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理论与可拓学的创新思维方法的融合机制研究

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:从前面的比较分析中看到,TRIZ理论与可拓学在创新思维发散方面基本上是从两个方面进行的:多维度和变换。针对TRIZ理论与可拓学选择次序分析,初步分为三种:一是TRIZ在前,可拓学在后;二是可拓学在前,TRIZ在后;三是同时选择TRIZ与可拓学中的一种,再合成。由于TRIZ理论的创新思维方法与可拓学的创新思维模式各有优缺点,如果相互改进,增强各自的优势,形成一种融合的创新思维方法体系,是非常值得研究的一个方向。

在前面的比较分析中得知,TRIZ理论创新思维方法(包括多屏幕法、尺寸−时间−成本分析法(STC 算子法)、资源−时间−成本分析法(RTC算子法)、金鱼法和小人法等)与可拓学创新思维方法(包括菱形思维模式、逆向思维模式、共轭思维模式、传导思维模式)在扩散创新思维方面存在异同点。为了有效利用这两大类创新思维方法的优势,需要建立它们之间的融合机制,初步拟定的融合机制如图3−1所示。

1. 并列使用时的创新思维方法选择机制

将 TRIZ 理论的创新思维方法与可拓学的创新思维模式集中在一个创新思维方法集合中,在处理实际创新思维需求时并列(并行)使用这些方法(模式),即选取其中一种方法来进行创新思维问题发散。但如何选择这些具体的方法,需要建立选择机制。

图3−1 TRIZ创新思维方法与可拓学创新思维模式融合机制

从前面的比较分析中看到,TRIZ理论与可拓学在创新思维发散方面基本上是从两个方面进行的:多维度和变换。多屏幕法、STC(RTC)、理想解方法、菱形思维、共轭思维是按照各个维度的思路进行发散思维的;而金鱼法、小矮人法、逆向思维、传导思维是按照变换的思路进行发散思维的。根据此思路,并列使用各创新思维方法时,先确定是按照维度方向发散思维还是采用变换的方法进行发散思维,而后再在这两个方向对应的创新思维方法中选择具体的创新思维方法,如图3−2所示。

图3−2 TRIZ与可拓思维方法并列使用时的选择机制

1) 沿着维度方向发散。这些方法中主要给出一些发散方向,如果涉及“时间”维度,可以选择多屏幕法、STC(RTC)方法;如果涉及“物、特征、特征值”,选择菱形思维模式;而当涉及事物的“共轭对”时,选择共轭思维模式。

2) 沿着变换方向发散。这些方法中主要给出如何进行变换发散创新思维,如果涉及“功能”变换,可以应用小矮人方法;如果其有幻想发散方案,可以区分为可实现与不可实现两个集合,可以选用金鱼法,根据金鱼法的思路将不可实现的部分变换为可实现的部分;如果能够找到反向方面,可以进行逆向变换,选用逆向思维模式;如果不能直接思维,而从相关网的方面进行思维,则选择传导思维模式进行思维发散。

至于在什么情况下选择维度发散与变换发散,初步制定一个选择规则:优先选择维度发散方向,当维度发散方向很难获得创新思维时(或需要更多创新发散思维时),选择变换发散方向。若在某个方向集合中存在多个方法选择,按照难易程度(根据学习者的自身经验确定)进行选择。根据这些规则,则基于并列使用的基本流程如图 3−3 所示。如当对现有的机械设备进行改进时,可能涉及部件功能或条件的变换,就选用小矮人法,通过用各种小矮人代替机械的部件或零件,变换小矮人的位置或功能,实现机械设备的改进。当小矮人法无法发挥作用时,就使用金鱼法、逆向思维模式,或传导思维模式,从条件变换,反向或相关的方向寻求可能的解决方案

图3−3 TRIZ与可拓思维方法并列使用时的应用流程

实例分析:设计一分纸机构,能够将一叠纸张逐一分开。

对于这个问题,无法直接从多屏幕法、STC 算子法中获得方案,则可以选用菱形思维模式发散思维,即利用各种力(重力、气体力、摩擦力、切向力等)来完成纸张的分开,如图3−4所示。

图3−4 分纸方式的构思

(a)切向力;(b)摩擦力;(c)离心力;(d)重力;(e)气体力;(f)负吸压力;(g)静电吸力

2. 交叉使用时的创新思维方法选择机制

对于复杂创新思维发散问题,需要用到多种方法,即对于一个问题会用到TRIZ的创新思维方法和可拓学的创新思维模式,这就是交叉使用两者的创新思维方法进行创新思维发散。在交叉使用创新思维方法进行创新思维发散时,面临着创新思维方法使用次序的问题,需要建立创新思维方法的选择与次序抉择机制。

针对TRIZ理论与可拓学选择次序分析,初步分为三种:一是TRIZ在前,可拓学在后;二是可拓学在前,TRIZ在后;三是同时选择TRIZ与可拓学中的一种,再合成。对于究竟在TRIZ和可拓学中选择哪一种方法,还是要按照维度方向和变换方向的思路来选择。根据这个思路构建的交叉使用时的创新方法选择机制如图3−5所示。

创新思维方法选择TRIZ理论与可拓学先后次序的规则具体说明如下:

1) TRIZ在前、可拓在后。这个次序的规则是先选用TRIZ理论的创新思维方法,而后选择可拓学的创新思维模式,对创新思维问题进行发散。如果创新思维问题能够较条理地描述,可以考虑采用这种次序。

2) 可拓在前、TRIZ 在后。这个次序的规则是先选用可拓学的创新思维模式,之后选择TRIZ理论的创新思维方法,对创新思维问题进行发散。如果创新问题不能条理地描述,需要考虑这种次序。

图3−5 TRIZ与可拓思维方法交叉使用时的选择机制

上述两种次序中,后者是在前者的思维结果的基础上再利用创新思维方法进行发散思维的。

3) 同时选择TRIZ与可拓学的一种方法,再合成。这个次序的规则是在TRIZ理论和可拓学中各选择一种创新思维方法,同时对创新思维问题进行发散思维,而后合成这些思维结果。当创新思维问题比较难确定采用何种次序时,可以考虑这种次序。

对于上面三种交叉方案,初步拟定选择TRIZ在前的方案,因为TRIZ相对容易使用。当选择上述之一的次序后,对于每类方法还面临是选择维度发散还是变换发散的问题,因此每个次序存在四种选择。而具体到每小类方法后,还有几种具体的创新思维方法供选择,如TRIZ理论中维度发散方法有多屏幕法、STC(RTC)、理想解方法,变换发散方法有小矮人法、金鱼法。从这里看到交叉使用机制中将面临中很多选择,有时多达32种之多,见表3−1。

表3−1 TRIZ与可拓思维方法交叉使用机制的形态学矩阵

上述描述的交叉使用机制可以进一步延伸到多层次交叉使用中,例如使用了TRIZ的创新思维方法,再使用可拓学的创新思维模式,而后再使用TRIZ理论创新思维方法,又继续使用可拓学创新思维模式,直至找到较优的创新思维方案。整个交叉使用机制的应用流程如图3−6所示。很多产品(如电视机、洗衣机、自行车、汽车等)都可以从过去的结构、功能中获得创新思路,故先用TRIZ中的多屏幕法进行发散思维,而后对这些结果进一步利用可拓学的菱形思维发散,或者利用可拓学的逆向思维与传导思维,从反方向或相关(相联系)的方向将其中不可实现的思维方案变换为可实现的方案。

图3−6 TRIZ与可拓思维方法交叉使用时的应用流程

实例分析:对已有的自动上料机构进行改善设计,如图3−7(a)所示。

针对此问题,利用TRIZ的多屏幕法,从自动上料机构的子系统、超系统,及其它们的过去、现在、未来方面进行发散思维,特别是对其子系统(如推板、夹料板等),又可进一步利用可拓学的菱形思维模式协助发散思维,思索出不同类型的推料结构和夹料结构,如图3−7(b)、(c)、(d)、(e)所示,这样就建立了针对不同需求的自动上料机构。

图3−7 自动上料机构

1—推板;2,3,5,8—夹料板;4—摩擦板;6—吸头;7—吸头;9—摩擦轮

3. 相互改进时的创新思维方法选择机制

由于TRIZ理论的创新思维方法与可拓学的创新思维模式各有优缺点,如果相互改进,增强各自的优势,形成一种融合的创新思维方法体系,是非常值得研究的一个方向。但由于相互改进研究相对复杂,这里主要对创新思维方法相互改进提出一个思路,为两者相互改进研究提供参考。

针对TRIZ理论与可拓学相互改进也初步分为三种:一是利用可拓学改进TRIZ理论,即对TRIZ理论进行可拓分析,建立更为完善的TRIZ理论;二是利用TRIZ理论改进可拓学,将TRIZ理论融入可拓学中,构建操作性较强的可拓学;三是部分TRIZ、部分可拓,即结合二者的优势方法,或者优势方法的集成。其中第三种思路可能形成新的集成创新思维方法。同时,需要建立TRIZ理论与可拓学中创新思维方法的动态相互改进规则,以便适应特殊工程实际问题的创新思维发散需求。根据这个思路,建立TRIZ与可拓相互改进的选择机制,如图3−8所示。

关于两类创新理论中的创新思维方法相互改进的思路具体说明如下:

1) 利用可拓学改进TRIZ理论,建立完善的TRIZ理论中的创新思维方法。将 TRIZ 理论中不易使用的创新思维方法进行可拓拓展或变换,使TRIZ理论的创新思维方法更易用。

图3−8 TRIZ与可拓思维方法相互改进时的选择机制

2) 利用TRIZ理论改进可拓学,建立操作性强的可拓学创新思维方法。对可拓学中创新思维模式进行 TRIZ 发散或变换,减小可拓学的应用难度。

3) TRIZ理论与可拓学中的创新思维方法有机集成。将TRIZ理论与可拓学中创新思维优势方法相互结合,并将不易使用的方法相互改进,建立有机集成两者的创新思维方法。

4) 动态改进方法。在工程实际中,根据实际情况进行二者的相互改进,建立一个能够动态相互改进的规则,使创新思维方法能够适应任何创新思维问题。

将TRIZ理论与可拓学中的创新思维方法相互改进,将形成新的易用、可靠的创新思维方法,但其是一个系统的复杂的工程,这里仅对此进行简单探索,见表3−2。

表3−2 TRIZ理论与可拓学中创新思维方法相互改进机制

续表

TRIZ理论与可拓学中相关创新思维方法相互改进,形成新的创新思维方法,将加快创新思维问题求解的速度和准确性,但是需要大量深入研究与实践验证,工作量很大,本书的第4~6章将进一步探索TRIZ理论与可拓学的融合。图3−9所示给出了TRIZ理论与可拓学相互改进的应用流程,其中决定选择的参数,采用难易度(1为较易,2为较难,3为难度大),即利用难易度进行方案选择分流。

图3−9 TRIZ与可拓思维方法相互改进时的应用流程

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