應用TRIZ理論方法分析眼鏡的發(fā)展歷程和問題解決,社會科學論文

應用TRIZ理論方法分析眼鏡的發(fā)展歷程和問題解決,社會科學論文1前言創(chuàng)新是推進企業(yè)和行業(yè)發(fā)展最具活力的源動力。TRIZ理論作為一種行之有效的創(chuàng)新方式方法，近年來引起了廣泛的學習和應用，成為實現(xiàn)高質(zhì)、高效創(chuàng)新實踐活動的有力保證。美國的福特公司、韓國的三星公司等應用TRIZ方式方法獲得了宏大的成功。近視成為近年來一種社會現(xiàn)象，在我們國家，近視人口占總人口的30%，城市近視人口達33%，華而不實在校小學生佩帶眼鏡比率為30%、中學生為50%、大學生達75%，我們國家近視人數(shù)達3.6億，居世界之首。其引起了一系列的佩戴近視眼鏡問題，直接影響到個人的舒適與健康，本文應用TRIZ理論方式方法，分析近視眼鏡問題，提出解決方案，指引創(chuàng)新，為眼鏡工業(yè)的發(fā)展提供指導。2TRIZ理論與方式方法1946年，前蘇聯(lián)阿奇舒勒(G．S．Altshuller)等人從250萬件發(fā)明專利中歸納提煉出的一套體系化的、實用性的發(fā)明創(chuàng)新理論TRIZ理論，也稱為發(fā)明問題解決理論或者萃智理論。TRIZ理論主要包括突破慣性思維的創(chuàng)新方式方法、技術系統(tǒng)進化論、40個發(fā)明原理、39個通用技術參數(shù)及矛盾矩陣、物理矛盾的分離原理、物場分析模型、發(fā)明問題標準解、發(fā)明問題解決算法(ARIZ)、科學效應和現(xiàn)象知識庫等內(nèi)容。TRIZ理論可理解為：〔1〕為發(fā)明類問題提供分析方式方法、解決方式方法和理論，屬于創(chuàng)新和創(chuàng)造層次；〔2〕為發(fā)生類問題提供分析方式方法、解決方式方法和理論，屬于改善和提升層次。在實際應用中，兩種理解應用經(jīng)過分別為高端層次應用直接開展理解〔1〕的創(chuàng)新研究，和解決問題層次應用基于理解〔2〕開展問題分析研究，在解決問題的基礎上能夠引出理解〔1〕的創(chuàng)新研究。TRIZ理論體系構造包括概念層、問題分析方式方法層、問題解決方式方法層、系統(tǒng)化方式方法層+CAI系統(tǒng)?；谔峁┑膯栴}解決方式方法能夠減少試錯法的盲目性，基于問題分析方式方法能夠減少慣性思維的影響性，基于知識庫所組成的概念層能夠消除個人本身的知識和能力方面的局限性。通過運用TRIZ創(chuàng)新方式方法，能夠提高創(chuàng)新和解決問題的時機、效率和質(zhì)量。3近視眼鏡問題與分析近視眼鏡構造組成如此圖1所示。眼鏡的構造和組成直接導致的問題有：鏡腿、鏡圈的金屬銹蝕或者高分子材料過敏而致皮膚腐蝕等；玻璃鏡片易碎、易掛塵等；鏡腿和鏡托受水后摩擦系數(shù)減小而易滑脫；鏡腿寬度過窄而壓臉頰、鏡托突兀擠壓鼻梁等，這些問題描繪敘述如表1所示。在以上問題中，Q5問題具有普遍性。本文以其進行分析，研究應用TRIZ理論方式方法分析眼鏡的發(fā)展歷程、解決問題和指明眼鏡發(fā)展方向。4基于沖突分析的問題解決基于沖突分析的TRIZ方式方法解決問題流程如此圖2所示：從特定問題中分析出矛盾和沖突，將沖突用39個通用工程參數(shù)中的2個表示出來，基于這2個改善和惡化的工程參數(shù)分析，查詢沖突矩陣，從40條發(fā)明原理中找出可借鑒和根據(jù)的發(fā)明原理通解，將其類比應用于詳細問題中。4.1特定問題的描繪敘述Q5問題：眼鏡沉重，壓制鼻梁、耳朵導致痕跡和疼痛。施加物：眼鏡；承受物：臉部支撐點、鼻梁、耳朵；力：眼鏡重量產(chǎn)生的壓力；后果：壓出痕跡，導致紅腫、疼痛。沖突分析如下：矛盾：眼睛近視須戴眼鏡，但其壓迫鼻梁和耳朵。沖突：眼鏡壓迫鼻梁和耳朵而導致紅腫、疼痛。技術沖突問題：近視眼鏡解決了近視問題，但因存在重量而對頭部的鼻梁和耳朵支撐產(chǎn)生壓迫傷害。物理沖突問題：眼鏡要有一定的強度和構造穩(wěn)定性因此具有一定重量，有重量就會產(chǎn)生壓力，因而重量是物理沖突因素，如此圖2所示。4.2沖突問題一般化基于技術沖突分析，選擇改善的參數(shù)和惡化參數(shù)，以及隱含華而不實的物理沖突如下：1.改善的參數(shù)A：靜止物體的重量，對應著39個通用工程參數(shù)中的No.2。改善的目的是減小重量。2.惡化的參數(shù)B：構造穩(wěn)定性或強度，對應著39個通用工程參數(shù)中的No.13和No.14。惡化的結果是穩(wěn)定性或強度下降。3.物理沖突參數(shù)C：眼鏡的重量，解決沖突的目的是既希望重量小改善舒適性又要保持一定的穩(wěn)定性或強度。將以上沖突定義為一般化向量〔A2，B13〕或〔A2，B14〕。4.3基于發(fā)明原理的沖突問題解決分析基于(A2，B13)查詢沖突矩陣，獲得發(fā)明原理：復制〔26〕、惰性環(huán)境〔39〕、分割〔1〕、復合材料〔40〕?；凇睞2，B14〕查詢沖突矩陣，獲得發(fā)明原理：機械系統(tǒng)的替代〔28〕、分離〔2〕、預操作〔10〕、低成本不耐用物質(zhì)的應用〔27〕。4.4從通解中得到啟發(fā)并獲得特定解從通解中給出的定義和提供的案例參考，應用于眼鏡問題解決上，得到提示方案如下：基于分割原理〔1〕的提示方案：去掉鏡框減少重量，采用鏡腿和鏡片直接連接。如無框眼鏡，鏡腿直接通過鉸鏈和樁頭連接在鏡片上。其它可參考方案有吸盤式保健眼鏡架〔CN93222878.X〕。1.基于分離原理〔2〕的提示方案：只留有鏡片，承托部分全部去掉，減輕重量。如配戴博士倫眼鏡。2.采用低成本不耐用物質(zhì)的應用原理〔27〕的提示方案：一次性眼鏡，采用輕便低成本骨架如紙質(zhì)鏡框，短時間不變形，鏡片可重復使用，使用幾天后可丟棄紙質(zhì)鏡框。3.基于機械系統(tǒng)的替代原理〔28〕的提示方案：采用柔性替代，將重的鏡片材質(zhì)更換成輕的材質(zhì)。如采用樹脂眼鏡代替玻璃鏡片。4.基于復合材料原理〔40〕的提示方案：采用輕質(zhì)而不易碎的高分子材料代替金屬架和玻璃片，減輕重量。如采用樹脂材料做鏡片，采用板材做鏡架。5.基于物理沖突的提示方案能夠采用空間分離原理和整體與部分分離原理，華而不實發(fā)明原理〔1〕和〔2〕與空間分離原理相對應，〔28〕與〔40〕和整體與部分分離原理相對應，〔27〕與條件分離原理相對應。4.5基于功能分析與裁剪的問題解決Q5問題的功能分析如此圖3所示，眼鏡分解為鼻托、鏡圈、樁頭鉸鏈、鏡腿和鏡片5個基本元件，超系統(tǒng)為鼻梁、臉頰、耳朵和眼睛。制品是調(diào)焦后的圖像，未在圖中畫出。從功能分析上能夠看出，壓迫是有害作用，其它都是標準作用，如此圖3所示。運用裁剪和功能替換，能夠得到提示方案如下：1.只保存鏡片，裁剪掉其它４種元件，提示方案為：博士倫眼鏡。2.裁剪掉鏡腿和樁頭鉸鏈，提示方案為：鼻托眼鏡，需增加一種粘膠直接將鼻托粘在人的鼻子上。3.裁剪掉鏡圈，提示方案為：無框眼鏡。4.裁剪掉鏡腿、樁頭鉸鏈和鼻托，增加頭部支架，提示方案為：頭盔眼鏡。4.6基于技術進化問題分析的問題解決。4.6.1產(chǎn)品進化的四個階段1〕為系統(tǒng)選擇零部件；2〕改良零部件；3〕系統(tǒng)動態(tài)化；4〕系統(tǒng)的自動控制。近十年來，眼鏡的發(fā)展以材料的更新和外觀、顏色變化為主，降低重量和增加美觀，屬于彌補缺陷階段；當前在第3〕階段發(fā)展和第4〕階段結合中。Altshuller指出，技術進化經(jīng)歷著由低級向高級進化發(fā)展，并提供了技術預測的功能。技術系統(tǒng)進化共有9條定律，每個定律中又有不同的進化道路。華而不實動態(tài)化增長定律中的向流體或場傳遞道路對眼鏡問題的分析和解決具有較好的指導性。4.6.2基于動態(tài)化增長定律的問題解決增加柔性化的經(jīng)過通常包含固定或剛性部件被活動或柔性部件代替的經(jīng)過。眼鏡發(fā)展的進化道路如此圖4所示，從進化的道路能夠看出眼鏡的發(fā)展確實是向著構造愈加柔性化的方向發(fā)展著。基于流體的系統(tǒng)和基于場的系統(tǒng)的眼鏡發(fā)展還存在未知性，因而能夠基于此作出預測提示方案。預測提示方案如下：1.基于流體的系統(tǒng)的提示方案：設計基于氣體和流體的構造和形狀可調(diào)整的鼻托、鏡片，以及度數(shù)可調(diào)整的眼鏡。如氣墊式眼鏡鼻托〔專利號CN90217563.7〕，無級變度眼鏡〔專利號CN91226398.9〕。2.基于場的提示方案：設計磁場可控的磁流變液體的人工睫狀體植入式系統(tǒng)，代替已經(jīng)失效的人體睫狀肌調(diào)節(jié)晶狀體，恢復視力調(diào)節(jié)作用。4.7基于理想解的問題解決理想解有如下四個特點：1〕消除了原系統(tǒng)的缺乏；2〕保持原系統(tǒng)的優(yōu)點；3〕沒有使系統(tǒng)更復雜；4〕沒有引入新的缺陷。眼鏡的發(fā)展理想情況是能夠取消眼鏡，提示方案：手術消除近視、藥物消除近視。最終理想解，根本性的不發(fā)生近視，提示方案：從DNA控制上抑制近視的發(fā)生，即抑制睫狀體和晶狀體的衰老和失去活性。5結論與討論在解決Q5問題分析經(jīng)過中，TRIZ理論提供了一系列的問題分析方式方法和問題解決方式方法，這些分析方式方法能夠從不同的角度分析眼鏡壓迫鼻梁等問題的癥結點，并給出可參考的問題解決方式方法，基于這些方式方法引導能夠發(fā)現(xiàn)解決問題癥結的提示性方案。在問題解決經(jīng)過中，可以以發(fā)現(xiàn)眼鏡的發(fā)展經(jīng)過確實遵循著技術進化規(guī)律，因而可以以預測眼鏡將來的發(fā)展趨勢。基于理想解問題分析，能夠幫助我們跳出就問題解決問題的短視，能夠直接從引起問題的根本源頭上找到解決