物场分析概述

（1）作用分析。

解决技术矛盾需要通过矛盾矩阵找到与之符合的发明原理，再根据原理进行发明创造。然而只有迅速地确定技术矛盾类型，才能在矩阵中找到相对应的发明原理，这需要工作人员的经验和判断力，但是在许多未知领域存在无法确定技术矛盾的情况，所以需要另一种工具引领我们找到技术矛盾，于是TRIZ理论又引入了物场模型。物场模型是TRIZ理论中重要的问题描述和分析工具，用以建立与已经存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型。在解决问题的过程中，可以根据物场模型分析，查找相对应问题的解法。

所谓物场，是指物质与物质之间相互作用与相互影响的一种联系。比如，电铃的响声给了人一种信号，其中“电铃”“人”属于“物质”的概念，那么“场”又是指什么呢？只要分析一下电铃的响声为什么会传到人的耳里，就会知道“空气的振动”是其中的原因。如果是在真空中，人是听不到电铃的声音的。即是说，在“电”与“人”之间存在着一个“声场”。事实上，世界上的物体本身是不能实现某种作用的，只有同某种“场”发生联系后才会产生对另一物体的作用或承受相应的反作用。就科学领域来说，温度场、机械场、声场、引力场、磁场、电场等都是物场的具体存在形式。

【实例】

自从蒸汽机车发明之后，人们越来越追求其速度的提升。机车要有高速度，必须行驶在钢轨上，但是机车的轮子和钢轨之间却有摩擦力，虽然研究者们不断进行材料和技术的革新，但一直存在的摩擦力阻碍了机车速度的进一步提升。

机车和钢轨构成了一个系统，速度和能量的损失是要解决的问题，我们需要一个创新的功能来解决问题。机车和钢轨是两个“物”，所以我们需要一个“场”来构成物场模型。于是发明家引入了磁场，令机车和钢轨之间产生排斥的力，使机车和钢轨分离，使摩擦力趋近于零。这样机车浮于钢轨之上，可以最大限度地利用能量提高速度。本例中，机车、钢轨、磁场构成了一个典型的物场模型。

（2）物场概念。

技术系统中最小的单元由两个元素以及两个元素间传递的能量组成，从而实现一个功能。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，也即是物质（Substance）S2通过能量F（Field）作用于物质S1，产生的输出功能（Function）。所谓功能，是指系统的输出与系统的输入之间的正常的、期望存在的关系，如图4.70所示。

图4.70　物场图

物质是指某种物体或过程，可以是整个系统，也可以是系统内的子系统或单个的物体，甚至可以是环境，取决于实际情况。物质之间依靠场来连接。

场是指完成某种功能所需的手法或手段，通常是一些能量形式，如磁场、重力场、电能、热能、化学能、机械能、声能、光能，等等。

构成一个物场需要三要素：两个物质和一个场。可以定义一个函数：Y＝F（x1，x2，x3，…，xn），其中Y表示输出，x1，x2，x3，…xn表示输入，函数F表示功能。也可以用比较通俗的语言来描述功能，功能就是指用方法解决问题的过程。

TRIZ理论中，关于功能有三条定律：

①所有的功能都可以最终分解为三个基本元素（S1，S2，F）；

②一个存在的功能必定由三个基本元素构成；

③将三个相互作用的基本元素有机组合将形成一个功能。

在功能的三个基本元素中：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。可能的场的类型如表4.8所示。物质—场模型简称物场模型，相应的分析称为物场分析。

表4.8　物场模型中场的类型

续表

（3）物场举例。

【实例】打钉子

人们用锤子打钉子，只有钉子（目标物质S1）不行；只有锤子（工具物质S2）不行；有了钉子和锤子，没有手臂的力量（机械场F）也不行；只有当三个因素同时具备时才能完成打下钉子的任务，如图4.71所示。

【实例】切割零件、粉刷墙壁

铣刀切割零件、油漆工粉刷墙壁必须三个要素同时具备才能进行，如图4.72所示。

图4.71　锤子打钉子的物场模型图

图4.72　铣刀切割零件和油漆墙壁的物场模型图