集成的求解工具研究

集成的求解工具包括两大部分：拓展求解方法和变换求解方法。主要对TRIZ创新求解工具与可拓分析方法进行比较与评估，以TRIZ创新求解工具为基础，集成可拓学中的优势分析方法，建立集成的创新求解方法。如图6−6所示。

图6−6 集成创新求解方法构建思路

根据第3章的融合分析，TRIZ理论的问题求解工具与可拓的问题求解方法主要是从拓展和变换两个方面去求解问题。技术进化工具、科学效应库工具、拓展分析方法、共轭分析方法是从拓展的方向求解问题；而矛盾矩阵工具、物质−场分析工具、可拓变换方法、可拓集方法、矛盾问题求解方法是从变换方向求解问题。下面就集成创新思维方法的这两个方面的具体方法筛选进行讨论。

1. 问题拓展求解方法

将TRIZ理论与可拓学中的问题拓展求解方法进行有机集成，建立高效（简易、快速、有效）的问题拓展求解方法。比较TRIZ拓展求解方法和可拓拓展求解方法，发现技术进化工具、科学效应库工具、拓展分析方法相对比较好用，但也有一些不足，如技术进化工具，面临如何选择进化法则的问题；科学效应库工具，面临如何快速定位功能模型（How to模型）的问题；拓展分析方法，拓展路径太多，无从下手；共轭分析方法，对共轭对的分析要费一番功夫。

从上述拓展求解方法分析看到，集成方案为：以技术进化工具、科学效应库工具、限定维度的拓展分析方法为基础，以原两大体系中的拓展求解方法为备用方法，设定选择顺序（求解工具选择顺序），形成集成的创新求解方法。如图6−7所示。

其中选择顺序设定为：依次考虑技术进化工具、科学效应库工具、限定维度的拓展分析方法，以及其备用的拓展分析方法和共轭分析方法。技术进化工具中按照完备性法则、能量传递法则、协调性法则、动态性进化法则、提高理想度法则、不均衡进化法则、向微观级进化法则、向超系统跃迁法则的顺序进行问题求解。科学效应库工具采用问题匹配方法搜索30个功能模型，而后找到对应的科学效应，获得参考解决方案。限定维度的拓展分析方法，就是按照常用的特征（如性能特征：使用性、经济性、可靠性）进行问题拓展分析。

图6−7 集成拓展求解方法构建思路

实例分析：在设计糖果包装机械时，首先利用技术进化工具，分析系统的完备性、能量传递等，如果碰到技术进化工具不能解决的问题时，再利用科学效应库工具等。又如，在设计机械自动控制时，采用的拓展分析方法就有机械式控制（如由凸轮机构、间歇机构等控制）、继电器控制、PLC控制等方式供选择。

2. 问题变换求解方法

将TRIZ理论与可拓学中的变换求解方法进行有机集成，建立高效的问题变换求解方法。比较TRIZ变换求解方法和可拓变换求解方法，发现矛盾矩阵工具、物质−场模型工具、可拓变换方法、可拓集方法相对比较好用，这里直接选用这四种变换思维方法，如图6−8所示。但矛盾矩阵工具存在特殊问题向一般问题变换的问题；物质−场模型工具面临物质−场模型如何构建的问题等，在使用中，先考虑可拓变换方法，而后考虑矛盾矩阵工具，如果还无法获得理想解，考虑实施物质−场模型工具、可拓集方法。同样，也可以考虑这些方法的相互结合。

图6−8 集成变换求解方法构建思路

实例分析：在设计薄壁冲压机床运动方案时，要完成上料、冲压、卸料等工序，单一的机构无法完成这些功能，采用可拓变换方法中的增加变换，利用多个机构组合来完成此冲压过程（如图6−9所示的齿轮－连杆机构、导杆－摇杆滑块机构、凸轮－连杆机构）。如果组合过程中碰到矛盾问题，可以继续利用矛盾矩阵工具求解。

图6−9 冲压机构的拓展思路

（a）齿轮−连杆机构；（b）导杆−摇杆滑块机构；（c）凸轮−连杆机构

3. 拓展与变换的交叉规则

进行创新求解时，也面临着方法的选择问题，即是选用拓展求解还是选变换求解，以及是否结合使用（有时单一的拓展求解或变换求解并不能产生较好的解决方案，而是需要结合这两种方法解决待求问题），需要建立选择规则，便于使用者快速抉择。初步拟定的交叉规则为：对于待求解问题，先用拓展求解方法进行问题求解，在不能拓展的情况下，再考虑变换求解方法变换思维，拓展求解或变换求解中，可以根据问题求解实际情况，考虑将二者结合起来。如图6−10所示。

图6−10 拓展与变换的交叉规则的构建思路

实例分析：在设计矿料自动运送装置时，先用拓展求解方法，依据现有的自动运送机构进行拓展，看看是否有合适的方案，如果不易找到合适的方案，则采用变换求解方法，对现有的机构进行部分或整体变换，看看是否有解决方案，最后再考虑二者的结合。建立的自动运送装置的方案如图6−11所示（左边是依靠重力自返，右边是依靠弹簧势能自返）。

图6−11 自动运送装置方案