黃振永

一、物-場(chǎng)分析模式概述

物-場(chǎng)分析法是根里奇·阿奇舒勒（Genrich S. Altshuler，前蘇聯(lián)）于1979年在他的專著《創(chuàng)造是精密的科學(xué)》中提出的解決問題的方法。TRIZ 理論是解決發(fā)明問題的方法學(xué)，物-場(chǎng)模型是其重要工具之一。應(yīng)用物-場(chǎng)模型解決問題時(shí)，首先需要對(duì)待改進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行抽象分析，找出物-場(chǎng)元素及相互關(guān)系，然后建立物-場(chǎng)模型。轉(zhuǎn)化后的技術(shù)系統(tǒng)模型只包含3個(gè)基本元素：2 個(gè)場(chǎng)元素（S1 和 S2）和場(chǎng)元素之間的作用力效應(yīng)（F）。

根里奇·阿奇舒勒把“功能”定義為兩個(gè)物質(zhì)（元素）與作用于它們中的場(chǎng)（能量）之間的交互作用，即：物質(zhì)S2（如：工具）通過能量F（如：機(jī)械力）作用于物質(zhì)S1（如：工件），產(chǎn)生的輸出（功能）。在功能的3個(gè)基本元素中S1，S2是具體的，即是“物”（一般用S1表示原料，用S2表示工具）;F是抽象的，即是“場(chǎng)”。這就構(gòu)成了物-場(chǎng)模型。S1，S2可以是材料、工具、零件、人、環(huán)境等;F可以是機(jī)械場(chǎng)（Me）、熱場(chǎng)（Th）、化學(xué)場(chǎng)（Ch）、電場(chǎng)（E）、磁場(chǎng)（M）、重力場(chǎng)（G）等。

在現(xiàn)階段，TRIZ理論中物-場(chǎng)分析模型常常采用“△”（三角形）的方法來表達(dá)，如圖1所示。也有的學(xué)者采用啞鈴型的方法來表達(dá)，如圖2所示。三角形表達(dá)法的缺點(diǎn)是：繪圖復(fù)雜且占用面積大，啞鈴型表達(dá)法的缺點(diǎn)是雖繪圖復(fù)雜度降低，但是占用面積仍大;它們的共同缺點(diǎn)是沒有表達(dá)出功能。

二、標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的物-場(chǎng)分析模式的簡化表達(dá)方法

【用洗衣機(jī)洗衣服的案例】物質(zhì)S1：衣服，物質(zhì)S2：洗衣機(jī)，場(chǎng)F：機(jī)械場(chǎng)，功能：清洗。傳統(tǒng)的三角形表達(dá)法對(duì)應(yīng)的物場(chǎng)模型如圖1所示。在圖1中，圓圈表示構(gòu)成模型的元素，無箭頭的實(shí)線表示場(chǎng)對(duì)物質(zhì)有作用，帶箭頭的實(shí)線表示正常作用，通常是有S2指向S1，即工具指向工作對(duì)象（工件）。一種新的物-場(chǎng)分析模型的簡化表達(dá)方法如表1和表2所示。

詮釋：在撰寫Word文檔或WPS文檔時(shí)，表格相對(duì)圖形容易繪制、修改。表1中左側(cè)的“FUN：清洗”所在的單元格是“功能”區(qū)，直觀地說明了該最小技術(shù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)什么功能，這是突出優(yōu)點(diǎn)之一?！癋：機(jī)械場(chǎng)”所在的單元格是“場(chǎng)”區(qū)。“S1：衣服”H和“S2：洗衣機(jī)”所在的單元格分別是“物質(zhì)1”區(qū)和“物質(zhì)2”區(qū)。就圓圈而言，把文字寫入圓圈時(shí)，如果所有文字都顯示出來，那么圓圈要么很大、要么變成了橢圓形，不利于編輯、排版。對(duì)比圖1和表2，表格結(jié)構(gòu)更緊湊、占用面積更小，更節(jié)約版面，這是突出優(yōu)點(diǎn)之二。

三、復(fù)雜系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)物-場(chǎng)分析模型的簡化表達(dá)方法

延伸上面的例題，為了保證洗衣服更干凈引入新場(chǎng)（如熱場(chǎng)，用高溫法洗衣服;超聲場(chǎng)，用超聲振動(dòng)去污）、新物質(zhì)（如洗衣球;超聲發(fā)生器），得到的三角形表達(dá)法對(duì)應(yīng)的物-場(chǎng)分析模型如圖3所示。等效的簡化表達(dá)方法如表3所示，相對(duì)圖3而言，結(jié)構(gòu)緊湊、占用面積小，更容易繪制。

四、三角形表達(dá)法中符號(hào)在簡化表達(dá)法中的實(shí)現(xiàn)方案

在三角形表達(dá)法中，物-場(chǎng)分析模型中常用的符號(hào)如表4所示。

表4 三角形表達(dá)法中物-場(chǎng)分析模型中常用的符號(hào)

簡化表達(dá)法中對(duì)應(yīng)符號(hào)的實(shí)現(xiàn)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。繪制要點(diǎn)：如果需要增加新物質(zhì)或新場(chǎng)，就用單元格拆分的辦法實(shí)現(xiàn)，如表3所示。

五、自我點(diǎn)評(píng)物-場(chǎng)分析模型的簡化表達(dá)法

優(yōu)點(diǎn)是：（1）在Word文檔或WPS文檔中容易繪制、修改。（2）表格結(jié)構(gòu)緊湊，占用面積少。（3）能一一對(duì)應(yīng)三角形表達(dá)法中的符號(hào)及其含義。（4）顯性表達(dá)了“功能”，讓他人一目了然該技術(shù)系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能是什么。

缺點(diǎn)是：隱化了箭頭和方向。容易讓人不知道誰是工具，誰是對(duì)象，誰作用誰。為了解決這個(gè)缺點(diǎn)，給出的解決方案是：事先約定作用關(guān)系是S2指向S1。其實(shí)，作用是相互的，如果A對(duì)B有作用，那么B對(duì)A就有反作用。從這個(gè)角度來說，簡化表達(dá)法比三角形表達(dá)法更合理。（作者單位：北京理工大學(xué)珠海學(xué)院）

基金信息：2018年度北京理工大學(xué)珠海學(xué)院科研發(fā)展基金項(xiàng)目（編號(hào)：XK-2018-26）;珠海市光電信息技術(shù)與應(yīng)用協(xié)同創(chuàng)新中心（珠教高“2015”5號(hào)文附件4序號(hào)5）項(xiàng)目;光電成像技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（珠海）項(xiàng)目;2018年度北京理工大學(xué)珠海學(xué)院新型激光技術(shù)及應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目。