创新思维发明问题解决算法
编辑：电力培训讲师 浏览： 日期：2024-09-08
创新思维发明问题解决算法
电力培训讲师讲到创新思维认为，一个问题解决的困难程度取决于对该问题的描述或程式化方法，描述的越清楚，问题的解就越容易找到。创新思维中，发明问题求解的过程是对问题不断描述、不断程式化的过程。经过这一过程，初始问题最根本的冲突被清楚的暴露出来，能否求解已很清楚，如果已有的知识能用于该问题则有解，如果已有的知识不能解决该问题则无解，需等待自然科学或技术的进一步发展。该过程是靠ARIZ算法实现的。
ARIZ（Algorithm for
Inventive-Problem Solving ）称为发明问题解决算法，是创新思维的一种主要工具，是发明问题解决的完整算法，该算法采用一套逻辑过程逐步将初始问题程式化。该算法特别强调冲突与理想解的程式化，一方面技术系统向着理想解的方向进化，另一方面如果一个技术问题存在冲突需要克服，该问题就变成了一个创新问题。
ARIZ中，冲突的消除有强大的效应知识库的支持。效应知识库包含物理的、化学的、几何的等效应。作为一种规则，经过分析与效应的应用后问题仍无解，则认为初始问题定义有误，需对问题进行更一般化的定义。
应用ARIZ取得成功的关键在于没有理解问题的本质前，要不断地对问题进行细化，一直到确定了物理冲突。该过程及物理冲突的求解已有软件支持。
产品设计是要解决问题。如果产品的初始状态与理想状态之间存在距离，则称之为问题，设计过程是解决问题的过程，是使产品由初始状态通过单步或多步变换实现或接近理想状态的过程。如果实现变换的所有步骤都已知，则称为“常规问题”(Routine problem)，如果至少有一步未知，则称为“发明问题”(Inventive problem)。解决常规问题的设计是常规设计，解决发明问题的设计是创新设计。
1．分割原则
a．将物体分成独立的部分。
b．使物体成为可拆卸的。
c．增加物体的分割程度。
例：货船分成同型的几个部分，必要时，可将船加长些或变短些．
2．拆出原则
从物体中拆出"干扰'部分("干扰"特性)或者相反，分出唯一需要的部分或需要的特性。
与上述把物体分成几个相同部分的技法相反，这里是要把物体分成几个不同的部分．
例，一般小游艇的照明和其他用电是艇上发动机带动发电机供给的．为了停泊时能继续供电，要安装一个由内燃机传动的辅助发电机．发动机必然造成噪音和振动。建议将发动机和发电机分置于距游艇不远的两个容器里，用电缆连接．
3．局部性质原则
a．从物体或外部介质(外部作用)的一致结构过渡到不一致结构。
b．物体的不同部分应当具有不同的功能
c．物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件。
例：为了防治矿山坑道里的粉尘，向工具(钻机和料车的工作机构)呈锥体状喷洒小水珠。水珠愈小，除尘效果愈好．但小水珠容易形成雾，这使工作困难．解决办法：环绕小水珠锥体外层再造成一层大水珠。
4．不对称原则
a．物体的对称形式转为不对称形式。
b．如果物体不是对称的，则加强它的不对称程度，
例：防撞汽车轮胎具有一个高强度的侧缘，以抵抗人行道路缘石的碰撞。
5．组合原则
a．把相同的物体或完成类似操作的物体组合合起来，
b．把时间上相同或类似的操作联合起来．
例：双联显微镜组；由一个人操作，另一个人观察和记录。
6．多功能原则
一个物体执行多种不同功能，因而不需要其他物体。
例：提包的提手可同时作为拉力器（苏联发明证书187964)。
7．‘玛特廖什卡'原则
a．一个物体位于另一物体之内，而后者又位于第三个物体之内，等等。
b．一个物体通过另一个物体的空腔。
例："弹性振动超声精选机是由两个互相夹紧的半波片构成。其特征是，为了减小精选机的长度和增大它的稳定性，两个半波片制成相互套在一起的空锥体(苏联发 明证书~186781)。在苏联发明证书0462315中，也采用该解决方案来缩小变压器压电元件输出部分的外形尺寸。在苏联发明证书~304027中，
金属拉制设备的"玩偶"是由拉摸组成．
8．重量补偿原则
a．将物体与具有上升力的另一物体结合以抵消其重量。
例：氢气球吊起广告牌
b．将物体与介质(最好是气动力和液动力)相互作用以抵消其重量。
例："调节转子风力机转数的制动式离心调节器安在转子垂直轴上。其特征是：为了在风力增大时把转子转速控制在小的转数范围内，调节器离心片做成叶片状，以保证气动制动" (苏联发明证书167784)。
有趣的是，在发明公式申明显地反映了发明所克服的矛盾．在给定的风力和给定的离心片质量的条件下，获得了一定的转数√为了减少转数(当风力增大时)，必须 增大离心片质量；但离心片在旋转，很难靠近它。于是矛盾这样消除，使离心片具有形成气功制动的形状，即把离心片制成具有负迎角的翼状。
总的设想显面易见：如果需要改变转动物体的质量，而其质量又不能按照一定的要求改变，那么应使该物体成为翼状的，改变翼片运动方向的倾斜角度，便可获得需要方向的附加力。
9．预先反作用原则
如果按课题条件必须完成某种作用，则应提前完成反作用。
例：杯形车刀车削方法是：在车削过程中车刀绕自己的几何轴转动。其特征是为了防止产生振动，应预先向杯形车刀施加负荷力，此力应与切削过程中产生的力大小相近，方向相反" (苏联发明证书~536866)
10．预先作用原则
a．预先完成要求的作用(整个的或部分的)
b．预先将物体安放妥当，使它们能在现场和最方便地点立即完成所需要的作用。
11"予先放枕头"原则
以事先准备好的应急手段补偿物体的底可靠性。
例："用等离子束加工无机材料如光纤。其特征是：为提高机械强度，预先往无机材料上涂敷碱金属或碱土金属的溶液或熔融体" (苏联发明证书522150)。还有人事先涂敷可使小裂缝愈合的物质。按苏联发明证书456594的办法，树枝在锯掉之前套上一个紧箍环，树木感该处有" 病"，于是向那里输送营养物质和治疗物质。这样，在树枝被锯之前这些物质便积聚起来，锯后锯口会迅速愈合。
12．等势原则
改变工作条件，使物体上升或下降．
例：有一种装置不必使沉重的压模升降；这种装置是在压床上安装了带有输送轨道的附件(苏联发明证书264679)．
13、"相反"原则
a、不实现课题条件规定的作用而实现相反的作用．
b、使物体或外部介质的活动部分成为不动的，而使不动的成为可动的．
c．将物体颠倒．
例：在研究课题9(关于消除灰尘的过滤器)时，我们介绍了苏联发明证书156133，过滤器用两块磁铁制成，在磁铁之间是铁磁粉末。7年之后又有了苏联发
明证书319325．它的过滤器是相反的：对液体或气体进行机械清洗的电磁过滤器，它包括有磁场源和颗粒状磁性材料制的过滤元件，其特征是，为降低单位耗
电量和提高生产率，过滤元件放在磁场源的周围，以形成外部闭式磁路。
14．球形原则
a．从直线部分过渡到曲线部分，从平面过渡到球面，从正六面体或平行六面体过渡到球形结构，
b．利用棍子、球体、螺旋。
c．从直线运动过浑到旋转运动，利用离心力。
例：把管子焊入管栅的装置具有滚动球形电极。
15．动态原则
a、物体(或外部介质）的特性的变化应当在每一工作阶段都是最佳的。
b．将物体分成彼此相对移动的几个部分。
c．使不动的物体成为动的．
例："用带状电焊条进行自动电弧焊的方法，其特征是，为了能大范围地调节焊池的形状和尺寸，把电焊条沿着母线弯曲，使其在焊接过程中成曲线形状" (苏联发明证书258490)。
16．局部作用或过量作用原则
如果难于取得百分之百所要求的功效，则应当取得略小或略大的功效。此时可能把课题大大简化。
17.向另一维度过渡的原则
a．如果物体作线性运动（或分布）有困难，则使物体在二维度(即平面)上移动。相应地，在一个平面上的运动(或分布)可以过渡到三维空间。
b．利用多层结构替代单层结构。
c．将物体倾斜或侧置．
d．利用指定面的反面．
e．利用投向相邻面或反面的光流。
技法17a可以同技法7和15b联合，形成一个代表技术系统总发展趋势的链：从点到线，然后到面，到体，最后到许多个物体的共存．
例： "越冬圆木在圆形停泊场水中存放，其特征是，为了增大停泊场的单位容积，和减小受冻木材的体积，将圆木扎成捆，其横截面的宽和高超过圆木的长度，然后立着放"(苏联发明证书~2236318)。
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