基本概念 全國優(yōu)質(zhì)課一等獎

《創(chuàng)新方法與訓(xùn)練》

——物-場分析與標(biāo)準(zhǔn)解基本概念主講人：張夢龍建設(shè)單位：天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源庫物質(zhì)01國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源庫所謂“物質(zhì)”是指工程系統(tǒng)中包含的任意復(fù)雜級別的具體對象，可以是任何實(shí)質(zhì)性的東西，例如，基本粒子、鉛筆、航天飛機(jī)、汽車、車輪、電話等。物質(zhì)根據(jù)其作用、物理形態(tài)、復(fù)雜程度等可以分為不同的類別，如下表。一、物質(zhì)分類依據(jù)具體類型舉例按照其在技術(shù)系統(tǒng)中的作用材料類物質(zhì)基料、輔料工具類物質(zhì)流水線、設(shè)備、部件（組件）、零件人員類物質(zhì)操作人員、參與者環(huán)境類物質(zhì)技術(shù)系統(tǒng)所處的周圍環(huán)境按照其物理狀態(tài)典型物理狀態(tài)的物質(zhì)真空、等離子體、氣體、液體和固體中間態(tài)和化合態(tài)物質(zhì)氣溶膠、液溶膠、固溶膠、泡沫、粉末有特殊性質(zhì)的材料熱性質(zhì)材料、電性質(zhì)材料、磁性質(zhì)材料按照其復(fù)雜程度和級別的層次性單元素螺釘、別針、紐扣復(fù)雜系統(tǒng)汽車、太空船、大型計算機(jī)一、物質(zhì)因此，物-場模型中所說的物質(zhì)比一般意義上的物質(zhì)含義更廣一些：它不僅包括各種材料，還包括技術(shù)系統(tǒng)（或其組成部分）、外部環(huán)境甚至活的有機(jī)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(jìn)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(zhì)”這個中性詞代替后，去除了對該物體的認(rèn)知慣性，使矛盾顯得更突出、更明顯。一、物質(zhì)場02國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源庫在物理學(xué)中，人們把實(shí)現(xiàn)物質(zhì)微粒之間相互作用的物質(zhì)形式叫做場。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的基本場共有四種：重力場、電磁場、強(qiáng)作用場和弱作用場。但是在技術(shù)系統(tǒng)中，物質(zhì)之間的作用是多種多樣的，能量的供給形式也是千變?nèi)f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(xué)概念進(jìn)行了泛化，將存在于物質(zhì)之間的各種各樣的作用都用場來表示，并使用了更細(xì)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(xué)場（紫外線、可見光、紅外線）、電離輻射場、放射性輻射場、化學(xué)場（氧化、還原、酸性、堿性環(huán)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(jī)制。其中，最常見的就是用場來表示能量的來源。場的類型通?？梢愿鶕?jù)所使用的能量的類型來確定，例如，電場、機(jī)械場、化學(xué)場、熱場、核子場、聲場等。因此，利用場的概念來描述物質(zhì)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(shí)現(xiàn)原理。此外，場的存在總是假設(shè)物質(zhì)的存在，這是因?yàn)槲镔|(zhì)是場的來源。二、場TRIZ指出，系統(tǒng)的進(jìn)化本質(zhì)上就是向著更高級、更復(fù)雜的場的進(jìn)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(jī)械場→聲場→熱場→化學(xué)場→電場→磁場→輻射場。因此，如果某個技術(shù)系統(tǒng)當(dāng)前采用的是機(jī)械場的方式，接下來，可以考慮用聲場、熱場、化學(xué)場、電場或磁場來替代機(jī)械場，從而推動技術(shù)系統(tǒng)向更高級的形式進(jìn)化。二、場標(biāo)準(zhǔn)解03國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源庫為了探究隱藏在專利背后的規(guī)律，阿奇舒勒按照以下步驟對大量專利進(jìn)行了分析：1）對大量高級別專利進(jìn)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(gòu)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(jìn)行分類。4）仔細(xì)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(guī)律。三、標(biāo)準(zhǔn)解通過分析，阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)：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(xiàn)象說明，在“解模型”與“問題模型”之間存在某種對應(yīng)關(guān)系。于是，阿奇舒勒將每一類“問題模型-解模型”對作為一種“標(biāo)準(zhǔn)”的對應(yīng)關(guān)系記錄下來，將每種“解模型”所對應(yīng)的解決方案稱為一種標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，簡稱為標(biāo)準(zhǔn)解。在此，“標(biāo)準(zhǔn)”的意思是：解決不同領(lǐng)域中相同問題的通用“訣竅”。三、標(biāo)準(zhǔn)解阿奇舒勒從20世紀(jì)70年代初開始著手進(jìn)行物-場分析、物-場模型和標(biāo)準(zhǔn)解的開發(fā)，到1977年他總結(jié)出了10個標(biāo)準(zhǔn)解，其后標(biāo)準(zhǔn)解的數(shù)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(biāo)準(zhǔn)解分為五類，每一類都針對一種特定類型的問題，從而將標(biāo)準(zhǔn)解組織成一個系統(tǒng)，稱為標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)。1985年，阿奇舒勒正式發(fā)布了包含76個標(biāo)準(zhǔn)解的標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)。三、標(biāo)準(zhǔn)解標(biāo)準(zhǔn)問題和非標(biāo)準(zhǔn)問題04國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源庫阿奇舒勒創(chuàng)立TRIZ的主要目的是為了解決創(chuàng)新問題，即非典型問題。通過對大量專利的分析，阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新問題又可以被分為以下兩種類型：標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新問題，簡稱標(biāo)準(zhǔn)問題，是指那些可以用標(biāo)準(zhǔn)解來解決的創(chuàng)新問題。非標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新問題，簡稱非標(biāo)準(zhǔn)問題，是指那些無法用標(biāo)準(zhǔn)解來解決的創(chuàng)新問題。對于標(biāo)準(zhǔn)問題，可以直接使用標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)進(jìn)行求解；對于非標(biāo)準(zhǔn)問題，先要看看是