解
E
电场 静电，感应电，电容电
M
磁场 静磁，铁磁
O
光学场 光（红外线、可见光、紫外线），反射、折射、偏振
R
放射场 X-射线，不可见电磁波
B
生物场 发酵，腐烂，降解
N
粒子场 α-，β-，γ- 粒子束，中子，电子；同位素
物质-场模型
• 物场模型
F
S2
S1
技术系统(TS)
F：拿锤子的手 S2：锤子 S1：钉子
• 物场模型
F type
未评估作用 期望作用 不足作用 有害作用 导致结果 改变模型
连接（正常） 直接有向作用
无作用 不足作用 有害作用
连接中断
x
改变模型
相互作用
可变作用
Victor Fey
Semyon D.Savransky
物质-场模型
• 物场模型
铣刀切割零件
机械力
铣刀
零件
机械力
铣刀
零件
物质-场模型
三角型
F
F2
F1
S2
S1
技术系统(TS)
哑铃型
F type
S 技术过程(TP)
物质-场模型
• 物场模型
F type
未评估作用 期望作用 不足作用 有害作用 导致结果
改变模型
场的类型 F type
S2=
S1=
S3=
有用结果 U
有害结果 H
环境(E) =
环境资源(ER) =
物—场模型符号
物质-场模型
技术系统的功能模型可以用一个完整的物质-场 (Substance-Field: Su-Field)三角形来表示。
FMECH
F
F
S1
S2
S2
S1
S2
S1
什么是物质和场？
物质是指某种物体或过程，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。
• 产品是功能的载体，功能 是产品的核心和本质。
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。
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 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-场模型分析是TRIZ理论中的一个重要的问题 构造、描述和分析的工具。
• 在使用物质-场模型分析和解决问题过程中，根据 模型所描述的功能问题的类型来确定问题的性质， 据此，为设计人员提供解决问题的方向。同时，结 合应用物质-场对系统功能分析的结果，进而参考 76个标准解，为设计者产生创新思维创造条件。
存在没有矛盾（冲突）的问题吗？
• 问题2：在生产超细金属线的工厂中，机器制造金属线的 效率非常高，并把它绕在一个大卷轴上，但是控制线的直 径的方法很原始，通常是将机器停下来，剪一段线来称， 由于知道线的密度，线的直径就可以算出来。如何在生产 过程中测量线的直径呢？
• 一天，主管去听音乐会，在剧院里，他突然惊呆了。“哎 呀，我找到了。”
物质-场模型及标准解
TRIZ培训师 田介花 中国科学技术咨询服务中心
存在没有矛盾（冲突）的问题吗？
• 问题1：火柴厂在改造过程中购得一种生产效率较高的设 备，这种设备能将火柴的产量提高一倍。可是，问题出在 了后面的工序上——往火柴盒里装填火柴。后面老机器应 付不了新设备的产量，也没有空场地，因此它们被全部撤 走了。此外，它们是“瞎子”，会往火柴盒里装次品（不带 火柴头的火柴），火柴头的方向也不一致，在火柴的数量 上也出错。需要一种的装填方式，以便将火柴正确的装入 数百万个火柴盒。怎么办？
• 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。
物质-场模型
技术系统存在的目的是实现功能。
Altshuller认为，所有的功能都可以分解为2种物质和1种 场，即三要素（目标、工具和场）。
4.物质场模型
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
triz物场分析与76个标准解
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
物——场模型分析
S1
S2
S1
S2 S3
手
插座
手
插座 盲文标签
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2020/6/12
机械场
电场
F
F
S1
S2
S1
S2
抹布
抽油烟机 蒸汽
抽油烟机
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蒸汽清洗机
2020/6/12
DESIGN HYH
2020/6/12
物—模型法应用步骤
1.确定物场模型的元素 2.建立问题的物-场模型 3.确定物场模型的一般解法 4.得到解决方案的物场模型充分利用挖掘其他知识工具实现问题转换
F 电场
S1
电动机
S2
扇叶
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2020/6/12
DESIGN HYH
2020/6/12
物—场模型的演化
凡是存在的客观事物必将是演化的，产品的发展亦不例外，也受到演 化规律的支配。
对于产品设计而言，就是要寻求演化在产品中具体规律的表现形式， 使设计活动更具有科学性、可控020/6/12
问题：现有地拖每次清洗后，清洁一定面积的地板后又要重新清洗地拖，直到清洁面积完
成，这样比较麻烦，能否设计一种边清洗拖布、边清洁地板的地拖？试用物场分析方法求解。
DESIGN HYH
2020/6/12
（1）确定物场模型的元素：本题所涉及的元素有：拖布(S1)、地板(S2)，机械力(F)
S2
S1
衣服
S2
洗衣机
水
热场（烘干）
F
或
S1
S2
衣服
水
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有害的，完整模型
第8章76种标准解法
F
机械场
S1
S2
装入火柴盒
火柴
磁场
F
机械场
S1
S2
S3
装入火柴盒
火柴
磁粉
第八章 76种标准解法 S1.1.3 外部合成物-场模型
系统已有元素无法按需改变，但是允许加入一种永久的或者临时的添加物帮 助系统实现功能。
F
F
S1
S2
问题模型
S1
S2 S3
解决方案模型
第八章 76种标准解法 示例：滑雪板底部涂抹蜡
F
机械场
S1
S2
滑雪板
雪
F
机械场
S1
滑雪板
S2
S3
雪
石蜡
第八章 76种标准解法
S1.1.4 与环境一起的外部物-场模型
同1. 1. 2情况，如果无法在物质的内部引入添加物，可利用环境已有的（超系 统）资源实现需要变化。
F
F
S1
S2
问题模型
S
S1
S2
解决方案模型
第八章 76种标准解法 示例：浮标内部灌装海水
同1. 1. 2情况，无法内部引入可利用环境已有的（超系统）资 源实现需要变化 同1. 1. 2情况，不允许在物质内外部引入添加物时可在环境中 引入添加物 如果要求的是作用最小模式，但难以或不能提供，应先使用最 大模式，再消除过剩物质和场 当不允许达到最大化作用时，可以用另一种物质S2传递给S1
系统同时有强弱场，出现强场时要引入物质来保护弱场
第八章 76种标准解法 第 1 级标准解法：建立和拆解物-场模型
S1.1 建立物-场模型 S1.1.1 完善物-场模型
如果物场模型不完整，可以通过添加缺失的所需元素（场或者物质）使物-场模 型完整。
76个标准解法
76 条标准解共分五类，具体内容如下。
第一类标准解：不改变或仅少量改变系统（1）改进具有非完整功能的系统No.1 假如只有S1，应增加S2 及力场F，以完整系统三要素，并使其有效。
No.2 假如系统不能改变，但可接受永久的或临时的添加物，可以在S1 或S2 内部添加来实现。
No.3 假如系统不能改变，但用永久的或临时的用外部添加物来改变S1 或S2 是可以接受的，则加之。
No.4 假定系统不能改变，但可用环境资源作为内部或外部添加物，是可接受的，则加之。
No.5 假定系统不能改变，但可以改变系统以外的环境，则改变之。
No.6 微小量的精确控制是困难的，则可以通过增加一个附加物，并在之后除去来控制微小量。
No.7 一个系统的场强度不够，增加场强度又会损坏系统，可将强度足够大的一个场施加到另一元件上，把该元件再连接到原系统上。
同理，一种物质不能很好地发挥作用，则可连接到另一物质上发挥作用。
No.8 同时需要大的（强的）和小的（弱的）效应时，需小效应的位置可由物质S3 来保护。
（2）消除或抵消有害效应No.9 在一个系统中有用及有害效应同时存在，S1及S2 不必互相接触，引入S3 来消除有害效应。
No.10 与No.9 类似，但不允许增加新物质。
通过改变S1 或S2 来消除有害效应。
该类解包括增加“虚无物质”，如：空位、真空或空气、气泡等，或加一种场。
No.11 有害效应是一种场引起的，则引入物质S3吸收有害效应。
No.12 在一个系统中，有用、有害效应同时存在，但S1 及S2 必须处于接触状态，则增加场F2 使之抵消F1 的影响，或者得到一附加的有用效应。
No.13 在一个系统中，由于一个要素存在磁性而产生有害效应。
将该要素加热到居里点以上，磁性将不存在，或者引入一相反的磁场消除原磁场。
第二类标准解：改变系统（1）变换到复杂的物-场模型No.14 串联的物-场模型：将S2 及F1 施加到S3；再将S3 及F2 施加到S1。
物场分析与标准解
一、物场分析法
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
其它的相互作用
一、物场分析法
场：系统中物质间的某种相互作用
符号 G Me P H A Th 名称 重力场 机械场 气动场 液压场 声学场 热学场 重力 压力，惯性，离心力 空气静力学，空气动力学 流体静力学，流体力学 声波，超声波 热传导，热交换，绝热，热膨胀，双金属片记忆合金 举例
Ch
E M O
化学场
电场 磁场 光学场
燃烧，氧化反应，还原反应，溶解，键合，置换，电解
静电，感应电，电容电 静磁，铁磁 光（红外线，可见光，紫外线），反射，折射，偏振
R
B N
放射场
生物场 粒子场
X-射线，不可见电磁波
发酵，腐烂，降解 α-,β-,γ-粒子束，中子，电子，同位素
一、物场分析法
由于一个人对于某系统的功能表现或者满意或者不 满意，其分别表示如下：
一、物场分析法
物质-场分析方法建立在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。 Altshuller通过对功能的研究，总结了以下3条定律 所有的功能都可以分解为3个基本元素 一个存在的功能必定由3个基本元素组成 将相互作用的3个元素进行有机组合将形成一个功能
F 热场
F
S1
S2
S1
S2 S3 托盘
菜碗
服务员手
② 例：微芯片的铜导线
在微电路中，用直径0.2微米的铜导线来替换0.35微米 宽的铝导线，腾出的空间可以在芯片上增加三倍的电组 元，提高运行速度，节约用电。铜导线对系统有有效作 用；但由于铜原子会向硅中扩散，铜导线对硅基有有害 作用，从而会恶化了整个系统。在硅和铜导线之间增加 隔离夹层，消除了铜导线与硅的有害效应
物场模型及 个标准场
面漆
零件
F离心
物质-场模型
• 物场模型之问题模型二实例
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，影响产品的外观和价值。因此通常在储存 之前，先要冲洗表面。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，有无改进的方法？
¾ 物质：水(S2)，电解液(S1) ¾ 场：机械冲洗力(F1) ¾ 功能问题：效果不足
E
电场 静电，感应电，电容电
M
磁场 静磁，铁磁
O
光学场 光（红外线、可见光、紫外线），反射、折射、偏振
R
放射场 X-射线，不可见电磁波
B
生物场 发酵，腐烂，降解
N
粒子场 α-，β-，γ- 粒子束，中子，电子；同位素
物质-场模型
• 物场模型
F
S2
S1
技术系统(TS)
F：拿锤子的手 S2：锤子 S1：钉子
物质-场模型及标准解
TRIZ培训师 田介花 中国科学技术咨询服务中心
存在没有矛盾（冲突）的问题吗？
• 问题1：火柴厂在改造过程中购得一种生产效率较高的设 备，这种设备能将火柴的产量提高一倍。可是，问题出在 了后面的工序上——往火柴盒里装填火柴。后面老机器应 付不了新设备的产量，也没有空场地，因此它们被全部撤 走了。此外，它们是“瞎子”，会往火柴盒里装次品（不带 火柴头的火柴），火柴头的方向也不一致，在火柴的数量 上也出错。需要一种的装填方式，以便将火柴正确的装入 数百万个火柴盒。怎么办？
物场模型练习
• 为了提高精度，首先我们用电磁场代替机械场， 然后引入第二种物质构造一个物场。如下图，电 磁场F1作用于S1，这段金属线将和第二种物质S2 相互作用而发出信号场F2的某种形式，传递出线 的直径的信息。
76个标准解法物场模型画法
76个标准解法物场模型画法物场模型是指用来描述物理现象的一种模型，通常包括物体、力、运动等要素。
标准解法是指在特定情况下被认为是最有效的解决问题的方法。
在物场模型的画法中，有许多标准解法可以被应用。
以下是一些常见的标准解法物场模型画法：1. 自由体图法，自由体图法是一种将物体从整体中分离出来，然后绘制出受到的各种力的方向和大小的方法。
通过自由体图，可以清晰地看到物体受到的各种力的作用情况，有助于分析物体的运动状态。
2. 受力分析法，受力分析法是一种通过分析物体受到的各种力的大小和方向，从而得出物体所受合力的方法。
在物场模型的画法中，可以通过受力分析法清晰地表示出物体所受的各种力，从而更好地理解物体的受力情况。
3. 力的合成与分解法，力的合成与分解法是一种将多个力合成为一个合力或者将一个力分解为多个分力的方法。
在物场模型的画法中，可以通过力的合成与分解法将多个力合成为一个合力，从而简化物体受力的分析过程。
4. 力矩法，力矩法是一种通过计算物体所受力矩的大小和方向，从而得出物体的平衡条件的方法。
在物场模型的画法中，可以通过力矩法计算物体所受的力矩，从而判断物体的平衡状态。
5. 动量守恒法，动量守恒法是一种通过分析物体在碰撞或者运动过程中的动量变化，从而得出物体的运动状态的方法。
在物场模型的画法中，可以通过动量守恒法分析物体在碰撞或者运动过程中的动量变化，从而更好地理解物体的运动状态。
以上是一些常见的标准解法物场模型画法，通过这些方法可以更好地理解和分析物体的受力和运动情况。
希望这些内容能够对你有所帮助。
76种标准解法
TRIZ的“76个标准解”是G. S. Altshuller和他的同事在１９７５到１９８５年间汇编的。
分五大类：１、不用改变或微小改变来改善系统１３个标准解２、通过改变系统来改善系统２３个标准解３、系统转换６个标准解４、探测和测量１７个标准解５、简化和改善的策略１７个标准解合计７６个标准解（参考１－５）发表的与40个原理相对照的列表显示，那些熟悉40个原理的人，能够通过学习物场分析和76标准解提高他们解决问题的能力。
76个标准解对三级发明问题有用。
三级发明能明显的提高现有系统，它占所有专利的18%。
一个现有系统内部的发明冲突，经常通过引入一些全新的元素来解决。
这类解需要几百个经过实验测试的想法。
例子包括：用自动传动代替汽车的标准传动；给电钻上加个离合器。
这些发明通常包括其它工业完整的技术，但这些技术在在工业内也不是广为人知。
这个作为结果的解答形成了一个行业内的转换范例。
三级的创新在公认的想法和原理的行业范围之外。
在ARIZ中，在物场模型揭示了，和任何解的约束都确定了之后，76个标准解才能作为一个步骤来应用。
模型和约束用来识别问题的等级和特定解。
当应用在ARIZ中，把物场模型作为感兴趣区域来观察是有用的。
当在其它TRIZ的指导材料，经常用例子来说明标准解在许多领域中各类问题的应用在物场模型中，会应用到下列符号：场模型……………………F（类型）有用作用…………………U有害作用…………………H环境外部环境资源坚固76种标准解法第一类为了获得想要的结果或者消除不想要的结果而改变系统。
不改变系统或仅对系统进行比较小的改变。
这一组解法包括了补全不完全物场所需要的解法。
（不完全物场：物—场术语，是指不同时包含1S ， 2S , 和 F ，或者场F 的作用不充分。
）场包括机械场，热场、化学场、声场、电场、磁场、重力场、弱相互作用、强相互作用。
1.1 改进不充分系统的性能1.1.1 补全不完全物场。
如果物场中仅有对象1S 加入第二个对象2S 和一个作用的场F 。
TRIZ理论四-物场分析与76个标准解
发明问题76个标准解的分类
类别
分类名称
第一类 建立或拆解物场模型
第二类 增强物场模型
第三类 向超系统或微观级转化
第四类 检测和测量的标准解
第五类 应用标准解的标准
合计
子系统数量 13 23 6 17 17 76
第1类：建立或拆解物场模型
S1.1 建立物场模型 S1.2 拆物场模型
S1.1 建立物场模型
S1.1.6 施加过渡物质
如果微小量的精确控制很难实现，可以通过应用 和消除盈余来实现微小量的控制
F S1
S1
S2
Fmax
过量的场用物质来消除
S1
F S2
过量的物质用场（用能
生成场的物质）来消除。
S1
S2max
实例：磁发电机的陶瓷板上塗强磁导电材料 （首先全面覆盖，然后再去除过量部分）
首先向整个陶瓷板满喷上一层强磁涂料，随后将 喷洒在凸面上的过量部分通过机械作用将它去除 掉，最后只让在板槽中留下薄薄的一层强磁性导 电材料
S1
S2
路S3 标＋涂层
实例：查找出压缩机氟利昂渗漏处 （建立外部合成物场模型）
将外部添加物S3荧光粉掺入压缩机内的润滑油中，然后再用 紫外光照射压缩机，通过渗漏出的润滑油中荧光粉发出的 光，可以准确地确定氟利昂的渗漏部位。
紫外光
F
F
S1
S2
S1
压缩机 氟利昂
S1 S3 ＋荧光粉
S1.1.4 利用环境中的资源
F
F
S1
轴承
S2
S1
润滑剂
S2Sed
润滑油＋电解液
实例：拍摄太空物体图像
利用望远镜在正常的环境下拍摄太空物体的图像 很不清晰，倘若在太空中设置望远镜，由于完全 改变了的环境，致使望远镜的功能和清晰度达到 大大提高。