门户首页 » 灵感日志 » 文章内容

创新技法之组合型技法

发布作者:国华 发布时间:2008-11-16 浏览次数:13354 文章评论:0


  组合型技法

组合是宇宙十分普遍的现象。从浩瀚无垠的宇宙到分子、原子,从简单的数字排列到复杂的人体结构;从庞大的国家机器到家庭等等,到处都存在有组合的现象。

组合现象又是极为奇妙复杂的。同样是碳原子,以不同的晶格构造便可形成性质迥异的物质:坚硬的绝缘体金钢石和脆弱的导体石墨。而在人与人、物与物、人与物的组合中,更是千变万化,各不相同。

本章简要介绍组合的特点,总结组合的类型并着重讲解几种组合的技法及创新应用。

第一节  特点与适用范围

一、创造性

“组合就是创造”似有夸张之嫌,其实,稍事推敲便有所悟。创造的实质,最终可归结为信息的截断和再结合:把集中起来的信息分散开,以新的观点再将其组合起来,就会产生新的事物与方法。这就象小孩玩积木,把没有什么意义的圆形的、三角形的、四方形的木块按某种方式垒积起来,便成了幢房子;换种方式堆积则变成了火车。创造发明也类似于这一道理。从总体来说,创造发明的结果产生了世界上原先没有的东西;从其构成细节来说,大多是利用世界上已有的旧东西,再以新的形式重新组合一下而己。

所谓组合法,系指按照一定的技术原理或功能目的,将现有的科学技术原理或方法、现象、物品作适当的组合或重新安排,从而获得具有统一整体功能的新技术、新产品、新形象的创造技法。

当然,组合并非简单的罗列、机械地叠加。例如,把车床、钻床、铣床和圆锯装在一个机身底座上并没有带来使用上的新功效,所以算不上是创造。但是,如果通过巧妙的设计,使它们共用一个动力与变速机构,使原来车床的刀架可以夹持工件,原来的卡盘也可以用来夹持钻头、铣刀或圆盘锯,则就有了明显的新效果:使本来需要几种机床加工的活可以由这样一台体积并没有怎么增大的新机床来承担了,有占地少、使用方便的优点。

由此可见,够格称创造的组合有三个要点:

第一,由多个特征组合在一起;

第二,所有特征都为单一的目的共同起作用,它们相互支持、促进及补充;

第三,产生一个新的效果,就如系统论中所描述的那样,系统的效果必须大于系统内各元素单独效果之和,亦即达到1 1>2的飞跃。

二、广泛性

由于组合是宇宙间十分普遍的现象,所以组合创造技法广泛适用于各个领域。

1.范围广泛

几千年的人类文明史,在我们的周围积累了不可胜数的发明创造产物。技术的普遍存在给人们提供了无限广阔的组合基础,从简单的日用品组合到诸如宇宙开发等尖端技术,从普通的小改、小革到新学科、新理论的创建,从单纯的编辑到传世的艺术创作等等,都可以根据不同情况作不同层次的创造。

2.易于普及

就技术上的创造发明而言,由于此法是按照一定的功能需要去选择若干成熟的技术加以组合,因而不象原理突破型创造要求具备专深的理论基础,便于广大群众进行学习与应用。
3.形式多样

组合的形式可以是近亲结合,如用于同一场合或目的的不同物品的组合:橡皮 铅笔橡皮头铅笔,裤子 袜子连裤袜;也可以是远缘杂交:空气 煤炭尼龙;可以是跨越时空的联姻:如中西合璧、古为今用等。现在有不少疗效奇特的电子装置其实就是传统中医与现代技术相结合的产物;还可以是技术上的组合,如不同的元件或物品的组合;或者是艺术上的组合,鲁迅先生说他小说里创造的人物是:嘴在浙江、脸在北京、衣服在山西——由此拼凑而成的角色。

4.方法灵活

组合的方式可以是二元组合、多元组合、内插式组合、辐射式组合、综合性组合等,它们可随不同需要灵活选用。如以推广新技术为目标者,可用辐射式组合。即以该技术为中心,同多种传统技术进行组合,形成技术辐射。若以改进已有的特定技术对象为目标,则可用内插式组合,通过移植或插入新技术使产品革新。而乱点鸳鸯谱式的组合,可突破习惯思维的障碍,获得新奇的设想。

三、时代性

发明创造有两大类别:一种是原理突破型——由于发现了新的自然规律,探索出新的技术原理而作出的发明,其突破在于找到了以科学原理物化为技术原理的方法而做出的发明。如,内燃机代替蒸气机,电力代替蒸气动力,晶体管代替真空管等均属此列。

另一种是组合型——它不在于原理的突破,而是利用已有的成熟技术,通过适当的组合而成的。如诺贝尔生理学医学奖获得者豪斯菲尔德发明的CT扫描仪,是通过把X射线照像装置同电子计算机结合在一起实施的。而这两项技术本身都是成熟的技术,并无什么原理上的突破。但组合成一体后,便可诊断出脑内疾病及体内癌变,这一特殊功能却是原来两项技术单独所没有的,因而为一项重大发明。

有人分析了1900年以来的480项重大创新成果,发现技术创新的性质和方式在本世纪50年代发生了重大变化,原理突破型成果的比例开始明显降低,而组合型创造升为主要方式。据统计,在现代技术开发中,组合型成果已占全部发明的60%~70%。

组合的时代性还表现在组合的思想已作为处理技术问题的思考方式渗透到许多现代设计方法中。如模块化设计,是把产品看成若干模块(标准零件或装配件)的有机组合。只要按照一定的机器工作原理,选择不同的模块或不同的方式进行组合,便可获得多种有价值的设计方案。再如系统设计,是把对象看成由相互联系的要素组成的系统,通过系统分析和系统综合等系列步骤,去寻求合理的整体方案。在此,综合是一种更高级的组合。计算机绘图系统是先建立基本图库,按需要调用拼装就是。其他如标准化设计、成组设计,计算机程序的模块化、结构化设计等均属组合的思想。

四、几点注意

运用组合原理创新产品时需加注意几点:

(1)选择组合要素的量要适度,要素多当然组合的可能情况越多越全面,但相应耗费的精力时间也会非常之大。

(2)组合可以使产品具有不同的功能,成为多功能、通用型的产品,但过分追求“万能”也不足取,会出现增加成本、制造困难、功能多余等弊端。如有人开发了一套组合式的女式套装,可以象魔方一样变换组合出144套不同的式样。只要买一套这样的服装,就相当于买进48套套装、24件长袖外衣、36条披肩、36条灯笼裙。然而至今未见上市走俏。变换功能太多一则麻烦,再者为了顾及通用性而牺牲了时装的个性魅力,更有可能的是还未来得及换这么多式样,其常用部位或许已磨损破旧了。
(3)参与组合的各要素越是风马牛不相关,由“远缘杂交”形成的新产品其创造性越强。如,空气与煤炭的组合开发出了尼龙这一新产品;科技电脑与小朋友的游戏相结合发明了电子游戏机,这些组合创新给许多企业带来了巨额利润。

 

 

第二节  组合的基本类型

组合法通常可分为:

(1)非切割的组合——将现有的事物照搬于新的目的;

(2)切割后的组合——利用现有的事物中的某些要素(功能)于新的目的;

(3)飞跃性的组合——综合大量有用的要素(功能)创造出与现有事物有本质区别的新事物

事实上,组合的具体类型有很多,现大致上归成五种主要类型。

一、同物组合

同物组合也称同物自组,就是若干相同事物的组合。同的组合的创造目的是,在保持事物原有功能或原有意义的前提下,通过数量的增加,来弥补功能的不足,或获取新的功能、产生新的意义。而这种新功能或新意义,是原有事物单独存在时所缺乏的。

同物组合的特点为:

(1)组合的对象是两个或两个以上的同一事物,或者是同一类事物;

(2)组合的过程中,各个参与组合的对象在组合前后其基本原理、基本结构一般没有实质性的变化;

(3)同物组合的产物,往往具有组合的对称性或一致性的趋向。

最简单的同物组合如:装在一只精巧礼品盒中的两支钢笔,两块手表,便成了象征友谊与爱情的“对笔”、“对表”。类似地有子母灯、双拉链、鸳鸯宝剑、双插座等。据说,赫赫有名的日本松下电气公司就是靠发明了双插座发财起家的。

较为复杂的同物组合如可靠性设计中的冗余技术。上海交通大学的赵国光教授在作自动控制设计时重复使用了三片CPU(中央处理器),以3∶2表块通过的方式进行控制。这样,可提高可靠性10倍。

以同物组合获得成功的设计与开发的产品是不少的。如:

对转螺旋桨  将两个小直径螺旋桨分别装在同心套轴上,以等速反向旋转,这样不仅可提高推进效率,而且能消除螺旋桨对被推进物体附加的扭矩。

双钉订书机  一位福建青年将两个规格相同的订书机合成一体,并加上控制调节装置,便可使装订的质量和速度大大提高。
同样地,双针双杆缝纫机特别适宜于需缝双线的牛仔衣裤缝制;V型磨刀石只要来回推拉可一次将刀的两面磨好。

二、异类组合

两种或两种以上不同领域的技术思想组合,两种或两种以上不同功能的物质产品的组合,都属异类组合。

异类组合的特点是:

(1)组合对象(思想或物品)来自不同的方面,一般无主次之分;

(2)组合过程中,参与组合的对象从意义、原理、构成、成分、功能等任一方面或多方面互相渗透,整体变化比较显著;

(3)异类组合是异中求同,因此范围很广、创造性很强。

根据参与组合的对象不同,异类组合可有下述各种情况:

1.元件组合

元件组合并非为一般的零件装配,而是把本来不是一体的两种或两种以上的事物适当安排在一起。目前市场上有许多产品都属于元件组合的创造成果。如收录机、电子表笔、闪光装饰品、香味橡皮、音乐贺卡等皆是。据说,对台湾经济起飞立有一功的就是电子表笔。

当前,令人瞩目的“机电一体化”趋向给人们提供了许多崭新的产品,这就是传统的机械工程与新兴的微电子工程相结合的成果。如电子称、自动照橡机、全自动洗衣机、数探机床、工业机器人等等,它们都以结构简单、体积小巧、性能优良、成本低廉而前途无量。

2.功能组合

这是将某一物品加以适当改变,使这集多种功能于一身。例如,有人将一金属片作适当加工后,可以代替八种不同的工具:

 


 

(1)小刀,(2)开罐头刀,(3)螺丝刀,(4)开瓶器,(5)扭转蝶形螺帽工具,(6)锯,(7)指甲锉,(8)镜子。
在由武汉市青年联合会、武汉晚报、武汉市科协联合举办的“家庭实用科技设计竞赛”活动中,获前4名奖的都是“多功能”作品,它们设计奇巧、使用方便、替代性强,可以少花钱、多办事,因而倍受欢迎。

3.材料组合

大家知道,材料对产品性能有着直接的影响,而有些产品还要求材料具有相互矛盾的特性。对此,利用材料的组合便可解决这一矛盾。

如:钢芯铜线电缆、钢筋混凝土、混纺毛线、玻璃纤维的制品、塑钢门窗等均可达到不同材料取长补短的作用;划玻璃的刀具、机加工的车刀、轧钢的复合轧辊等可使昂贵的材料用到最关键的部位以节省成本;将磁性粉末与橡胶或塑料混合制成的“磁铁”便富于弹性,可弯可摔;有人设计了一种新型牙刷,其中心为硬尼龙毛,四周是软尼龙毛,使之兼有清洁牙齿、保护牙龈的好处。

4.方法组合

在生产工艺和处理技术中,把两种以上独立的方法组合起来,也会有新的效果。

我国上海一些科技工作者发现,当单独用激光或超声波对水作灭菌处理时,都只能杀死部分细菌。如果先后用两种方法处理,仍有相当部分细菌不死。但要是两种方法同时使用,则细菌就全军覆没,这就是“声—光效应”。这种方法不仅在灭菌方面有效,在化学研究方面也有着潜在的巨大价值。

5.技术原理与技术手段的组合

技术原理与技术手段的组合,可以使已有的原理或手段得到改造或补充,甚至形成全新的产品。

例如,弗朗克?怀特把喷气推进原理与燃气轮机相组合,发明了喷气式发动机;英国分子生物学家艾伦?克卢格把衍射原理与电子显微镜组事在一起,发明了晶体电子显微镜;我国西北工业大学青年教师熊小伟,把中医耳针的经络理论与现代电子技术相结合,发明了“速效止痛治疗器”。它集诊断与治疗于一体,被誉为之“魔针”、“口袋里的医院”,在第38届尤里卡世界发明博览会上获六枚奖牌。

6.现象与现象的组合

现象组合是指将不同的物理现象组合起来,形成新的技术原理,导致新的发明。

例如,西德科学家发明的一种清除肾结石的方法,就是两种现象的组合:一个是“电力液压效应”——水中两个电极进行高压放电时,产生的巨大冲击力能把坚硬的宝石击碎;另一现象是在椭球面上的一个焦点上发出声波,经反射后会在另一个焦点上汇集。同时利用这两种现象便可设计出击碎人体内肾结石的装置:让患者卧于一温水槽中,并使结石位于椭球面的一个焦点上,把电极置于椭球面的另一个焦点上。经过约一分钟的不断放电,分散通过人体的冲击波就可汇集作用于结石,将其击个粉碎。

三、重组组合

在事物的不同层次分解原来的组合,尔后再按新的目的重新安排,此即重组组合。

重组的特点有:

(1)组合在一件事物上实施;

(2)组合过程中,一般不增加新的东西;
(3)重组主要是改变事物各组成部分之间的相互关系。

据《人民日报》报道,宁波标准件二厂工人魏山,发明了“变形金刚”式的“万能自行车”。只要凭一把板手,不用任何附件,就能变换出108种各不相同的车型。据称这是目前世界上可变换车型最多的自行车,可广泛应用于代步、康复、娱乐、载货、车技训练等方面。骑着自行车踢足球、打篮球、打曲棍球,甚至左右开弓打马球等成为可能。

重组在商店的柜台安排、工厂的流水线布置中都是有用的,不同的安排与布置会对销售额或生产率有着影响。

有的产品,通过重组就能很快形成不同形式型号的新产品。如真空吸尘器,它有三个基本部件组成:马达、贮尖器、吸尘器。现将它们作各种可能的排列,如马达与贮尖箱并列结构、垂直结构、内藏结构、分离结构等方式,再加上吸尘器的不同连接便可组合成15种形式(见图示)。其中已删除了诸如将贮尖箱内藏于电机内这类不允许的形式。


四、共享与补代组合

1.共享组合

有些物品,其构成中常会有一些完全相同零部件,那末,设法将这几种物品组合集成,使其相同的部件共享共用,达到节省方便之目的。

创新示例:

(1)市场上曾流行一种系列儿童玩具,设计者设计了一个共用的电动底座,让它可以同各种车身组装结合,于是便能同时拥有公共汽车、卡车、警车、翻斗车、吊车等儿童喜爱的多种玩具车。大家熟知的客货两用车同样是共享组合的创新典型:它只有一个共同的发动机与驾驶室。

(2)半导体、收音机、电动剃须刀、手电筒等物品都以干电池为动力源,电池长期不用便会自动放电变质,甚至损坏物品。从节约角度出发,有人设计了一种以手电筒为基础的多用小电器。这种小电器的基础件和共用件是电池筒和开关;可与之灵活配装的有照明头、鞋刷头、微型风扇头、微型吸尘头、收音机头等,按需选用,非常实用。

2.补代组合

补代组合是通过对某一事物的要素进行摒弃、补充和替代而形成的组合,据此形成一种在性能上更为先进、新颖、实用的新事物。

门锁这一日常所需的家庭卫士,其品种经历了从明到暗、从无声到有声、从机械到电子的变化。产生这些变化是补代组合的创新成果。挂锁可以防盗,但却告诉小偷室内无人;于是将锁与门相结合,开发了暗锁——弹子门锁,并从单保险向双保险、多保险发展;将电子技术引入门锁便有了报警锁;而微处理器的介入更使门锁升级换代,出现了卡片锁、声控锁、指纹锁,甚至可以“眼睛”来控制的锁。而今,市场上各显神通的防盗门是将门与锁更为有机组合的创新产物。

 

五、概念组合

概念组合是以命题或词类进行组合。
有人总结了一条这样的组合规则:如果两个命题中有能表示一定意义的连续相同的文字,那么,将其相同部分去掉,但不改变剩余部分的结构顺序,再结合在一起,就能得到一个新的并且对其正确性可加判断的命题结论。

创造发明有时就是由若干个特殊信息命题重新组合而成。例如,

命题一:水壶盖在水蒸气作用下能连续作功;

命题二:能连续作功的装置可设计成一种动力机。

去掉两个命题中的重复部分“能连续作功”后再拼接组合,便得到一个新的结论:水壶盖在水蒸气作用下的装置可设计成一种动力机。显然,这是蒸气机的原理。

另一种是将选定的课题与尽可能多的一系列有关的动词相结合,以触发新的思想。

假如你要设计一种新的活动玩具,那么就先列出运动类的各种动词(必要时可借助某种同义词词典)。如牵、拉、拖、撞、挪、移、搬、转、滚、推以及走、跑、振颤、波动、飘、散步、舞蹈、跳跃、流动、喷射、飞行、滑翔、滑动、飞奔、旋行、掠过等等。然后再将原来的设想或目标与这些词逐一组合,并仔细琢磨其中是否还包含值得进一步发展的内容,很可能从中获得启迪,设计出新颖别致的玩具来。

六、综合

综合可视为一种更高层次的组合。

现代科技表明,在知识激增、信息按指数规律增长的条件下,综合方法在整个发明创造中的作用愈来愈重要;反之,在许多发明创造中所用的主要创造思维方法无不包括有综合特征。

首先,当今不断涌现的新兴学科、边缘学科均以综合为前提、为先导,创造学便是在研究哲学、美学、心理学、人才学、思想史、科学技术史、教育学、科学学、逻辑学、管理科学、自然辩证法、大脑生理学、传记文学等学科的基础上综合创立的。

其次,科技发展史表明,近代和现代科学的三次大综合产生了三次大革命和大创造:第一次大综合即牛顿综合开普勒的天体运行三定律和伽利略的物体垂直运动定律、水平运动定律,创造了经典力学体系,引起了以蒸气机为标志的技术革命;第二次大综合即麦克斯韦综合法拉蒂的电磁感应理论和拉格朗日、哈顿的数学方法,创造了更完备的电磁理论,引起了以发电机、电动机为标志的技术革命;第三次大综合指狄拉克综合爱因斯坦的相对论和薛定锷方程,创造了相对论量子力学,引起了以原子能技术和电子计算机技术为标志的新技术革命。

再者,各种类型的创造发明实例也充分说明了综合就是创造。试看:

(1)综合已有的不同科学原理,可以创造出新原理。如爱因斯坦综合了万有引力理论与狭义相对论,创立了广义相对论。

(2)综合已有的知识成果可以发现新规律。如门捷列夫从原子属性与原子量、原子价的关系入手,系统综合了从拉瓦锡到纽兰兹近百年中发现的元素周期变化的事实和论点,终于发现了元素周期率。

(3)综合已有的不同科学方法,可以创造出新方法。如笛卡尔引进了坐标系,综合几何学方法和代数方法,创造了解析几何的新方法。

(4)综合已有的不同学科能够创造出新学科。如信息科学、环境科学、生态科学、能源材料科学、海洋科学、空间科学、城市科学、决策科学、科学学等皆属综合性学科。

(5)综合已有不同技术,能够创造出新技术。如,日本先后引进了奥地利的氧气顶吹炼钢技术、法国的高炉重油技术、美国和苏联的高炉高温高压技术、西德的熔钢脱氧技术、瑞士的连续铸钢技术和美国的带钢轧制技术,创造了先进的钢铁工业技术体系。
(6)综合的各种艺术手法,能够创造出新的艺术样式。如综合美术、音乐、舞蹈、文学、戏剧、摄影的艺术手法,创造了在现代影响最大的影视艺术。

值得指出的是,当代一切重大的科学技术项目都是综合性的,都是综合利用各种不同门类的技术的结果。例如,美国的阿波罗飞船,它的全部构件有300多万个,调动了2万多家公司企业、120所大学、实验室的42万余名研究人员,历经11年的艰苦工作,才把宇航员送到月球并返回地面。阿波罗登月总指挥韦伯指出:“阿波罗飞船计划中,没有一项是突破性的新技术,关键在于综合。”

下面各节,分别介绍向种实现组合创造的具体技法。

第三节  主体附加法

一、基本原理

主体附加(添加)法是指以某一特定的对象为主体,通过置换或插入其它技术或增加新的附件而导致发明或创新的方法,它又可称为内插式组合。此法常适于对产品作不断完善、改进时使用。如最初的洗衣机只是代替人的搓洗功能,以后增加了甩干、喷淋装置使其有了漂洗和晾晒功能。电风扇也是如此,在逐渐增加入摇头、定时、变换风量等装置后才成为今天的样子.

附加与插入除了可更好地发挥主体的技术功能外,有时还可增加一些辅助功能或相关功能。如在老人用的手杖中插入电筒、警铃、按摩器等后就成了多功能拐杖;在自行车上安装里程表、挡雨罩、折叠货物架、小孩坐椅等便也使之用途更广。

二、实施步骤

(1)有目的地选定一个主体。

(2)运用缺点列举法,全面分析主体的缺点。

(3)运用希望点列举法,对主全提出种种希望。

(4)考虑能否在不变或略变主体的前提下,通过增加附属物以克服或弥补主体的缺陷。

(5)考虑能否在利用或借助主体的某种功能,附加一种别的东西使其发挥作用。

如选电视机为主体,对其作缺点分析。其中之一为,电视机工作时,放射超紫外线有害于人体。于是设计一种电视光栅过滤屏,在收看电视时将它置于荧光屏前,便可消除所有的超紫外线,并吸收22.5%的可见光而减少图像的闪烁。

三、注意

运用主体附加法往往可使主体获得多种附加功能而成为多功能用品,然而作为多功能物品的设计应该全面考虑,权衡利弊,否则会事与愿违,费力不讨好。请看下面例子。

有人在学生的文具盒上不断地进行“功能附加”,结果使普通的学习用品成了布满按键机关、还有好些“小房间”的“玩具”,既价格昂贵,又容易分散学生注意力,以致有不少小学老师明令禁止学生携带这种功能过多的文具盒进教室。

四、创新示例
笔记本是最常用的文化用品,销路平常。可是,以此为基础,附加上其他的功能之后,日本人开发上市的“万用手册”却异常畅销,上班族、企业干部、秘书人员、学校教师,几乎人手一册。

目前,市面上出售的万用手册大都组合聚集了以下功能:

1.记事本:个人资料表、年历、每日每周每月直至每年的计划表、一年的回顾与总结、家属生日表、亲友通讯录等。

2.工作情报手册:世界各国地图、常用电话号码及长途电话区号、世界时刻对照表、度量衡换算表、日息与年息换算表、商业通讯资料、航空公司订位电话。

3.备忘录:可随时记下防止遗忘的事情,另外并附有单面粘贴纸,用作袖珍备忘录与索引卡,可贴在任何物体上。

4.企划表:可依个人需要的不同,制作成生活目标表、财务收支管理表、专业企划表、学生活动考核表等。

5.皮夹与钥匙袋:皮夹部分可放入名片、钞票、计算机、信用卡。而钥匙袋则可存放钥匙与零用硬币。

进一步的创新是:以往的记事本或工商日志都是以年为单位,一年结束得换新本子。而万用手册采取六孔活页设计,使用者可以随时补充更选其中的资料,保存必须的,添加新增的,使万用手册“万年”可用。万用手册的广阔市场还带动了相关产品的创新开发,如推出了与万用手册内页大小相同的影印机、文字处理机、电脑扫描机以及六孔式电脑打印纸。已经电脑化的任何资料,都可直接在六孔打印纸上输出,之后装入万用手册便可随身携带查阅。

第四节  二元坐标法

一、基本原理

众所周知,平面直角坐标系由两条数轴正交组成,横轴和纵轴的任一对实数都可以确定平面上的一个点。如果在坐标轴上都标上不同的事物,那末由横轴与纵轴交叉确定的点就是两个事物的组合点,这样即可借助坐标系把所列的客观事物相互联系起来了。尔后对每组联系作创造性想象,从中产生前所未有的新形象、新设想。后经可行性分析,确定成熟的技术创造课题。

作为二元坐标法的坐标元素所代表的事物,可以是具体的人造产品,如衣服、床、灯具、机枪、蛋糕、汽车之类;还可以是一些概念术语,如锥形、旋转、变色、空心、闪光、卧式等。对此,通过拉郎配式的组合联想,可以突破习惯观念,克服惰性意识,促使标新立异。

二元坐标法形式简捷而不单调,运用时不受任何限制,适宜于个人或集体的创造活动。应予注意的是,此法仅适用于技术创造活动的选题阶段,可行的课题一经确定,便就完成了使命。至于课题的下一步做法,则须另行研究探讨了。

二、实施步骤

利用二元坐标法选择创新课题的程序如下:

1.列出联想元素

列举联想元素可以随心所欲,无任何限制条件,但联想元素最好取名词、形容词、动词等。现举例为:玻璃、扇、气、梯、滑行、日历、清凉、照明、瓶、手摇、管、车、纸、流动、座、三角、笔筒、杯、共18个联相元素。

2.用联想线沟通各个元素绘制联想图,如图所示。
3.进行联想和判断

对于每一交叉点的元素作正反二个方面的联想与判断。例如,“车”和“手摇”构成“手摇车”和“车手摇”的联想,“车手摇”是无意义的联想,“手摇车”是已有的发明。“梯”和“座”也是如此,“梯座”是有疑问的联想,“座梯”是有创造意义的联

想。鉴于每个人的职业、经验和知识的差别,尤其是创新意识的强弱和预见能力的高低,对同一个联想点会做了迥异的分析和判断,这是创造性活动中的正常现象,并不奇怪。

4.从联想图中摘出有意义的联想

本例中有:照明日历(带日历的台灯或夜光日历)、日历扇、清凉扇、照明玻璃(能自行发光或受激发光的玻璃),纸笔筒(纸质彩印笔筒)、三角笔筒、管扇、日历管、照明车、梯车、玻璃座、座梯、清凉纸、照明纸(能发光的纸)、纸瓶(纸质瓶)照明笔筒(带笔筒的台灯)、三角日历、玻璃笔筒、手摇车等。

5.对有意义的联想进行可行性分析

(1)有无类似的事物,若有,看它们之间有何不同(从原理、结构、性能、制造工艺、材料、用途、能源、价格、寿命、经济效益等方面对比)。

(2)发明革新或合理化建议在成功和被采纳后,对社会的价值和进步意义。

(3)完成发明和革新需要涉及到哪些方面的知识和技术,有哪些技术关键(主要思考原理、结构和工艺)。

(4)对于产品的发明和革新,当地实现的生产条件和技术水平是否适用。

(5)确定近期的和长期的研究课题。

在有意义的联想中,可以有大发明联想,如照明玻璃;也可为实用新型联想(小发明)和外观设计联想(如玻璃笔筒和日历扇)。这里仅对带日历的台灯做扼要的可行性分析。带日历的台灯构造简单,具有台灯和台历的双重功能。台历设计在台灯上,集两物于一体,减少桌案摆设的物品,利于清理桌案和室内美化。夜晚,打开台灯照亮日历,给人以清晰的时间感,催人加快生活节奏,还可提醒有待处理的事情不至忘掉。经此可行性分析,联想进一步深化,创新的对象渐逐明确。对不可行的发明和革新要果断摒弃,对可行而自己无力承担的课题要忍痛割爱。

三、集体创造时的二元坐标法的实施步骤

1.参加人员以10人左右为宜,大家围坐成一圈,桌上备好统一的纸张。活动过程由指定的主持人负责。
2.各自列举联想元素,编制联想图,分析判断和摘取有意义的联想点。

3.依次互换联想图,用自己的认识和观点分析别人的联想图。将别人认为无意义或有疑问、而自己认为有意义的联想点直接摘取出来,但不要在别人的联想图上标记号。之后,依次轮换,直到循环一圈。

4.各自独立对有意义的联想点进行可行性分析,列出可行的联想点。此时环境应安静,不要喧哗。

5.主持人收集所有的可行联想方案。

6.由主持人逐项公布可行性联想,请原分析者(不一定是联想图编制者)向大家说明分析理由,集体展开评议。

第五节  焦  点  法

一、基本原理

焦点法与二元坐标法都是强制联想法。区别在于焦点法是有一预定事物为中心(焦点),依次与罗列的各元素一一组合构成联想点,而二元坐标则是各元素间的两两组合。

焦点法可以是发散式结构,也可是集中式结构,见图。发散式主要用一新产品、新技术、新思想的推广应用,集中式主要用于寻求某一问题的解决途径。

 


发散式结构                            集中式结构

 

 

二、实施步骤

1.选择焦点。焦点就是你希望创新的事物,或者是准备推广的思想技术,将其填入一中心圆圈内。

2.列举与焦点无关的事物或技术。可以从多角度、多方面罗列,尽量避免找与焦点事物相近的东西,甚至可借助购物指南、技术手册等随意摘录。将所选的内容逐一填入环绕焦点四周的小圆圈内。

3.强行将中心圆与周围的小圆圈连接,得到多种组合方案。

4.充分想象,对每种组合提出创造性设想。

5.评价所有的设想方案,筛选出新颖实用的最佳方案。

三、示例

1.发散式的焦点组合

左下图是“方便”思想在各个方面的应用,其中每个方面还可进一步细化,形成该领域的众多开发方案。右下图是针对包的设计,可以根据不同的对象与用途进行开发。

 


     “方便”思想的应用                     包的开发方向

 

 

2.集中式的焦点组合

左下图与右下图是集中式的焦点组合例子。左图提出的要求是“连接”,然后去搜集现有可起连接作用的技术与方法,再针对具体问题作分析研究。右图则是解决“灭鼠”问题,那末可供选择的是各种能致生物于死地的方法技术,然后再进行研究选用。


“灭鼠”的方法                           “连接”的方法

 

 

第六节  形态分析法
一、基本原理

我们知道,把几个独立存在的东西加以组合,往往可以产生新的设想或发明。问题是,怎样才能找到更多的组合要素,形成大量的设想或发明?美国加州理工学院兹维基教授创造的形态分析法,为此提供了形式化的科学手段。

第二次世界大战期间,法西斯德国集中了一批科学家全力研究火箭,美国也不甘落后,奋起直追。1943年,由瑞士来的天文学家F?兹维基在参加美国火箭研制过程中,为找出众多的方案,灵机一动,把数学中常用的排列组合原理搬来了。他按照火箭各主要组成部件所可能具有的各种形态的不同组合,在当时的技术水平上,利用他自己创立的所谓“形态学方阵”的技法,居然在一周之内交出了576种火箭设计方案,其中不乏有创见的设想。特别有意思的是,在这些方案中,竟还包括了当时法西斯德国正在研制并严加保密的带脉冲发动机的F-1型巡航导弹和F-2型火箭。可叹如此重要的核心机密毋须假手于神通广大的间谍,而仅仅通过兹维基的“纸上谈兵”便洞然若火了。战后,苏联有人对兹维基的方案作了研究,认为只要补充一些被忽略的因素,便可获得1~2万种火箭结构方案。

形态分析法是一种利用系统观念来网罗组合设想的创造发明方法。其思路是先把技术课题分解成为相互独立的基本要素,找出每个要素的可能方案(形态),然后加以组合得到各种解决技术课题的总构想方案。总构想方案的数量就是各要素方案的组合数。

此法的一个突出特点是,所得的总构想方案具有全解系的性质。即,只要把课题的全部要素及各要素的所有可能形态都列出来,那么经组合后的方案将是包罗万象的。另一特点是,具有形式化性质,它主要并非取决于发明者的直觉和想象,而是依靠发明者的认真、细致、严密的分析并精通与发明有关的专门知识。

应该说明的是,当问题比较复杂、要素及形态较多时,组合的数目便会激增,以致评价筛选的工作量很大。因此,要求使用者能抓住主要矛盾选取基本要素,并具有敏锐准确的评价能力。

形态分析法可广泛应用于新技术和新产品的开发以及技术预测等许多领域,实施时既可以小组运用,也适于个人使用。

二、实施步骤

1.明确问题

首先必须要求能十分确切地说明所要解决的问题或所要实现的功能,这是有效运用形态分析法的前提。

2.要素分析

分析需创新的对象,确定它有哪些基本要素(或基本参数),要求各基本要素相对独立并尽量全面考虑。

3.形态分析

寻找每个要素的可能解决方案(即形态)。要求尽量全面,既要列出当时技术条件下可达到的或在允许时间内可达到的方案,也要列出有潜在可能性的各种手段和方法。

4.方案综合和选择

根据上面的分析结果列出形态矩阵,一般为二维结构。“列”代表独立要素,“行”代表各因素的具体形态。每一要素和具体形态用符合Pij表示,组合后便得出各种方案设想。当然,这些方案要作进一步分析判断才能取舍。
三、创新示例

1.公园小游船设计

(1)明确问题:为公园游人设计新颖别致的小游船。

(2)分解独立要素:对于游船来说,可分解成三个独立要素:即船的外形、推进的动力、所用材料。

(3)找出每一独立要素的解决途径(形态):如要素“材料”可以具体选用木材、钢材、玻璃钢、塑料、水泥、铝合金、橡皮等。

(4)列出形态分析表(见表3-3-1),按其行列进行组合,共可获得6??=210种方案。如:P21P12P53=鸳鸯形水泥划桨船    P41P32P13=画舫式电动玻璃钢船

 

 公园游船形态分析表

     
 独立要素 j
   外    形
    动     力
   材      料
 
 

 

   i
     1

    2

    3

    4

    5

    6

    7
     鹅

鸳鸯

 鱼

画肪

飞蝶

   龙
    划桨

 脚踏螺旋桨    

 电动螺旋桨

   明轮

   喷水
   玻璃钢

   塑料

  木

  钢

   水泥

   橡皮

铝合金
 形态组合也可以绘成立体图进行,这比较直观,见图。但只适用于独立要素在3个以下的情况,否则不易清晰表达。


 

 

2.减少工伤事故

形态分析在寻找解决问题的途径时,同样有着巨大潜力。在此,就“减少工伤事故”运用形态分析法建立一个解决这种问题的方案矩阵。

首先分析面对的问题,根据其特点研究有哪些带有普遍性的影响因素。对于工伤而言,通常的影响因素有:工程因素、动机因素、教育因素、沟通交流因素,之后分析各因素中各种表现形式,按形态分析技法列出形态矩阵,再对其进行组合,逐一评价,最后得出最实际可行的办法。

经分析后列同的形态矩阵表见表3-3-2

 

表3-3-2  工伤事故形态矩阵表

独立要素
 工 程 因 素
 动 机 因 素
 教 育 因 素
 沟 通 因 素
 
 
 

 

 

 

 


 安全工程师

事故调查

安全设备

工作服

方针和规章

预定动作

设备与设计

机械反常
 安全竞赛

职工的参与

纪律

奖赏

发明家俱乐部安全小组

专职人事干部
 安全教育影片

标语广告

安全问题研讨会

在职培训

交流性报告

外部培训班

按计划进行指导

事故统计

专职培训人员
 职工会议

宣传机械

扩音器

家庭慰问信

人员咨询

工资袋里的传单专职干部
 3.趣例

台湾有位学者运用形态分析法分析了中国历史上众多的爱情故事,发现这些故事虽然年代、地点和人物姓名各不相同,但却有一个雷同的模式,即“书生落难、小姐搭救、后花园私订终身、应考及第、衣锦团圆”。此模式中独立可变的要素有书生、落难、小姐、搭救、后花园、私订终身、应考及第、衣锦团圆8个。而每个要素的形态分别是:

(1)书生

①旧式书生;②新式大学毕业生;③音乐家;④未成名的工程师;⑤画家;⑥中国书生;⑦外国书生;⑧老童生;⑨未成功的企业家;⑩到外国去的中国厨师;⑾青年科学家;⑿医生;⒀文学家;⒁女性书生等等。

(2)落难

①没有路费;②被冻在风雪之中;③途遇强盗;④患病;⑤游泳遇险;⑥车祸;⑦画卖不出去;⑧工程受到意外损失;⑨未婚妻变心;⑩从事科学研究心身疲惫;⑾开演奏会无人光顾;⑿演奏时昏倒;⒀写完小说不能出版;⒁在国外洗盘子等等。

(3)小姐

①大家闺秀;②酒吧女郎;③高中女学生;④山地女郎;⑤校花;⑥歌星;⑦外国女郎;⑧航空小姐;⑨游泳健将;⑩网球明星;⑾导游等。

(4)搭救

①赠款;②示爱;③鼓励用功;④恳求爸爸给他安排职业;⑤跳下水去营救他;⑥长年看护病人;⑦帮他补课;⑧拜托有钱的叔叔给他开演奏会;⑨赞助留学费用等等。

(5)后花园

①东京;②台北;③伦敦;④咖啡馆;⑤书房;⑥邻居家;⑦博物馆;⑧飞机上;⑨游泳场;⑩途中;⑾山中;⑿女郎家中;⒀河畔;⒁医院;⒂学校;⒃演奏大厅等。

(6)私订终身

①接吻;②默许;③送信物;④郊游;⑤给予鼓励;⑥通信;⑦互相研讨音乐艺术;⑧男弹琴女唱歌;⑨讨论学术问题等。

(7)应考及第

①旧时中状元;②中探花;③洋博士;④中国博士;⑤演奏会盛况空前;⑥一幅画被博物馆收藏了;⑦做生意发大财;⑧考取大学;⑨成名;⑩做官;⑾大病痊愈;⑿做出发明等。

(8)衣锦团圆

①结婚;②他或她变了心;③死掉;④一个人远走高飞;⑤家庭同意婚事;⑥母亲不同意;⑦私奔;⑧没有结局;⑨长相思;⑩环球旅行结婚等。

从上面这些要素及其可变形态可以推知,由这些形态可组合出4亿多个故事来。例如按(1)③—(2)④—(3)⑥—(4)⑥—(5)⑿—(6)⑤—(7)⑤—(8)⑨的组合选取,便可构造下述故事:一位小提琴手忽然患了严重的小儿麻痹症,精神几乎崩溃。他的女朋友,现在已是歌星的她日夜看护着他。在女郎家受到鼓励使他恢复练琴的勇气,终于在演奏会上一举成名。当他带着鲜花赶回女郎家时,伊人杳杳竟不知去向,空留下永恒的怀念。

如果将这一故事梗概再做些充实、修饰,就可成为同样动人的小说。

分享到QQ空间  
评论[0] 收藏[0] 喜欢[0] 标签:创新 技巧 方法

国华的其他灵感日志

随机推荐

文章评论