一種TRIZ理論中物-場分析模型的簡化表達方法

黃振永

一、物-場分析模式概述

物-場分析法是根里奇·阿奇舒勒（Genrich S. Altshuler，前蘇聯）于1979年在他的專著《創造是精密的科學》中提出的解決問題的方法。TRIZ 理論是解決發明問題的方法學，物-場模型是其重要工具之一。應用物-場模型解決問題時，首先需要對待改進的技術系統進行抽象分析，找出物-場元素及相互關系，然后建立物-場模型。轉化后的技術系統模型只包含3個基本元素：2 個場元素（S1 和 S2）和場元素之間的作用力效應（F）。

根里奇·阿奇舒勒把“功能”定義為兩個物質（元素）與作用于它們中的場（能量）之間的交互作用，即：物質S2（如：工具）通過能量F（如：機械力）作用于物質S1（如：工件），產生的輸出（功能）。在功能的3個基本元素中S1，S2是具體的，即是“物”（一般用S1表示原料，用S2表示工具）;F是抽象的，即是“場”。這就構成了物-場模型。S1，S2可以是材料、工具、零件、人、環境等;F可以是機械場（Me）、熱場（Th）、化學場（Ch）、電場（E）、磁場（M）、重力場（G）等。

在現階段，TRIZ理論中物-場分析模型常常采用“△”（三角形）的方法來表達，如圖1所示。也有的學者采用啞鈴型的方法來表達，如圖2所示。三角形表達法的缺點是：繪圖復雜且占用面積大，啞鈴型表達法的缺點是雖繪圖復雜度降低，但是占用面積仍大;它們的共同缺點是沒有表達出功能。

二、標準系統的物-場分析模式的簡化表達方法

【用洗衣機洗衣服的案例】物質S1：衣服，物質S2：洗衣機，場F：機械場，功能：清洗。傳統的三角形表達法對應的物場模型如圖1所示。在圖1中，圓圈表示構成模型的元素，無箭頭的實線表示場對物質有作用，帶箭頭的實線表示正常作用，通常是有S2指向S1，即工具指向工作對象（工件）。一種新的物-場分析模型的簡化表達方法如表1和表2所示。

詮釋：在撰寫Word文檔或WPS文檔時，表格相對圖形容易繪制、修改。表1中左側的“FUN：清洗”所在的單元格是“功能”區，直觀地說明了該最小技術系統要實現什么功能，這是突出優點之一。“F：機械場”所在的單元格是“場”區。“S1：衣服”H和“S2：洗衣機”所在的單元格分別是“物質1”區和“物質2”區。就圓圈而言，把文字寫入圓圈時，如果所有文字都顯示出來，那么圓圈要么很大、要么變成了橢圓形，不利于編輯、排版。對比圖1和表2，表格結構更緊湊、占用面積更小，更節約版面，這是突出優點之二。

三、復雜系統的標準物-場分析模型的簡化表達方法

延伸上面的例題，為了保證洗衣服更干凈引入新場（如熱場，用高溫法洗衣服;超聲場，用超聲振動去污）、新物質（如洗衣球;超聲發生器），得到的三角形表達法對應的物-場分析模型如圖3所示。等效的簡化表達方法如表3所示，相對圖3而言，結構緊湊、占用面積小，更容易繪制。

四、三角形表達法中符號在簡化表達法中的實現方案

在三角形表達法中，物-場分析模型中常用的符號如表4所示。

表4 三角形表達法中物-場分析模型中常用的符號

簡化表達法中對應符號的實現方案：有效作用模型如表5所示。不足的作用模型如表6所示。有害的作用模型如表7 所示。過度的作用模型如表8所示。繪制要點：如果需要增加新物質或新場，就用單元格拆分的辦法實現，如表3所示。

五、自我點評物-場分析模型的簡化表達法

優點是：（1）在Word文檔或WPS文檔中容易繪制、修改。（2）表格結構緊湊，占用面積少。（3）能一一對應三角形表達法中的符號及其含義。（4）顯性表達了“功能”，讓他人一目了然該技術系統所能實現的功能是什么。

缺點是：隱化了箭頭和方向。容易讓人不知道誰是工具，誰是對象，誰作用誰。為了解決這個缺點，給出的解決方案是：事先約定作用關系是S2指向S1。其實，作用是相互的，如果A對B有作用，那么B對A就有反作用。從這個角度來說，簡化表達法比三角形表達法更合理。（作者單位：北京理工大學珠海學院）

基金信息：2018年度北京理工大學珠海學院科研發展基金項目（編號：XK-2018-26）;珠海市光電信息技術與應用協同創新中心（珠教高“2015”5號文附件4序號5）項目;光電成像技術與系統教育部重點實驗室（珠海）項目;2018年度北京理工大學珠海學院新型激光技術及應用重點實驗室項目。