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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:13462 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 分享到QQ空间  
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