发明问题解决理论中物质-场模型及分析方法的研究

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1、发明问题解决理论中物质-场模型及分析方法的研究任工昌山旭陕西科技大学机电工程学院物质-场模型是发明问题解决理论屮重要的问题分析工具，但存在功能分析不足、缺乏针对性、分析效率低等问题。以提高模型分析问题的针对性为突破口，采用一种模型分析一类问题的思路，将问题分为不完整问题、效应不足/过度完整问题、有害效应完整问题、测量与检测问题共四类。针对每类问题分别使用物质-场模型、物元模型、物质-属性-功能-因果模型、物质-场-信息模型进行分析，发挥每类分析模型的优势，归纳出基于问题分类的创新设计流程，并用实例验证模型分类的合理性和设计流程的实用性。关键词

2、：发明问题解决理论;物质-场模型;研究;此理论最早应用在苏联，使得苏联的工业在那段时期迅猛发展。目前，TRIZ在全世界范围内得到了广泛应用，帮助许多企业实现了技术创新。1物质-场模型1.1物质-场模型简介物质-场模型由一种场（F）和两个物质组成，模型中S，是被动物体，是希望发生变化的物体;S2是主动物体，通过F的作用使被动物体发生改变;F是连接主$物体与被动物体的桥梁，从而组成完整的系统m。物质-场基本模型如图1所示。图1物质-场模型常用的表达物质-场屮物质之间彼此相互作用的图示化符号如图2所示。图2物质-场中图示化符号1.2物质-场模型现状

3、王秋月等m棊于物质-场模型和相似性对标准解进行y重新分类。简兆辉等m提出了结合减件-运行法和功能分析系统技术法的物质-场建模过程，提高了功能建模能力。Royzenlil强调了功能分析在问题描述中的作用，提出了工具-对象-产品分析，提高了模型功能分析的能力。Kim边1利用排队理论模型代替物质-场模型，将问题分析和对应解都伍含在模型内，提高了问题分析效率。Bultey等m对物质-场模型分析过程中的术语进行了规范，有助于利用计算机语言实现物质-场模型的分析过程。张武城等m提出丫物质-属性-功能-因果模型分析法，将物质、属性、功能、因果四部分集成到分

4、析模型内，提高了问题分析效率。WuM对可拓学和物质-场模型分析过程进行集成，提高创新的效率和广度。Petrovm针对信息系统的分析开发了元素-动作-信息结构分析法。Li[10]针对76个标准解屮的第四类(检测与测量)利用模型进行了分析。以上文献在物质-场模型功能分析不足、术语缺少规范化、分析效率低、复杂问题的表示等方而做了研宂，并取得一定的成果。多数学荠都致力于寻找一种功能强大的模型，可以完美地分析各类问题。实际应用中，不同类型的问题分析过程存在差异，一种分析模型很难兼顾各类问题。对问题进行分类，针对每类问题选用对应的模型，充分发挥每类模型的

5、优势很有必要，因此笔者提出了基于问题分类的创新设计流程。2基于问题分类的创新设计流程2.1问题分类经典TRIZ中，物质-场模型分为四类。(1)有效的完整模型。(2)不完整模型。(3)效应不足的完整模型。(4)有害效应的完整模型。以上分类是根据模型木身的特征进行的，物质-场模型分析问题、标准解解决问题，本质都在于对问题特性的把握，对问题进行分类，再考虑相对应的分析模型。因此，应以标准解为出发点，棊于物质-场模型分类的棊本思路，采用逆推的方法，进行问题的分类，新的分类中将不再考虑有效的完整模型问题，因为其本身不存在问题，可作为问题的理想解或目标系

6、统，增加测量与检测这一大类。测量与检测问题不同于一般的问题，更加侧重于信息与功能的正向传递。新的分类如下。(1)不完整的问题。(2)效应不足/过度的完整问题。(3)有害效应的完整问题。(4)测量与检测问题。以上问题的定义与物质-场模型的基本定义类似，如锤子敲钉子，只有锤子没有钉子的话，问题的物质-场模型就是一个不完整模型，相对应的，此问题就是不完整的问题，其它类似。2.2创新设计流程图3为基于问题分类的创新设计流程，具体步骤如下。(1)分析系统，确定问题，对问题进行简述。(2)若为测量与检测问题，利用物质-场-信息模型进行分析，采用第四类标准

7、解解决;若不是测量与检测问题，建立物质-场模型。(3)利用物质-场模型确定问题类型。(4)不同类型问题，采用相应的分析解决方法：(1)若为不完整问题，则直接使用第一类标准解解决；(2)若为效应不足/过度的完整问题，采用物元模型进行进一步分析，利用第二类标准解解决；(3)若为有害效应的完整问题，釆用物质-属性-功能-因果模型进行分析，利用第三类标准解来解决。(5)若需要对解进行优化，使用第五类标准解。图3基于问题分类的创新设计流程图3创新设计流程的分析及应用3.1不完整冋题不完整问题即利用物质-场分析时缺少物质或场，无法构成一个完整的物质-场模

8、型，此类问题相对于其它三类问题比较简单，直接应用物质-场模型进行分析，按照缺物补物、缺场补场的思路，利用第一类标准解m解决。3.2效应不足/过度完整问题效应不足/过