TRIZ理论之物场分析
TRIZ的九大经典理论体系
TRIZ的九大经典理论体系TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。
经过半个多世纪的发展，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系。
TRIZ解决问题过程中，将问题的通解具体化是一个难点，这需要有深厚的领域背景知识。
TRIZ理论认为，一个成功的设计可由如下公式描述：S=Pc×Pkn×(1+M)×(1+T)其中：S——成功的设计；Pc——个人解决问题的能力；Pkn——领域知识的水平与经验；M——TRIZ方法论与哲学思想的运用；T——TRIZ工具的运用。
在公式中，Pc和Pkn 都与领域知识有关。
因此，尽管TRIZ理论的创始人阿奇舒勒否认了经验知识在TRIZ 理论中的重要性，但从上述公式可以看出经验知识依然对TRIZ理论的应用构成了重要的支持。
所以，在TRIZ 理论中融入经验思维模式，应是TRIZ理论在应用中的一个发展方向。
(一)TRIZ的技术系统八大进化法则。
阿奇舒勒的技术系统进化论可与达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，称为三大进化论。
TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：1、技术系统的S曲线进化法则；2、提高理想度法则；3、子系统的不均衡进化法则；4、动态性和可控性进化法则；5、增加集成度再进行简化法则；6、子系统协调性进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则。
技术系统的这八大进化法则可应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等。
它可用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。
(二)最终理想解(IFR)。
TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解(ideal final result，IFR)，以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。
TRIZ基本理论物场模型分析
物-场分析模型的符号含义
符号
意义
需要的效果 不足的效果 有害的效果
11
问题模型一及其解法
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。
不完整模型的一般解法： 补齐所缺失的元素
S2
S1
12
解决办法
增加需要的元件，完善物-场三角形
F
S2
S1
13
30
发明问题76个标准解系统构成
第一级 建立或完善物场模型的标准解系统………………………13 1.1 建立物场模型……………………………………8 1.2 消除物场模型的有害效应………………… ……5
第二级 强化物场模型的标准解系统……………………………… 23 2.1 向复合物场模型进化 ………………………… 2 2.2 加强物场模型…… ………………………………6 2.3 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……… ………………… 12
S1和S2是组成技术系统
的两个物质。
F
S1：工件；
S2：工具。
场(F)是物-场模型中产 生作用力的一种能量。
S2
S1
6
物质与场的种类
物质的种类： 材料 工具 零件 人 环境
场的种类： 机械能 热能 化学能 电能 磁能
7
例一
铣刀切割零件
机械力
铣刀
零件
8
例二
吸尘器清洁地毯
3. 例：用液压传动代替机械力
25
解决方案二
增加一个新的场(F2)来增強需要的效果
F
S2 F2
S1
26
效果不足的完整模型实例
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
基于TRIZ理论之物
基于TRIZ理论之物摘要本文阐述triz理论中物-场模型分析方法的原理和应用步骤，并介绍了应用用物-场模型分析方法对学生宿舍小区自动供水系统进行优化改造，成功解决经常产生间断性供水故障。
关键词 triz理论；物-场分析；优化中图分类号tu99 文献标识码a 文章编号1674-6708（2012）80-0195-020 引言本校学生宿舍全自动供水系统是机电仪等设备的高效集成。
由于使用年限比较长，后来经常间歇性供水故障。
如何有效排除这一故障，笔者对系统现场进行全面检查、分析，准确判断了故障的部位，并按triz理论中物―场分析原理，对系统进行了优化改造，彻底解决了间歇性供水问题。
1 triz理论1.1 triz内容简介triz理论是研究解决发明问题的系统化方法学。
是teoriya resheniya izobreatatelskikh zadatch的缩写，意思为“发明问题解决理论”。
triz理论认为：任何技术（人工）系统都是按客观规律进化的，系统进化客观规律可以被人们发现、认知和利用。
triz 理论由进化法则、最终理想解、40个发明原理、39个工程参数和矛盾矩阵、物理矛盾的分离原理、物-场分析模型、76个标准解、发明问题解决算法和知识效应库等九个部分。
1.2 triz理论中物-场分析模型物-场模型分析是最简单和最受欢迎的triz工具之一，该理论认为实现一个完整功能有三个基本元件。
两个物质和一个场是最小的具有工作能力的可控技术系统模型。
triz理论中的物-场模型如图1。
s1和s2为产生相互作用的两个物质，f是物质之间的效应（即场）。
在triz理论中，常见的物-场模型有四种：“效完整模型”，三个元素都存在，且都有效，系统功能是有效、正常的；“不完整模型”，三个元素不全，可能缺少物质或者是缺少场，系统不能达到预期效果的；“效应不足的完整模型”，系统虽然三个元素齐全，但没能实现希望的效应或效应实现得不足够；“有害效应的完整模型”，有三元素，但产生的效应与所希望的效应相反或是有害效应。
物-场模型分析
1物—场模型分析是TRIZ理论中的一种重要的问题描述和分析工具，用以建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型，在问题的解决过程中，可以根据物—场模型所描述的问题，来查找相对应的一般解法和标准解法。
26.1 物—场分析每个系统的出现都是为了实现某个确定的功能。
产品是功能的实现。
所谓功能，是指系统的输出与系统的输人之间正常的、期望存在的关系。
产品设计中，经常使用到传递函数：y = F (x1，x2，x3，…，x n)式中y —输出;x1，x2，x3，…，x n—输入。
输出与输入之间的函数关系F 就是功能。
系统的功能可以是一个比较大的总的功能，也可以是分解到子系统的功能，也可以一直分解下去，直达底层的功能为止。
底层的功能结构上比较简单，容易进行理解和表达。
3阿奇舒勒通过对功能的研究，发现并总结出以下3条定律:l) 所有的功能都可以分解为3个基本元素(S1，S2，F);2)一个存在的功能必定由这3个基本元素组成;3)将相互作用的3个基本元素进行有机组合将形成一个功能。
为方便表示，功能用一个三角形来进行模型化，三角形的下边2个角是3个物体(或称为物质)，上角是作用或效应(或称为场)。
物体可以是工件或工具，场是能量形式。
通常，任何一个完整的系统功能，都可以用一个完整的物—场三角形进行模型化，称为物—场分析模型。
见图7-l。
如果是一个复杂的系统，可以用多个物—场三角形来进行模型化。
45FS 1S 2图6-1 物——场分析模型6参与相互作用的物体S 1和S 2可以是：1) 材料;2) 工具;3) 零件;4) 人;5) 环境。
FS 1S 27一般地，S 1表示工件，S 2表示工具。
物体之间的效应(或称为场) F 可以是:1) Me ——机械能;2) T h ——热能;3) Ch ——化学能;4) E ——电能;5) M ——磁能。
FS 1S 28将这些场类别组合起来，就形成一个词:MeThChEM，以方便对能量形式的记忆。
triz理论
刚体
可动链接
弹性体
粉末
液体
气体
场
2021/7/1
6
TRIZ
• 揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和 强调系统中存在的矛盾
• 其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解
• 它不是采取折中或者妥协的做法，而且它是基于技 术的发展演化规律研究整个设计与开发过程， 而不 再是随机的行为
向自动化进化法则
2021/7/1
诸俊杰 187219291
1、S曲线法则
一个技术系统的进化一般经历4个阶段，分别是：婴儿期、成长期、成熟期、衰退期 。
性能
成熟期
衰退期
成长期
婴 儿 期
时间
2021/7/1
10
1、S曲线法则
2021/7/1
婴儿期
？
衰退期
成长期
成熟期
11
2、增加理想化水平法则
该法则指出：在所有的进化过程中，技术系统总是向着更为理想化的方向发展， 即系统进化的同时必然伴随着理想度的增加。
• 周苏.创新思维与TRIZ创新方法.清华大学出版社 • 潘承怡,姜金刚.TRIZ理论与创新设计方法.清华大学出版社
2021/7/1
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物理矛盾与分离原理
2021/7/1
王哲 18721900
37
物理矛盾定义
矛盾 工程矛盾
物理矛盾
物理矛盾是当一个技术系统的工程参数具 有相反的需求，就出现了物理矛盾。
2021/7/1
18
TRZI理论的40个发明原理
No.2 提取法
避雷针、空调压缩机、打印机的墨盒、食品真空包装
2021/7/1
TRIZ物场分析
（1）有用并且充分的相互作用
• 有效、完整的物场模型
• 是一种理想的状态，也是设 计者追求的状态，功能的三 个元素都存在，且相互之间 的作用充分。
例：手拿杯子
F
S1
S2
机械场
杯子拿稳不掉
杯子
手
（2）有用但不充分的相互作用
• 效应不足的物场模型 • 功能的三个元素齐全，
但设计者追求的相互作 用未能实现或只是部分 实现。
• 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，形成标准解法系统。
四、标准解及应用
标准解系统名称
子系统 数量
第一级 建立或完善物场模型的标准解
1.1 构建完整的物场模型（8）
13
1.2 消除或中和有害作用，构建完善的物场模型(5)
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）
例：气泡分离
机械场 F
S1
液体
S2
气泡
S1
液体
S2
气泡
例:机油中是否有水?
S1
油
S2
水
热场
F
S1
S2
油
水
例: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：
磁场
F
S1
火柴
S1
火柴
S2
磁粉
有害模型I
• 一般解法二：加入第三种物质，阻止有害作用。 • 它应该是原有两种物质之一的变种。
例：物体的粘贴
粘贴力
F
粘贴力 F
S1
物体1
S2
物体2
S1
物体1
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。