根据对众多发明实例的研究,TRIZ理论把物场模型分为有效且完整的系统、不完整的系统、有害的完整系统、不足的完整系统四种类型,如图4.73所示。
图4.73 物场模型示意图
(1)有效且完整的系统。
有效且完整的系统是指模型完整且可以产生需要的效果,组成系统模型的三个元件都存在且都有效,能实现设计者所追求的效应。
例如吸尘器利用机械力(吸力)来达到清洁地毯的目的,如图4.74所示。
(2)不完整的系统。
不完整的系统是指需要的效果没有产生,表示模型缺少一至两个元件,解决的方式为增加需要的元件,完成物质场三角形。
例如:一个液体(S1)含有空气泡(S2),增加离心力(F)可以分离空气泡,如图4.75所示。
图4.74 有效且完整的系统
图4.75 不完整的系统
(3)有害的完整系统。
有害的完整系统是指模型的三个元件都在,但产生的是与设计者所追求的效果相冲突的有害效应。在创新设计过程中,要消除系统这种有害的效应,解决的方式通常为增加另一个场(F2),用来平衡产生有害效果的场。例如要避免零件在加工时弯曲,就需要增加一个相对的力,如图4.76所示。
图4.76 有害的完整系统
(4)不足的完整系统。
不足的完整系统是指模型的三个元件都在,但是需要的效果不足。如产生的力不够大、温度不够高等。为了实现预期的效应,需要对原有系统进行改进,如图4.77所示。
具体来说,解决此不足的完整系统的方法有以下三种。
①改用新的场(F2)或场和物质(F2+S3)来代替原有的场(F1)或场和物质(F1+S1),S3可以是外来物、S1或S2的变形、超系统的物质。例如壁纸很难用刀子刮掉,可改用蒸气,如图4.78所示。
图4.77 不足的完整系统示意图
图4.78 改用场或物质解决不足的完整系统示意图
图4.79 增加场解决不足的完整系统示意图
②增加一个新的场(F2)来增强需要的效果。
例如要黏合两个零件时,可以用夹子帮助固定,如图4.79所示。
③增加新的场(F2)和物质(S3)来加强原有的效果。
例如用电场通过小粒子凝聚加强过滤器的效果,如图4.80所示。
(5)案例。
例1:穿着普通鞋子在冰上行走的人,因得不到冰面足够的摩擦力,所以容易滑倒。
解决方法:换上钉鞋,如图4.81所示。
图4.80 通过增加场和物质解决不足的完整系统示意图
图4.81 冰鞋行走物场模型图
例2:在太空中有着孵化小鸡的正常大气环境和温度,可以使孵卵器保持正常的工作,但唯一不足的是缺乏重力,致使小鸡无法发力。如何解决?
让孵卵器绕着轴心旋转,利用形成的重力附加场,小鸡就可以顺利地出生在太空上了,如图4.82所示。
图4.82 太空孵化小鸡物场模型图
例3:比萨饼粘纸盒问题,平底易因重量而凹陷。
分析:
物质:S1盒子,S2比萨饼。
场:F机械场(盒子支撑比萨饼)。
功能问题:热比萨饼粘纸盒以及强度问题,如图4.83所示。
图4.83 比萨盒凹陷的物场模型图
解决思路:
添加第三种物质既能防粘,强度又要高而成本却要低;最好是不用添加任何物质,如图4.84所示。
①底部震动一会儿接触一会儿不接触(时间上解决)。
②底盘只有部分接触(空间上解决)。
图4.84 解决比萨盒凹陷的物场模型图
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