第四章-問題分析

廣州大學(xué)第四章問題分析4.1概述及問題分析工具的選擇策略什么是問題分析？哪些工具可以用來進(jìn)行問題分析？這些問題識別工具如何選擇？什么是問題分析？問題分析，是在問題識別的基礎(chǔ)上，對核心問題進(jìn)行搜索或分析，找到問題的預(yù)期效應(yīng)與實(shí)際效應(yīng)的偏差，進(jìn)一步尋求拓展的方向，為求解奠定基礎(chǔ)。哪些工具可以用來進(jìn)行問題分析？分析工具包括：功能導(dǎo)向搜索、拓展方法、矛盾分析Howto模型、多屏幕法、STC算子法、資源分析法。功能導(dǎo)向搜索功能導(dǎo)向搜索（Function-OrientedSearch：FOS）是基于對已有成熟技術(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上去分析解決問題的工具。功能導(dǎo)向搜索將功能進(jìn)行通用化處理，行為和對象雙管齊下。比如可以將油、水、酒等物體通用化為“液體”拓展方法拓展分析方法是用形式化的方法對基元進(jìn)行拓展，從而得到多種創(chuàng)新路徑或解決矛盾問題的多種思路的方法。例如我們生活中常用的插座，平衡車什么的。矛盾分析任何產(chǎn)品作為一個(gè)系統(tǒng)，都包含一個(gè)或多個(gè)功能，為了實(shí)現(xiàn)這些功能，產(chǎn)品由具有相互關(guān)系的多個(gè)零部件組成。當(dāng)改變某個(gè)零件、部件的設(shè)計(jì)，即提高產(chǎn)品某些方面的性能時(shí)，可能會影響到與這些被改進(jìn)設(shè)計(jì)零部件相關(guān)聯(lián)的零部件，結(jié)果可能使產(chǎn)品或系統(tǒng)另一些方面的性能受到負(fù)面影響，于是設(shè)計(jì)出現(xiàn)了矛盾（Contradiction）。Howto模型Howto模型是針對“怎么做”的創(chuàng)新發(fā)明問題，利用簡單明了的標(biāo)準(zhǔn)化詞匯來描述系統(tǒng)所需功能的方法。其基本形式為：動詞+名詞，如“升高溫度”，“改變尺寸”，“控制力”等為后續(xù)選用科學(xué)效應(yīng)提供依據(jù)。多屏幕法多屏幕法是一個(gè)重要的資源分析和思維拓展的工具，具有可操作性、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠幫助設(shè)計(jì)者把結(jié)構(gòu)、時(shí)間及因果關(guān)系等多個(gè)維度結(jié)合起來產(chǎn)生發(fā)散思維和尋求資源，對問題進(jìn)行全面、系統(tǒng)地分析，為解決創(chuàng)新設(shè)計(jì)中疑難問題提供了清晰的思維路徑。STC算子法STC算子法是從物體的尺寸（size）、時(shí)間（time）、成本（cost）三個(gè)不同方面、通過以極限方式想象系統(tǒng)來展開思考，打破固有的對尺寸、時(shí)間和成本的認(rèn)識，獲得創(chuàng)新思維的方法，是一種多維度思維的發(fā)散方法。資源分析法資源是一切可被人類開發(fā)和利用的一切物質(zhì)、能量和信息等的總稱。資源是介于矛盾與最終理想解（IdealFinalResult，IFR）之間，是從發(fā)現(xiàn)矛盾到消除矛盾（或是獲得理想解）之間的一座橋梁，扮演著直接獲得創(chuàng)意、解決矛盾和預(yù)示系統(tǒng)進(jìn)化的關(guān)鍵角色。這些問題識別工具如何選擇？前面介紹了幾種問題分析的工具，往往會面臨著一個(gè)問題：該如何選擇？針對這個(gè)問題，這里建立一個(gè)選擇策略。1）根據(jù)問題類型來選擇根據(jù)不同的問題分析的性質(zhì)，如矛盾分析、拓展分析、資源分析、如何做的分析，可以采用如下策略。（1）優(yōu)先選用功能導(dǎo)向搜索，試圖尋求問題的現(xiàn)有解決思路；（2）對于矛盾問題，可以采用矛盾分析分析來對矛盾進(jìn)一步分析，或用拓展分析來發(fā)散矛盾雙方不相容（或?qū)αⅲ┩卣顾悸?；?）對于尋求資源的問題，可以采用拓展分析、多屏幕法、STC算子法、資源分析來尋求系統(tǒng)、超系統(tǒng)、子系統(tǒng)可以利用的各類資源；（4）對于如何做的問題，可以采用Howto模型來建立標(biāo)準(zhǔn)的功能描述（即Howto模型）；（5）對于暫時(shí)無法確定性質(zhì)的分析，可以用拓展分析來發(fā)散思路。（6）也可采用多種方法分析，而后選擇合適的分析結(jié)果為后面求解服務(wù)。2）根據(jù)難度來選擇這里可以根據(jù)難度來進(jìn)行工具的選擇，難度值低的工具優(yōu)先。通過初步調(diào)研，各個(gè)工具的學(xué)習(xí)難度如下。本次課程只是本章節(jié)的預(yù)習(xí)與了解，下節(jié)課我們將進(jìn)入本章節(jié)具體內(nèi)容的學(xué)習(xí)?？偨Y(jié)：廣州大學(xué)第四章問題分析4.2功能導(dǎo)向搜索什么是功能導(dǎo)向搜索？關(guān)鍵詞如何處理？功能導(dǎo)向搜索如何實(shí)施？什么是功能導(dǎo)向搜索？

功能導(dǎo)向搜索（Function-OrientedSearch：FOS）是基于對已有成熟技術(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上去分析解決問題的工具。功能導(dǎo)向搜索將功能進(jìn)行通用化處理，行為和對象雙管齊下。比如可以將油、水、酒等物體通用化為“液體”，將焊接、鉚接、膠接等通用化為“連接”，將蘋果汁濃縮通用化為“將漿狀物中的液體分離”。液體連接

功能導(dǎo)向搜索可以在已有的解決方案中尋找所需要的方案，不管這種方案在其他企業(yè)，還是在其他行業(yè)，一旦發(fā)現(xiàn)類似的解決方案，就會非常容易地將它們轉(zhuǎn)化為自己的解決方案。由于功能導(dǎo)向搜索使用的是現(xiàn)有的解決方案，與新發(fā)明相比，實(shí)現(xiàn)起來容易，所要消耗的資源（人力、時(shí)間、研發(fā)經(jīng)費(fèi)等）也更少。而且這種方法得出的解決方案大多經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)，方案實(shí)施成功的概率很高。

功能導(dǎo)向搜索通過借鑒其他行業(yè)現(xiàn)有的成功解決方案，進(jìn)行不同應(yīng)用領(lǐng)域的遷移，是問題分析的重要工具，應(yīng)優(yōu)先使用。功能導(dǎo)向搜索的主要步驟如下：1）問題識別，對所要解決的問題進(jìn)行簡要描述，明確問題定義，找到所需解決的關(guān)鍵問題，分析具體執(zhí)行功能，確定所需參數(shù)；2）功能一般化（通用）處理，明確行為和對象，把握技術(shù)系統(tǒng)的關(guān)鍵功能，限定實(shí)際問題的范圍，進(jìn)一步明確問題；3）識別領(lǐng)先領(lǐng)域，搜索其他相關(guān)或者不相關(guān)領(lǐng)域中執(zhí)行類似功能的技術(shù)，這里需要不同專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行交流，充分了解各行業(yè)可能存在的類似功能；4）領(lǐng)先領(lǐng)域解決方案，確定領(lǐng)先領(lǐng)域后，對該領(lǐng)域進(jìn)行專利查詢，對查詢到的專利進(jìn)行整理，得到功能導(dǎo)向搜索最終結(jié)果。另外，也可以從科學(xué)效應(yīng)庫中進(jìn)行查詢。其中：問題識別與功能一般化處理在第三章已經(jīng)敘述，這里主要進(jìn)行問題領(lǐng)先領(lǐng)域識別和搜索該問題在領(lǐng)先領(lǐng)域的解決方案。案例：往復(fù)直線運(yùn)動工作臺的設(shè)計(jì)問題現(xiàn)需要設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動的工作臺，要求在不使用電氣控制的條件下，工作臺能夠借助機(jī)械裝置自動執(zhí)行往復(fù)的運(yùn)動。（1）應(yīng)用功能導(dǎo)向搜索方法，按照其流程進(jìn)行分析，如表4-1所示。表4-1往復(fù)直線運(yùn)動工作臺的功能導(dǎo)向搜索步驟結(jié)果問題識別通過機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工作臺的往復(fù)直線運(yùn)動，即在無復(fù)雜的電氣控制器的條件下，完全純機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能功能一般化處理關(guān)鍵功能：往復(fù)運(yùn)動識別領(lǐng)先領(lǐng)域機(jī)械加工領(lǐng)域領(lǐng)先領(lǐng)域解決方案圖4-1為一種常見的往復(fù)運(yùn)動裝置圖4-1常見的往復(fù)運(yùn)動平臺（2）圖4-1中的往復(fù)運(yùn)動裝置，基本原理是通過控制器控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，使?jié)L珠螺桿正反轉(zhuǎn)，從而帶動滑臺在線性滑軌上往復(fù)運(yùn)動。這種平臺雖然可以實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動，但需要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，需要進(jìn)一步改進(jìn)。繼續(xù)搜索專利，發(fā)現(xiàn)一種不完全齒輪機(jī)構(gòu)能夠在不用控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動，如圖4-2所示，該機(jī)構(gòu)只需電機(jī)帶動不完全齒輪朝一個(gè)方向連續(xù)轉(zhuǎn)動，而雙齒條構(gòu)件就會往復(fù)運(yùn)動，不需要復(fù)雜的電氣控制。圖4-2不完全齒輪的往復(fù)運(yùn)動平臺請同學(xué)們設(shè)計(jì)兩種含有往復(fù)機(jī)構(gòu)的裝置練一練：本次課程我們學(xué)習(xí)了什么是功能導(dǎo)向搜索，知道了功能導(dǎo)向搜索的主要步驟和如何進(jìn)行功能導(dǎo)向搜索實(shí)施。還了解了往復(fù)機(jī)構(gòu)總結(jié)：廣州大學(xué)第四章問題分析4.3.1發(fā)散樹方法什么是拓展分析方法？拓展有哪些方法？什么是發(fā)散樹方法？拓展分析方法是用形式化的方法對基元進(jìn)行拓展，從而得到多種創(chuàng)新路徑或解決矛盾問題的多種思路的方法什么是拓展分析方法？4.3.1發(fā)散樹方法1）發(fā)散規(guī)則可拓學(xué)指出：基元（物元、事元、關(guān)系元等）均可拓，基元的三要素（對象、特征、量值）均可拓，故對于基元來說，三要素的拓展變化組合起來就有六種可能，這六種可能就是下面的六個(gè)發(fā)散規(guī)則。（1）一對象多特征多量值，即由一個(gè)基元可以拓展出多個(gè)同對象不同特征不同量值的基元。根據(jù)該規(guī)則，在進(jìn)行創(chuàng)新或處理矛盾問題時(shí)，如果利用已有基元不能解決，則可以考慮利用該基元的對象與其他特征形成的基元去解決，即保持對象不變，拓展出該對象的其他特征及其量值。這里的對象包括物、事與關(guān)系，如表4-2所示，是物元的一對象多特征多量值發(fā)散。表4-2物元的一對象多特征多量值（2）多對象一特征多量值，即由一個(gè)基元可以拓展出多個(gè)同特征不同對象不同量值的基元。根據(jù)該規(guī)則，在進(jìn)行創(chuàng)新或處理矛盾問題時(shí)，如果利用已有基元不能解決，則可以考慮與它同特征的其他對象及其相應(yīng)的量值構(gòu)成的基元去解決，即保持特征不變，拓展出該特征的其他對象與量值，如表4-3所示。表4-3物元的多對象一特征多量值表4-4物元的一對象多特征一量值（3）一對象多特征一量值，即由一個(gè)基元可以拓展出多個(gè)同對象不同特征同量值的基元。根據(jù)該規(guī)則，在進(jìn)行創(chuàng)新或處理矛盾問題時(shí)，如果利用已有基元不能解決，則可以考慮與它同對象、同量值的其他特征構(gòu)成的基元去解決，即保持對象與量值不變，拓展出該對象與量值的其他特征，如表4-4所示。（4）多對象多特征一量值，即由一個(gè)基元可以拓展出多個(gè)不同對象不同特征同量值的基元。根據(jù)該規(guī)則，在進(jìn)行創(chuàng)新或處理矛盾問題時(shí)，如果利用已有基元不能解決，則可以考慮與它同量值的其他對象及其相應(yīng)的特征構(gòu)成的基元去解決，即保持量值不變，拓展出該量值的其他對象與特征。表4-5物元的多對象多特征一量值（5）多對象一特征一量值，即由一個(gè)基元可以拓展出多個(gè)不同對象同特征同量值的基元。根據(jù)該規(guī)則，在進(jìn)行創(chuàng)新或處理矛盾問題時(shí)，如果利用已有基元不能解決，則可以考慮與它同特征、同量值的其他對象構(gòu)成的基元去解決，即保持特征與量值不變，拓展出該特征及其量值的其他對象。表4-6物元的多對象一特征一量值（6）一對象一特征多量值，即由一個(gè)參變量基元可以拓展出多個(gè)不同參變量下的同特征不同量值的基元。根據(jù)該規(guī)則，在進(jìn)行創(chuàng)新或處理矛盾問題時(shí)，如果利用已有基元不能解決，則可以考慮與它同對象、同特征的其他量值構(gòu)成的基元去解決，即保持對象與特征不變，拓展出該特征的其他對象與量值，如表4-7所示，是一個(gè)長度隨時(shí)間變化的連桿。表4-7物元的一對象一特征多量值2）發(fā)散樹方法及其分析流程根據(jù)上述發(fā)散規(guī)則，可以從一個(gè)基元出發(fā)，拓展出多個(gè)基元，從而為創(chuàng)新或解決矛盾問題提供多條可能的途徑。在解決實(shí)際問題的過程中，有時(shí)只用某一發(fā)散規(guī)則，有時(shí)需要綜合應(yīng)用若干個(gè)規(guī)則才能找到創(chuàng)新或解決矛盾問題的較優(yōu)路徑。這樣的發(fā)散過程形成了一種樹狀結(jié)構(gòu)，故稱為發(fā)散樹。將利用發(fā)散規(guī)則尋找創(chuàng)新問題的路徑的方法稱為發(fā)散樹方法。該方法的基本流程如下：（1）列出擬分析的基元B;（2）根據(jù)要解決的問題，選擇應(yīng)用發(fā)散規(guī)則；（3）由B拓展出多個(gè)基元B1，B2，…，Bn;（4）判斷是否找到創(chuàng)新或解決矛盾問題的路徑，若找到，則結(jié)束，否則進(jìn)入下一步；（5）對B繼續(xù)進(jìn)行拓展，直至找到創(chuàng)新或解決矛盾問題的路徑。案例：隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，人們已經(jīng)不再滿足于機(jī)箱所提供的基礎(chǔ)功能，即支撐其他部件和防塵等。例如，追求個(gè)性的人對機(jī)箱的外觀有要求、特殊場合對機(jī)箱的性能有特殊的要求等等。應(yīng)用發(fā)散樹方法，對電腦機(jī)箱的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以生成開拓市場的思路。對任何一臺機(jī)箱，都可用多維物元形式化表示，根據(jù)發(fā)散樹方法，機(jī)箱關(guān)于每一特征的量值都是可以拓展的，用戶也可以按照自己的不同需求去購買各種不同量值的機(jī)箱。如表4-8所示，企業(yè)可以根據(jù)不同用戶的不同需求開發(fā)各種產(chǎn)品。表4-8機(jī)箱的發(fā)散樹拓展對象特征量值量值拓展機(jī)箱D材質(zhì)碳素鋼ABS塑料，…尺寸L465mm×W205mm×H530mmL460mm×W200mm×H500mm，…顏色黑色紫色，…外形長方體正方體，…重量5.5kg3.5kg，…品牌大水牛世紀(jì)之星，…價(jià)格268元278元，…………對于要銷售機(jī)箱的商家而言，重點(diǎn)不是對機(jī)箱本身的發(fā)散分析，而是對用戶需要的發(fā)散分析，即對用戶使用機(jī)箱“支撐硬件”的需要進(jìn)行拓展分析。用戶對“支撐硬件”的基本需要可用事元表示，并對動詞、量值拓展分析，如表4-9所示，由此可以獲得許多創(chuàng)意。表4-9事元的發(fā)散樹拓展動詞特征量值量值拓展支撐支配對象硬件顯卡，…施動對象機(jī)箱主板，…地點(diǎn)箱內(nèi)箱外，…方式向上向下，…動詞拓展特征拓展量值量值拓展固定支配對象CPU內(nèi)存條，…散發(fā)施動對象CPU電源，…屏蔽支配對象輻射…隔離支配對象振動灰塵，噪音，…提供支配對象外設(shè)接口擴(kuò)展位，……………練一練：隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，對電視的要求越來越高，應(yīng)用發(fā)散樹方法，對電視的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。對任何一臺電視，都可用多維物元形式化表示，根據(jù)發(fā)散樹方法，機(jī)箱關(guān)于每一特征的量值都是可以拓展的，用戶也可以按照自己的不同需求去購買各種不同量值的機(jī)箱。如表所示。表電視的發(fā)散樹拓展對象特征量值量值拓展電視材質(zhì)鋁合金ABS塑料，…尺寸32存42寸、50寸、65寸，…顏色黑色紫色，…厚度20mm15mm、30mm，…重量5.5kg8.5kg，…品牌小米創(chuàng)維，…價(jià)格2680元2780元，…………本次課程我們知道了什么是拓展分析方法，拓展有哪些方法，發(fā)散樹是方法什么。下次課程我們接著學(xué)習(xí)拓展方法中的相關(guān)網(wǎng)?？偨Y(jié)：廣州大學(xué)第四章問題分析4.3.2相關(guān)網(wǎng)方法上次課程學(xué)習(xí)了拓展方法中的發(fā)散樹方法，本次課程學(xué)習(xí)相關(guān)網(wǎng)方法。什么是相關(guān)網(wǎng)方法？相關(guān)規(guī)則有哪些？4.3.2相關(guān)網(wǎng)方法1）相關(guān)規(guī)則客觀世界中的任何事和物，都與其他事或物存在著千絲萬縷的聯(lián)系，正是這些聯(lián)系的存在，使得對某一對象進(jìn)行變換時(shí)，會引起與它相關(guān)的對象的變換，這種現(xiàn)象稱為相關(guān)。

例如，燈泡的“電壓”的量值和電源的“電壓”的量值就存在相關(guān)；軸頸的“直徑”的量值與軸承的“內(nèi)徑”的量值也存在相關(guān)。相關(guān)分析是根據(jù)物、事的相關(guān)性，對基元與基元之間的一種特殊關(guān)系所進(jìn)行的分析。常用的相關(guān)規(guī)則有如下三種。（1）同對象異特征相關(guān)，對于兩個(gè)同對象異特征基元和，如果它們的量值之間具有某種函數(shù)關(guān)系，則和為同對象異特征相關(guān)。例如，軸的“重量”特征與它的“材質(zhì)”特征相關(guān)，當(dāng)改變“材質(zhì)”的量值，其“重量”的量值也會隨之改變。（2）異對象同特征相關(guān)，對于兩個(gè)異對象同特征基元和，如果它們的量值之間具有某種函數(shù)關(guān)系，則和為異對象同特征相關(guān)。例如，機(jī)器人的“重量”特征與機(jī)械臂（機(jī)械臂是機(jī)器人的一部分）的“重量”特征相關(guān)，當(dāng)改變機(jī)械臂“重量”的量值，機(jī)器人“重量”的量值也會隨之改變。（3）異對象異特征相關(guān)，對于兩個(gè)異對象異特征基元B1和B2，如果它們的量值之間具有某種函數(shù)關(guān)系，則B1和B2為異對象異特征相關(guān)。例如，軸承的“外徑”特征與軸承座的“孔徑”特征相關(guān)，當(dāng)改變軸承“外徑”的量值，軸承座“孔徑”的量值也會隨之改變。這些相關(guān)規(guī)則大多來源于常識或領(lǐng)域知識，也可以通過數(shù)據(jù)挖掘從數(shù)據(jù)庫或知識庫中獲得。若B1和B2相關(guān)，記作B1

~B2。根據(jù)上述相關(guān)規(guī)則，便可用形式化的方法描述出基元之間的這種相關(guān)關(guān)系。由于一個(gè)基元與其他基元之間的關(guān)系形如網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故稱其為相關(guān)網(wǎng)。在相關(guān)網(wǎng)中，一個(gè)基元的改變，會導(dǎo)致網(wǎng)中與其相關(guān)的其他基元的變化。一般說來，相關(guān)網(wǎng)都是動態(tài)的，但在給定的時(shí)刻，對給定的基元，它的相關(guān)網(wǎng)是唯一確定的。2）相關(guān)網(wǎng)方法及其分析流程通過相關(guān)網(wǎng)尋找解決創(chuàng)新發(fā)明問題的路徑的方法稱為相關(guān)網(wǎng)方法。其基本步驟如下：（1）寫出要分析的基元；（2）利用相關(guān)規(guī)則列出基元的相關(guān)網(wǎng)；（3）分析相關(guān)網(wǎng)，從而確定引起基元變化的基元，或由于基元變換而引起變化的基元。（4）選擇應(yīng)用相關(guān)網(wǎng)中的基元進(jìn)行創(chuàng)新或解決矛盾問題。在進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)明問題時(shí)，有時(shí)可以采取強(qiáng)制解決相關(guān)關(guān)系或強(qiáng)制建立相關(guān)聯(lián)系的方法。這也是尋找解決方案的重要手段。案例：利用相關(guān)網(wǎng)方法分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（曲柄角速度為w1）的曲柄桿長L對其他方面的影響。通過分析曲柄桿長影響曲柄外端點(diǎn)的速度、連桿的角速度與角加速度、滑塊的行程、速度與加速度，如表4-10所示。表4-10曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄桿長的相關(guān)網(wǎng)注意：在解決各種矛盾問題時(shí)，一定要注意考慮各種相關(guān)網(wǎng)，否則會在解決了一個(gè)矛盾問題的同時(shí)，又產(chǎn)生另一些矛盾問題。練一練：請同學(xué)們再畫一組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和連桿滑塊機(jī)構(gòu)。總結(jié)：學(xué)習(xí)了相關(guān)網(wǎng)方法，知道了相關(guān)規(guī)則，了解了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和連桿滑塊家溝。廣州大學(xué)第四章問題分析4.3.3蘊(yùn)含系方法和分合鏈方法什么是蘊(yùn)含系方法？蘊(yùn)含規(guī)則有哪些？什么是分合鏈方法？前面我們已經(jīng)學(xué)寫了拓展方法中的發(fā)散樹方法和相關(guān)網(wǎng)方法，本次課程將學(xué)習(xí)新的一種方法，蘊(yùn)含系方法和分合鏈方法。4.3.3蘊(yùn)含系方法1）蘊(yùn)含規(guī)則蘊(yùn)含分析是根據(jù)物、事和關(guān)系的蘊(yùn)含性，以基元為形式化工具而對物、事或關(guān)系進(jìn)行的形式化分析什么是蘊(yùn)含系方法？蘊(yùn)含存在蘊(yùn)含因果蘊(yùn)含關(guān)系元的蘊(yùn)含物元的蘊(yùn)含目標(biāo)事元的蘊(yùn)含功能事元的蘊(yùn)含需要事元的蘊(yùn)含蘊(yùn)含包括因果蘊(yùn)含;存在蘊(yùn)含。它們又有：無條件蘊(yùn)含條件蘊(yùn)含存在蘊(yùn)含主要是物元的蘊(yùn)含;關(guān)系元的蘊(yùn)含；因果蘊(yùn)含主要是事元的蘊(yùn)含:目標(biāo)事元的蘊(yùn)含功能事元的蘊(yùn)含需要事元的蘊(yùn)含變換的蘊(yùn)含等。因果蘊(yùn)含：設(shè)B1，B2為兩個(gè)基元，若B1實(shí)現(xiàn)必有B2實(shí)現(xiàn)，則稱基元B1蘊(yùn)含基元B2，記作。若在條件l下，B1

實(shí)現(xiàn)必有B2實(shí)現(xiàn)，則稱在條件l下B1蘊(yùn)含B2，記作。不論是，還是，一般稱B1

為下位基元，B2為上位基元。例如，齒輪斷齒導(dǎo)致機(jī)器振動，機(jī)床主軸磨損導(dǎo)致零件加工精度低。存在蘊(yùn)含：設(shè)B1，B2為兩個(gè)基元，若B1存在必有B2存在，則稱基元B1蘊(yùn)含基元B2，記作。若在條件l下，B1存在必有B2存在，則稱在條件l下B1蘊(yùn)含B2，記作。例如，汽車必有車輪，車床必有車刀，電燈必有開關(guān)。蘊(yùn)含的規(guī)則如下：由上述規(guī)則所形成的系統(tǒng)稱為基元蘊(yùn)含系統(tǒng)，簡稱基元蘊(yùn)含系。2）蘊(yùn)含系方法及其分析流程蘊(yùn)含系可以是“與蘊(yùn)含系”，也可以是“或蘊(yùn)含系”，還可以是“與或蘊(yùn)含系”。由此可見，蘊(yùn)含系可以是多層的。當(dāng)上位基元不易實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以尋找它的下位基元，如果下位基元易于實(shí)現(xiàn)，則認(rèn)為找到了創(chuàng)新或解決矛盾問題的途徑。

蘊(yùn)含系方法是根據(jù)上述的蘊(yùn)含規(guī)則，對某個(gè)基元進(jìn)行分析，以尋找創(chuàng)新或解決矛盾問題的路徑的方法。其基本步驟如下：（1）列出要分析的基元、變換或問題；（2）根據(jù)領(lǐng)域知識、常識知識和蘊(yùn)含規(guī)則，建立蘊(yùn)含系；（3）根據(jù)解決問題的過程出現(xiàn)的新信息，在蘊(yùn)含系的某層增加或截?cái)嗵N(yùn)含系，若無新消息，則進(jìn)入下一步；（4）通過實(shí)現(xiàn)最下位基元，以使最上位基元實(shí)現(xiàn)，從而找到創(chuàng)新或解決矛盾問題的路徑。注意：不論何種蘊(yùn)含系，都有“與蘊(yùn)含系”“或蘊(yùn)含系”和“與或蘊(yùn)含”之分，在具體應(yīng)用時(shí)一定要注意它們的區(qū)別。與相關(guān)網(wǎng)方法相仿，在創(chuàng)新或解決矛盾問題時(shí)，也可以采取強(qiáng)制建立或解除蘊(yùn)含關(guān)系的手段。案例：從空調(diào)的功能考慮，它能夠調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，那么就會有如表4-11所示調(diào)節(jié)功能所拓展的蘊(yùn)含系，其中事元：降低E1與感覺E2并列，產(chǎn)生E3與影響E4并列。表4-11空調(diào)的功能蘊(yùn)含系事、物和關(guān)系均存在可以組合、分解及擴(kuò)縮的可能性，分別稱為可組合性、可分解性和可擴(kuò)縮性，統(tǒng)稱為可擴(kuò)性。根據(jù)可組合性，一個(gè)事物可以與其他事物結(jié)合起來生成新的事物；根據(jù)可分解性，一個(gè)事物也可以分解為若干新的事物，它們具有原事物不具有的某些特性；同樣，一個(gè)事物也可以擴(kuò)大或縮?。贿@些可擴(kuò)性為解決矛盾問題提供可能性。4.3.4分合鏈方法什么是可擴(kuò)性？將事、物和關(guān)系用基元表示后，就可以對基元進(jìn)行可擴(kuò)分析，包括可組合、可分解、可擴(kuò)縮分析，下面介紹一下可擴(kuò)規(guī)則。例如，把卷尺的測量功能和計(jì)算器的計(jì)算功能組合起來，就是一個(gè)能幫助工程師計(jì)算結(jié)果的多功能卷尺。根據(jù)可擴(kuò)規(guī)則有其中，。改進(jìn)后的多功能卷尺如圖4-3所示。2）可分解規(guī)則：某些基元可以按照一定的條件分解為若干基元，即基元。如電腦可分解為機(jī)箱、內(nèi)存條、硬盤、顯卡、電源等。3）可擴(kuò)縮規(guī)則：某些基元在一定條件下可以擴(kuò)大或縮小，這個(gè)規(guī)則為形成系列產(chǎn)品提供了思路。例如，軸承的直徑系列有20、30、40、……。分合鏈方法是根據(jù)上述可擴(kuò)規(guī)則，利用領(lǐng)域知識判斷基元組合、分解或擴(kuò)縮的可能性，進(jìn)而實(shí)施組合、分解和擴(kuò)縮，以尋找創(chuàng)新或解決矛盾問題的途徑的方法。其基本步驟為：（1）將所要分析的對象用基元B表示；（2）利用發(fā)散樹方法對基元B進(jìn)行拓展，拓展出多個(gè)基元；（3）根據(jù)領(lǐng)域知識，判斷B是否可與拓展出來的其他基元組合、是否可分解或可擴(kuò)縮；（4）考察組合后的基元、分解后的基元或擴(kuò)縮后的基元是否可用于創(chuàng)新或解決矛盾問題。案例：如何用一把測量范圍在0-30cm的普通直尺測量一張紙的厚度？問題的目標(biāo)是測量事元：，條件是直尺物元：，這里存在的矛盾問題是：普通的直尺測量一張薄紙很困難。根據(jù)可擴(kuò)規(guī)則，可以用50張紙組合，再用直尺測量這50張薄紙的厚度，顯然，50張薄紙的厚度容易測量，之后除以50，就能得到一張薄紙的厚度，問題得到解決。練一練：根據(jù)常識或?qū)I(yè)知識，找出某種皮尺的相關(guān)網(wǎng)，并根據(jù)這個(gè)相關(guān)網(wǎng)獲得新的創(chuàng)意。練一練：在建房子時(shí)需要用到激光水平儀用來測量房子的各種角度，同時(shí)也需要使用皮尺測量距離，那么皮尺是不是可以和水平儀相結(jié)合呢？總結(jié)：本次課程學(xué)習(xí)了蘊(yùn)含系方法和分合鏈方法，知道蘊(yùn)含規(guī)則有哪些，了解了分合鏈方法基本步驟。廣州大學(xué)第四章問題分析4.4.1技術(shù)矛盾與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)什么是矛盾？矛盾的種類？如何定義矛盾？標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)有哪些？什么是矛盾？任何產(chǎn)品作為一個(gè)系統(tǒng)，都包含一個(gè)或多個(gè)功能，為了實(shí)現(xiàn)這些功能，產(chǎn)品由具有相互關(guān)系的多個(gè)零部件組成。當(dāng)改變某個(gè)零件、部件的設(shè)計(jì)，即提高產(chǎn)品某些方面的性能時(shí)，可能會影響到與這些被改進(jìn)設(shè)計(jì)零部件相關(guān)聯(lián)的零部件，結(jié)果可能使產(chǎn)品或系統(tǒng)另一些方面的性能受到負(fù)面影響，于是設(shè)計(jì)出現(xiàn)了矛盾（Contradiction）。矛盾是客觀社會中普遍存在的現(xiàn)象。TRIZ理論認(rèn)為，發(fā)明問題的核心是解決矛盾，系統(tǒng)的進(jìn)化就是不斷發(fā)現(xiàn)矛盾并解決矛盾，從而向理想化不斷靠近的過程。發(fā)現(xiàn)矛盾才會導(dǎo)致創(chuàng)新，故創(chuàng)新過程也是求解矛盾的過程。矛盾的種類？TRIZ理論中將矛盾（沖突）分為管理矛盾、技術(shù)矛盾和物理矛盾。（1）管理矛盾，管理矛盾是指在管理系統(tǒng)中一個(gè)管理原理或規(guī)定的改進(jìn)而導(dǎo)致另外一方面管理目標(biāo)的削弱或呈現(xiàn)出兩種相反的狀態(tài)。（2）技術(shù)矛盾，一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)中總是存在許多評價(jià)參數(shù)，當(dāng)某個(gè)參數(shù)得到改善，而導(dǎo)致另外的參數(shù)惡化，這兩個(gè)參數(shù)相反的表現(xiàn)就是技術(shù)矛盾。（3）物理矛盾，技術(shù)系統(tǒng)中，某個(gè)參數(shù)出現(xiàn)兩個(gè)完全相反的要求，如需要梁的尺寸既要大又要小，即產(chǎn)生了物理矛盾。經(jīng)典的TRIZ理論主要求解技術(shù)矛盾和物理矛盾。針對技術(shù)矛盾和物理矛盾，TRIZ分別提供了矛盾矩陣和分離原理兩種工具來解決，但這兩種方法最終都?xì)w結(jié)為40個(gè)發(fā)明原理（技巧）的使用。矛盾問題的求解將在第五章進(jìn)行詳細(xì)講解。（1）

技術(shù)矛盾在技術(shù)系統(tǒng)中，當(dāng)改進(jìn)系統(tǒng)中某個(gè)參數(shù)，而引起了系統(tǒng)中另一個(gè)參數(shù)的惡化，這種矛盾稱為技術(shù)矛盾。技術(shù)矛盾是日常生活中常見的一類矛盾，是參數(shù)間的矛盾，即同一系統(tǒng)不同參數(shù)之間產(chǎn)生了矛盾，如設(shè)計(jì)擱架時(shí)，希望擱板上能放很多物品，就增加擱板厚度，但很厚的擱板會很重，這里就出現(xiàn)了厚度與重量的矛盾。識別技術(shù)矛盾是定義技術(shù)矛盾的前提。在技術(shù)系統(tǒng)中，技術(shù)矛盾通常表現(xiàn)為：①在一個(gè)子系統(tǒng)中引入一種有用功能后，會導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生一種有害功能，或加強(qiáng)了已存在的一種有害功能；②減弱一種有害功能會導(dǎo)致系統(tǒng)的有用功能的削弱；③加強(qiáng)系統(tǒng)的有用功能或削弱有害功能，會使另一子系統(tǒng)或系統(tǒng)變得復(fù)雜。針對一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，如果提出了一個(gè)解決方案，那么帶來了什么好的結(jié)果（這個(gè)就是改善的參數(shù)），但又帶來什么不好的效果（這個(gè)就是惡化的參數(shù)）。通過這樣的描述，就能找到矛盾中的改善參數(shù)和惡化參數(shù)，同時(shí)也要明白，技術(shù)矛盾的描述可以反過來的，即對“所提的解決方案反方向”分析，那么改善了什么，但惡化了什么。可以采用填表（表4-12）的方式尋找技術(shù)矛盾的雙方。表4-12技術(shù)矛盾分析案例：自行車可以作為環(huán)保的交通工具用來代步、出行。越來越多的人將自行車作為健身器材用來騎行鍛煉或者出游。為了提高自行車的強(qiáng)度，一般采取將自行車車架桿加粗的方式，但這樣會導(dǎo)致自行車重量增大。如果減細(xì)自行車車架桿直徑，會導(dǎo)致自行車強(qiáng)度減弱。根據(jù)填表的方法，可以定義如表4-13的技術(shù)矛盾為：表4-13自行車的技術(shù)矛盾若使用TRIZ的矛盾矩陣進(jìn)行求解，則需要進(jìn)一步將這些參數(shù)轉(zhuǎn)化為TRIZ的標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)。（2）標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)為了標(biāo)準(zhǔn)化描述技術(shù)矛盾，TRIZ理論給出了39個(gè)工程參數(shù)（如表4-14所示，具體定義見附錄），利用39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)就足以描述工程中出現(xiàn)的絕大部分技術(shù)內(nèi)容。故在應(yīng)用矛盾矩陣來解決實(shí)際問題的時(shí)候，先把組成技術(shù)矛盾的兩個(gè)參數(shù)，分別用39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)的兩個(gè)表示，這樣就可以把創(chuàng)新與發(fā)明中存在的矛盾，轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)矛盾，進(jìn)而就可以查詢矛盾矩陣，找到推薦發(fā)明技巧了。表4-1439個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)名稱序號名稱序號名稱序號名稱1運(yùn)動物體的重量14強(qiáng)度27可靠性2靜止物體的重量15運(yùn)動物體作用時(shí)間28測試精度3運(yùn)動物體的長度16靜止物體作用時(shí)間29制造精度4靜止物體的長度17溫度30物體外部有害因素作用5運(yùn)動物體的面積18光照度31物體產(chǎn)生的有害因素6靜止物體的面積19運(yùn)動物體的能量32可制造性7運(yùn)動物體的體積20靜止物體的能量33可操作性8靜止物體的體積21功率34可維修性9速度22能量損失35適應(yīng)性及多用性10力23物質(zhì)損失36裝置的復(fù)雜性11應(yīng)力或壓力24信息損失37監(jiān)控與測試的困難程度12形狀25時(shí)間損失38自動化程度13結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性26物質(zhì)或事物的數(shù)量39生產(chǎn)率案例：家用真空吸塵器的原理是利用電動機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇葉輪高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的葉輪對空氣做功，使流道內(nèi)空氣高速流動，產(chǎn)生抽吸作用，原理如圖4-4所示。為了提高吸塵器的吸塵效果，可以增加電機(jī)的功率，但會導(dǎo)致除塵器的體積增加。試分析吸塵器的技術(shù)矛盾。圖4-4吸塵器原理根據(jù)填表的方法，可以定義如表4-15的技術(shù)矛盾，表中的參數(shù)已采用標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)描述。表4-15吸塵器的技術(shù)矛盾

技術(shù)矛盾1技術(shù)矛盾2如果增加電動機(jī)功率減少電動機(jī)功率那么提高吸塵器的生產(chǎn)率（No.39）減少運(yùn)動物體的體積（No.7）但是增加運(yùn)動物體的體積（No.7）降低吸塵器的生產(chǎn)率（No.39）本次課程先上到這里下次課程我們接著學(xué)習(xí)這一章節(jié)。廣州大學(xué)第四章問題分析4.4.2物理矛盾前一章節(jié)我們學(xué)習(xí)技術(shù)矛盾和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，本次課程我們將接著學(xué)習(xí)本章節(jié)內(nèi)容物理矛盾。（1）物理矛盾當(dāng)對某個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的同一個(gè)參數(shù)提出了相反的要求時(shí)，就出現(xiàn)了物理矛盾。例如，人們需要行李箱的體積大以裝進(jìn)更多的衣物，同時(shí)又希望行李箱的體積小以方便攜帶，即對行李箱的尺寸提出了互斥的要求。物理矛盾出現(xiàn)的幾種情況：1）一個(gè)子系統(tǒng)中有用功能加強(qiáng)的同時(shí)導(dǎo)致該子系統(tǒng)中有害功能的加強(qiáng)。2）一個(gè)子系統(tǒng)中有害功能降低的同時(shí)導(dǎo)致該子系統(tǒng)中有用功能的降低。在生活與工程中存在很多物理矛盾。常見的物理矛盾如表4-16所示。表4-16常見物理矛盾針對物理矛盾問題，如何準(zhǔn)確地描述和定義其中的物理矛盾，對于問題的求解十分關(guān)鍵，也可以按填表法分析物理矛盾，如表4-17所示，即分析表中的參數(shù)A，及其條件與原因，就能提取出物理矛盾。物理矛盾不一定要求用標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)描述。表4-17物理矛盾分析案例：皮帶輸送機(jī)是常見的長距離輸送裝置。為了提高傳送帶的強(qiáng)度，以增大每次物資運(yùn)送量，需要厚度大的皮帶；但為了減小皮帶的彎曲應(yīng)力，皮帶的厚度又必須減小，試分析這個(gè)矛盾。圖4-5皮帶輸送機(jī)這是一個(gè)對同一參數(shù)提出了相反要求的物理矛盾，根據(jù)填表的方法，提取如表4-17的物理矛盾表4-17皮帶輸送機(jī)的物理矛盾分析（2）

技術(shù)矛盾和物理矛盾的關(guān)系技術(shù)矛盾是技術(shù)系統(tǒng)兩個(gè)參數(shù)之間存在的相互制約，物理矛盾是技術(shù)系統(tǒng)中一個(gè)參數(shù)無法滿足系統(tǒng)內(nèi)相互排斥的需求。二者的區(qū)別如下：（1）技術(shù)矛盾是整個(gè)系統(tǒng)中兩個(gè)參數(shù)（特性和功能）之間的矛盾，物理矛盾是技術(shù)系統(tǒng)中某一個(gè)元件的一個(gè)參數(shù)（特性、功能）相對立的兩個(gè)狀態(tài)。（2）技術(shù)矛盾涉及的是整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的特性，物理矛盾涉及的是系統(tǒng)中某個(gè)元素的某個(gè)特征的物理特性。（3）物理矛盾比技術(shù)矛盾更能體現(xiàn)問題的本質(zhì)。（4）物理矛盾比技術(shù)矛盾更“激烈”一些。技術(shù)系統(tǒng)中的技術(shù)矛盾是由系統(tǒng)中相互沖突的物理性質(zhì)造成的，相互沖突的物理性質(zhì)是由元件相互排斥的兩個(gè)物理狀態(tài)確定的；而相互排斥的兩個(gè)物理狀態(tài)之間的關(guān)系是物理矛盾的本質(zhì)。在很多時(shí)候技術(shù)矛盾是更顯而易見的矛盾，而物理矛盾是隱藏得更深入、更尖銳的矛盾。但是，無論是技術(shù)矛盾還是物理矛盾，它們都反映技術(shù)系統(tǒng)的參數(shù)屬性，因此，它們之間又是相互聯(lián)系的。對于同一個(gè)技術(shù)問題來說，技術(shù)矛盾和物理矛盾是從不同的角度，在不同深度上對同一個(gè)問題的不同表述，因此技術(shù)矛盾和物理矛盾可以相互轉(zhuǎn)換。案例：手機(jī)尺寸中技術(shù)矛盾和物理矛盾的轉(zhuǎn)換為了操作方便，希望手機(jī)的屏幕越大越好，按鍵區(qū)也應(yīng)該有一定的空間。但是，這必然會增加手機(jī)的尺寸，不便攜帶。根據(jù)填表法，定義其技術(shù)矛盾如表4-19所示，在改善手機(jī)的可操作性的同時(shí)，增加了運(yùn)動物體的面積。表4-19手機(jī)的技術(shù)矛盾根據(jù)填表法，定義為物理矛盾如表4-20所示，希望手機(jī)的屏幕大以提高操作性能，又希望手機(jī)的屏幕小以節(jié)約成本、方便攜帶。表4-20手機(jī)的物理矛盾分析練一練：(1)水管要剛性好，以免因水的重量而變形，但水管要軟，以避免在冬天被凍裂。(2)SMT(表面貼裝焊接技術(shù))生產(chǎn)線，要求PCB(印制電路板)連續(xù)進(jìn)行供應(yīng)，但PCB是專業(yè)線路板廠家生產(chǎn)并批量送貨的。如何解決？水管：物理矛盾:水管要剛性好，以免因水的重量而變形，但水管要軟，以避免在冬天被凍裂。解決方案:彈塑性好的復(fù)合材料。PCB上板機(jī):物理矛盾:SMT(表面貼裝焊接技術(shù))生產(chǎn)線，要求PCB(印制電路板)連續(xù)進(jìn)行供應(yīng)，但PCB是專業(yè)線路板廠家生產(chǎn)并批量送貨的。這樣連續(xù)生產(chǎn)與批量供貨之間就產(chǎn)生矛盾。解決方案:PCB上板機(jī)，接受批量的PCB，然后連續(xù)輸送到SMT生產(chǎn)線總結(jié)：本章節(jié)主要學(xué)習(xí)了矛盾的分類，技術(shù)矛盾，物理矛盾和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)廣州大學(xué)第四章問題分析4.5不知所措（Howto模型）什么是Howto模型？Howto模型的種類？如何定義Howto模型？在創(chuàng)新發(fā)明中，當(dāng)面臨“怎么做”（或“如何做”）的問題時(shí)，TRIZ理論提出了科學(xué)效應(yīng)方法來解決這種問題。而利用科學(xué)效應(yīng)方法前需要建立Howto模型。什么是Howto模型？Howto模型是針對“怎么做”的創(chuàng)新發(fā)明問題，利用簡單明了的標(biāo)準(zhǔn)化詞匯來描述系統(tǒng)所需功能的方法。其基本形式為：動詞+名詞，如“升高溫度”，“改變尺寸”，“控制力”等為后續(xù)選用科學(xué)效應(yīng)提供依據(jù)。描述的要求：

1）功能描述要一般化，如“移除”用“移動”描述；

2）物質(zhì)（屬性）描述要通用化，如“水”用“液體”描述。例如，將初始問題“如何移除瓷杯內(nèi)的水？”描述為“移動液體”TRIZ理論中給出了30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Howto模型，以及這些模型的實(shí)現(xiàn)經(jīng)常要用到的100個(gè)科學(xué)效應(yīng)，來幫助我們解決創(chuàng)新發(fā)明中常見的問題。標(biāo)準(zhǔn)的Howto模型功能代碼表如表4-20所示，科學(xué)效應(yīng)功能代碼表與功能代碼與科學(xué)效應(yīng)對應(yīng)關(guān)系表請見附錄表4-21功能代碼表（HowTo模型）Howto模型分析可采用分析模板進(jìn)行分析，如表4-21所示，是“針對桌面上的一個(gè)盛滿水的瓷杯，如何在不一定瓷杯或移動桌子的情況下，將杯中的水移除？”的問題的Howto模型分析。具體步驟為：先提取創(chuàng)新發(fā)明中“如何做”的初始問題，而后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化通用化描述，而后從標(biāo)準(zhǔn)功能表4-21中找到對應(yīng)的Howto模型。表4-22Howto模型的分析模板案例：如圖4-6所示是一種血管機(jī)器人。血管機(jī)器人的工作環(huán)境是血管，因?yàn)檠芸臻g狹小，故如何在血管里面推進(jìn)血管機(jī)器人的運(yùn)動是血管機(jī)器人研究的一個(gè)重點(diǎn)。試用Howto模型描述此問題。圖4-6血管機(jī)器人血管機(jī)器人視屏根據(jù)Howto分析模板，分析如表4-23所示。表4-23血管機(jī)器人問題的Howto模型練一練：請用Howto模型分析輸電線結(jié)冰、減速箱漏油檢測、軸承故障診斷等問題。練一練：請用Howto模型分析輸電線結(jié)冰、減速箱漏油檢測、軸承故障診斷等問題。問題中的“如何做”系統(tǒng)所需功能Howto模型如何去除輸電線上的冰升溫提高溫度（F03）總結(jié)：本次課程學(xué)習(xí)了Howto模型，知道了Howto模型的種類，以及如何定義Howto模型。廣州大學(xué)第四章問題分析4.6縱橫馳騁（多屏幕法）什么是多屏幕法？多屏幕法的作用？多屏幕法怎么用？4.6.1多屏幕法及應(yīng)用步驟多屏幕方法按照多個(gè)屏幕（通常是九個(gè)屏幕）的提示去思考問題，這是一種綜合考慮問題的方法，在分析和解決問題時(shí)，不僅要考慮當(dāng)前所研究的系統(tǒng)，還要考慮它的超系統(tǒng)和子系統(tǒng)；不僅要考慮當(dāng)前系統(tǒng)的過去和將來，還要考慮其超系統(tǒng)和子系統(tǒng)的過去和將來。多屏幕法是一個(gè)重要的資源分析和思維拓展的工具，具有可操作性、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠幫助設(shè)計(jì)者把結(jié)構(gòu)、時(shí)間及因果關(guān)系等多個(gè)維度結(jié)合起來產(chǎn)生發(fā)散思維和尋求資源，對問題進(jìn)行全面、系統(tǒng)地分析，為解決創(chuàng)新設(shè)計(jì)中疑難問題提供了清晰的思維路徑。什么是多屏幕法？多屏幕法的做法是按照如圖4-7的九個(gè)屏幕的提示，對問題進(jìn)行多方位多層次地思考，具體思考流程為：（1）先從技術(shù)系統(tǒng)本身出發(fā)，考慮可以利用的資源，填寫圖中的屏幕1；（2）考慮技術(shù)系統(tǒng)的子系統(tǒng)、超系統(tǒng)中的資源，填寫圖中的屏幕2與3；（3）考慮系統(tǒng)的過去和未來，從中尋求可以利用的資源，填寫圖中的屏幕4和5；（4）考慮超系統(tǒng)和子系統(tǒng)的過去和未來，從中尋求可利用的資源，填寫圖中的屏幕6-9。圖4-7多屏幕法實(shí)施流程4.6.2多屏幕法改進(jìn)通常情況下，多屏幕法是填寫九個(gè)屏幕，也稱為“九宮格法”，但有時(shí)填寫九個(gè)屏幕會出現(xiàn)困難，或填完九個(gè)屏幕還不能找到解決問題的思路，因而針對這些問題對多屏幕法進(jìn)行改進(jìn)或拓展。1）多屏幕法的簡化當(dāng)填寫九個(gè)屏幕有困難時(shí)，不用刻意去想，可以簡化為十字架式的多屏幕法，如圖4-8所示，這樣可以提高創(chuàng)新效率。圖4-8簡化的多屏幕法2）多屏幕法的拓展當(dāng)填寫一個(gè)九屏幕不能拓展出想要的思路，可以對九屏幕進(jìn)行拓展，有兩種思路拓展多屏幕法。（1）以現(xiàn)有的九個(gè)屏幕中的除“當(dāng)前系統(tǒng)屏幕”外的其他的屏幕為當(dāng)前系統(tǒng)，再一次進(jìn)行九屏幕填充，如圖4-9所示。圖4-9以子系統(tǒng)的過去為當(dāng)前系統(tǒng)的多屏幕法（2）以現(xiàn)有的九屏幕，增加“當(dāng)前系統(tǒng)”反系統(tǒng)為當(dāng)前系統(tǒng)，進(jìn)行九屏幕填充，如圖4-10所示。圖4-10正反系統(tǒng)的多屏幕法案例1：自行車的改進(jìn)針對當(dāng)前的自行車系統(tǒng)，按照圖4-7的多屏幕填寫流程，對自行車系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)散思考，構(gòu)成自行車的多屏幕分析如圖4-11所示，這樣可以有序地分析各種可能的解決思路。1）利用子系統(tǒng)資源，可能的解決方案有：①自行車可以不用車輪，利用其他滑動結(jié)構(gòu)。②自行車可以不用腳驅(qū)動，利用手驅(qū)動，踏腳的位置可以發(fā)生變化。2）利用超系統(tǒng)資源，可能的解決方案有：不一定在柏油馬路上騎行，可以在水上。也可以在冰上、草地上、樹叢中。也可以在空中。3）利用系統(tǒng)未來發(fā)展的角度，可能的解決方案有：可以利用太陽能、風(fēng)能等驅(qū)動，也可以是懸浮的運(yùn)行方式。圖4-11自行車的多屏幕分析根據(jù)上述的思路，自行車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案可以為如圖4-12和圖4-13分別所示的空中軌道自行車和水上自行車。前者通過滑輪在軌道上滑動，后者通過螺旋槳的轉(zhuǎn)動提供前進(jìn)的動力。圖4-12空中軌道自行車圖4-13水上自行車案例2：螺栓易松問題的分析螺栓連接是工程中應(yīng)用廣泛的一種重要的可拆連接，但實(shí)際使用中容易出現(xiàn)易松的問題，試采用多屏幕法進(jìn)行分析。根據(jù)圖4-7的多屏幕填寫流程，除了從螺栓系統(tǒng)本身連接找易松的原因與解決方法之外，還可以從其他方面尋求資源，如圖4-14所示。1）利用子系統(tǒng)資源，可能的解決方案有：①改變螺母、墊片的表面粗糙度。②改為自鎖螺母。③改用彈性墊圈、止動墊片、雙疊自鎖墊圈。2）利用超系統(tǒng)資源，可能的解決方案有：①減少整個(gè)系統(tǒng)的振動，或增加預(yù)緊力。②增加自鎖緊系統(tǒng)。3）利用系統(tǒng)未來發(fā)展的角度，可能的解決方案有：①增加防松系統(tǒng)，如串聯(lián)鋼絲防松、開槽螺母與開口銷。②涂螺紋鎖固膠。無連接的系統(tǒng)整個(gè)連接的系統(tǒng)自結(jié)合、自防松焊接、膠合等原材料螺母、螺栓、墊片螺栓易松防松系統(tǒng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的螺栓等能否是一個(gè)整體？從整個(gè)連接的系統(tǒng)找易松的原因和解決方法使用摩擦系數(shù)大的材料具有自結(jié)合、自防松的智能模塊組件在螺栓連接的基礎(chǔ)上加防松系統(tǒng)來防松具有自結(jié)合、自防松的智能模塊組件是否能更換為不可拆連接改變螺母、螺栓、墊片接觸面的結(jié)構(gòu)、增大摩擦采用復(fù)合結(jié)構(gòu)（或材料）的螺栓，能夠自動粘合圖4-14連接螺栓易松問題的多屏幕分析練一練：請同學(xué)們想一想我們常用的鋼筆可以如何改進(jìn)？

1、九屏圖中子系統(tǒng)、超系統(tǒng)不唯一，可以單獨(dú)繪制，也可以一起繪制，形成擴(kuò)展九屏圖；2、系統(tǒng)的過去、現(xiàn)在、未來并非一脈相承，是根據(jù)功能需求呈跳躍式發(fā)展?fàn)顟B(tài)，因此可以從系統(tǒng)的過去和未來尋找當(dāng)前問題的答案；3、系統(tǒng)是由子系統(tǒng)構(gòu)成，也是超系統(tǒng)的一部分，解決當(dāng)前系統(tǒng)問題可以從子系統(tǒng)和超系統(tǒng)獲得直接資源或派生資源；4、資源挖掘要全面具體，循序漸進(jìn)?？偨Y(jié)：廣州大學(xué)第四章問題分析

4.7三親六故（STC算子法）什么是STC算子法？怎么使用STC算子法？4.7.1STC算子法及應(yīng)用步驟STC算子法是從物體的尺寸（size）、時(shí)間（time）、成本（cost）三個(gè)不同方面、通過以極限方式想象系統(tǒng)來展開思考，打破固有的對尺寸、時(shí)間和成本的認(rèn)識，獲得創(chuàng)新思維的方法，是一種多維度思維的發(fā)散方法。

什么是STC算子法？圖4-15STC（RTC）算子法

如圖4-15a所示，STC算子法方法從尺寸、時(shí)間和成本這三個(gè)不同角度來發(fā)散思維，獲得解決方案。相對于一般的發(fā)散思維和頭腦風(fēng)暴，運(yùn)用STC法能更快地得到問題的解決方案。a）STC法變化產(chǎn)品中的常用參數(shù)：尺寸、時(shí)間和成本，這些參數(shù)可以改變，如改為RTC算子法，就是將STC中的尺寸換成資源（Resource），同樣也可以改為新穎性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、可靠性等等。STC算子法示意圖如圖4-15b所示，其實(shí)施流程為：（1）定義求解系統(tǒng)的尺寸、時(shí)間和成本；（2）對系統(tǒng)的尺寸向無窮大或無窮小方向變化，考察系統(tǒng)性能的變化情況；（3）對系統(tǒng)構(gòu)建過程的時(shí)間或其中組件運(yùn)動速度向無窮大或無窮小方向變化，考察系統(tǒng)性能變化；（4）考察系統(tǒng)成本向無窮大或無窮小方向變化時(shí)系統(tǒng)性能的變化；（5）對上述三個(gè)維度的優(yōu)值進(jìn)行綜合，獲得一個(gè)理想的解決方案。系統(tǒng)中尺寸（或資源）、時(shí)間、成本的確定尺寸（或資源）向無窮大或無窮小方向變化時(shí)，系統(tǒng)特性的變化綜合與評價(jià)，獲得求解方案成本向無窮大或無窮小方向變化時(shí)，系統(tǒng)特性的變化時(shí)間向無窮大或無窮小方向變化時(shí)，系統(tǒng)特性的變化圖4-15STC（RTC）算子法b）4.7.2STC算子法應(yīng)用實(shí)例案例1：行李箱的設(shè)計(jì)行李箱是旅行、出差時(shí)經(jīng)常需要攜帶的物品，但行李箱同時(shí)也對生活造成諸多不便。例如，不需要用時(shí)占用房屋空間，攜帶行李箱出行時(shí)取出物品不便利，而且由于行李箱太大而不能攜帶更多其他物品，出差時(shí)必須時(shí)刻留意行李箱防止被偷等等。如何設(shè)計(jì)行李箱才能解決上述問題呢？如圖4-16所示，采用尺寸/資源-時(shí)間-成本分析法對行李箱創(chuàng)新思維，將沿尺寸/資源、時(shí)間、成本三個(gè)軸的正向和反向進(jìn)行創(chuàng)新思維。沿尺寸/資源軸，在大尺寸和多資源情況，可以在行李箱內(nèi)設(shè)置多分區(qū)、多功能的多用途行李箱，例如在行李箱中加設(shè)充電裝置，避免了從行李箱中取出充電設(shè)備的不便，還可以在行李箱上設(shè)計(jì)桌臺放置電腦。圖4-16應(yīng)用STC算子法分析行李箱如圖4-17所示。而在小尺寸和少資源的情況下，可以設(shè)計(jì)成可拆卸的或可伸展的行李箱，使行李箱的尺寸可以調(diào)節(jié)，在不需要用時(shí)不占空間，而在要求大空間時(shí)又能擴(kuò)充容量；如圖4-18所示。沿時(shí)間軸，在拖動時(shí)間短的情況下，可以將電動車與行李箱結(jié)合，這樣組成了電動行走的行李箱，如圖4-19所示。而在沒有拖動時(shí)間要求的情況下，可以簡化結(jié)構(gòu)，選用簡易行李箱或行李袋。圖4-19多功能行李箱圖4-18電動行李箱

圖4-17容量可擴(kuò)充行李箱案例2：房屋清潔方案的設(shè)計(jì)沿著資源、時(shí)間、成本三個(gè)方向來思考可以應(yīng)用的房屋清潔方案。若清潔系統(tǒng)的資源沿負(fù)向變化，此時(shí)最理想的情況是不需要額外的裝置就能自動清潔房屋，可以考慮設(shè)計(jì)出具備自動清潔功能的地毯。這種地毯能夠自動將污染物或粉塵除去。若清潔系統(tǒng)的資源沿正向變化，可以在地面上安裝一種具有吸塵功能的網(wǎng)式過濾系統(tǒng)。由于該過濾網(wǎng)是整片區(qū)域安裝的，因此能夠覆蓋房間內(nèi)所有區(qū)域，除塵效率最高。如果清潔房屋的時(shí)間負(fù)向變化，即要求花費(fèi)在打掃房間上的時(shí)間很少，這種情況在一些不經(jīng)常用到的房屋內(nèi)比較常見，例如會議室的清潔?？梢栽O(shè)計(jì)出一次性地毯。當(dāng)房屋不需要用的時(shí)候，鋪上的地毯能夠吸收室內(nèi)灰塵。當(dāng)需要用到房屋的時(shí)候，只需要將舊地毯直接更換為新地毯即可，節(jié)省了清潔的時(shí)間。如果清潔房屋的時(shí)間正向變化，即要求花費(fèi)在打掃房間上的時(shí)間很長。利用“機(jī)器人工作不會累”的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出清潔機(jī)器人，能夠長時(shí)間對房屋進(jìn)行細(xì)致地打掃。假設(shè)要求清潔系統(tǒng)的成本很低，可以使用靜電除塵的方法。例如，可以在普通人工除塵的基礎(chǔ)上，使用靜電除塵棒等成本較低的工具進(jìn)行清潔。假設(shè)清潔系統(tǒng)的成本沒有限制的條件下，可以設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)，從源頭上處理污染物和灰塵。例如，在處理做菜時(shí)產(chǎn)生油煙的問題時(shí)，智能家居系統(tǒng)能夠使用傳感器對油煙濃度進(jìn)行監(jiān)測，以反饋給房屋主人做出對應(yīng)處理措施。按尺寸—時(shí)間—成本坐標(biāo)設(shè)計(jì)的除塵系統(tǒng)方案如圖4-20所示。圖4-20應(yīng)用STC算子法分析房屋清潔方案設(shè)計(jì)練一練：研究對象：船、錨、水和海底在尺寸、時(shí)間和成本三個(gè)方面的參數(shù)進(jìn)行一系列變化的思維試驗(yàn)當(dāng)前：假設(shè)船身長100m，吃水量10m，船距海底1km，錨放到海底需30s的時(shí)間船尺寸：100m時(shí)間：30s成本：正常尺寸方面試驗(yàn)1：尺寸S→∞把船的尺寸增加在尺寸、時(shí)間和成本三個(gè)方面的參數(shù)進(jìn)行一系列變化的思維試驗(yàn)當(dāng)前：假設(shè)船身長100m，吃水量10m，船距海底1km，錨放到海底需30s的時(shí)間時(shí)間方面試驗(yàn)3:時(shí)間T→∞當(dāng)時(shí)間為10h的時(shí)候,錨下.沉得很慢,可以很深地嵌入海底,打下扎到海底的樁子。有一種旋進(jìn)型的錨,在美國已獲得專利的振動錨;電動機(jī)的振動將錨深深地嵌入海底(留力是錨自重的20倍)。但這種方法不適角于巖石海底。試驗(yàn)4:時(shí)間T→0如果把時(shí)間縮減為原來的1/100,就需要非常重的錨,使它能夠快速地沉降到海底。如果時(shí)間縮減為原來的1/1000,錨就要像火箭一般降入海底。如果縮減為原來的,1/10000,那么只能利用爆破焊接,將船連接到海底了解決方案用一個(gè)帶制冷裝置的金屬錨,錨重1t,制冷功率50kw/h,1min后,錨的系留力可達(dá)20t,10~15min后可達(dá)1000t(前蘇聯(lián)專利NO:1134465)總結(jié)：本次課程我們知道了什么是STC算子法，也學(xué)習(xí)了怎么使用STC算子法。STC算子是特征檢查儀，一般我們面臨的問題，都有一些特征沒有暴露出來，所以蒙蔽了我們的眼睛，而STC算子可以檢查它的隱含特征。廣州大學(xué)第四章問題分析4.8物能盡其用（資源分析法）什么是資源？資源的種類？如何利用資源？如何進(jìn)行資源分析？什么是資源？？資源是一切可被人類開發(fā)和利用的一切物質(zhì)、能量和信息等的總稱。資源是介于矛盾與最終理想解（IdealFinalResult，IFR）之間，是從發(fā)現(xiàn)矛盾到消除矛盾（或是獲得理想解）之間的一座橋梁，扮演著直接獲得創(chuàng)意、解決矛盾和預(yù)示系統(tǒng)進(jìn)化的關(guān)鍵角色。礦產(chǎn)資源石油資源森林資源水資源人脈資源4.8.1資源分類從資源的存在形態(tài)角度，資源分為宏觀資源與微觀資源；從資源使用的角度，資源分為直接資源與派生資源；從分析資源角度，資源