第三章发明问题解决理论(TRIZ,萃智)第四节物质-场模型物质－场模型是TRIZ法重要分析工具，是用来分析与现存技术有关的模型类问题（ModelingProblems）。所有技术系统的作用是实现某种功能，所有的系统都可分解为由两个物质(S1,S2)和一个场(F)三个基本元件组成。如图所示，其中物质S1是系统动作的接受者,场F通过物质S2作用于物质S1并改变S1。物质S1和S2：二者定义取决于每一个具体的应用，它们可以是整个系统、子系统或单个物体，可以是材料、工具、零件、人或环境等任何东西。场：为系统提供能量，促使系统发生反应，从而可以实现某种效应。这种效应可以作用于S2上，或作用在场信息的输出物上。物质-场模型简称物场模型，相应的分析称为物场分析。物场模型的三定律：所有的系统都可以分解为三个基本要素（S1、S2、F）；一个完整的系统必定由这三个基本要素组成；将相互作用的三个基本要素进行有机组合将形成一个功能。1．有效完整系统模式。组成系统模型的三元件都存在，且都有效，能实现设计者所追求的效应。2．不完全系统模式。组成系统模型的三元件（两个物质，一个场）中部分元件不存在，需要增加系统元件来实现有效完整的系统功能。3．非有效完整系统模式。模型中的三元件都存在，但设计者所追求的效应未能完全实现，如产生的力不够大，温度不够高等。为了实现预期的效应，需要对原有系统进行改进。4．有害完整系统模式。模型三元件都存在，但产生的是与设计者所追求的相冲突的有害效应。在创新设计过程中，要消除系统这种有害的效应。为了方便世界范围内交流以及让分析的过程更加形象化。人们在科学研究的实践中形成了统一的物质-场模型的描述方法。具体符号如下：描述物场模型的符号如上页图，场F作用于S2上，使S2对S1产生影响，从而改变S1，达到预期效果。例：磁铁通过磁场吸引铁。将其用物场模型描述就是：F为磁场，S1为铁片，S2为磁铁。即F磁场作用于S2磁铁上，使S2磁铁对S1铁片产生影响，改变其所处位置状态。大家应该也有点累了，稍作休息描述如右图，场F作用于S2上，使S2对S1产生有害作用影响。例：车辆噪声扰民将其用物场模型描述就是：F为振动场，S1为居民，S2为空气。即F振动场的能量作用于S2空气。振动场的能量作用在空气上形成驻波，产生噪声，噪声作用于S1居民身上，对其正常生活形成了干扰。描述如右图，场F作用于S2上，使S2对S1产生影响，从而改变S1。但场F的作用效果不足，因此使S2对S1作用的效果也不足。例：冬季供暖不足，人们觉得寒冷。其用物场描述就是：F为暖气系统产生的热场，S1为人，S2为室内的空气。即热场作用于S2室内的空气，空气受到激活，作用于S1人身上。但由于F热场产生的能量不足，作用不足，对S2空气的激发作用不够，从而导致S2对S1作用不足，取暖效益不明显，对S1产生的影响未能达到预计效果。构造物质－场模型通常遵循下图所示的工作流程,即1．识别元件，定义模型中的三个要素，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．进一步发展解，以达到系统的有效和完善，5．实现具体解，6．探求另外可行解。第一种情况：非物质-场系统（只包含一个组件）或者非完整物质-场系统（包含两个组件）应该建立完整物质-场。针对两个要素不能直接接触的问题，可以加入钢索将两车栓到一起，形成机械场的传递，增强其可控性，从而达到让系统运转的目的。其中S2代表添加的钢索。S2为直接对S1产生作用的要素，它对S1产生作用的来源为F和S3对其的作用，S2和S3同时受F机械场的作用。第二种情况：把易控的、具有所需特性的补充物引入到系统，形成复合物场。补充物可以引入到：（1）物质内部，形成内部复合物场；（2）物质外部，形成外部复合物场。例：下雪天汽车行驶在马路上，由于路面雪的覆盖导致摩擦系数降低，汽车轮子打滑。此时汽车轮胎已经既定，马路情况也不易改变。则可以在车轮上加设铁链，利用铁链与地面的作用增大前进阻力，使车轮打滑状况大大减少。下图S1表示汽车行驶的路面，S2表示汽车轮胎，F1为发动机施加在轮子S2上的力场。由于雪的覆盖使摩擦系数降低，S2对S1的作用不大，产生效应不足，用虚线表示。S3为车轮上加设的铁链。下图表示出，由于S3的加入，系统作用充足，从而构成有效完整的系统。第三种情况：如果不允许将其他物质引入系统，那么可通过引入外部环境中现有的物质，同时在外部环境中形成物场来解决问题。例：现代社会中的白领女性工作常年与计算机打交道，深受电磁辐射的危害。特别是其怀孕时期，长期的电磁辐射无疑会对将来的宝宝的健康造成影响。为了降低伤害，可以引入外部物质，如人们常使用的防辐射服装，通过引入的物质，在系统外部形成