《物场模型与效应库》PPT课件.ppt

机电与安全工程培训部刘锡胜 Mobilemail XSH L 创新方法基础 物场分析与效应库 2020 3 26 2 技术矛盾 分离原理 标准解 矛盾矩阵 转化为领域解 方案评价 最终方案 初始问题分析 问题再定义 知识使能 物理矛盾 物场模型 知识与效应库 ARIZ 2020 3 26 3 4 6物场模型与标准解 什么是物场模型物场模型类型标准解系统物场模型解题流程 2020 3 26 4 技术系统存在的目的是实现功能 功能可以分解为2种物质和1种场 工具 对象 场 技术系统的功能模型可以用一个完整的物质 场 Substance Field 三角形来表示 什么是物场模型 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 5 机械场热场电场化学场生物场磁场光学场声学场 材料工具零件人环境 作用类型 场F 物质S 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 6 物质 场模型 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 7 物质 场模型 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 8 物场模型类型 有效完整模型不完整模型效应有害完整模型效应不足完整模型 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 9 有效完整模型 实现功能的3个元素齐全 且有效实现功能 最小的具有工作能力的可控技术模型 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 10 不完整模型 实现功能的3个元素不全 缺场或物质 工具 一般解法 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 S2 S1 F S1 S2 S1 F S2 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 11 案例1 吸尘器清洁地毯 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 12 S1 S2 S1S2 FS1S2 案例2 锤子砸钉子 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 13 案例3 如何将火柴理顺后装入火柴盒 引入磁粉S2和磁场F F作用于S2 S2同时作用于火柴S1 表述如下 S1 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 14 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 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 15 一般解法 1 增加另一物质S3来阻止有害效应的产生 S3可以是现成物质 或是S1 S2的变异 或是通过分解环境而获得的物质 2 增加另一个场F2来平衡产生有害效应的场 F S2 S1 F S2 S1 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 16 案例4 保护铆钉 增加物质S3 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 17 案例5 太空中安全使用的锤子 增加物质S3 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 18 案例6 抽油光杆的腐蚀 增加物质S3 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 19 案例7 长细轴车削问题 增加场F2 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 20 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 F S2 S1 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 21 一般解法 1 引入新的场F2 2 引入新的物质S3 3 引入新的场F2和新的物质S3 或是新的两个物质S3和S4 来代替原来的物质S24 改变原有物质5 改变场6 改变场和物质 4 6物场模型与标准解 增加 修改 转换 2020 3 26 22 案例8 车轮打滑的解决途径 向串联式物场模型转换 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 23 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 24 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 25 案例9 一种容易拔出的楔块 将某个元素转化为一个独立控制的 完整的物场模型 从而建立一个链式物场模型 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 26 标准解系统 依据Altshuller发现的规律 如果问题的物场模型是一样的 那么解决方案的物场模型也是一样的 和这个问题来自于哪个领域无关 他一共发现总结了76个解模型 所以也叫76个标准解 按照问题的类型分为五级 建立起了标准解法系统 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 27 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 28 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 29 第1级 物 场的构建和拆解其解法聚焦于建立和拆解物 场模型 包括创建需要的效应或消除不希望出现的效应的系列法则 每条法则的选择和应用将取决于具体的约束条件 第2级 改进系统由直接进行效应不足的物 场模型的改善 以及利用各种效应来提升系统性能的方法所组成 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 30 第3级 系统转换包括向双 多级系统和微观级系统转化的法则 这些法则继续沿着系统改善的方向前进 第4级 检测与测量涉及测量和检测方法的物场模型的建立与增强问题 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 31 第5级 简化与改进策略一般情况下 应用第1 4级中的标准解法会导致系统复杂性的增加 第5级中的标准解法将引导大家如何给系统引人新的物质又不会增加任何新的东西 换句话说 这些解法专注于对系统的简化 它是应用前4级标准解法时的一些指导原则 是更灵活更有效的应用标准解法 所以也称为标准解法的应用标准 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 32 除了测量类问题之外 所有的皆可归类于以下四种 完成 修改 增加 转换 完成不完整的物场模型来解决问题 修改系统中现存的物质和场来解决问题 增加新物质 新场解决问题 转换至更高或更低的级别解决问题 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 33 测量与检测问题 这是一类完全独立的解法 专门解决测量问题 这类解法中的 物 场 模型和通常的不一样 一般会有两种场和一种物质 在第四类标准解中 场 的概念被进行了第二次泛化 可以指所有需要测量或检测的物理量 长度场 体积场 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 34 案例10 检测液体开始沸腾的瞬间 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 35 案例11 通过显微镜观察生物样本 很难直接观察生物样本 可以通过加入化学染色剂来进行观察 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 36 当前问题 问题类型 需要改进系统 测量和检测问题 建立物场模型 模型不完整 产生有害效应 效应作用不足 第四级标准解 1 1标准解 1 2标准解 第二 第三级标准解 建立物场模型 第五级标准解 模型类型 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 37 物场模型解题流程 方案 问题 物场模型 标准解 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 38 案例12 在活塞杆推动过程中 发生物料偏斜 摩擦增大 甚至卡住 压缩空气 双气缸推料横向压紧平台 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 39 步骤1 定义系统的总功能为 移动并压紧物料 步骤2 总功能可分解为 推动物料 导引物料 压紧物料 三个分功能 其中主要功能是 推动物料 步骤3 主要功能可由气缸 活塞杆 导轨 挡块等基本元件完成 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 40 4 6物场模型与标准解 作用对象 有害功能 2020 3 26 41 步骤4 功能图分析 得出主要问题并建立物场模型 该模型表明 系统在完成有用功能 推动物料 的同时 又产生了有害功能 卡住物料 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 42 步骤5 由于此问题中同时存在有用及有害功能 可应用第一类标准解的1 2 消除或中和有害效应 来解决问题 结合本例的实际工程问题 因为活塞杆S2可以不直接接触物料S1 从而可以间接推动物料S1 因此标准解1 2 1可用 物料 机械场 F S2 S1 活塞杆 S3 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 43 步骤6 提出新的设计概念 根据标准解1 2 1分别得到的两种概念设计创新方案 都是引入S3 将两个活塞杆机械地连接起来 实现活塞杆同步 问题可得到解决 方案1 引入S3 齿条齿轮副 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 44 方案2 引入S3 机械连锁机构 步骤7 方案评估 4 6物场模型与标准解 2020 3 26 45 物场模型就是从功能角度对问题所处的最小限度的可工作技术系统的模型化描述 从标准解法中查询适用于这种模型的解法 马上就得到了解的模型 4 6物场模型与标准解 总结 2020 3 26 46 4 7科学效应库 效应是在特定条件下 在技术系统中实施自然规律的技术结果 是场 能量 与物质之间的互动结果 效应也可看作是一种功能 将两个技术过程连接到一起 效应 输入 输出 按钮 燃烧 压电 2020 3 26 47 技术系统中常用的30种功能 2020 3 26 48 案例13 一种弹簧 其尺寸和材料都是无法改变的 如何在不添加任何辅助结构的条件下提高弹簧的刚性 弹簧 更高刚性弹簧 提高弹簧刚性 步骤1 定义解决问题所需要的功能 4 7科学效应库 2020 3 26 49 步骤3 从效应库中查取TRIZ推荐的科学效应 步骤4 对多个科学效应进行筛选 找出合适的科学效应 步骤5 查找该效应的详细