4物质场分析与技术进化定律

邓超2012.3河南理工大学副教授，河南省创新方法培训师资仅供内部培训使用请勿翻印或传播物场分析和标准解河南理工大学河南省创新方法培训基地2012DAOV路线图——分析阶段优化Optimize定义Define分析Analyze验证Verify4.功能成本分析TRIZ/CAI综述系统功能分析IFR分析组件价值分析系统裁剪分析Pro/Innovator系统分析模块5.三轴分析6.问题求解7.知识库分析因果分析资源分析Pro/Innovator问题分解模块思维惯性及创新思维方法技术矛盾物理矛盾Pro/Innovator创新原理模块物场分析和标准解ARIZ效应库本体论与知识库Pro/Innovator解决方案模块Pro/Innovator专利查询模块河南理工大学河南省创新方法培训基地2012问题模型最终方案待解决的问题解决方案模型TRIZ工具TRIZ的解题模式河南理工大学河南省创新方法培训基地2012问题模型工具解决方案模型5x10乘法表50HCl+NaOH化学反应式NaCl+H20技术矛盾矛盾矩阵创新原理物理矛盾分离方法知识库创新原理知识库中的方案HOWTO模型知识库知识库中的方案物场模型标准解法系统标准解法TRIZ的工具体系河南理工大学河南省创新方法培训基地2012TRIZ的工具体系功能(Function)是价值工程研究的核心问题。并认为，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。产品是功能的载体，功能是产品的核心和本质。技术系统存在的目的是实现功能(function)。河南理工大学河南省创新方法培训基地2012TRIZ的工具体系•物质场模型分析物质场模型分析是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。河南理工大学河南省创新方法培训基地2012什么是物场模型1标准解法的由来2标准解法系统3总结4主要内容河南理工大学河南省创新方法培训基地2012化学分子模型NaClH2ONa物场模型的由来Cl技术系统的模型？？？HOH什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012Altshuller通过对功能的研究，发现并总结出以下三条定律：物场模型的产生1.所有的功能都可以分解为3个基本元素，执行体、接受体、场（相互间的作用）；2.一个存在的功能必定由这3个基本元素组成（必要条件）;3.将相互作用的3个基本元素进行有机的组合形成一个功能（非充分条件）。什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012最基本的物场模型(Su-Fmodel)物场模型是将一个技术系统分成两个物质与一个场或一个物质与两个场，用一个三角形来表示每个系统所实现的功能。S1－物质1：是一种需要改变、加工、位移、发现、控制、实现等的作用对象（作用承受者)S2－物质2：是实现必要作用的“工具（作用发出者）”F1、F2－场:代表“能量”、“力”，是实现两个物质间的相互作用、联系和影响。FS1S2F2SF1什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012“物-场”模型的基本概念是指以物质和场的形式表示的、工程系统中任意子系统的模型“物质-场”模型(Su-FModel):描述系统中组件的相互作用（行为）可用来描述任何工程系统描述的是最低限度的、可操作的、可控制的技术系统的模型（问题区域）是研究技术系统转化和发展的TRIZ工具建立物场模型的目的：揭示技术系统的功能机制，描述技术系统中不同元素之间发生的不足的、有害的、过度的和不需要的相互作用——术语什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012“物-场”模型的基本概念物质（Substance）:任何东西级别的层次性单元素－螺钉、别针、杯子复杂系统－汽车、太空船、大型计算机状态多样性：典型的物理状态－真空、等离子体、气体、液体和固体…中间态和化合态－气溶胶、液溶胶、固溶胶、泡沫、粉末、凝胶体、多孔物质…有特殊性质的材料－热性质、电性质、磁性质、光学性质…什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012“物-场”模型的基本概念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机械场、热场、化学场、电场，磁场，电磁场，放射场、生物场、嗅觉场、声场…什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012“物-场”模型的基本概念什么是物场模型1什么是物质和场？◆物质-场模型采用专门的图形化的语言来表示问题的原因（冲突）。◆物质-场分析是一个根据所阐明的冲突来构造问题情形的分析方法。◆物质-场分析宗旨：建立一个明确的问题情境模型，以应用发明的规则和76个标准解。河南理工大学河南省创新方法培训基地2012“物-场”模型的基本概念什么是物场模型1什么是物质和场？相同的技术系统通过不同的物质场模型可描述为不同的问题：我们如何增加破冰速度？产品（S1）：冰工具（S2）：破冰船我们如何改进破冰船的船体的机械强度？产品（S1）：破冰船体工具（S2）：冰技术系统在环境中能被考虑为物质，这样，物质和环境之间必然要发生相互作用。这个作用（能量交换）就叫做场。河南理工大学河南省创新方法培训基地2012有效完整模型：实现功能的3个元素齐全，且有效实现功能不完整模型：实现功能的3个元素不全，可能缺场，也可能是缺少（工具）物质。标准解法：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。什么是物场模型1常用的物场模型及其含义河南理工大学河南省创新方法培训基地2012常用的物场模型及其含义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。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。标准解法：1）增加另一物质S3来阻止有害效应的产生2）增加另一个场F2来平衡产生有害效应的场什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012最基本的物场模型实例锤子的工作系统FF机械场锤子钉子S1S2S2S1什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012物-场模型的符号系统物质（Substance）：S：S1、S2、S3…场（Field）：F：F1、F2、F3…关系符号：正常作用有害的作用不充分的作用过度的作用什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012物-场模型构建练习鞋子和地面组成的系统：S2－地面S1－鞋子F－摩擦力（有用的）F－摩损（有害的）有用的作用F1：摩擦力使正常行走成为可能有害的作用F2：会使鞋子磨损不足的作用F3：冰面上行走由于摩擦力不足会打滑什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012物-场模型构建练习什么是物场模型1量产汽车系统中不同动力的提供量产车：燃油发动机太阳能汽车：电动发动机超音速推进号（SSC）：涡扇发动机河南理工大学河南省创新方法培训基地2012物场模型与功能模型功能模型：描述整个系统的组件及各组件间的相互作用物场模型：描述系统中出现问题的两组件及其相互作用风扇空气散热片空气PCB搅动冷却冷却支撑芯片冷却什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012物场模型与功能模型什么是物场模型1实例：手持水杯功能模型物场模型河南理工大学河南省创新方法培训基地2012物场模型小结物场模型的总结：1.2.3.4一个技术系统两种组成成分三个基本要素四种作用关系目的：追求合谐什么是物场模型1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012什么是物场模型1标准解法的由来2标准解法系统3总结4主要内容河南理工大学河南省创新方法培训基地2012标准解法的形成方法：分析各专利中问题的物场模型及最终解的物场模型新发现：问题的物场模型相同，解决方案的物场模型也相同标准解法的由来2河南理工大学河南省创新方法培训基地2012标准解法的由来2炼焦实例1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012标准解法的由来2炼焦实例1河南理工大学河南省创新方法培训基地2012准则：问题的物场模型相同解决方案的物场模型也相同与这个问题来自于哪个领域无关!标准解法的形成标准解法的由来2河南理工大学河南省创新方法培训基地2012什么是标准解法？标准解法是指不同领域发明问题的通用解法，具有应用的广泛性、一致性和有效性。标准解法是TRIZ理论研究技术系统转化和发展的工具之一。是通过物－场模型来使设计人员能有序地进行解决发明问题的方法。标准解法是指对那些相当复杂的问题可以用简单的解决办法，不必通过筛选各种方案就能有针对性地解决问题，不是利用牺牲另一个性能指标来为了提高一个性能指标寻找性能之间的妥协方案。所付出的代价几乎不需要任何花费或这种花费跟获得的相比微不足道的情况下，找出技术性的解决问题，取得理想的最大效应。标准解法的由来2河南理工大学河南省创新方法培训基地2012最常用的几个标准解法产生有害作用时，引入变形的第三种物质S3产生有害作用时，引入超系统中的物质S3产生有害作用时，引入抵消有害作用的场F2标准解法的由来2河南理工大学河南省创新方法培训基地2012应用物场分析方法的步骤明确问题发生的部位建立问题的物场模型应用相应的标准解法得到解决方案的物场模型标准解法的由来2河南理工大学河南省创新方法培训基地2012物场模型与标准解法帮助我们明确问题着手和思考的方向针对不同的问题模型，应用相应的解法解的模型更接近最终的解决方案标准解法的由来2河南理工大学河南省创新方法培训基地2012TRIZ解题工具体系小结问题技术矛盾物理矛盾“Howto”模型物场模型标准解法的由来2河南理工大学河南省创新方法培训基地2012什么是物场模型1标准解法的由来2标准解法系统3总结4主要内容河南理工大学河南省创新方法培训基地201276个标准解系统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系统13第二级强化物场模型的标准解系统23第三级向双、多、超系统和微观级系统进化的标准解系统6第四级测量与检测的标准解系统17第五级简化与改善策略标准解系统17合计76标准解法系统3河南理工大学河南省创新方法培训基地2012组成第一级标准解系统的分系统第一级基本物场模型的标准解1.1构建完整、完善的物场模型1.2消除完整物场模型的有害作用标准解法系统3河南理工大学河南省创新方法培训基地2012组成分系统1.1的子系统1.1构建完整的物场模型1.1.1由不完整的向完整的物场模型转换1.1.2在物质内部引入附加物，建立内部复合的物场模型1.1.3在物质外部引入附加物，建立外部复合的物场模型1.1.4以环境资源为附加物引入物质内部或外部，建立与环境一起的物场模型1.1.5引入由改变环境而产生的附加物，建立与环境和附加物一起的物场模型1.1.6最小模式：引入能生成场的附加物来消除多余的部分1.1.7最大模式：引入保护性附加物质来消除有害作用1.1.8同时要求最大和最小模式时：分别向最大和最小作用场区域选择性引入附加物标准解法系统3河南理工大学河南省创新方法培训基地20121.1构建完整、完善的物场模型1.1.1由不完整的向完整的物场模型转换初始状态：现有的系统不完整，已有的对象无法实现需要的变化或功能约束条件：没有任何引入新物质或场的限制解法：引入缺失的元素，构建完整的物场模型来解决标准解法系统3河南理工大学河南省创新方法培训基地2012F1F1S1S2S2