物场模型和标准解系统是阿奇舒勒在20世纪70年代末通过大量专利分析之后所提炼出来的解决问题的工具。在应用物场模型和标准解系统解决问题之前,首先需要对项目中的问题进行详细的分析,特别是经过功能分析、流分析、剪裁、特性传递、顶层缺点识别和因果链等工具分析之后,得到定义得非常明确的待解决问题,并从待解决问题中抽象出物场模型,然后应用标准解系统构想创新解决方案。图1列出了物场模型和标准解系统在RDMi®现代TRIZ理论路线图中的位置。
图1. 物场模型和标准解系统在RDMi®现代TRIZ理论路线图中的位置
关于物场模型和标准解部分的详细内容,可参考孙永伟博士著作《TRIZ打开创新之门的金钥匙II》(科学出版社)中第五章内容,书籍封面如图2所示。
图2. 《TRIZ打开创新之门的金钥匙II》书籍封面
TRIZ理论的创始人阿奇舒勒设想任何一个复杂的工程系统都是由一系列最简单的工程系统组成,最简单的工程系统应该具备两个条件:
(1)必须由两个物质组成。
(2)两个物质之间应该有作用,阿奇舒勒称这个作用为场(与物理学中的场有所不同)。
这种由物质和场所构成的模型被称为物场模型,可用以下形式来表示:
图3. 物场模型的表示形式
其中,S1和S2代表两个物质,F代表场,就是物质1对物质2的作用,场的类型主要包括:机械场、声场、热场、化学场、电场、磁场、电磁场。
如何物场模型出了问题,最简单的工程系统就不能正常工作。有问题的物场模型主要分为三类:不完整的物场模型、有害的物场模型、不足的物场模型。下表列出了三种有问题的物场模型的表示形式:
表1. 有问题的物场模型列表
有问题的物场模型 | 表示形式 |
不完整的物场模型 |
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有害的物场模型 |
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有用但不足的物场模型 |
|
阿奇舒勒在对大量专利分析之后发现,如果问题的物场模型是一样的,那么解决这类问题的方案的模型也是类似的,与行业无关。阿奇舒勒在研究中共收集整理了76个标准解,这些标准解就构成了原始的标准解系统。后续的TRIZ专家在运用标准解解决实际问题的过程中发现,有些标准解用得比较多,有些标准解非常少用到,有些标准解彼此之间是有些联系的,因此将这些标准解进行归纳、合并、精简后,总结出常用的标准解30余个,分为五个大类,如下表所示:
表2. 常用及归并之后的标准解列表
物场模型和标准解 | |||
问题的物场模型 | 标准解类别 | 标准解 | 个数 |
不完整的物场模型 | 第1.1类 | 完善物场模型 | 5 |
引入内部添加物保证最低限度可行 | |||
引入外部添加物保证最低限度可行 | |||
改变外部环境 | |||
最小-最大模式(加入过量再消除多余;少 量不足再局部增加) | |||
有害的物场模型 | 第1.2类 | 在给定的两种物质之间引入第三种物质S3 | 5 |
在二种物质之间从超系统引入第三种物质S3 | |||
在二种物质之间引入给定的两种物质S1或S2改进的物质 | |||
引入一个牺牲品吸收有害的作用 | |||
引入场来抵消有害作用 | |||
有用但不足的物场 模型 | 第2类 | 链式物场模型 | 8 |
双物场模型 | |||
运用更加容易控制的场 | |||
物质的动态化 | |||
分割物质 | |||
引入气泡或多孔结构 | |||
韵律协调 | |||
使用磁场 | |||
第3类 | 单—双—多 | 5 | |
不同的单-双-多 | |||
多个物质之间的连接 | |||
剪裁掉多余的组件 | |||
向微观层级过渡(智能物质) | |||
测量或检测 | 第4类 | 改变工程系统,使系统不再需要测量 | 6 |
测量复制品 | |||
引入一个可以产生场的物质(即内部或外部 的标记物) | |||
测量物场模型 | |||
在环境中引入添加物测量物场模型 | |||
利用物理效应和现象 | |||
标准解的运用 | 第5类 | 引入空物质 | 8 |
临时引入物质,然后将其去除 | |||
在某一地点集中引入某物质 | |||
引入场 | |||
运用一种场产生另外一种场 | |||
引入能产生场的物质 | |||
运用相变 | |||
利用科学效应实现系统的自我调节 | |||
在运用标准解系统解决问题的时候,可以按照下面的步骤来进行:
(1)利用功能分析、剪裁、因果链分析等工具识别项目中的待解决问题;
(2)将待解决问题转化为有问题的物场模型;
(3)根据上一步中确定出来的有问题的物场模型找到相应的标准解的类别;
(4)从相应的类别中选择出某一特定的标准解;
(5)在标准解的提示之下产生解决方案。
以上步骤可以简单地用以下图形来表示:

图4. 运用标准解系统解决问题的步骤
以下部分列出经典TRIZ理论中阿奇舒勒版标准解,有兴趣的读者可以详细阅读并查看阿奇舒勒的相关著作。
第1类 建立和拆解物场模型
1.1 建立完整的物场模型
1.1.1 将不完整的物场模型补充完整
1.1.2 建立内部复合物场模型
1.1.3 建立外部复合物场模型
1.1.4 引入环境的物场模型
1.1.5 引入环境和添加物的物场模型
1.1.6 最小模式
1.1.7 最大模式
1.1.8 引入保护性物质
1.2 拆解物场模型
1.2.1 引入外部物质消除有害效应
1.2.2 通过改进现有物质来消除有害效应
1.2.3 引入一个物质来吸收有害作用(引入牺牲品)
1.2.4 引入一个新的场F2来抵消有害作用
1.2.5 “关闭”磁影响
第2类 增强物场模型
2.1 向复杂的物场模型转化
2.1.1 链式物场模型
2.1.1 双物场模型
2.2 增强物场模型
2.2.1 使用更可控制的场
2.2.2 分割物质
2.2.3 使用毛细管和多孔的物质
2.2.4 动态化物质
2.2.5 结构化场
2.2.6 结构化物质
2.3 改变场的频率
2.3.1 使F和S1或S2的自然频率匹配或不匹配
2.3.2 匹配F1和F2的频率
2.3.3 两个不相容或独立的动作可相继完成
2.4 利用磁场或铁磁材料
2.4.1 引入铁磁性物质和磁场
2.4.2 引入铁磁微粒和磁场
2.4.3 运用磁流
2.4.4 在铁磁场模型中应用毛细管结构
2.4.5 内部或外部复合的铁磁场模型
2.4.6 引入环境的铁磁场模型
2.4.7 应用物理效应和现象的铁磁场
2.4.8 增加铁磁场的动态化
2.4.9 结构化的铁磁场模型
2.4.10 在铁磁场模型中匹配节奏
2.4.11 利用电产生磁场模型
2.4.12 运用电流变液
第3类 系统向超系统或微观级转化
3.1 转化为双系统和多系统
3.1.1 系统转化1a:建立双系统或多系统
3.1.2 加强双系统和多系统的链接
3.1.3 系统转化1b:元素间的差异增加
3.1.4 双系统 / 多元系统的简化
3.1.5 系统转化1c:系统的整体或部分具有相反的特性
3.2 系统转化1:向微观级转化
3.2.1 向微观级转化
第4类 检测和测量的标准解法
4.1 间接方法
4.1.1 改变系统使检测或测量不再需要
4.1.2 测量复制品
4.1.3 用两个连续测量代替一个测量
4.2 建立新的测量系统
4.2.1 建立测量物场模型
4.2.2 复合测量物场模型
4.2.3 引入环境的测量物—物模型
4.2.4 从环境中取得添加物
4.3 增强测量系统
4.3.1 利用物理效应和现象
4.3.2 利用系统的谐振
4.3.3 利用相连物质的谐振
4.4 转化为铁—场模型
4.4.1 测量预铁磁场模型
4.4.2 测量铁磁场模型
4.4.3 复合测量铁磁场模型
4.4.4 环境中的测量铁磁场模型
4.4.5 运用物理效应和现象
4.5 测量系统进化的趋势
4.5.1 向双系统或多系统转化
4.5.2 测量待测物产生的衍生物
第5类 关于标准解应用的标准解
5.1 引入物质
5.1.1 间接方法(“空”物质)
5.1.2 分裂物质(分割为更小的物质)
5.1.3 物质的“自消失”
5.1.4 运用膨胀结构和泡沫
5.2 引入场
5.2.1 运用一种场产生另外一种场
5.2.2 使用环境中的场
5.2.3 利用能产生场的物质
5.3 相变
5.3.1 相变1:改变相态
5.3.2 相变2:两种相态的相互转换
5.3.3 相变3:利用相变伴随现象
5.3.4 相变4:转化为双相态
5.3.5 利用不同相之间的交互作用
5.4 应用物理效应和现象的特性
5.4.1 利用系统的自我调节和转
5.4.2 增强场的输出
5.5 产生物质的高级和低级方法
5.5.1 通过降解(分解)更高级结构的物质来获取所需物质
5.5.2 通过合并低等级结构的物质来获取所需物质
5.5.3 介于5.5.1和5.5.2之间