从功能分析到物场分析

物场分析法是TRIZ方法的重要解决问题工具之一。该方法的产生与技术系统的功能有关。技术系统存在的目的就是实现产品的功能，所以功能是产品概念设计的核心。在产品设计的过程中，产品设计往往由工作原理确定，而工作原理构思的关键往往是产品功能的实现，即顾客某种需求的满足。产品是功能的载体，功能是产品的核心和本质。功能分析就是对系统进行分解，得到标准、不足、过剩和有害功能，以帮助工程师更加详细地理想化工程系统中部件之间的相互作用，因此，在TRIZ中，功能分析是识别系统及超系统组件的功能等级性能水平及成本的一种分析工具.

事实上，功能分析给发明者带来的价值巨大。TRIZ的创立者阿奇舒勒通过对功能的研究，从另外一个角度对功能进行了新的定义。他提出：所有的功能都可以分解为三个基本要素，即分解为两种物质和一种场；换句话说，一个存在的功能必定由三个基本要素组成，即一种功能由“两种物质及一种场”这三个要素组成，分别是目标、工具和场。而将相互作用的三个要素进行有机组合将形成一个功能。

由此引出了物场分析的概念和方法，物场模型就是在这种背景下提出来的，由功能分析引申到了物场分析。物场分析方法是TRIZ理论体系中基于功能的重要的问题分析工具，是使用图形及符号表示系统元件间关系的直观工具，它是以解决问题中的矛盾为中心，通过建立系统内问题的模型，正确地描述系统问题的建模技术，其本质是功能分析。

所谓物场模型就是指一个理想化的最小物质和场构成的系统，即构成的功能。最小系统的物场模型包括一种场(F)和两种物质(S1，S2)，物质是最基本的概念，可以是实体，也可以是微观事物，其中，S2是执行体，S1是被执行元件，三个元素合在一起建立模型，表示S2通过场F对S1产生作用，当模型不完整、未实现预定的目标或产生有害作用时，物场模型所描述的技术系统就会存在问题。标准的最小系统的物场模型图通常由两个圆圈和一条连线表示，圆圈内以S和F分别代表物质或场，连线代表相互作用关系，如图7-1所示。

上述场F是系统中的能量，是使物质完成某个过程的能力。在TRIZ研究领域中，图7-1所述物场模型是使用最为广泛的一种形式，另外一种比较常见的是由3个圆圈加3条连接线表示，圆圈内以S和F分别代表物质或场，连接线代表相互作用关系，如图7-2所示。

图7-1　最小系统的物质-场模型

一个基本的物场模型可以看作是一个最小的技术系统，技术系统的功能实现依靠物质和场的作用。基本物场模型中S1、S2和F三个元素组成的模型可以表达最小系统实现的一种功能，三个元素缺一不可。较复杂的物场模型可以用两个或多个基本物场模型串联或并联起来，以图示化的模型作为技术系统的表达工具和语言，可以帮助设计者清晰地列出问题模型，明确问题状况，启发思考方向，快速得到解决方案模型，高效地解决实际问题。例如，电风扇系统中，支架对电机的支撑作用、支架对扇叶的支撑、电机对扇叶的驱动作用、扇叶对空气的吹动作用等都可分别单独表示为一个物质-场模型，同时也可表示为一个复杂的物质-场模型。

图7-2　最小系统物质-场模型的三角形表示形式