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实用的问题模型分析工具——TRIZ中的物-场分析法

众所周知,不同学科在解决问题时,首先需要建立一个问题模型,以分析问题,揭开问题实质和发现潜在问题。TRIZ理论中的物-场分析法(S-FieldAnalysis)就是一个针对问题建模分析的工具(ModelingProblems)。最早提出物-场模型(S-FieldModeling)这一概念的是前苏联发明家、TRIZ理论的创始人GenrichAltshuller,在其专著《创造是一门精密的科学———CreativityasanExactSci鄄ence》中,Altshuller论述了物-场模型的概念和物-场分析法的基本原理。随着不断完善和发展,目前这一方法已经有了76个标准解(76StandardSo--lutions)。产品的作用是实现某种功能。物-场分析法是借助各种符号描述产品内零部件之间相互关系的建模技术,从而全面分析产品,获得产品创新设计的解决方案,实现所需的功能。在物-场分析法中,理想的功能是场通过物质S2作用于物质S1并改变物质S1。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。物-场分析法中是使用一种用图形描述系统内零部件之间相互关系的符号语言,与文字语言相比,它可以更加清楚直观地描述零部件之间的相互关系。

在物-场模型的定义中,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。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。

构建物-场模型一般遵循以下四个步骤:1)定义三个要素;2)构建模型;

3)从76个标准解中选择合适的解作为解决方案;

4)进一步发展这个解(新概念)以支持解决方案。

步骤1、2将循环采用直到建立起一个完整的物-场模型,这两步之后,需要评估系统的完整性和有效性;在3、4步中有可能要用到TRIZ中另外的知识工具。

对于现有的系统,如果存在3个要素不完整的情况,则该系统需要增加必需的元素使其完整;如果系统已经有了3个要素,物-场分析法可以帮助我们改进系统以获得更好的功能。

下面我们来看一个应用物-场分析法解决简单实际问题的例子:

在发电厂的流化床燃烧炉系统中,煤被送入炉中后经过初始燃烧后变为液态,并流入高温旋流器,之后,这种不完全燃烧的煤再循环燃烧。但是,这种流态煤会腐蚀管道表面,需要经常检修而造成停工。对该问题进行物-场分析可知:管道为功能的接受者S1,流态煤为S2,F为化学能(腐蚀),化学能(F)通过不完全燃烧的流态煤(S2)作用于管道(S1)并改变S1(使其腐蚀而不能长期正常使用),属于基本物-场模型中的有害的完整系统。对于这个问题,只需设法消除其中的负面效应———腐蚀,就可得到解决。应用76个标准解中的"引入第三种物质或改良物质",我们通过在管道表面添加一层防腐蚀涂层来防止管道腐蚀。这样流化床燃烧炉管道腐蚀的问题就得到了解决。

在经过不断地完善和发展之后,物-场分析法正逐渐成为不可多得的问题分析工具,为产品创新问题的分析和解决以及解决方案的优化提供了有力的支撑。目前,亿维讯集团的CAI软件———计算机辅助创新设计平台Pro/Innovator整合了物-场分析法的核心思想,客户在运用这一软件解决创新问题时就可以借助物-场分析法进行全面的分析。

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