文档介绍：设计与研究
TR IZ 矛盾平衡分析法在物- 场分析中的应用研究
祝凤金
(菏泽学院机电工程系,菏泽 274000)
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摘
要:物- 场分析法和冲突矩阵法是应用 TRIZ 理论解决创新问题常用的两种方法,物- 场分析法一般
通过标准解法得到问题求解方向。采用引入控制参数对物- 场分析结果进行矛盾平衡分析,进而将矛盾因素
转换为标准工程参数矛盾。最后利用冲突矩阵对技术矛盾和物理矛盾分别求解。并以实例进行应用验证。
关键词:发明问题解决理论
物- 场分析
矛盾平衡分析
冲突矩阵
引言
随着市场竞争日益激烈,企业竞争的焦点在于对市场
的快速响应和产品创新。为此, 企业要研发出高性能的产
品,需采用实现产品创新和快速设计的理论方法和工具,
从而设计出高层次的新产品。TR IZ 理论就是专门研究创
造发明的理论。它是由苏联发明家根里奇·阿奇舒勒
(G enrich S. A ltshuller) 于 1946 年开始, 动用了 1500 人/
年,在经历 25 年研究了世界各发明专
利的基础上,提出的一套具有完整理论体系的创新方法。
TR IZ 主要用 39 个标准工程参数,40 条发明原理、冲突矩
阵和 76 个标准解等一整套的理论来解决各工程领域的创
新问题[1]。
冲突矩阵法是 TR IZ 理论中最为设计者容易使用的方
法。使用冲突矩阵时,一般通过 Q FD 对设计目标进行工程
参数表描述,然后通过冲突矩阵表查询解决问题的发明
原理。物- 场分析法一般在使用冲突矩阵法得不到合理
解决方案时使用, 其最终通过 76 个标准解实现问题求
解。本文通过使用矛盾因素平衡分析,将物- 场分析和冲
突矩阵有机结合,提出解决问题新流程,并以实例进行分
析设计。
1 物- 场模型分析
物- 场模型
物- 场模型分析是 TR IZ 理论中一种重要的问题描述
和分析工具,用以建立与已存在的系统或新技术系统问
题相联系的功能模型。就技术系统而言,最小的元素是执
行单一功能的元素。所谓功能,是指系统的输出与系统的
输入之间正常的、期望存在的关系,可表述为:
y=F(x1,x2,x3,…,xn)
y—输出;x1,x2,x3,…xn—输入
输入输出之间的函数关系 F 就是功能。
阿奇舒勒通过对功能的研究,发现并总结出三条规
律:
(1) 所有的功能都可以分解为 3 个基本元素(S1,S2,
F);
基金项目:菏泽学院教学改革项目(2008027)。
(2)一个存在功能必定由着 3 个基本元素组成;
(3)将相互作用的 3 个基本元素进行有机组合将形成
一个功能;
功能用一个三角形来进行模型化,三角形的下边 2 个
角是 2 个物质,上角是场(作用或效应)。物质可以是工件
或工具,场是能量形式。通常,任何一个完整的系统功能,
都可以用一个完整的物- 场三角形进行模型化,即物-
场模型,如图 1(a)所示。
参与相互作用的物质 S1 和 S2 可以是材料、工具、零
件、人和环境。一般 S1 表示工件(功能作用体),S2 表示工
具(功能主体)。物质之间的场可以是机械能(M e)、热能
(Th)、化学能(Ch)、电