黑龙江电力职工大学 孙国强

牡丹江水力发电总厂   唐润庚   韩继群

一、           原始问题

在生产和市政中,吊物孔和检修井均用盖板覆盖，用来防止人员及杂物坠落坑井内。当工作人员将这些坑井的盖板打开进行相应的工作时，为了防止坠落的发生，采用的安全措施是用临时“安全拦网”等措施将打开的坑井围起来，以提醒在坑井附近作业的工作人员及过往人员注意人身安全，避免坠落。临时安全拦网受自身条件所限，只能拦阻重量较轻、体积较大的物品，对于人员、较重的物品以及体积较小的物品无法进行有效的拦阻，所以围在打开了的坑井四周的“安全拦网”只起到了警示效果，并未真正起到安全拦阻的作用,属于软防护，软防护不能从根本上消除安全隐患，如图1所示。

二、物场分析法的基本原理  

最早提出物场分析法的是前苏联发明家Altshuller，他分析研究了近百万的专利，于1979年发表了名为《创造是一门精密的科学》的专著，书中论述了物场分析法原理。制作模型是最有效的认识问题之一，即用模型(最理想化的模型)代替现存系统。将那些复杂或者不能进行的现存技术系统的操作用模型来描述，在TRIZ理论中进行设立、研究和改造结构模型的部分称为物场分析。物场分析法是使用符号表达技术系统变换的建模技术，它以解决问题中的各种矛盾为中心，通过建立系统内的模型,正确地描述系统的构成要素以及构成要素之间相互联系。它认为：

1．所有的功能都能分解成为三个基本元素（两个物质一个场）。

2．只有三个基本元素以合适的方式组合，才能完成一个动作，实现一种功能。

物场的基本模型为：

    从中可以看出，技术系统的功能可以定义为物质与场之间的相互作用。最基本的物场包括两种物质和一种场，两种物质分别为工具和作用对象，工具通过各种场对作用对象发生作用。物质间的作用通常分为有用的作用，有害的作用，不足的作用，充分的作用。下面的两个模型分别描述了有用的作用和有害的作用。

三、物场分析法在坑井安全作业的应用

1. 技术系统分析

在原始问题——坑井作业技术系统中，坑井是工具，作用对象（系统作用的客体）是人（或物），坑井通过机械场（势能）对人作用，坑井对人（或物）的作用是有害的作用。希望该技术系统能有效防止“坠井”事故的发生。在作业时，井盖需要移走，坑井及坑井周围是操作空间，人需要进入坑井作业，又要避免过往行人坠入坑井，存在明显的矛盾。

通过以上分析认为，坑井作业技术系统的物场模型属于有害完整模型：功能的三个要素均存在，但产生了与设计者追求的目标相反的效果。坑井作业技术系统的物场模型为：

2．物场分析法在坑井安全作业的应用

在有害物场中如果存在相互矛盾的相互作用——既有益又有害，那么需要破坏有害的，保留有益的。根据物场破坏的规则1：如果物场中的两个物质之间出现相互关联——有益和有害的，而且物质的直接接触不是必须的，则解决问题的方式可以是把第三个“免费的”或便宜的物质引入到两个物质之间。

作业人员需要通过坑井作业，打开盖的坑井又有可能造成过往行人坠落，解决这个物理矛盾，可用空间分离，加入第三个物质，在坑井及其周围形成操作空间，第三个物质把过往行人与操作空间隔离，从而破坏了坑井对人的有害作用，在操作空间内作业人员可以通过坑井作业，从而保留了有益的作用。物场模型转换如下：

四．问题解决方案

在图1中，采用了警示锥(或安全拦网)作为第三种物质，只能起到警示作用，对于人员、较重的物品以及体积较小的物品无法进行有效的拦阻，即这种安全防护作用是弱的，是不充分的，物场模型为：

应该强化第三种物质的安全防护作用，彻底消除坑井对人的有害作用。加入的第三种物质最好是免费的、便宜的，通过对该技术系统及其子系统、超系统的资源分析，坑井的井盖可作为重要的物质资源和功能资源，再利用坑井及其周围的空间资源，解决方案见下面组图2。

图2 A

图2 B

图2 C

图2 D

图2 E

非作业时，盖板起到覆盖坑井作用；坑井作业时，盖板起到防护作用，同时，盖板与护栏、护板共同形成硬防护，有效地防止了坠井事故的发生。安全组合盖板作为加入的第三个物质，系统的物场模型为：

 在解决方案中，充分利用了嵌套原理，护栏与盖板可以嵌套组合，并充分利用了盖板背面的空间资源。这一安全组合盖板已经申请了国家发明专利，申专利请号为：200810137191.0 ，已通过初审，现进入实审阶段；并在牡丹江水力发电总厂得到了实际应用，有效地保证了坑井作业的安全性，彻底消除了“坑井坠落”的安全隐患。