《场分析模型》PPT课件.ppt

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1、物物-场分析模型场分析模型(Substance-Field Analysis)n n提出问题：提出问题：提出问题：提出问题：n现在有一枚钉子，要顶在墙壁上，怎么办？n n构建解决问题模型：构建解决问题模型：构建解决问题模型：构建解决问题模型：n钉子(S1)、锤子(S2)、力(F)1TRIZ理论（5）：物场模型分析物场标准模型物场标准模型nTRIZ认为：所有技术系认为：所有技术系统的功能都能分解成为统的功能都能分解成为三个基本元素（两个物三个基本元素（两个物质一个场）质一个场）1.力(F)2.钉子(S1)、3.锤子(S2)、FS1S22TRIZ理论（5）：物场模型分析本讲内容n物物-场分析模型场

2、分析模型概述n物物-场分析模型场分析模型的结构类型n物物-场分析模型场分析模型的一般解法（1+2+3）n物物-场分析模型场分析模型的应用实例3TRIZ理论（5）：物场模型分析物物-场分析模型概述场分析模型概述nTRIZ理论中的物理论中的物-场分析是借助建场分析是借助建模技术，描述产品（技术系统）模技术，描述产品（技术系统）内零部件之间的相互关系，从而内零部件之间的相互关系，从而全面分析产品，获得产品创新设全面分析产品，获得产品创新设计的解决方案，实现所需功能的计的解决方案，实现所需功能的分析方法。目前这一方法已经有分析方法。目前这一方法已经有了了76个标准解。个标准解。n在物在物-场分析法中，

3、理想的功能是场分析法中，理想的功能是场场F通过物质通过物质S2作用于物质作用于物质S1并并改变物质改变物质S1。n比如：在汽车传动系统中，机械能（场）通过发动机（物质S2）作用于车轮（S1）而使车轮（S1）向前行驶。机械能、发动机和车轮就构成了汽车行驶这一功能的三个要素。4TRIZ理论（5）：物场模型分析技术系统功能的物技术系统功能的物-场模型场模型nTRIZ物物-场技术系统的功能模型可以用一个完整的物场技术系统的功能模型可以用一个完整的物-场三角形来表示。如图场三角形来表示。如图 nS1和和S2是组成技术系统是组成技术系统的两个物质。的两个物质。nS1：工件；：工件；nS2：工具。：工具。n

4、场场(F)是物是物-场模型中产场模型中产生作用力的一种能量。生作用力的一种能量。FS2S15TRIZ理论（5）：物场模型分析物质与场物质与场的种类的种类n物质的种类：物质的种类：n材料材料n工具工具n零件零件n人人n环境环境n场的种类：场的种类：n机械能机械能n热能热能n化学能化学能n电能电能n磁能磁能 6TRIZ理论（5）：物场模型分析例一n铣刀切割零件铣刀切割零件机械力铣刀零件7TRIZ理论（5）：物场模型分析例二n吸尘器清洁地毯吸尘器清洁地毯机械力地毯吸尘器8TRIZ理论（5）：物场模型分析物物-场分析模型场分析模型的结构类型1.有效完整模型：系统的有效完整模型：系统的3个元素都存在而且

5、有效；个元素都存在而且有效；2.不完整模型：组成系统的元素不全，缺少场或物；3.效应不足的完整模型：3个元素齐全，但效应不足；4.有害效应的完整模型：元素齐全，但产生了有害效应。nTRIZ中，重点关注和解决的是不完整模型、效应不足的完整模型和有害效应的完整模型三种情况。9TRIZ理论（5）：物场模型分析物物-场分析模型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10TRIZ理论（5）：物场模型分析问题问题模型一模型一及其解法解法n不完整模型不完整模型：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。n不完整模型的一般解法：n补齐所缺失的元素S1S211T

6、RIZ理论（5）：物场模型分析解决办法n增加需要的元件，完善物-场三角形FS1S212TRIZ理论（5）：物场模型分析完善物完善物-场模型实例：干燥衣服场模型实例：干燥衣服n衣服(S1)含有水(S2)，如何加快干燥？1.烘干法：增加热力(F)加快水分蒸发。2.甩干法：增加离心力(F)可以分离水。13TRIZ理论（5）：物场模型分析完善物完善物-场模型实例场模型实例2如何迅速而准确地查找出压缩机氟利昂渗漏处？如何迅速而准确地查找出压缩机氟利昂渗漏处？给出给出的条件是物的条件是物S1（氟利昂），不能构成完整的物（氟利昂），不能构成完整的物-场模型，场模型，引入引入第二个物第二个物S2（荧光粉）（荧

7、光粉）和一个场和一个场F(紫外辐射紫外辐射)，完善，完善了具有不完整功能的系统。了具有不完整功能的系统。S1S2FS1S2S1F氟利昂氟利昂荧光粉荧光粉氟利昂氟利昂紫外辐射紫外辐射紫外辐射紫外辐射氟利昂氟利昂荧光粉荧光粉14TRIZ理论（5）：物场模型分析问题问题模型二模型二及其解法解法n模型的三个元素齐全，但是产生了有害的效果。n这种问题有两种解法:2.加入一个新物质(S3)3.增加另一个场(F2)FS1S215TRIZ理论（5）：物场模型分析解决方案一n加入一个新物质(S3)，用来阻止有害作用。nS3可以是修改后的S1或S2，或者是通过共同改变S1、S2得来。FS1S2S316TRIZ理论

8、（5）：物场模型分析有害效果的完整模型实例n为增加室内的私密性安装了窗帘，但严重影响了室内的光照度。1.改换窗帘2.窗玻璃改为磨砂玻璃。17TRIZ理论（5）：物场模型分析有害效果的完整模型实例n冬季加热水桶来取暖，但产生了不希望的水蒸气。怎么办？n加入一些机油n（暖气中的水可否换成油？）热能水空气水+机油18TRIZ理论（5）：物场模型分析有害效果的完整模型实例n例：在寒冬低温可能造成地面开裂，进而损坏例：在寒冬低温可能造成地面开裂，进而损坏地下电缆。为保护电缆，有专利提出可以开设地下电缆。为保护电缆，有专利提出可以开设一条与电缆沟并排的窄沟，以隔断地面张力对一条与电缆沟并排的窄沟，以隔断地

9、面张力对电缆的影响。电缆的影响。n在本例中，我们可以将电缆沟看成是一个局部，窄沟也在本例中，我们可以将电缆沟看成是一个局部，窄沟也是一个局部，两者才组成了一个整体。需要注意的是，是一个局部，两者才组成了一个整体。需要注意的是，不能将窄沟看成是中间隔断体，因为地面的开裂对电缆不能将窄沟看成是中间隔断体，因为地面的开裂对电缆沟和窄沟的作用是同时存在的，只不过因为窄沟更容易沟和窄沟的作用是同时存在的，只不过因为窄沟更容易形变，所以地面的开裂对电缆沟的影响就变小了。窄沟形变，所以地面的开裂对电缆沟的影响就变小了。窄沟在此的作用类似机械零件设计时的卸荷槽。在此的作用类似机械零件设计时的卸荷槽。19TRI

10、Z理论（5）：物场模型分析解决方案二n增加另一个场(F2)，用来平衡产生有害效果的场。F2FS1S220TRIZ理论（5）：物场模型分析有害效果的完整模型实例n要避免零件在加工时弯曲，增加一个相对的力n平整草坪的割草机21TRIZ理论（5）：物场模型分析问题问题模型三模型三及其解法解法n模型的三个元素齐全，但是需要的效果不足。比如场效应太弱、太慢等。n这类问题有三种解法:n4、n5、n6、FS1S222TRIZ理论（5）：物场模型分析解决方案一n改用新的场(F2)来代替原有的场(F1)；n或用场(F2)和物质(S3)来代替原有的场(F1)物质(S1)。FS2S1F2S323TRIZ理论（5）：

11、物场模型分析效果不足的完整模型实例1.改用新的场(F2)来代替原有的场(F1)：例：壁纸很难用刀子刮掉，改用蒸气。2.用场(F2)和物质(S3)来代替原有的场(F1)物质(S1)3.例：用液压传动代替机械力24TRIZ理论（5）：物场模型分析解决方案二n增加增加一个新的场(F2)来增強需要的效果FS1S2F225TRIZ理论（5）：物场模型分析效果不足的完整模型实例n要粘合两个零件时，用夹子(F2)帮助固定。FS1S2F226TRIZ理论（5）：物场模型分析解决方案三n增加增加新的场(F2)和物质(S3)来加強原有的效果F1S1S2F2S3S2F1S127TRIZ理论（5）：物场模型分析效果不

12、足的完整模型实例n过滤网加装一个电场，用电场使小粒子凝聚成大颗粒子，其过滤器效果大幅提升。F1S1S2F2S3S2F1S128TRIZ理论（5）：物场模型分析物物-场分析模型场分析模型的应用步骤以上介绍了物物-场分析场分析模型模型的6种解法。在具体应用物-场分析模型时，建议参考以建议参考以下步骤：下步骤：1、确定造成问题的相关元素、确定造成问题的相关元素2、绘制、绘制物物-场分析场分析模型（用模型反映问题）模型（用模型反映问题）3、选择问题模型的一般解法、选择问题模型的一般解法4、开发设计概念、开发设计概念29TRIZ理论（5）：物场模型分析发明问题发明问题76个标准解系统构成个标准解系统构成

13、第一级第一级 建立或完善物场模型的标准解系统建立或完善物场模型的标准解系统13 1.1 建立物场模型建立物场模型8 1.2 消除物场模型的有害效应消除物场模型的有害效应 5第二级第二级 强化物场模型的标准解系统强化物场模型的标准解系统 23 2.1 向复合物场模型进化向复合物场模型进化 2 2.2 加强物场模型加强物场模型 6 2.3 采用频率协调强化物场模型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引入磁性添加物强化物场模型 12第三级第三级 向双、多、超系统或微观级协调进化的标准解系统向双、多、超系统或微观级协调进化的标准解系统 6 3.1 向双系统或多系统进化向双系

14、统或多系统进化 5 3.2 向微观级系统进化向微观级系统进化 130TRIZ理论（5）：物场模型分析发明问题发明问题76个标准解系统构成个标准解系统构成第四级第四级 测量与检测的标准解系统测量与检测的标准解系统 17 4.1间接方法间接方法3 4.2建立测量的物场模型建立测量的物场模型4 4.3加强测量的物场模型加强测量的物场模型3 4.4向铁场模型转化向铁场模型转化5 4.5测量系统的进化方向测量系统的进化方向2 第五级标准解应用策略准则第五级标准解应用策略准则 175.1引入物质引入物质 45.2引入场引入场 35.3相变相变 55.4利用自然现象和物理效应利用自然现象和物理效应 25.5

15、通过分解或结合获得物质粒子通过分解或结合获得物质粒子 3 合合 计计 7631TRIZ理论（5）：物场模型分析应用物场模型分析标准解的流程应用物场模型分析标准解的流程、当前问题当前问题判断问题类型判断问题类型需要改进系统需要改进系统建立物场模型建立物场模型测量和检测问题测量和检测问题建立物场模型建立物场模型第四级第四级判断模型类型判断模型类型产生有害效应产生有害效应模型不完整模型不完整作用不足作用不足第一级第一级第二、三级第二、三级第五级第五级32TRIZ理论（5）：物场模型分析效应不足模型效应不足模型_标准解法（标准解法（2-8）n1 1、内部型复杂物场、内部型复杂物场在系统内部引入添加物以

16、强化物在系统内部引入添加物以强化物-场模型场模型n2 2、外部型复杂物场、外部型复杂物场增加系统外部外部添加物以强化物增加系统外部外部添加物以强化物-场模型场模型n3 3、外部环境作添加物的物场、外部环境作添加物的物场以外部环境系统作为添加物以强化物以外部环境系统作为添加物以强化物-场模型场模型n4 4、外部环境物场、外部环境物场修正或改变环境以强化物场模型修正或改变环境以强化物场模型n5 5、微小量原则、微小量原则对微小量进行后期控制以增加可操作性对微小量进行后期控制以增加可操作性n6 6、极大值原则、极大值原则通过物质引入而使系统指标不超过最大值以增加安全性通过物质引入而使系统指标不超过最

17、大值以增加安全性n7 7、选择性极大值、选择性极大值原则在局部实现最大（或最小）值原则在局部实现最大（或最小）值33TRIZ理论（5）：物场模型分析有害效应模型有害效应模型_标准解法（标准解法（9-13）n1、加入新物质去除有害作用。、加入新物质去除有害作用。当当S1和和S2间可加物质时，在间可加物质时，在S1和和S2之间引入物质之间引入物质n2、改变原有物质去除有害作用、改变原有物质去除有害作用修改修改S1或或S2以消除或隔断有害效应以消除或隔断有害效应n3、切断有害作用、切断有害作用局部作用以切断有害效应局部作用以切断有害效应n4、加入新场去除有害作用、加入新场去除有害作用增加反向的场以中

18、和有害效应增加反向的场以中和有害效应n5、关闭磁作用、关闭磁作用在不需要磁效应时关闭磁作用在不需要磁效应时关闭磁作用34TRIZ理论（5）：物场模型分析物物-场分析模型场分析模型的应用实例n实例1：n铜板的清洗问题n实例2：n太空锤设计n实例3：n防止钢丸发送机弯管破损35TRIZ理论（5）：物场模型分析实例1：铜板的清洗问题n电镀纯铜时，少许电解液会留在铜表面的微孔中。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，减若不清除，电解液干燥时会留下氧化的痕迹，减少产品的外观和价值。因此通常在储存之前，要少产品的外观和价值。因此通常在储存之前，要先冲洗表面。但

19、是因为微孔很小，即使用大量的先冲洗表面。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。水冲洗，还是会有一些电解液留在微孔中。n改进的方法？改进的方法？36TRIZ理论（5）：物场模型分析实例1：铜板的清洗问题n第一步：确定造成问题的相关元素第一步：确定造成问题的相关元素n物质：电解液(S1)，水(S2)n场：机械力(F)37TRIZ理论（5）：物场模型分析n第二步：用第二步：用物-场分析模型反映问题反映问题n物质：电解液(S1)，水(S2)n场：机械力(F)n功能问題：效果不足FS1S2实例1：铜板的清洗问题38TRIZ理论（5）：物场模型分析n第三步：选择问题模型的一般

20、解法第三步：选择问题模型的一般解法效应不足的完整模型有效应不足的完整模型有3种解法种解法n4.改用新的场(F2)来代替原有的场(F1)；或用场(F2)和物质(S3)来代替原有的场(F1)物质(S1)。n5.增加增加一个新的场(F2)来增強需要的效果n6.增加增加新的场(F2)和物质(S3)来加強原有的效果n本问题适用的解法为本问题适用的解法为5、6两种。两种。实例1：铜板的清洗问题39TRIZ理论（5）：物场模型分析第四步：开发设计概念（第四步：开发设计概念（一一）n增加新的场(F2)，来增強清洗的效果F2S1S2FS1S2F40TRIZ理论（5）：物场模型分析n寻找新的场来增强清洗效果寻找新

21、的场来增强清洗效果n机械、热、化学、磁场？机械、热、化学、磁场？n机械力：利用超音波机械力：利用超音波n热力：用热水热力：用热水n化学力：利用溶剂化学力：利用溶剂n磁力：磁化水磁力：磁化水实例1：铜板的清洗问题41TRIZ理论（5）：物场模型分析第四步：开发设计概念（第四步：开发设计概念（二二）n增加新的场(F2)和物质(S3)来加强原有的效果F1S1S2F2S3S2F1S142TRIZ理论（5）：物场模型分析最终解决方案nF2：压力，：压力，S3：蒸气：蒸气n高压蒸气高压蒸气(超过超过100C)可以深入微孔，强迫可以深入微孔，强迫清出电解液清出电解液F2S3S2F1S143TRIZ理论（5）

22、：物场模型分析例例2：太空中的锤子？：太空中的锤子？太空中修理航空器可能会用到锤子。太空中用的锤子如何设计？44TRIZ理论（5）：物场模型分析例例2：太空中的锤子：太空中的锤子在地面上使用锤子时，由于在地面上使用锤子时，由于重力作用，重力作用，冲击后的锤子冲击后的锤子不可能不可能产生反弹；产生反弹；但在太空中，由于没有重力，但在太空中，由于没有重力，锤子经冲击后，会以非常危险的锤子经冲击后，会以非常危险的速度速度向使用者的头部向使用者的头部反弹。反弹。45TRIZ理论（5）：物场模型分析实例2：太空中的锤子？太空中的锤子？n第一步：确定造成问题的相关元素第一步：确定造成问题的相关元素n物质：

23、工件(S1)，锤子(S2)n场：力(F)46TRIZ理论（5）：物场模型分析实例2：太空中的锤子？太空中的锤子？n第二步：用第二步：用物-场分析模型反映问题反映问题物质：工件(S1)，锤子(S2)场：力(F)功能问题：产生有害作用。FS1S247TRIZ理论（5）：物场模型分析n第三步：选择问题模型的一般解法第三步：选择问题模型的一般解法n有害效应的完整模型有有害效应的完整模型有2种常用解法：种常用解法：1、加入一个新物质(S3)，用来阻止有害作用。2、增加另一个场(F2)，用来平衡产生有害效果的场。实例2：太空中的锤子？太空中的锤子？48TRIZ理论（5）：物场模型分析第四步：开发设计概念（

24、第四步：开发设计概念（一一）n加入一个新物质(S3)，用来阻止有害作用。nS3可以是修改后的S1或S2，或者是通过共同改变S1、S2得来。FS1S2S349TRIZ理论（5）：物场模型分析解题思路及最终解决方案解题思路及最终解决方案水水银银n将高密度的液态物质（水银）将高密度的液态物质（水银）置于锤头的空腔内。通过引置于锤头的空腔内。通过引入入S3水银，在锤子下落时，水银，在锤子下落时，高密度的水银位于锤头空腔高密度的水银位于锤头空腔的顶部；在冲击的瞬间，水的顶部；在冲击的瞬间，水银将产生惯性力银将产生惯性力F2抵消了抵消了锤子的反弹力锤子的反弹力F1。n矛盾矩阵解决方案？矛盾矩阵解决方案？5

25、0TRIZ理论（5）：物场模型分析实例实例3：防止钢丸发送机弯管破损防止钢丸发送机弯管破损问题：如何防止钢丸发送机弯管破损？描述：钢丸(S1)碰撞，使管壁(S2)破裂。类型：有害效应的完整模型压缩空气压缩空气和钢珠和钢珠管壁管壁S2S2钢珠钢珠S1S1S1S2F1S351TRIZ理论（5）：物场模型分析n第三步：选择问题模型的一般解法第三步：选择问题模型的一般解法n有害效应的完整模型有有害效应的完整模型有2种解法：种解法：1、加入一个新物质(S3)，用来阻止有害作用。2、增加另一个场(F2)，用来平衡产生有害效果的场。实例实例3：防止钢丸发送机弯管破损防止钢丸发送机弯管破损52TRIZ理论（5

26、）：物场模型分析实例实例3：防止钢丸发送机弯管破损防止钢丸发送机弯管破损压缩空气压缩空气和钢珠和钢珠电磁铁电磁铁F2F2钢珠钢珠S1S1管壁管壁S2S2S1S2F1 F2 措施：在弯管强烈磨损区添加保护层电措施：在弯管强烈磨损区添加保护层电磁铁磁铁F2，吸收钢丸，吸收钢丸（相当于S3）驻留。驻留。53TRIZ理论（5）：物场模型分析思考题n1.请分析构建转笔刀的物-场模型，指出其中的S1、S2和F。提出消除转笔刀导致铅芯断裂的解决方案。n2.用锤子敲击岩石，但岩石的破裂并没有达到预期的效果。构造“打破岩石”的物场模型，并给出合理的解决方案。n3.一个铁制的螺丝钉掉入树洞中，如何取出？画出物场模型，提出解决方案。54TRIZ理论（5）：物场模型分析