《創新方法與訓練》

——物-場分析與標準解基本概念主講人：張夢龍建設單位：天津輕工職業技術學院國家級創新創業教育教學資源庫物質01國家級創新創業教育教學資源庫所謂“物質”是指工程系統中包含的任意復雜級別的具體對象，可以是任何實質性的東西，例如，基本粒子、鉛筆、航天飛機、汽車、車輪、電話等。物質根據其作用、物理形態、復雜程度等可以分為不同的類別，如下表。一、物質分類依據具體類型舉例按照其在技術系統中的作用材料類物質基料、輔料工具類物質流水線、設備、部件（組件）、零件人員類物質操作人員、參與者環境類物質技術系統所處的周圍環境按照其物理狀態典型物理狀態的物質真空、等離子體、氣體、液體和固體中間態和化合態物質氣溶膠、液溶膠、固溶膠、泡沫、粉末有特殊性質的材料熱性質材料、電性質材料、磁性質材料按照其復雜程度和級別的層次性單元素螺釘、別針、紐扣復雜系統汽車、太空船、大型計算機一、物質因此，物-場模型中所說的物質比一般意義上的物質含義更廣一些：它不僅包括各種材料，還包括技術系統（或其組成部分）、外部環境甚至活的有機體。這樣做的目的在于，為了利用物-場模型來簡化解決問題的進程，需要人們暫時拋開物體中所有多余的特性，只提出那些引起沖突的特性。物體的名稱被“物質”這個中性詞代替后，去除了對該物體的認知慣性，使矛盾顯得更突出、更明顯。一、物質場02國家級創新創業教育教學資源庫在物理學中，人們把實現物質微粒之間相互作用的物質形式叫做場。目前已經發現的基本場共有四種：重力場、電磁場、強作用場和弱作用場。但是在技術系統中，物質之間的作用是多種多樣的，能量的供給形式也是千變萬化的，僅僅用這四種基本場很難非常確切地表示千差萬別的作用。于是，阿奇舒勒對場這個物理學概念進行了泛化，將存在于物質之間的各種各樣的作用都用場來表示，并使用了更細的分類法，如：力場（壓力、沖擊、脈沖）、聲場（超聲波、次聲波）、熱能場、電場（靜電、電流）、磁場、電磁場、光學場（紫外線、可見光、紅外線）、電離輻射場、放射性輻射場、化學場（氧化、還原、酸性、堿性環境）、氣味場等。二、場場為我們提供了一種表示能量流、信息流、力流和相互作用的機制。其中，最常見的就是用場來表示能量的來源。場的類型通常可以根據所使用的能量的類型來確定，例如，電場、機械場、化學場、熱場、核子場、聲場等。因此，利用場的概念來描述物質之間的作用，不僅可以描述作用的能量供給形式，而且可以了解作用的實現原理。此外，場的存在總是假設物質的存在，這是因為物質是場的來源。二、場TRIZ指出，系統的進化本質上就是向著更高級、更復雜的場的進化。按照可控性由低到高的順序，可以將場依次排列為：重力場→機械場→聲場→熱場→化學場→電場→磁場→輻射場。因此，如果某個技術系統當前采用的是機械場的方式，接下來，可以考慮用聲場、熱場、化學場、電場或磁場來替代機械場，從而推動技術系統向更高級的形式進化。二、場標準解03國家級創新創業教育教學資源庫為了探究隱藏在專利背后的規律，阿奇舒勒按照以下步驟對大量專利進行了分析：1）對大量高級別專利進行分析、研究。首先，將每個專利所面對的問題抽取出來。同時，將針對這個問題（P），該專利所采用的解決方案抽取出來。從而形成“問題→解決方案”對。2）對于每個專利來說，分別建立問題的物-場模型（簡稱為問題模型）和解決方案的物-場模型（簡稱為解模型）。將這兩個物-場模型構造成一個“問題模型→解模型”對。3）將大量的“問題模型-解模型”對集中起來，按照“解模型”的類型對這些物-場模型對進行分類。4）仔細觀察每一類“問題模型-解模型”對（在每一類“問題模型→解模型”對中，其“解模型”都是相同的），看看“問題模型”是否存在某種規律。三、標準解通過分析，阿奇舒勒發現：對于那些“解模型”相同的專利來說，其“問題模型”也是相同的。這一現象說明，在“解模型”與“問題模型”之間存在某種對應關系。于是，阿奇舒勒將每一類“問題模型-解模型”對作為一種“標準”的對應關系記錄下來，將每種“解模型”所對應的解決方案稱為一種標準的解決方案，簡稱為標準解。在此，“標準”的意思是：解決不同領域中相同問題的通用“訣竅”。三、標準解阿奇舒勒從20世紀70年代初開始著手進行物-場分析、物-場模型和標準解的開發，到1977年他總結出了10個標準解，其后標準解的數量逐漸增加到32個、48個，并最終增加到76個。為了方便大家使用，阿奇舒勒按照功能的不同，將這些標準解分為五類，每一類都針對一種特定類型的問題，從而將標準解組織成一個系統，稱為標準解系統。1985年，阿奇舒勒正式發布了包含76個標準解的標準解系統。三、標準解標準問題和非標準問題04國家級創新創業教育教學資源庫阿奇舒勒創立TRIZ的主要目的是為了解決創新問題，即非典型問題。通過對大量專利的分析，阿奇舒勒發現，創新問題又可以被分為以下兩種類型：標準的創新問題，簡稱標準問題，是指那些可以用標準解來解決的創新問題。非標準的創新問題，簡稱非標準問題，是指那些無法用標準解來解決的創新問題。對于標準問題，可以直接使用標準解系統進行求解；對于非標準問題，先要看看是