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        技術(shù)系統(tǒng)完備性分析

        2014-11-11 21:01:02曹福全姜占民常麗坤曹紀(jì)明
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2014年23期

        曹福全++姜占民++常麗坤++曹紀(jì)明

        摘 要:技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則是TRIZ的核心內(nèi)容之一,但傳統(tǒng)TRIZ進(jìn)化法則工具化水平較低,不易于操作。該文對(duì)兩個(gè)相關(guān)法則“完備性法則”和“能量傳遞法則”的工具化應(yīng)用模式進(jìn)行了探討,分別給出了系統(tǒng)創(chuàng)建階段和系統(tǒng)進(jìn)化階段完備性分析的方法步驟,并用實(shí)例加以說(shuō)明。

        關(guān)鍵詞:TRIZ 完備性法則 能量傳遞法則

        中圖分類(lèi)號(hào):TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)08(b)-0115-02

        TRIZ被稱(chēng)為技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化論,TRIZ的核心就是技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則。技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則是TRIZ的核心內(nèi)容之一。TRIZ的創(chuàng)始人G.S.Altshuller認(rèn)為技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化并非隨機(jī)的,而是遵循一定的客觀進(jìn)化模式,所有的系統(tǒng)都是向“最終理想解(IFR)”進(jìn)化的,系統(tǒng)進(jìn)化的模式可以在過(guò)去的專(zhuān)利發(fā)明中發(fā)現(xiàn),并可以應(yīng)用于新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),從而避免盲目的嘗試和浪費(fèi)時(shí)間[1]。

        進(jìn)化法則在系統(tǒng)演進(jìn)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用,但應(yīng)用于具體創(chuàng)新環(huán)節(jié)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)其可操作性較弱,尤其初學(xué)者,往往無(wú)所適從。究其原因,一方面是對(duì)法則的理解程度,再者是多數(shù)進(jìn)化法則更具“指導(dǎo)”意義,工具化水平較低。近年來(lái)筆者致力于TRIZ“本土化”的“S-TRIZ”理論體系構(gòu)建研究,在“進(jìn)化法則工具化”方向進(jìn)行了探索。該文僅就應(yīng)用TRIZ“完備性法則”和“能量傳遞法則”進(jìn)行技術(shù)系統(tǒng)的完備性分析作以探討。

        1 完備性法則與能量傳遞法則

        1.1 完備性法則

        技術(shù)系統(tǒng)的建立是為實(shí)現(xiàn)一定的功能,只有當(dāng)技術(shù)系統(tǒng)的每一個(gè)部分均達(dá)到最低工作能力,且所有部分共同形成的統(tǒng)一系統(tǒng)的最低工作能力得到保障時(shí),該技術(shù)系統(tǒng)才有生命力。為此,系統(tǒng)必需具備能夠?qū)崿F(xiàn)其功能最基本的要素:執(zhí)行裝置、傳動(dòng)裝置、動(dòng)力裝置、控制裝置,各要素之間必須存在必要的物質(zhì)、能量、信息和職能聯(lián)系。圖1中箭頭方向表示系統(tǒng)中能量傳遞的路徑。

        完備性法則可以簡(jiǎn)單描述為:系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)功能,必需具備保障最低工作能力的基本組成要素和基本聯(lián)系。

        1.2 能量傳遞法則

        技術(shù)系統(tǒng)是一個(gè)有效的能量傳遞系統(tǒng),技術(shù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能,必須保證能量能夠貫穿系統(tǒng)的所有部分:能源—?jiǎng)恿ρb置—傳動(dòng)裝置—執(zhí)行裝置—產(chǎn)品,能量流向和流量由控制裝置控制。能量流動(dòng)路徑縮短是技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的方向。該法則中“能量”的概念是廣義的,包括來(lái)自于能源的動(dòng)力流,也包括貫穿系統(tǒng)的信息流、物質(zhì)流等。

        1.3 完備性法則和能量傳遞法則的關(guān)系

        由上述可知,完備性法則側(cè)重于系統(tǒng)完成功能的必要組成和必要聯(lián)系,能量傳遞法則側(cè)重于聯(lián)系的有效性和貫通性?;蛘哒f(shuō),前者是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整性考察,后者是組件聯(lián)系協(xié)調(diào)性考察。按經(jīng)典TRIZ理論,完備性法則作用于技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)立之初,用以保障系統(tǒng)最低工作能力,系統(tǒng)成功“生存”后,各功能組件已經(jīng)基本“完備”,完備性法則就完成了其使命,由其他法則“打磨”系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)化;能量傳遞法則作用于系統(tǒng)的整個(gè)發(fā)展時(shí)期,不斷縮短能量傳遞路徑以提高理想度。

        筆者認(rèn)為,完備性法則事實(shí)上已經(jīng)包含了能量傳遞法則的基本內(nèi)容,二者即有區(qū)別又聯(lián)系。可共同作用于系統(tǒng)創(chuàng)立之初,也可在進(jìn)化階段,用完備性分析的方法,結(jié)合能量傳遞法則定位系統(tǒng)問(wèn)題,建立問(wèn)題模型。

        2 技術(shù)系統(tǒng)完備性分析

        完備性法則和能量傳遞法則在系統(tǒng)創(chuàng)建階段和進(jìn)化階段作用機(jī)制有所不同:在系統(tǒng)創(chuàng)立階段,完備性法則致力于完善系統(tǒng)基本組件,能量傳遞法則致力于組件間聯(lián)系的貫通;在系統(tǒng)進(jìn)化階段,完備性法則主要可用于定位操作區(qū)域,能量傳遞法則致力于優(yōu)化能量傳遞路徑。

        2.1 技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)建的完備性分析

        TRIZ認(rèn)為,技術(shù)系統(tǒng)基于某種需求,為實(shí)現(xiàn)某種功能而創(chuàng)建。一開(kāi)始,創(chuàng)建者并不清楚應(yīng)該采用什么樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),或是有了基本思路卻存在種種限制,此時(shí)完備性法則和能量傳遞法則開(kāi)始作用,告訴我們系統(tǒng)必需具備的要素和聯(lián)系。TRIZ劃分了兩個(gè)與實(shí)現(xiàn)功能直接相關(guān)的概念:“工件”和“工具”:“工件”即系統(tǒng)執(zhí)行主要功能的“作用對(duì)象”,“工具”即作用于工件的“執(zhí)行裝置”。在完備性法則引導(dǎo)下,依據(jù)作用對(duì)象(工件)確定合適的執(zhí)行裝置(工具)和所需能量,繼而確定保障執(zhí)行裝置最低工作能力的傳動(dòng)裝置、動(dòng)力裝置和能量來(lái)源,以及協(xié)調(diào)和控制系統(tǒng)的控制裝置。系統(tǒng)基本組件及基本聯(lián)系確定后,依據(jù)能量傳遞法則規(guī)劃能量傳遞路徑。

        技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)立的完備性分析簡(jiǎn)要步驟如下。

        ①定義新系統(tǒng)的名稱(chēng)。

        ②簡(jiǎn)述新系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的主要功能和作用對(duì)象,闡述新系統(tǒng)(應(yīng)具備的)特性。

        ③依據(jù)作用對(duì)象,確定執(zhí)行裝置和其所需的能量。

        ④依據(jù)執(zhí)行裝置和能量確定傳動(dòng)裝置、動(dòng)力裝置及能源。

        ⑤考察系統(tǒng)的控制參數(shù),確定控制裝置。

        ⑥考察各裝置間聯(lián)系(能量傳遞)的連續(xù)性與有效性。

        ⑦確定外部控制。

        ⑧建立系統(tǒng)完備性分析結(jié)構(gòu)圖。

        例1 鐵牛打撈問(wèn)題:我們以大家耳熟能詳?shù)乃纬觊g懷丙和尚撈鐵牛的故事為例,分析一下技術(shù)系統(tǒng)建立的完備性法則與能量傳遞法則應(yīng)用過(guò)程。原“浮橋系統(tǒng)”由八只上萬(wàn)斤重的固定浮橋的鐵牛、搭建浮橋的船、固定船的繩索、橋板等構(gòu)成。洪水沖跨了浮橋,鐵牛被沖入河底,深陷泥沙之中。

        問(wèn)題(管理矛盾):為修好浮橋,鐵牛需要盡快打撈,但笨重的鐵牛陷于河底泥沙中,單憑人力很難打撈上來(lái)。

        限制條件:鐵牛過(guò)重;水制約了打撈行動(dòng)。

        可用資源:現(xiàn)成物質(zhì)資源包括鐵牛、水、(河底與岸邊的)沙石、(水邊常見(jiàn)的)船、繩索;現(xiàn)成場(chǎng)資源包括重力場(chǎng)、水的浮力場(chǎng)。

        完備性分析過(guò)程如下。

        ①系統(tǒng)名稱(chēng):鐵牛打撈系統(tǒng)。

        ②主要功能:撈出;作用對(duì)象:鐵牛;系統(tǒng)特性:克服鐵牛重量,水中或水上作業(yè)。endprint

        ③確定執(zhí)行裝置:沉重的鐵牛需要足夠的力量才能撈出,水的限制不能使足夠多的人直接潛入水中打撈,很容易想到的是:少數(shù)熟悉水性的人用繩索拴牢鐵牛,操作者在水面上通過(guò)繩索執(zhí)行打撈作業(yè),所以,確定執(zhí)行裝置為繩索;確定執(zhí)行裝置能量:本系統(tǒng)中能量用于產(chǎn)生繩索對(duì)鐵牛的“牽引力”以克服鐵牛的重量。

        ④傳動(dòng)裝置:對(duì)鐵牛的牽引力由繩索本身傳遞給鐵牛,因而繩索本身兼為傳動(dòng)裝置;動(dòng)力裝置和能源:誰(shuí)能為繩索提供足夠的“牽引力”?顯然不能單純依靠人力??疾煜到y(tǒng)及環(huán)境的能源資源和物質(zhì)資源,水的浮力是克服鐵牛重量的最有價(jià)值能源資源,因此確定能量來(lái)源為“浮力”,而物質(zhì)資源中將浮力轉(zhuǎn)化為“牽引力”的有效裝置(動(dòng)力裝置)確定為“船”。

        ⑤控制參數(shù)與控制裝置:本例中控制參數(shù)確定為船的重量:在用繩索固定鐵牛時(shí),船應(yīng)“重”,以保證足夠的吃水深度,打撈作業(yè)時(shí)要求船應(yīng)“輕”,以保證產(chǎn)生克服鐵牛重量的足夠的浮力——船上應(yīng)載有易于裝卸的廉價(jià)的重物,據(jù)此確定控制裝置為沙石。

        ⑥考察能量傳遞的連續(xù)性與有效性:系統(tǒng)可以保障固定鐵牛時(shí)系統(tǒng)各組件的可靠聯(lián)系,撈鐵牛時(shí)能量(浮力)能夠在船體產(chǎn)生后通過(guò)繩索有效傳遞致鐵牛。為縮短能量傳遞路徑,固定鐵牛時(shí)應(yīng)盡量收緊繩索。

        ⑦外部控制:裝卸沙石的人。

        ⑧建立系統(tǒng)完備性分析結(jié)構(gòu)圖。

        由上例可知,技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)建的完備性分析一般是沿能量傳遞的逆向路徑進(jìn)行的,組件間能量傳遞應(yīng)保證連續(xù)和有效。

        2.2 技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的完備性分析

        系統(tǒng)從創(chuàng)立走向成熟,是一個(gè)不斷克服矛盾,優(yōu)化資源,向最終理想解(IFR)目標(biāo)進(jìn)化的過(guò)程。在此過(guò)程中,由于系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和聯(lián)系已經(jīng)確定,完備性法則不再是引導(dǎo)我們?cè)鯓印敖M裝”系統(tǒng),而是可以通過(guò)當(dāng)前系統(tǒng)完備性分析幫助我們確定問(wèn)題所在的位置,能量傳遞法則與不再告訴我們?nèi)绾巍柏炌ā甭?lián)系,而是幫助我們不斷地優(yōu)化聯(lián)系。

        技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的完備性分析簡(jiǎn)要步驟如下。

        ①闡述當(dāng)前系統(tǒng)存在的問(wèn)題(管理矛盾)。

        ②確定系統(tǒng)的動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置、控制裝置,繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

        ③確定操作區(qū)域(問(wèn)題所在的位置)、操作時(shí)間(問(wèn)題發(fā)生的時(shí)間)。

        ④考察能量傳遞路徑;定義工具和工件。

        ⑤如問(wèn)題由工具或工件參數(shù)特性變化引起,則嘗試用矛盾分析方法解決問(wèn)題。

        ⑥如問(wèn)題由工具和工件間能量傳遞(聯(lián)系)因素引起,則嘗試用物-場(chǎng)分析方法解決問(wèn)題。

        ⑦如問(wèn)題未解決,則重新描述問(wèn)題。

        例2 移動(dòng)電子設(shè)備充電系統(tǒng)的改進(jìn):不同移動(dòng)電子設(shè)備,如手機(jī)、MP3、數(shù)碼相機(jī)等充電器不能通用,造成使用不便和浪費(fèi)。

        根據(jù)描述,我們確定存在問(wèn)題的當(dāng)前系統(tǒng)為“移動(dòng)電子設(shè)備充電系統(tǒng)”。

        (1)管理矛盾:移動(dòng)電子設(shè)備充電器互用性差。

        (2)根據(jù)管理矛盾的描述,我們從非電氣結(jié)構(gòu)角度確定手機(jī)充電系統(tǒng)組成,動(dòng)力裝置:充電器;傳動(dòng)裝置:充電線;執(zhí)行裝置:接頭;控制裝置:控制電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

        (3)操作區(qū)域:執(zhí)行裝置(接頭)部分;操作時(shí)間:充電器連接時(shí)。

        (4)矛盾分析(簡(jiǎn)析):確定矛盾為接口形狀參數(shù)的物理矛盾,應(yīng)用空間分離原理,將充電線與接頭分離,一只充電器可配多個(gè)不同型號(hào)的接頭。

        接下來(lái)嘗試系統(tǒng)新的改變。

        (5)能量傳遞路徑:電源→充電器→充電線→接頭→移動(dòng)電子設(shè)備。

        (6)物-場(chǎng)分析(簡(jiǎn)析):系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主要功能的部件是充電器,充電線和接頭保障充電器與設(shè)備的連接。按能量傳遞法則要求,應(yīng)向傳遞路徑縮短方向發(fā)展,所以可考慮連接部分的縮減。最終理想解為:無(wú)需充電線和接頭,充電器可直接為設(shè)備充電。由于此時(shí)缺少連接,則初始物-場(chǎng)模型為“無(wú)效完整物-場(chǎng)模型”(如圖5)應(yīng)找到新的場(chǎng)建立連接,或改造現(xiàn)有場(chǎng)實(shí)現(xiàn)能量無(wú)連接傳遞。設(shè)備為工件S1,充電器為工具S2,充電電場(chǎng)為F1,新場(chǎng)為F2。物-場(chǎng)轉(zhuǎn)換如圖5。

        方案:利用無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)充電,如磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷,線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形成共振[2]。

        3 結(jié)語(yǔ)

        TRIZ技術(shù)系統(tǒng)完備性法則主要作用于系統(tǒng)創(chuàng)建之初,沿能量傳遞的逆向路徑引導(dǎo)新系統(tǒng)的建立。在系統(tǒng)進(jìn)化階段,完備性法則依然起作用,幫助我們定位沖突的位置。完備性法則與能量傳遞法則密切相關(guān),可在系統(tǒng)創(chuàng)立階段和系統(tǒng)進(jìn)化階段以不同方式協(xié)同作用。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 曹福全.創(chuàng)新思維與方法概論——TRIZ理論與應(yīng)用[M].哈爾濱:黑龍江教育出版社,2009.endprint

        ③確定執(zhí)行裝置:沉重的鐵牛需要足夠的力量才能撈出,水的限制不能使足夠多的人直接潛入水中打撈,很容易想到的是:少數(shù)熟悉水性的人用繩索拴牢鐵牛,操作者在水面上通過(guò)繩索執(zhí)行打撈作業(yè),所以,確定執(zhí)行裝置為繩索;確定執(zhí)行裝置能量:本系統(tǒng)中能量用于產(chǎn)生繩索對(duì)鐵牛的“牽引力”以克服鐵牛的重量。

        ④傳動(dòng)裝置:對(duì)鐵牛的牽引力由繩索本身傳遞給鐵牛,因而繩索本身兼為傳動(dòng)裝置;動(dòng)力裝置和能源:誰(shuí)能為繩索提供足夠的“牽引力”?顯然不能單純依靠人力??疾煜到y(tǒng)及環(huán)境的能源資源和物質(zhì)資源,水的浮力是克服鐵牛重量的最有價(jià)值能源資源,因此確定能量來(lái)源為“浮力”,而物質(zhì)資源中將浮力轉(zhuǎn)化為“牽引力”的有效裝置(動(dòng)力裝置)確定為“船”。

        ⑤控制參數(shù)與控制裝置:本例中控制參數(shù)確定為船的重量:在用繩索固定鐵牛時(shí),船應(yīng)“重”,以保證足夠的吃水深度,打撈作業(yè)時(shí)要求船應(yīng)“輕”,以保證產(chǎn)生克服鐵牛重量的足夠的浮力——船上應(yīng)載有易于裝卸的廉價(jià)的重物,據(jù)此確定控制裝置為沙石。

        ⑥考察能量傳遞的連續(xù)性與有效性:系統(tǒng)可以保障固定鐵牛時(shí)系統(tǒng)各組件的可靠聯(lián)系,撈鐵牛時(shí)能量(浮力)能夠在船體產(chǎn)生后通過(guò)繩索有效傳遞致鐵牛。為縮短能量傳遞路徑,固定鐵牛時(shí)應(yīng)盡量收緊繩索。

        ⑦外部控制:裝卸沙石的人。

        ⑧建立系統(tǒng)完備性分析結(jié)構(gòu)圖。

        由上例可知,技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)建的完備性分析一般是沿能量傳遞的逆向路徑進(jìn)行的,組件間能量傳遞應(yīng)保證連續(xù)和有效。

        2.2 技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的完備性分析

        系統(tǒng)從創(chuàng)立走向成熟,是一個(gè)不斷克服矛盾,優(yōu)化資源,向最終理想解(IFR)目標(biāo)進(jìn)化的過(guò)程。在此過(guò)程中,由于系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和聯(lián)系已經(jīng)確定,完備性法則不再是引導(dǎo)我們?cè)鯓印敖M裝”系統(tǒng),而是可以通過(guò)當(dāng)前系統(tǒng)完備性分析幫助我們確定問(wèn)題所在的位置,能量傳遞法則與不再告訴我們?nèi)绾巍柏炌ā甭?lián)系,而是幫助我們不斷地優(yōu)化聯(lián)系。

        技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的完備性分析簡(jiǎn)要步驟如下。

        ①闡述當(dāng)前系統(tǒng)存在的問(wèn)題(管理矛盾)。

        ②確定系統(tǒng)的動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置、控制裝置,繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

        ③確定操作區(qū)域(問(wèn)題所在的位置)、操作時(shí)間(問(wèn)題發(fā)生的時(shí)間)。

        ④考察能量傳遞路徑;定義工具和工件。

        ⑤如問(wèn)題由工具或工件參數(shù)特性變化引起,則嘗試用矛盾分析方法解決問(wèn)題。

        ⑥如問(wèn)題由工具和工件間能量傳遞(聯(lián)系)因素引起,則嘗試用物-場(chǎng)分析方法解決問(wèn)題。

        ⑦如問(wèn)題未解決,則重新描述問(wèn)題。

        例2 移動(dòng)電子設(shè)備充電系統(tǒng)的改進(jìn):不同移動(dòng)電子設(shè)備,如手機(jī)、MP3、數(shù)碼相機(jī)等充電器不能通用,造成使用不便和浪費(fèi)。

        根據(jù)描述,我們確定存在問(wèn)題的當(dāng)前系統(tǒng)為“移動(dòng)電子設(shè)備充電系統(tǒng)”。

        (1)管理矛盾:移動(dòng)電子設(shè)備充電器互用性差。

        (2)根據(jù)管理矛盾的描述,我們從非電氣結(jié)構(gòu)角度確定手機(jī)充電系統(tǒng)組成,動(dòng)力裝置:充電器;傳動(dòng)裝置:充電線;執(zhí)行裝置:接頭;控制裝置:控制電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

        (3)操作區(qū)域:執(zhí)行裝置(接頭)部分;操作時(shí)間:充電器連接時(shí)。

        (4)矛盾分析(簡(jiǎn)析):確定矛盾為接口形狀參數(shù)的物理矛盾,應(yīng)用空間分離原理,將充電線與接頭分離,一只充電器可配多個(gè)不同型號(hào)的接頭。

        接下來(lái)嘗試系統(tǒng)新的改變。

        (5)能量傳遞路徑:電源→充電器→充電線→接頭→移動(dòng)電子設(shè)備。

        (6)物-場(chǎng)分析(簡(jiǎn)析):系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主要功能的部件是充電器,充電線和接頭保障充電器與設(shè)備的連接。按能量傳遞法則要求,應(yīng)向傳遞路徑縮短方向發(fā)展,所以可考慮連接部分的縮減。最終理想解為:無(wú)需充電線和接頭,充電器可直接為設(shè)備充電。由于此時(shí)缺少連接,則初始物-場(chǎng)模型為“無(wú)效完整物-場(chǎng)模型”(如圖5)應(yīng)找到新的場(chǎng)建立連接,或改造現(xiàn)有場(chǎng)實(shí)現(xiàn)能量無(wú)連接傳遞。設(shè)備為工件S1,充電器為工具S2,充電電場(chǎng)為F1,新場(chǎng)為F2。物-場(chǎng)轉(zhuǎn)換如圖5。

        方案:利用無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)充電,如磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷,線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形成共振[2]。

        3 結(jié)語(yǔ)

        TRIZ技術(shù)系統(tǒng)完備性法則主要作用于系統(tǒng)創(chuàng)建之初,沿能量傳遞的逆向路徑引導(dǎo)新系統(tǒng)的建立。在系統(tǒng)進(jìn)化階段,完備性法則依然起作用,幫助我們定位沖突的位置。完備性法則與能量傳遞法則密切相關(guān),可在系統(tǒng)創(chuàng)立階段和系統(tǒng)進(jìn)化階段以不同方式協(xié)同作用。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 曹福全.創(chuàng)新思維與方法概論——TRIZ理論與應(yīng)用[M].哈爾濱:黑龍江教育出版社,2009.endprint

        ③確定執(zhí)行裝置:沉重的鐵牛需要足夠的力量才能撈出,水的限制不能使足夠多的人直接潛入水中打撈,很容易想到的是:少數(shù)熟悉水性的人用繩索拴牢鐵牛,操作者在水面上通過(guò)繩索執(zhí)行打撈作業(yè),所以,確定執(zhí)行裝置為繩索;確定執(zhí)行裝置能量:本系統(tǒng)中能量用于產(chǎn)生繩索對(duì)鐵牛的“牽引力”以克服鐵牛的重量。

        ④傳動(dòng)裝置:對(duì)鐵牛的牽引力由繩索本身傳遞給鐵牛,因而繩索本身兼為傳動(dòng)裝置;動(dòng)力裝置和能源:誰(shuí)能為繩索提供足夠的“牽引力”?顯然不能單純依靠人力??疾煜到y(tǒng)及環(huán)境的能源資源和物質(zhì)資源,水的浮力是克服鐵牛重量的最有價(jià)值能源資源,因此確定能量來(lái)源為“浮力”,而物質(zhì)資源中將浮力轉(zhuǎn)化為“牽引力”的有效裝置(動(dòng)力裝置)確定為“船”。

        ⑤控制參數(shù)與控制裝置:本例中控制參數(shù)確定為船的重量:在用繩索固定鐵牛時(shí),船應(yīng)“重”,以保證足夠的吃水深度,打撈作業(yè)時(shí)要求船應(yīng)“輕”,以保證產(chǎn)生克服鐵牛重量的足夠的浮力——船上應(yīng)載有易于裝卸的廉價(jià)的重物,據(jù)此確定控制裝置為沙石。

        ⑥考察能量傳遞的連續(xù)性與有效性:系統(tǒng)可以保障固定鐵牛時(shí)系統(tǒng)各組件的可靠聯(lián)系,撈鐵牛時(shí)能量(浮力)能夠在船體產(chǎn)生后通過(guò)繩索有效傳遞致鐵牛。為縮短能量傳遞路徑,固定鐵牛時(shí)應(yīng)盡量收緊繩索。

        ⑦外部控制:裝卸沙石的人。

        ⑧建立系統(tǒng)完備性分析結(jié)構(gòu)圖。

        由上例可知,技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)建的完備性分析一般是沿能量傳遞的逆向路徑進(jìn)行的,組件間能量傳遞應(yīng)保證連續(xù)和有效。

        2.2 技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的完備性分析

        系統(tǒng)從創(chuàng)立走向成熟,是一個(gè)不斷克服矛盾,優(yōu)化資源,向最終理想解(IFR)目標(biāo)進(jìn)化的過(guò)程。在此過(guò)程中,由于系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和聯(lián)系已經(jīng)確定,完備性法則不再是引導(dǎo)我們?cè)鯓印敖M裝”系統(tǒng),而是可以通過(guò)當(dāng)前系統(tǒng)完備性分析幫助我們確定問(wèn)題所在的位置,能量傳遞法則與不再告訴我們?nèi)绾巍柏炌ā甭?lián)系,而是幫助我們不斷地優(yōu)化聯(lián)系。

        技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的完備性分析簡(jiǎn)要步驟如下。

        ①闡述當(dāng)前系統(tǒng)存在的問(wèn)題(管理矛盾)。

        ②確定系統(tǒng)的動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置、控制裝置,繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

        ③確定操作區(qū)域(問(wèn)題所在的位置)、操作時(shí)間(問(wèn)題發(fā)生的時(shí)間)。

        ④考察能量傳遞路徑;定義工具和工件。

        ⑤如問(wèn)題由工具或工件參數(shù)特性變化引起,則嘗試用矛盾分析方法解決問(wèn)題。

        ⑥如問(wèn)題由工具和工件間能量傳遞(聯(lián)系)因素引起,則嘗試用物-場(chǎng)分析方法解決問(wèn)題。

        ⑦如問(wèn)題未解決,則重新描述問(wèn)題。

        例2 移動(dòng)電子設(shè)備充電系統(tǒng)的改進(jìn):不同移動(dòng)電子設(shè)備,如手機(jī)、MP3、數(shù)碼相機(jī)等充電器不能通用,造成使用不便和浪費(fèi)。

        根據(jù)描述,我們確定存在問(wèn)題的當(dāng)前系統(tǒng)為“移動(dòng)電子設(shè)備充電系統(tǒng)”。

        (1)管理矛盾:移動(dòng)電子設(shè)備充電器互用性差。

        (2)根據(jù)管理矛盾的描述,我們從非電氣結(jié)構(gòu)角度確定手機(jī)充電系統(tǒng)組成,動(dòng)力裝置:充電器;傳動(dòng)裝置:充電線;執(zhí)行裝置:接頭;控制裝置:控制電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

        (3)操作區(qū)域:執(zhí)行裝置(接頭)部分;操作時(shí)間:充電器連接時(shí)。

        (4)矛盾分析(簡(jiǎn)析):確定矛盾為接口形狀參數(shù)的物理矛盾,應(yīng)用空間分離原理,將充電線與接頭分離,一只充電器可配多個(gè)不同型號(hào)的接頭。

        接下來(lái)嘗試系統(tǒng)新的改變。

        (5)能量傳遞路徑:電源→充電器→充電線→接頭→移動(dòng)電子設(shè)備。

        (6)物-場(chǎng)分析(簡(jiǎn)析):系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主要功能的部件是充電器,充電線和接頭保障充電器與設(shè)備的連接。按能量傳遞法則要求,應(yīng)向傳遞路徑縮短方向發(fā)展,所以可考慮連接部分的縮減。最終理想解為:無(wú)需充電線和接頭,充電器可直接為設(shè)備充電。由于此時(shí)缺少連接,則初始物-場(chǎng)模型為“無(wú)效完整物-場(chǎng)模型”(如圖5)應(yīng)找到新的場(chǎng)建立連接,或改造現(xiàn)有場(chǎng)實(shí)現(xiàn)能量無(wú)連接傳遞。設(shè)備為工件S1,充電器為工具S2,充電電場(chǎng)為F1,新場(chǎng)為F2。物-場(chǎng)轉(zhuǎn)換如圖5。

        方案:利用無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)充電,如磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷,線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形成共振[2]。

        3 結(jié)語(yǔ)

        TRIZ技術(shù)系統(tǒng)完備性法則主要作用于系統(tǒng)創(chuàng)建之初,沿能量傳遞的逆向路徑引導(dǎo)新系統(tǒng)的建立。在系統(tǒng)進(jìn)化階段,完備性法則依然起作用,幫助我們定位沖突的位置。完備性法則與能量傳遞法則密切相關(guān),可在系統(tǒng)創(chuàng)立階段和系統(tǒng)進(jìn)化階段以不同方式協(xié)同作用。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 曹福全.創(chuàng)新思維與方法概論——TRIZ理論與應(yīng)用[M].哈爾濱:黑龍江教育出版社,2009.endprint

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