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发明技巧之形态分析法

2012-03-13 14:52:37 来源:www.kj599.com 浏览:2713

  第二次世界大战期间,美国情报部门探听到法西斯德国正在研制一种新型巡航导弹,但费尽心机也难以获得有关技术情报。然而,火箭专家兹维基博士却在自己的研究室里,轻而易举地搜索出法西斯德国正在研制并严加保密的乃是带脉冲发动机的巡航导弹。
  兹维基博士难道有特异功能?没有。他能够坐在研究室里获得技术间谍都难以弄到的技术情报,是因为运了他称之为“形态分析”的思考方法
  形态分析法,是一种以系统搜索观念为指导,在对问题进行系统分析和综合基础上网络方式集合各因素设想的方法。兹维基博士运此法时,先将导弹分解为若干相互独立的基本因素,这些基本因素的共同作便构成任何一种导弹的效能,然后针对每种基本因素找出实现其功能要求的所有可能的技术形态。在此基础上进行排列组合,结果共得到576种不同的导弹方案。经过—一过筛分析,在排除了已有的、不可行的和不可靠的导弹方案后,他认为只有几种新方案值得人们开发研究,在这少数的几种方案,就包含有德国法西斯正在研制的方案。
  发明创造也可以运形态分析法,以求在对方案“一网打尽”获得可行的新方案。下面结合新型单缸洗衣机的开发,介绍这种技法的操作方式。
  首先,对洗衣机进行因素分析,即确定完成洗净衣物所必备的基本因素。对洗衣机这类工业产品来说,最好是功能来代替因素,以利于形象思考。先确定洗衣机的总体功能,再进行功能分解,就可得到若干分功能,这些分功能就是洗衣机的基本因素。如果我们定义洗衣机的总功能有“洗净衣物”,那么以此为目的去寻找其手段,便可得到“盛装衣物”,“洗涤去污”和“控制洗涤”等三项分功能。
  接着,对各分功能进行形态分析,即确定实现这些功能要求的各种技术手段或功能载体。为此,发明创造者要进行信息检索,广思各种技术手段或方法。对一些新方法还可能进行实验或试验,以了解其应的适性和可靠性。在上述三种分功能,“洗涤去污”,是最核心的一项,确定其功能载体时,要针对“分离”二字广思、深思和精思,从机、电、热等技术领域去寻找具有此功能的技术手段。
  经过因素与形态分析,即可建立如下的洗衣机形态分析表
        洗衣机形态分析表
功能   技术手段
       1     2     3     4
A 盛装衣服 铝桶   塑料桶  玻璃钢桶
B 洗涤去污 机械摩擦 电磁振荡 超声波  热胀分离
C 控制时间 人工手控 机械控制 电脑自控
  利表,可以进行各功能之间的形态要素的排列组合,从理论上说,能够得到3x4x3=36种方案。
  在对36种组合的分析,我们可以发现组合方案A1-B1一C2属于普通的波轮式洗衣机。这种洗衣机的工作原理是靠电动机驱动V带传动装置,使波轮旋转,产生水与衣物的机械式摩擦,配合洗涤剂的作而使衣物与脏物分离。洗涤的时间由机械定时器控制。它的缺点是衣物磨损严重,耗电量大,洗涤效率低,易发生故障,有没有不波轮的新型洗衣机呢?经过分析,便可发现组合方案A1-B2-C3、A1-B3-C2和A2-B4-C1等都属于非机械磨擦式的洗衣机方案。下面对这三种方案作简要的分析。
  由A1-B2-C3构成的洗衣机可以说是一种电磁振荡式自动洗衣机。它没有波轮,也不电动机,而是利电磁振荡可以分离物料的原理来洗涤去污。据国外科研人员试验,按此开发的洗衣机具有洗净度高,不易损害衣物的优点。此外,如果把桶内水排干,还可直接甩干衣物,具有一机两的特点。
  由A1-B3-C2构成的洗衣机,应该叫做超声波洗衣机。它也没有拨轮和电动机。设计这种洗衣机的技术关键是要产生20000赫兹以上的超声波。这种超声波能产生很强的水压,使衣物纤维振动,使洗涤剂乳化,从而使脏物与衣物分离,达到洗涤去污的作。在结构上,这种洗衣机离不开气泵、风量调节、送风管道、空气分散器等基本部件。由技术分析和试验可知,超声波洗衣机也具有磨损轻、洗净度高、无噪音、节水、节电等优点。
  由A2-B4-C1构成的洗衣机,利热水使纤维膨胀,在桶内水流作下造成脏物脱离的原理设计,是一种简易的小型手摇洗衣机。它主要由旋转桶、支架所组成,工作时要往桶内灌装热水和洗涤剂,手旋转洗衣桶。市面上曾出现过这种热压式洗衣机,虽然结构简单且价格低廉,但因技术相对落后,很快就被市场淘汰。
  对于其他的组合方案,在此就不—一分析了。
  应形态分析进行新品策划,具有系统求解的特点。只要能把现有科技成果提供的技术手段全部罗列,就可以把现存的可能方案“一网打尽”,这是形态分析方法的突出优点。但同时也为此法的应带来了操作上的困难,突出的表现在如何在数目庞大的组合筛选出可行的新品方案。如果选择不当,就可能使组合过程的辛苦付之东流。
  因此,在运形态分析过程要注意把好技术要素分析和技术手段的确定这两道关。比如在对洗衣机的技术要素进行分析时,应着重从其应具备的基本功能入手,对次要的辅助功能暂可忽视。在寻找实现功能要求的技术手段时,要按照先进、可行的原则进行考虑,不必将那些根本不可能采的技术手段填入形态分析表,以避免组合表过于庞大。当然,一旦形态分析法能结合电子计算机的应,从庞大的组合表进行最佳方案的探索也是办得到的。


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