一种TRIZ理论中物-场分析模型的简化表达方法

黄振永

一、物-场分析模式概述

物-场分析法是根里奇·阿奇舒勒（Genrich S. Altshuler，前苏联）于1979年在他的专著《创造是精密的科学》中提出的解决问题的方法。TRIZ 理论是解决发明问题的方法学，物-场模型是其重要工具之一。应用物-场模型解决问题时，首先需要对待改进的技术系统进行抽象分析，找出物-场元素及相互关系，然后建立物-场模型。转化后的技术系统模型只包含3个基本元素：2 个场元素（S1 和 S2）和场元素之间的作用力效应（F）。

根里奇·阿奇舒勒把“功能”定义为两个物质（元素）与作用于它们中的场（能量）之间的交互作用，即：物质S2（如：工具）通过能量F（如：机械力）作用于物质S1（如：工件），产生的输出（功能）。在功能的3个基本元素中S1，S2是具体的，即是“物”（一般用S1表示原料，用S2表示工具）;F是抽象的，即是“场”。这就构成了物-场模型。S1，S2可以是材料、工具、零件、人、环境等;F可以是机械场（Me）、热场（Th）、化学场（Ch）、电场（E）、磁场（M）、重力场（G）等。

在现阶段，TRIZ理论中物-场分析模型常常采用“△”（三角形）的方法来表达，如图1所示。也有的学者采用哑铃型的方法来表达，如图2所示。三角形表达法的缺点是：绘图复杂且占用面积大，哑铃型表达法的缺点是虽绘图复杂度降低，但是占用面积仍大;它们的共同缺点是没有表达出功能。

二、标准系统的物-场分析模式的简化表达方法

【用洗衣机洗衣服的案例】物质S1：衣服，物质S2：洗衣机，场F：机械场，功能：清洗。传统的三角形表达法对应的物场模型如图1所示。在图1中，圆圈表示构成模型的元素，无箭头的实线表示场对物质有作用，带箭头的实线表示正常作用，通常是有S2指向S1，即工具指向工作对象（工件）。一种新的物-场分析模型的简化表达方法如表1和表2所示。

诠释：在撰写Word文档或WPS文档时，表格相对图形容易绘制、修改。表1中左侧的“FUN：清洗”所在的单元格是“功能”区，直观地说明了该最小技术系统要实现什么功能，这是突出优点之一。“F：机械场”所在的单元格是“场”区。“S1：衣服”H和“S2：洗衣机”所在的单元格分别是“物质1”区和“物质2”区。就圆圈而言，把文字写入圆圈时，如果所有文字都显示出来，那么圆圈要么很大、要么变成了椭圆形，不利于编辑、排版。对比图1和表2，表格结构更紧凑、占用面积更小，更节约版面，这是突出优点之二。

三、复杂系统的标准物-场分析模型的简化表达方法

延伸上面的例题，为了保证洗衣服更干净引入新场（如热场，用高温法洗衣服;超声场，用超声振动去污）、新物质（如洗衣球;超声发生器），得到的三角形表达法对应的物-场分析模型如图3所示。等效的简化表达方法如表3所示，相对图3而言，结构紧凑、占用面积小，更容易绘制。

四、三角形表达法中符号在简化表达法中的实现方案

在三角形表达法中，物-场分析模型中常用的符号如表4所示。

表4 三角形表达法中物-场分析模型中常用的符号

简化表达法中对应符号的实现方案：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。绘制要点：如果需要增加新物质或新场，就用单元格拆分的办法实现，如表3所示。

五、自我点评物-场分析模型的简化表达法

优点是：（1）在Word文档或WPS文档中容易绘制、修改。（2）表格结构紧凑，占用面积少。（3）能一一对应三角形表达法中的符号及其含义。（4）显性表达了“功能”，让他人一目了然该技术系统所能实现的功能是什么。

缺点是：隐化了箭头和方向。容易让人不知道谁是工具，谁是对象，谁作用谁。为了解决这个缺点，给出的解决方案是：事先约定作用关系是S2指向S1。其实，作用是相互的，如果A对B有作用，那么B对A就有反作用。从这个角度来说，简化表达法比三角形表达法更合理。（作者单位：北京理工大学珠海学院）

基金信息：2018年度北京理工大学珠海学院科研发展基金项目（编号：XK-2018-26）;珠海市光电信息技术与应用协同创新中心（珠教高“2015”5号文附件4序号5）项目;光电成像技术与系统教育部重点实验室（珠海）项目;2018年度北京理工大学珠海学院新型激光技术及应用重点实验室项目。