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1、TRIZ 工具和方法l 技术系统进化法则l 最终理想解l 物场模型分析l 发明问题的标准解法l 科学效应和现象技术系统进化法则l 三大进化论l 八大技术系统进化法则l 技术系统进化法则的应用三大进化论1859年，达尔文出版了物 种起源 这一 划 时代的巨著。在物 种起源一 书中，达尔文根据20多年 来 积累的 资料，以自然 选 择 学 说 为中心，从 遗 传、变 异、人工 选 择、生存斗 争和适 应等方面 论 证了物 种的起源。该 书强 调自然 选 择在生物进化中所起的重要作用，给神 创 论以沉重的打 击。物 种起源是 关于生物 进化理 论的重要著作，是生物学研究历史上的新的里程碑。达尔文进化
2、论包括四个子学说1.一般进化论 2.共同祖先说3.自然选择说4.渐变论 q 达尔文和生物进化论达尔文(18091882)物物物竞竞竞天天天 择择择适者生存适者生存适者生存三大进化论斯宾塞声称，所有的系统不可避免地从不那么有组织的状态向越来越有秩序的状态进步。斯宾塞在社会学原理中，有三个结论：1.社会是一个体系，一个由相互联系的各个部分构成的紧密整体2.这个体系只能从其机构运转的意义上去理解3.体系结构要运转下去，它的需求必须得到满足这些观点开创了结构功能理论的先河斯宾塞将社会进化定义为某种现象的不连贯的、无序的分布状态向连贯的、有序的变化状态的转变。赫伯特斯宾塞（18201903）q 斯宾塞和
3、社会达尔文主义三大进化论阿奇舒勒技术系统进化论的观点：1.技术系统的进化并非随机的，而是遵循着一定的客观进化模式2.所有系统都是向“最终理想化”进化的3.系统进化的模式可以在过去的发明专利中发现，并可以应用到新系统的开发阿奇舒勒的技术系统论主要有八大进化法则，来帮助解决难题，预测发展方向，提供创造性解决问题的工具q 阿奇舒勒和技术系统进化论技术系统八大进化法则q 技术系统八大进化法则（1）技术系统演变遵循产生、成长、成熟和衰退的生命周期。（2）技术系统演变的趋势是提升理想状态。（3）矛盾的导致是由于系统中子系统开发的不均匀性。（4）首先是部件匹配，然后失配。（5）技术系统首先向复杂化演进，然后
4、通过集成向简单化发展。（6）从宏观系统向微观系统转变，即向小型化和增加使用能量场演进。（7）技术向增加动态性和可控性发展。（8）向增加自动化减少人工介入演变。技术系统进化论8 大进化法则法则1.技术系统的S曲线进化法则产品的进化过程是依靠设计者来推动新技术的引入将推进产品的进化S曲线描述了技术系统的完整的生命周期，可以看出是技术系统成熟度预测曲线，技术系统进化分4 个阶段：1.婴儿期2.成长期3.成熟期4.衰退期技术系统进化论8 大进化法则p 技术系统的诞生和婴儿期p技术系统诞生条件：有新需求，满足新需求有意义p投入少，性能完善缓慢，专利级别高但数量少，经济收益为负p 成长期p性能急速提升，专
5、利级别下降但数量上升，经济收益凸显，投资蜂拥而至，系统快速完善p 成熟期p性能达到最佳，专利量大但质劣，财务收益巨大p 衰退期 p技术系统性能、专利等级、专利数量以及经济收益也呈快速下降趋势，系统面临市场的淘汰q 技术系统进化4大阶段特点阿奇舒勒和技术系统进化论p技术系统的更新换代当一个技术系统完成4 个阶段后，必然会有另外一个技术系统来替代它，如此不断替代，形成一个S曲线族。技术系统进化论8 大进化法则法则2.提高理想度法则p 技术系统改进的方向是最大化理想度（有用作用和有害作业的比值）。p 最理想的技术系统是：p 不存在物理系统，p 不消耗任何能量，p 能实现所有功能，简言之：“功能俱全，
6、结构消失”p 提高理想度从4 个方面考虑p 增加系统功能p 传输尽可能多的功能到工作元件上p 将一些系统的功能转移到超系统或者外部环境中p 利用内部或者外部已存在的可用资源练习：理想电熨斗的设计技术系统进化论8 大进化法则法则3.子系统不均衡法则p 技术系统有多个实现各种功能的子系统组成，各子系统进化不均衡p 每个子系统都沿着自己的S曲线进化p 不同的子系统都依据自己的时间进度进化p 不同的子系统在不同时间达到自己的极限，导致子系统间矛盾的出现p 系统中最先到达极限的子系统将抑制系统的进化，形成系统进化的短板p 需要考虑系统的持续改进来消除矛盾改进短板改进长板徒劳无益技术系统进化论8 大进化法
7、则法则4.动态性和可控性法则p 增加系统的动态性，以最大的柔性和可移动性来获得功能的实现p 增加系统的动态性要求增加可控性增加动态性和可控性的途径p 向移动性增强的方向转化路径固定的系统-移动的系统 随意移动的系统p 增加自由度的路径无动态系统-结构上的系统可变性 微观级别的系统可变性如：刚性体-单铰链-多铰链-柔性体-气体/液体-场案例：挂锁-链条锁-密码锁-指纹锁p 增加可控性的路径无控制系统-直接控制系统-间接控制系统-反馈控制-自我调节案例：控制城市路灯：专人开关-定时开关-感光开关-光度分级调节控制p 改变稳定度的路径p 静态固定系统-有多个固定状态的系统-动态固定系统-多变系统技术
8、系统进化论8 大进化法则法则5.增加集成度再进行简化法则技术系统趋向于首先向集成度增加的方向，紧接着在进行简化，先集成系统功能的数量和质量，在用更简单的体现提供相同或者更好的性能进行替代增加集成度再进行简化途径p 增加集成度的路径 创建功能中心-附加或者辅助系统加入 通过分割、向超系统转化，或者向复杂系统的转化来加强易于分解的程度p 简化路径通过选择实现辅助功能的最简单途径来进行初级简化通过组合实现相同或者相近功能的子系统来进行部分简化通过应用自然现象或者“智能”物替代专用设备来进行整体的简化p 单-双-多路径：单系统-双系统-多系统p 双系统包括：p 单功能双系统：同类双系统和轮换双系统,如
9、双叶片风扇，双卡手机p 多功能双系统：同类双系统和反向双系统：双色圆珠笔，带橡皮擦的铅笔p 局部简化双系统：具有长短双焦距的相机p 完整简化双系统：新的单系统p 多系统包括p 单功能多系统：同类多系统和轮换多系统p 多功能多系统：同类多系统和相反多系统：组合音响（收音机，磁带机、VCD机和喇叭）p 局部简化多系统p 完整简化的多系统：新的单系统p 子系统分离路径p 当技术系统进化到极限时，实习某项功能的子系统会从系统中脱离出来，进入超系统。这样子系统功能增强，也简化了原来的系统。例如;空中加油机就是从飞机中分离出来的子系统。技术系统进化论8 大进化法则法则6.子系统协调性进化法则为了改善系统功
10、能，消除系统负面效应，系统元件可以匹配，也可以不匹配。p 匹配和不匹配元件的路径p 调节的匹配和不匹配的路径p 工具与工件匹配的路径p 匹配制造过程中加工动作节拍的路径p 案例p 不匹配元件：拖拉机的车轮在前，履带在后面p 匹配元件：一辆车安装4 个相同的车轮p 匹配不当元件：赛车前边的轮子小，后边轮子大p 动态的匹配和不匹配：轿车的前面两个轮子可灵活转动，但后面轮子不能技术系统进化论8 大进化法则法则7.向微观极和场的应用进化法则技术系统趋向于从宏观系统向微观系统转化，在转化中，使用不同的能量场来获得更佳的性能或者控制性。p 向微观级转化的路径p 宏观级的系统p 通常形状的多系统平面圆或薄片
11、、条或杆、球体或球p 来自高度分离成分的多系统，如粉末、颗粒等，次分子系统（泡沫、凝胶体等）-化学相互作用下的分子系统-原子系统p 有场的系统p 转化到高效场的路径应用机械交互作用-应用热交互作用 应用分子交互作用-应用化学交互作用-应用电子交互作用-应用磁交互作用-应用电磁交互作用和辐射p 增加场效应的路径p 应用直接的场-应用有反方向的场-应用有相反方向的场的合成-应用交替场/振动/共振/驻波等-应用脉冲场-应用带梯度的场-应用不同场的组合p 分割的路径p 固体或连续物体-有局部内势垒的物体-有部分间隔分割的物体-有长而窄连接的物体-用场连接零件的物体-零件间用结构连接的物体-零件间用程序
12、连接的物体-零件间没有连接的物体法则8.减少人工介入的进化法则系统的发展用来实现那些枯燥的功能，以解放人们去完成更有智力性的工作p 减少人工介入的一般途径包含人工动作的系统-替代人工但仍保留认可动作的方法 用机器动作完全代替人工p 在同一水平上减少人工介入的途径包含人工作用的系统-用执行机构代替人工 用能量传输代替人工 用能量源代替人工p 不同水平间减少人工介入的路径包含人工作用的系统-用执行机构代替人工 在控制水平上代替人工 在决策水平上代替人工技术系统进化论8 大进化法则技术系统进化法则的应用技术系统八大进化法则的5 个典型应用p 产生市场需求p 定性技术预测p 产生新技术p 专利布局p
13、选择企业战略制定时期技术系统进化法则的应用p 1、产生市场需求p 技术系统的进化法则可以帮助市场调查人员和设计人员从进化趋势确定产品的进化路径p 进行市场调查时引导用户提出基于未来的需求，实现市场需求的创新。以立足于未来，抢占领先位置，成为行业的引领者。技术系统进化法则的应用p 2、定性技术预测p 通过收集技术系统的性能、专利级别、专利数以及利润，绘出4 条曲线，判断技术系统在S曲线上处于什么阶段以及位置。p 针对所处的阶段和位置，技术系统的进化法则可为研发部门提出如下的预测：p 对处于婴儿期和成长期的产品，p在结构、参数上进行优化，促使其尽快成熟，为企业带来利润。p 尽快申请专利保护，以使企
14、业在市场竞争中处于有利位置。p 对处于成熟期或衰退期的产品，p避免进行改进设计的投入或进入该产品领域。p同时应关注于开发新的核心技术以替代已有的技术。p推出新一代的产品，保持企业的持续发展。p明确符合进化趋势的技术发展方向，避免错误的投入。p定位系统中最需要改进的子系统，以提高整个产品的水平。p跨越现系统，从超系统的角度定位产品可能的进化模式。技术系统进化法则的应用p 3、产生新技术p 产品进化过程中，虽然产品的基本功能基本维持不变或有增加，但其他的功能需求和实现形式一直处于持续的进化和变化中，尤其是一些令顾客喜悦的功能变化得非常快。p 按照进化理论可以对当前产品进行分析，以找出更合理的功能实
15、现结构，帮助设计人员完成对系统或子系统基于进化的设计。技术系统进化法则的应用p 4、专利布局p技术系统的进化法则，可以有效确定未来的技术系统走势，对于当前还没有市场需求的技术，可以事先进行有效的专利布局，p以保证企业未来的长久发展空间和专利发放所带来的可观收益。p最重要的是专利正成为许多企业打击竞争对手的重要手段。p 拥有专利权也可以与其他公司进行专利许可使用的互换，从而节省资源，节省研发成本。专利布局正成为创新型企业的一项重要工作。案例：Qualcom 公司的高速成长正是基于预先的大量的专利布局，在CDMA技术上的专利几乎形成全世界范围内的垄断（CDMA，WCDMA，TD-SCDMA）。案例
16、：中国DVD 厂商，每年向国外公司支付大量的专利许可费，大大缩小产品的利润空间，且还因为专利诉讼而官司缠身。虽然有些官司最后以和解结束，但被告方却在诉讼期间丧失了大量的、重要的市场机会。技术系统进化法则的应用p 5、选择企业战略制定的时机p八大进化法则，尤其是S曲线对选择一个企业发展战略制定的时机具有积极的指导意义。p一个企业也是一个技术系统，一个成功的企业战略能够将企业带入一个快速发展的时期，完成一次S曲线的完整发展过程。p 当企业战略进入成熟期以后，将面临后续的衰退期，所以企业面临下一个战略的制定。很多企业无法跨越20年的持续发展，正是由于在一个S曲线的4 个阶段的完整进化中，企业没有及时
17、有效地进行下一个企业发展战略的制定，没有完成S曲线的顺利交替，以致被淘汰出局，退出历史舞台。所以企业在一次成功的战略制定后，在获得成功的同时，不要忘记S曲线的规律，需要在成熟开始着手进行下一个战略的制定和实施，从而顺利完成下一个S曲线的启动，将企业带向下一个辉煌。最终理想解l TRIZ 中的理想化l 理想化水平l 理想化方法l 理想化设计l 最终理想解l 最终理想解的确定最终理想解p TRIZ中的理想化理想化的应用包含:理想系统、理想过程、理想资源、理想方法、理想机器、理想物质等。理想化的描述如下:p 理想系统:没有实体，没有物质，不消耗能量，但能实现所需功能。p 理想过程:只有过程的结果，没
18、有过程。p 理想资源:资源无穷无尽，可随意使用而不必付费。p 理想方法:不消耗能量及时间,但通过自身调节,能够获得所需要的功能。p 理想机器:没有质量、没有体积、但能完成所需要的工作。p 理想物质:没有物质,功能得以实现。这种把系统、过程、资源、方法、机器等理想化使我们在产品设计过程中可以不考虑资源、机器等因素,因为资源、机器已处于一种完美的状态,也就是说不考虑现有状态的限制而极大地拓展产品的设计余地,拓宽思路,使我们的思维极大的发散开来。最终理想解p理想化水平不断地增加产品的理想化水平是产品创新的目标。在产品设计中技术系统是功能的实现,同一功能存在多种技术实现,任何系统在完成人们所需的功能时
19、,都有副面作用。为了正反两方面作用进行评价,采用如下 公式:Ideality=UF/HF(1)式中:Ideality 为理想化水平;UF 为有用功能之和;HF 为有害功能之和。该公式的意义为:产品或技术系统的理想化水平与有用功能之和成正比,与有害功能之和成反比。有用功能包括系统发挥作用的所有有价值的结果;有害功能包括不希望的费用、能量消耗、污染和危险等等。如为使产品的理想化水平提高就要增加产品的有用功能。减少费用、能量消耗、污染和危险等有害功能。产品的理想化水平提高,竞争力就增强,反之则产品的竞争力就减少。最终理想解p 理想化方法增加理想化水平的 4 个方向(1)d(UF)/dtd(HF)/d
20、t0,公式1中分子增加的速率高于分母增加速率;(2)d(UF)/dt0,d(HF)/dt0,公式1中分子增加,分母减少;(3)d(UF)/dt=0,d(HF)/dt0,d(HF)/dt=0,公式1中分母不变,分子增加,即有用功增加。有害功能不变。将公式1中的有害功能分解为成本与危害,将有用功之和用效益来代替,如式(2)所示:Ideality=Benefits/(Costs+Harms)，其中Ideality 为理想化水平;Benefits 为效益;Costs 为成本;Harms 为危害。成本包括原料的成本、系统所占用的空间、所消耗的能量及所产生的噪音等。危害包括废弃物及污染等。产品或系统的理想
21、化水平与其效益之和成正比,与所有成本及所有危害之和成反比Atshuller表示:发明的艺术就在于如何移走迈向理想化途径上的障碍物,从根本上來改善技术系统。最终理想解p 理想化方法之一-局部理想化局部理想化是指对于选定的原理通过不同的实现方法使其理想化。局部理想化的过程有如下5 种模式:1)加强有用功能。通过参数优化、采用更高级的材料、引入附加调节装置等加强有用功能的作用。这模式比较适合改型设计,是改变产品某些方面的参数,如尺寸、形态、材料、操控方式等,从而得到新的产品,它不改变原有产品的结构,即原有系统不变,而只对其中的子系统做相应调整。如电风扇可采用更高级的材料,引入调节风向和定时等装置或遥
22、控加强有用功能,2)降低有害功能。通过对有害功能的补偿,减少或消除损失或浪费,采用更便宜的材料、标准零部件等。如汽车尾气排放污染空气和环境,通过对其有害功能的补偿,一可以提高效率减少排污量,二可以采用新的清洁能源。现在资源能源消耗严重,而绿色设计中提倡“少量化设计原则”“再利用原则”和“再生原则”等就是要尽量减少物质和能源的消耗,也属于局部理想化。3)功能通用化。采用多功能技术增加有用功的个数。如手机也越来越向多功能化发展,拥有电话、MP3播放、记收音机、照相/摄像机、掌上电脑，移动电视等功能,理想化水平提高。4)个别功能专用化。突出功能的主次。如以前的椅子是通用的,而现在专用化突出,有专门的
23、阳台椅、客厅椅等。再如以前工厂生产与销售一体,现在销售从中分离出来,成立了专门的销售公司进行市场运作,提高了其专用化。5）增加柔性。系统柔性的增加，可提高其适应范围，有效降低对资源的消耗和空间的占用。如：以柔性设备为主的生产线越来越多，适应当前市场变化和个性化定制的需要最终理想解p 理想化方法之二-全局理想化全局理想化是指对同一功能通过选择不同的原理使之理想化。全局理想化有如下4 种模式:1)功能的剪切。在不影响主要功能的条件下,去掉中性的及辅助的功能，使系统简化。如高压锅具有煮饭、炖汤和烤箱的功能,但是人们很少用高压锅来烤食物,这项功能显得多余,可去掉此项功能。2)系统的剪切。如果采用某种可
24、用资源后可省掉辅助子系统,一般可降低系统的成本。如太阳热水器利用太阳能量资源,可省掉用电或煤气烧水的子系统,降低了系统成本。3)原理的改变。改变已有系统的工作原理,可简化系统或使用过程更方便。如新的工作原理-光技术的应用使得激光打印机比喷墨打印机更加方便快捷。4)系统更新换代。依据系统进化法则，当系统进入衰退期，需要考虑用下一代产品来代替当前产品。设计人员在设计过程开始需要选择目标,即将问题局部理想化还是将其全局理想化。通常首先考虑局部理想化,所有的尝试都失败后才考虑全局理想化。最终理想解p 最终理想解最终理想解(IFR，Ideal Final Result)的定义如果将所有产品作为一个整体，
25、低成本、高功能、高可靠性、无污染等是产品的理想状况，产品处于理想状态的解称为最终理想解。最终理想解的作用 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IFR 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。最终理想解的特点：保持了原系统的优点；消除了原系统的不足；没有使系统变得更复杂；没有引入新的缺陷等 当确定了待设计系统的 IFR之后，可用上面4 个特点检查有无不符合，并进行优化，达到或者接近IFR。在对多个创新方案进行比较时，将理想化水平值按高低排序，作为方案选择的第一依据。最终理想解p 最终理想解的确定p最终理想解的确定是问题解决的关键所在，很多问题
26、的IFR被正确地描述出来，问题就直接得到解决。但设计者的惯性思维常常让自己陷入问题之中不能自拔。以IFR 这一新角度来重新认识定义问题，得到与传统设计完全不同的问题解决方案。p最终理想解确定的步骤p 设计的最终目的是什么p理想解是什么p 达到理想解有什么障碍p出现这种障碍的结果是什么p不出现这种障碍的条件是什么?创造这些条件存在的资源是什么？最终理想解分组讨论农场养兔子的难题农场主有一大片农场，放养着大量的兔子。兔子需要吃到新鲜的青草，农场主不希望兔子走得太远而照看不到。现在的难题是：农场主不愿意也不可能花费大量的资源割草运回来喂兔子。这个难题如何解决？请应用最终理想解确定的5 个步骤，分析并
27、提出最终理想解。物-场模型分析法 物-场分析 物-场模型的种类 物场分析的一般解法 物-场分析模型的应用物-场模型分析概述q 物-场模型分析解决技术矛盾需要通过矛盾矩阵来找到相符合的发明原理，再根据原理进行发明创造。然而能迅速地确定技术矛盾类型，才能在矩阵中找到相对应的发明原理，这需要工作人员的经验和判断力，但是在许多未知领域却无法确定技术矛盾的类型，所以我们需要另一种工具引领我们找到技术矛盾的类型，于是TRIZ理论又引入了物场模型。物场模型是TRIZ理论中重要的问题描述和分析工具，用以建立与已经存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型。在解决问题的过程中，可以根据物场模型分析，来查找相对应
28、的问题的标准解法和一般解法。物-场分析q 物-场分析物-场分析是TRIZ 对与现有技术系统相关问题建立模型的工具。技术系统中最小的单元由两个元素以及两个元素间传递的能量组成，以执行一个功能。阿奇舒勒把功能定义为两个物质（元素）与作用于它们中的场（能量）之间的交互作用，也即是物质S2 通过能量F作用于物质S1，产生的输出（功能）。所谓功能，是指系统的输出与系统的输入之间的正常的、期望存在的关系。我们可以定义一个函数：yF（x1，x2，x3，xn）其中y表示输出，x1，x2，x3，xn 表示输入，函数F表示功能。我们也可以用比较通俗的语言来描述功能，功能就是指用方法解决问题的过程。TRIZ理论中，
29、功能有3 条定律：（1）所有的功能都可以最终分解为3 个基本元素（S1，S2，F）；（2）一个存在的功能必定由3 个基本元素构成；（3）将3 个相互作用的基本元素有机组合将形成一个功能。在功能的3 个基本元素中S1，S2是具体的，即是“物”（一般用S1表示原料，用S2表示工具）；F是抽象的，即是“场”。这就构成了物场模型。S1，S2可以是材料、工具、零件、人、环境等；F可以是机械场（Me）、热场（Th）、化学场（Ch）、电场（E）、磁场（M）、重力场（G）等。FS2S1物-场分析q 举例说明自从蒸汽机车发明之后，人们越来越追求其速度的提升。机车要有高速度，必须行驶在钢轨上，但是机车的轮子和钢轨
30、之间却有摩擦力，虽然研究者们不断进行材料和技术的革新，但一直存在的摩擦力却阻碍了机车速度的进一步提升。机车和钢轨构成了一个系统，速度和能量的损失是发明中的问题，我们需要一个功能来解决问题，机车和钢轨是2 个物，所以我们需要一个场来构成物场模型。于是发明家引入了磁场，令机车和钢轨之间产生排斥的力，使机车和钢轨分离，导致摩擦力减到最小值趋近于零。这样机车浮于钢轨之上，可以最大限度地使用能量提高速度。在上例中，机车是S1，钢轨是S2，磁场是F，这就是一个典型的物场模型。F 磁场S2 钢轨 S1 机车物-场分析q 物-场模型类型根据对众多发明实例的研究，TRIZ理论将把物场模型分为4 类：物-场模型分
31、类 第一种模型是我们追求的目标，重点需要关注剩下的3 种非正常模型，针对这3 种模型，TRIZ理论提出了物场模型的一般解法和76 个标准解法物-场分析的一般解法q 不完整模型一般解法1：p 补全所缺失的元素，增加场F或者工具S2，是模型完整p 系统地研究各种能量场，机械能-热场能-化学能-电能-磁场（MeThChEM）S1S1FS2 S1S1+或举例 气泡的分离液体（S1）中存在着气泡（S2）。使用离心机（增加机械场）将气泡从液体中分离出来。物-场分析的一般解法q 有害效应的完整模型有害效应的完整模型，元素齐全，但S1和S2之间的相互作用的结果是有害的或者不希望得到的，因此，场F是有害的。p一
32、般解法2：加入第3 种物质S3，S3 来阻止有害作用。S3可以是S1 或者 S2改变而来，或者S1/S2 共同改变而来。举例 办公室的玻璃 将窗户玻璃进行磨砂处理，变得半透明，以保护办公室的隐私FS2S1FS2S1S3物-场分析的一般解法q 有害效应的完整模型p一般解法3：1.增加另外一个场F2 来抵消原来有害场F的影响 2.系统地研究各种能量场，机械能-热场能-化学能-电能-磁场举例 细长工件的切削加工 为防止零件在加工中产生偏歪，增加一个反向作用力。FS2S1FS2S1F2物-场分析的一般解法q 效应不足的完整模型效应不足的模型是构成物-场模型的元素是完整的,但有用的场效应F效应不足，比如
33、太弱、太慢等p一般解法4：用另外一个场F2（或者F2和S3一起）替代原来的场F1（或者F1及S2）。举例 墙纸的去除 利用水蒸气来替代机械力，以去除墙上的墙纸，效率和效果提升许多。F2S3S1F1S2S1物-场分析的一般解法q 效应不足的完整模型p一般解法5：1.增加另外一个场F2 来强化效应。2.系统地研究各种能量场，机械能-热场能-化学能-电能-磁场。举例 物体的粘贴 在粘贴两个物体的过程中，当胶水还没有完全凝固之前，先用夹子让粘贴面紧密结合，这夹子的夹紧力就是外加的场F2F1S2 S1F1S2S1F2物-场分析的一般解法q 效应不足的完整模型p一般解法6：1.插入一个物质S3，并增加另一
34、个场F2 来提高有用效应。2.系统地研究各种能量场，机械能-热场能-化学能-电能-磁场。举例 电过滤网 过滤网加装一个电场，将细小的粒子聚集成大颗粒子，其过滤效果大幅提升。F1S3 S1F1S2S1F2S2物-场模型分析的应用q 物-场模型分析的应用步骤物场分析，物-场模型的6 个一般解法，如能结合应用，能更好地解决问题。物场分析法步骤如下：（1）确定相关元素。（2）联系问题情形，确定并完成物-场模型的绘制。（3）选择物场模型的一般解法。（4）开发设计概念。前面给出的6 个一般解法，只是物-场分析的初步应用。更全面的应用解法，可参见发明问题的标准解法共76 个解法。q 物-场模型分析案例纯铜板
35、的清洗问题描述：在纯铜板电解生产过程中，少量的电解液会残留在铜板表面形成的微孔中，在铜板存储过程中，这些残留的电解液会挥发出来形成斑点，从而影响铜板表面质量并降低其价值。为避免这种损失，在存储前先清洗铜板，以去除铜板表面微孔中的残留电解液。但是，由于微孔非常小，微孔中的电解液很难得到彻底清洗。该如何改进纯铜的情形呢？发明问题的标准解法 概述 76 个标准解法 标准解法的应用q 概述q 在物-场模型分析的应用过程中，由于所面临的问题复杂又包含广泛，物-场模型的确立、使用有相当的困难，所以TRIZ理论为物-场模型提供了成模式的解法，称为标准解法，共76 个。标准解法通常用来解决概念设计的开发问题。
36、q 76 个标准解决方法可分为5 级：q 第1 级 建立或拆解物-场模型q 第2 级 强化物-场模型q 第3 级 向高级系统或微观等级转化q 第4 级 检测和测量的标准解法q 第5 级 简化与改善策略q 发明者首先要根据物-场模型识别问题的类型，然后选择相应的标准方法解发明问题的标准解法q 76 个标准解法的分布级别 名称 子级数 标准解数1建立或拆解物-场模型2 132强化物-场模型4 233向高级系统或微观等级转化2 64检测和测量的标准解法5 175 简化与改善策略 5 17合计 18 76发明问题的标准解法q 标准解法第1 级序号 名称 编号 所属子级 所属级别1建立物-场模型S1.1
37、.1S1.1 建立物-场模型第1 级 建立或拆解物-场模型2内部合成物-场模型S1.1.23外部合成物-场模型S1.1.34与环境一起的物-场模型S1.1.45与环境和添加物一起的物-场模型S1.1.56 最小模式 S1.1.67 最大模式 S1.1.78 选择性最大模式 S1.1.89 引入S3消除有害效应 S1.2.1S1.2 拆解物-场模型10 引入改进的S1或/和S2 来消除有害效应 S1.2.211 排除有害作用 S1.2.312 用场F2 来抵消有害作用 S1.2.413 切断磁影响 S1.2.5注：标准解法的具体说明见附录。q 标准解法的分布序号 名称 编号 所属子级 所属级别1
38、链式物-场模型S2.1.1S2.1 向合成物-场模型转化第2 级 强化物-场模型2双物-场模型S2.1.23使用更可控的场S2.2.1S2.2 加强物-场模型4物质S2的分裂S2.2.25 使用毛细管和多孔物质 S2.2.36 动态性 S2.2.47 构造场 S2.2.58 构造物质 S2.2.69 匹配场F、S1、S2的节奏 S2.3.1S2.3 通过匹配节奏加强物-场模型10 匹配F1和F2的节奏 S2.3.211 匹配矛盾或预先独立的动作 S2.3.312 预-铁-场模型 S2.4.1S2.4 铁磁-场模型（合成加强物-场模型）13 铁-场模型 S2.4.214 磁性液体 S2.4.31
39、5 在铁-场模型中应用毛细管结构 S2.4.416 合成铁-场模型 S2.4.517 与环境一起的铁-场模型 S2.4.618 应用自然现象和效应 S2.4.719 动态性 S2.4.820 构造 S2.4.921 在铁-场模型中匹配节奏 S2.4.1022 电-场模型 S2.4.1123 流变学的液体 S2.4.12q 标准解法第2 级q 标准解法第3 级序号 名称 编号 所属子级 所属级别1系统转化1a:创建双、多系统S3.1.1S3.1 向双系统和多系统转化第3 级 向超系统或微观系统转化2加强双、多系统内的链接S3.1.23系统转化1b：加大元素间的差异S3.1.34双、多系统的简化S
40、3.1.45系统转化1c：系统整体或部分的相反特征S3.1.56 系统转化2：向微观级转化 S3.2.1 S3.2 向微观及转化序号 名称 编号 所属子级 所属级别1以系统的变化代替探测或测量S4.1.1S4.1 间接方法第4 级 向高级系统或微观等级转化2应用拷贝S4.1.23测量当做二次连续检测S4.1.34测量的物-场模型S4.2.1S4.2 建立测量的物-场模型5 合成测量的物-场模型 S4.2.26 与环境一起的测量的物-场模型 S4.2.37 从环境中获得添加物 S4.2.48 应用物理效应和现象 S4.3.1S4.3 加强测量物-场模型9 应用样本的谐振 S4.3.210 应用加
41、入物体的谐振 S4.3.311 测量的预-铁-场模型 S4.4.1S4.4 向铁-场模型转化12 测量的铁-场模型 S4.4.213 合成测量的铁-场模型 S4.4.314 与环境一起的测量的铁-场模型 S4.4.415 应用物理效应和现象 S4.4.516 向双系统和多系统转化 S4.5.1S4.5 测量系统的进化方向17 进化方向 S4.5.2q 标准解法第4 级序号 名称 编号 所属子级 所属级别1间接方法S5.1.1S5.1 引入物质第5 级 简化与改善策略2分裂物质S5.1.23物质的“自消失”S5.1.34大量引入物质S5.1.45 可用场的综合使用 S5.2.1S5.2 引入场
42、6 从环境中引入场 S5.2.27 利用物质可能创造的场 S5.2.38 相变1：变换状态 S5.3.1S5.3 相变9 相变2：动态化相态 S5.3.210 相变3：利用伴随的现象 S5.3.311 相变4：向双相态转化 S5.3.412 状态间作用 S5.3.513 自我控制的转化 S5.4.1S5.4 应用物理效应和现象的特性14 放大输出场 S5.4.215 通过分解获得物质粒子 S5.5.1S5.5 根据实验的标准解16 通过结合获得物质粒子 S5.5.217 应用标准解法5.5.1及标准解法5.5.2 S5.5.3q 标准解法第5 级标准解法的应用p 应用标准解的4 个步骤 从第一
43、级解到第四级解的求解过程中，可能使系统变得更复杂，因为往往要引入新的物质或场；第五级解是简化系统的方法，以保证系统理想化。当从第一到第三类有了解以后，或解决第四类检测测量问题后，再回到第五类去解，这是正确的方法。一般应用标准解法可以遵循下列4 个步骤：（1）确定所面临的问题类型。首先要确定所面临的问题是属于哪级问题，是要求对系统进行改进，还是要求对某件物体有测量或探测的需求。（2）如果面临的问题是要求对系统进行改进,则建立现有系统或情况的物场模型。（3）如果问题是对某件东西有测量或探测的需求，应用标准解法第4 级中的17 个标准解法。（4）当你获得了对应的标准解法和解决方案，检验模型（即系统）
44、是否可以应用标准解法第5级中的17 个标准解法来进行简化。标准解法第5 级也可以被考虑为是否有强大的约束限制着新物质的引入和交互应用。标准解法的应用p 应用标准解的流程在应用标准解法的过程中，必须紧紧围绕系统所存在问题的最终理想解，并考虑系统的实际限制条件，灵活进行应用，并追求最优化的解决案。很多情况下，综合应用多个标准解法，对问题的解决彻底程度具有积极意义。改进预测潜在变化超/子系统改变变小测量无效有害否是是否不足选择要改进的系统聚焦问题的区域确定系统中的特别元件用第3 级重新定 义解决方案用5 级来优化解决方案重新定义阐述问题用第4 级系统的物场模型阐述问题需求？相互作用？有效 吗？改 变
45、大 吗？方案有效？用第2 级用第2 级用第S1.2 级用第3 级用第S1.1 级结束科学效应和现象 概述 常用的30 个功能代码表 各功能对应的科学效应和现象 应用科学效应和现象的6 个步骤科学效应和现象概述p 在TRIZ 中，科学效应和现象是一种基于知识的解决问题工具。p 科学原理，尤其是科学效应和现象的应用，对发明问题的解决具有强有力的帮助。p 到现在为止，研究人员已经总结了近万个效应，其中4000 多个得到了有效的应用。下面介绍在解决发明问题时会经常遇到、需要实现的30 种功能，以及这些功能的实现过程中经常要用到的100 个科学原理和现象的内容（举例）。科学效应和现象序号 实现的功能 功
46、能的代码1测量温度F12降低温度F23提高温度F34稳定温度F45 探测物体的位移和运动 F56 控制物体位移 F67 控制液体及气体的运动 F78 控制浮质（空气中的悬浮微粒，如烟、雾等）的流动 F89 搅拌混合物，形成溶液 F910 分解混合物 F1011 稳定物体位置 F1112 产生/控制力，形成高的压力 F1213 控制摩擦力 F1314 解体物体 F1415 积蓄机械能和热能 F15q 常用的30 个功能代码表q 常用的30 个功能代码表（续）序号 实现的功能 功能的代码16 传递能量 F1617建立位移物体和固定物体之间的交互作用F1718测量物体的尺寸F1819改变物体的尺寸F
47、1920 检查表面状态和性质 F2021 改变 表面性质 F2122 检查物体容量的状态和特征 F2223 改变物体空间性质 F2324 形成要求的结构，稳定物体结构 F2425 探测电场和磁场 F2526 探测辐射 F2627 产生辐射 F2728 控制电磁场 F2829 控制光 F2930 产生及加强化学变化 F30q 各功能对应的科学效应和现象清单举例功能代码 实现的功能 TRIZ 推荐的科学效应和现象 科学效应和现象序号F1测量温度热膨胀热双金属片珀耳贴效应汤姆逊效应热电效应热电子发射热辐射电阻热敏性物质居里效应（居里点）巴克豪森效应霍普金森效应E75E76E67E80E71E72E7
48、3E33E74E60E3E55F2降低温度一级相变二级相变焦耳-汤姆逊效应珀耳贴效应汤姆逊效应热电效应热电子发射E94E36E58E67E80E71E72有了功能代码，可根据功能代码查找TRIZ 推荐的科学效应和现象q 各功能对应的科学效应和现象清单举例（续）功能代码 实现的功能 TRIZ 推荐的科学效应和现象 科学效应和现象序号 F29控制光反射折射吸收发射聚焦固体（的场致、电致）发光电-光和磁-光现象法拉第效应科尔现象耿氏效应E41E97E84E39E48E27E40E61E46F30 产生及加强化学效应弹性波共振驻波气穴现象光谱放射现象X射线放电电晕放电电弧火花放电爆炸电液压冲压，电水压
49、震扰E19E47E99E98E69E50E43E1E42E31E25E53E5E29科学效应和现象详解举例p E1.X射线（X-Rays）波长介于 紫外线 和 射线 间的 电磁辐射。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。波长小于0.1 埃的称超硬X射线，在0.1 1 埃范围内的称硬X射线，1 10 埃范围内的称软X射线。射线具有很强的穿透性，医学上常用作透视检查，工业中用来探伤。长期受X射线辐射对人体有害。X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光，故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶等检测。晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用，X射线法已成为研究晶体结构、形
50、貌和各种缺陷的重要手段。pE2.安培力它是指磁场对电流的作用力这是为了纪念法国物理学家安培（1775 1836），他研究磁场对电流的作用力有杰出的贡献一段通电导线放在在磁场中，通电导线力的大小和导线的长度（L），导线中的电流（I）、磁感应强度（B）以及电流方向和磁场方向之间的夹角（夹角记作（I，B）的正弦成正比。安培力（F）=KLIBSin（I，B）。应用科学效应和现象的6 个步骤(1)首先要对问题进行分析（2）定义并确定解决此问题所要实现的功能；(3)根据功能从功能代码表的功能代码查找效应库，得到TRIZ所推荐的科学效应和现象，获得TRIZ推荐的科学效应和现象名称；(4)筛选所推荐的科学效应