可乐瓶物场模型分析

1、可乐瓶物场模型分析找出原理解1.物场模型的背景介绍阿奇舒勒认为，每一个技术系统都可由许多功能不同的子系统所组成，因此，每一个系统都有它的子系统，而每个子系统都可以再进一步地细分成微观层次的物质。无论大系统、子系统、还是微观层次，都具有功能，所有的功能都可分解为2种物质和1种场(即二元素组成。物场模型是将一个技术系统分成两个物质与一个场或一个物质与两个场，用一个三角形来表示每个系统所实现的功能，其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，而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

2、能、机械能、声能、光能等等。物场分析是TRIZ理论中的一种分析工具，用于建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型。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，来查找相对应的问题的标准解法

3、和一般解法。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。 2.物场模型分类完整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，如图2.1，针对这3种模型，TRIZ理论提出了物场模型的76个一般解法和标准解法。图2.1 物场模型分类阿奇舒勒通过对功能的研究，总结了下面三条定律：（1）所有的功能都可

4、以分解为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（必要条件）；（3）将相互作用的三个基本元素进行有机的组合形成一个功能（非充分条件）。组成功能的3个基本元件分别为两种物质及一种场，这3个基本元件可用符号系统来描述，构成功能的基本图形描述，如图2.2所示，（图中F为场，S1及S2为物质，S1为接受体，S2为执行体），其含义为：场F通过物质S2作用于物质S1并改变物质S1。图2.2 物场模型关系图3. 物场模型的实例分析图3.1 技术系统矩阵图从上述技术系统矩阵图3.1中找出四个点来分析：瓶盖与瓶身，可乐液与瓶身，人手与瓶身，人手与瓶盖3.1 瓶盖与瓶身（有用并且

5、充分的相互作用）问题描述：瓶盖与瓶身存在螺纹配合关系，由于这种配合关系来进行封装可乐液，但是俩者的配合形成了螺纹密封，可乐液体一般不会发生泄漏，这种配合在封装和密封问题上比较充分。原理解：我们的设计任务是解决瓶身与瓶盖的封装密封问题，所以可以运用这样的配合方式，也可以采用易拉罐和封装袋的设计方式，都可以满足设计要求。3.2 可乐液与瓶身（有用但不充分的相互作用）问题描述：可乐液和瓶身的组合，可乐液在技术系统中属于超系统，与瓶身存在着相互依存的关系，瓶身要盛装可乐液，但是实际中，瓶装可乐一般装的液体较少，由于瓶身的造型和美观，使得盛装的液体体积明显减少，所以在造型和美观的基础上，使盛装液体的体积

6、尽量多成为了急需解决的问题。原理解：市场上出现了很多的瓶子造型，各有各的巧妙之处，如何协调盛装体积和瓶身的造型和美观问题，各个公司都在设计，但是根据不同的造型设计，需要的瓶身数学方程模型也是不一样的，由于现代社会的发展，优化设计是解决这种最优化问题的最佳解决办法，利用边界条件和约束条件，对已知模型进行最优化处理，得到最优的瓶身模型。3.3 人手与瓶身（有害的相互作用）问题描述：人手和瓶身之间的关系是人手拿着瓶身，但是存在的问题是当人手拿着盛装可乐液的瓶身时，由于可乐瓶子是一些塑料吹塑而成，所以表面较为光滑，所以人手在拿的过程中，可乐瓶容易从人手中滑落，甚至会砸到自己的脚，所以如何解决滑落的问题

7、亟待解决。原理解：参考市面上的瓶子，现在大部分都在改进了，瓶子身上都做了一些网状装饰，这样人手拿的时候加大了瓶身手触摸部分和手的摩擦，使得瓶身不容易从手中滑落。并且有的瓶子比较大，所以在瓶口部位加了一个提升的装置或者在瓶身上设计一个把手，这都是很好的方式。根据原理解的猜想，可以对瓶子加上固定人手的巧妙设计，这样既可以得到滑落的问题，又不致瓶装液体体积的减少。3.4 人手与瓶盖（有用但过度的相互作用）问题描述：人手和瓶盖的关系是人手拧开瓶盖，但是瓶盖与瓶身的配合关系，需要人手用很大的力气来拧开，并且甚至力气过大的时候，会使得饮料瓶中的液体喷射出来，所以，如何控制人手施力是值得研究的问题。原理解：对于螺纹设计配合的瓶盖和瓶身，既不能影响液体的封装和密封，也不能使人手力太大，所以需要进行对瓶盖和瓶身进行二次设计，对其设计采用采用中等力拧开瓶盖，对其螺纹采用不同的螺纹升角，使其内部液体顶不开瓶盖，而人手轻轻用力便可以打开瓶子，而液体不会洒落。4. 结论物场模型分析的核心是基于TRIZ的一些创新原理以及原理解进行功能原理的分析，由于功能原理的分析过程中必然存在着技术冲突或物理冲突，所以TRIZ发明问题解决原理为解决技术冲突和物理冲突提供了相应的解决原理和解决工具。利用物场分析、发明原理、分离原理等可有效地解决很多难以问题。从这学期所修的机械系