产品创新设计原理ppt课件

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1、产品创新设计原理第六讲：物质—场分析时间：90分钟目的：1、掌握物质-场模型的构建方法2、掌握物质-场模型分析系统的方法课程大纲一、物质-场的概念二、基于物质-场的物理效应建模三、典型的物质-场变换:标准解－－在物质-场中如何增加新物质－－如何在物质－场中引入场Altshuller认为，所有的功能都可以分解为两种物质和一种场，即一种功能由两种物质及一种场三个要素组成，分别是目标、工具和场。产品是功能的一种实现，因此，可用物质-场（Substance-Field：Su-Field）分析产品的功能，

2、把已有技术系统的问题模型化，这种方法是TRIZ最重要的分析工具之一。引言物质（S）是指各种复杂级别的物体的通用称谓，有可能是单一的元件（如螺栓、销、杯子），也可能指复杂的系统（汽车、航空器、或者大型计算机主机）。物质的状态典型的物理状态（如真空态、等离子态、气态、液态、固态）。大量的中间态和混合态（比如烟雾、泡沫、粉末、凝胶、气溶胶、沸石）。这些状态的物质有各自特性，如热学、电学、磁学、光学以及其他特性（热绝缘、半导体、铁磁性、发光体等等）。1、什么是物质？物质-场的概念一、完成某个过程的作用或

3、形式称作场。场（F）在TRIZ中包括：物理场：电磁场、重力场、强相互作用，弱相互作用，还有光学场、化学场、声学场等。TRIZ的场提供能量流、信息流、力、相互作用或产生某种效果的反作用。场的存在必须依赖于某种物质的存在，物质是场的来源。2、什么是场？物质-场的概念一、物质-场的概念一、3、最小技术系统：物质－场模型TRIZ中最小的具有机能、可控的技术系统的图形表现就称为物质-场模型（Su-FieldModel）。两种物质、一种能量及其相互作用可以完成单一功能，所以构成一个最小技术系统，在TRIZ中

4、称为“物质－场”。物质-场的概念一、S1表示物质，S2表示工具，Ｆ表示能量。两种物质S1及S2，一种场Ｆ，所构成的系统称为物质－场。其模型如图所示。物质-场的概念一、物质－场分析过程的符号系统如表所示：物质-场的概念一、4、物质与场之间的相互作用物质-场的概念一、物质之间的相互作用通过场进行，Ｆ２与Ｆ１可以相同或不同。相同时Ｆ２可以去掉。物质-场的概念一、例：物质-场的概念一、Finput输入场Fcontrol控制场Foutput输出场Substance(s)物质(组)P参数,如形状、维数、空间

5、等二、基于物质-场的物理效应建模1、热膨胀的物质-场模型物质的输入为热量，输出为力及物质的形状。二、基于物质-场的物理效应建模2、压电效应物质-场模型压电晶体在受到压力的作用下产生电压。二、基于物质-场的物理效应建模3、效应链将单一效应组合，可以形成效应链。二、基于物质-场的物理效应建模4、物理效应物质-场模型的应用例:微调节注射泵是在生物体内注入或提取微量液体的装置。由针头、柱塞、容器构成。柱塞的移动借助于手工或电驱动装置完成。现代微调节注射泵的精度可达到±0.01µL。二、基于物质-场的物理

6、效应建模步骤1：确定物质S1.被移动的液体，S1liquid步骤2:确认S1如何被改变.S1liquid被移出容器.步骤3:确认导致该变化的F1.机械场(力)F1mechanical可以导致该变化.步骤4:这种场存在吗?假定不存在,转步骤5.二、基于物质-场的物理效应建模步骤5:确认能产生F1mechanical的F2→S2.(1)热膨胀效应:Fthermal→Ssolidorliquid(2)压电效应:Felectrical→Spiezoceramics(3)磁弹性效应:Fmagnetic→S

7、ferromagnetic步骤6:产生概念Fthermal→Ssolidorliquid:加热固体或液体,产生膨胀,使液体移动;Felectrical→Spiezoceramics:电场中的压电晶体膨胀,使液体移动;Fmagnetic→Sferromagnetic:磁场中的磁弹性材料膨胀,使液体移动.二、基于物质-场的物理效应建模技术系统可以用物质-场模型描述。典型的模型如图所示。S1S1FS1S2S1S2F1S1S2F1F2S1S2F1F2S3S1F1F2S1S2F2F1(1)(2)(3)不完

8、整的物质－场(4)完整的物质－场(5)并联的物质－场(6)串联的物质－场（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）(7)(8)用于检测的物质－场典型的物质-场变换:标准解三、假如待改进的系统建立了物质-场模型，将该物质-场模型传递到新状态的方法称为标准解。初始物质-场模型为ISM，需要的物质-场模型为DSM。其过程如图：根据问题描述建立初始物质－场模型（ISM）结合（ISM）与典型物质－场模型识别对应的标准解编写需要的物质－场模型（DSM）识别DSM的实际结构，进行概念设计识别1、执行的功