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理论的创新思维方法的可拓研究

时间:2023-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于技术系统的子系统和超系统的过去与未来,可以利用可拓学的可拓变换协助确定。可以利用可拓学的菱形思维模式、拓展分析方法协助寻找障碍和可利用的资源,并用拓展分析方法和可拓变换方法消除障碍。对于整个TRIZ创新思维方法,还可以利用可拓学的拓展分析、可拓变换等对TRIZ创新思维工具进行拓展或变换,建立一些更适合使用的创新思维工具。

1. 多屏幕法的可拓改进

多屏幕法是沿时间和构成两个维度进行发散思维,其中技术系统的子系统、超系统发散思维存在困难时,可以应用可拓学的蕴含分析、可扩分析和可拓变换来协助确定子系统与超系统。对于技术系统的子系统和超系统的过去与未来,可以利用可拓学的可拓变换协助确定。如系统的过去与未来,可以用置换、组分变换协助获得资源;系统的超系统与子系统的拓展可用菱形思维、拓展分析,增删、扩缩、组分变换等可拓方法协助寻求资源。构建如图4−1(a)所示的多屏幕法发散流程。

另外,也可根据可拓学的思路,拓展多屏幕法的维度,如增加其他特征维度(系统性能、系统操作性等),或者更换维度(如采用系统构成、自动化程度作为发散维度),增加多屏幕法的灵活性。

实例分析:如图4−1(b)所示,对数控铣床的过去和未来发散,就可用置换变换协助寻求可用资源。

2. STC(RTC)法的可拓改进

STC(RTC)算子法是沿尺寸(或资源)、时间、成本三个维度进行发散的,发散方式是将系统的这三个维度极小或极大化,得到新的系统。这里可用可拓学中的发散分析方法的“一征多值”,即将当前技术系统(物元)的尺寸、时间、成本三个特征,改变其取值,并让取值向极大和极小方向变化,产生新的物元(新的技术系统);也可用可拓变换(如增删、扩缩、组合变换等)协助系统极值化过程中新系统产生的辅助手段。其流程如图 4−2 (a)所示。

图4−1 多屏幕法的可拓改进流程与实例

另外,可以改变STC的发散维度数目与内容,使STC算子法更具灵活性。

图4−2 STC法的可拓改进流程与实例

实例分析:如图4−2(b)所示的轮船STC分析,对尺寸、时间、成本极值化过程,可以用置换变换协助建立新系统。

3. 金鱼法的可拓改进

金鱼法先要建立尽可能多的解决方案构思,而后将方案构思中不现实的部分(或不现实的方案)抽出集中解决。金鱼法中将不现实部分转变为可实现,采用条件转换方法将实现该方案的障碍去除。这里需要先借助可拓学的菱形思维发散思维,建立解决方案构思集合。而后再利用拓展分析(如相关分析、共轭分析)与可拓变换方法(如置换、组分、转换桥变换)协助解决方案构思中不现实的部分,或转换不现实方案为现实方案。金鱼法的可拓改进流程如图4−3(a)所示。

实例分析:如图4−3(b)所示,封闭腔体零件加工,用传统切削加工无法实现,可以利用置换变换方法,对条件进行转换,建立两种对该封闭腔体零件的制造方案。

图4−3 金鱼法的可拓改进流程与实例

4. 小矮人法的可拓改进

小矮人法主要是对原问题的小矮人模型中小矮人的位置、功能、形状等进行调整,建立新的小矮人模型,而后建立原问题的求解方案。利用可拓学的逆向思维、可拓变换(扩缩、置换、组分、转换桥)、共轭分析方法,协助完成小矮人的调整,较快地获得解决方案。其流程如图4−4(a)所示。

图4−4 小矮人法的可拓改进流程与实例

实例分析:如图4−4(b)所示,普通桌子的桌面与桌脚均为固定尺寸,利用可拓学的逆向思维,改为动态的结构,有如下的改进小矮人模型。

改进小矮人模型1:将桌面小矮人这个边的小矮人与中间方形区域的小矮人分开,用铰链连接。桌脚小矮人两对脚变为交叉,中间铰接;其中一边的小矮人分别与桌面中间方形区域的小矮人铰接。

改进小矮人模型2:将桌面小矮人群从中心线分为两群,可以相互错开。桌脚小矮人两对脚变为交叉,中间铰接;各对桌脚小矮人分别与桌面两边的小矮人群铰接。

5. 最终理想解方法的可拓改进

最终理想解方法先建立最终理想解(即有用功能无穷大,有害功能与成本无穷小),而后找到达到理想解的障碍,接着消除该障碍或变换条件使之达到理想解。这个过程中可在超系统、子系统中寻求资源,或在其他领域获得启发思路。最终理想解方法的关键步骤是寻找实现理想解的障碍、设法消除这些障碍、寻求资源支持。可以利用可拓学的菱形思维模式、拓展分析方法协助寻找障碍和可利用的资源,并用拓展分析方法和可拓变换方法消除障碍。其流程如图4−5(a)所示。

实例分析:如图4−5(b)所示,对于轴承如何有效监测问题,其理想解为轴承的自我检测与维护。可以用菱形思维中的条件发散思维、拓展分析方法中的相关分析方法寻找实现理想解的障碍:监测与维护系统过于庞大。进而利用可拓学中的逆向思维模式,采用微型化的微传感器、微处理器等将检测与维护系统集成到轴承中,形成智能轴承。

同时,最终理想解方法还有具体的理想化方法,如部分理想化(加强有用作用、功能通用化、增加集成度、个别功能专业化制造、增加柔性)、全部理想化(功能的消除、子系统的消除、原理的调整、系统替代),这些理想化方法也能用拓展分析或可拓变换进一步完善,建立更实用的理想化方法,如图4−5(c)所示。还有从技术系统、过程、资源、实施方法、所需材料、加工手段等方面填写各理想层次的方案,而后组合成最终理想解,这种分层次理想解再综合方法也可利用拓展分析与菱形思维对每个层次的方案进行拓展,或者优化系统的需要理想化的方面(如不考虑技术系统、过程、资源等几个方面,而是考虑更常用的方面,如操作性、制造性等),如图4−5(d)所示。

对于整个TRIZ创新思维方法,还可以利用可拓学的拓展分析、可拓变换等对TRIZ创新思维工具进行拓展或变换,建立一些更适合使用的创新思维工具。或者利用可拓学的各方法对TRIZ创新思维方法综合应用流程进行拓展,使综合应用流程求解创新问题更有效。

图4−5 最终理想解的可拓改进流程与实例

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