淺論功能組件生長法則創新模型與應用＊

姬志剛，王愛峰，郭鴻湧

（河北工程大學，河北 邯鄲 056038）

作為TRIZ的基礎，阿奇舒勒通過對功能的研究發現并總結出以下3條功能定律：①所有的功能都可以分解為3個基本組件；②1個存在的功能，必定由3個基本組件組成；③相互作用的3個組件進行有機組合，將形成1個功能。

在TRIZ知識體系的廣泛學習和傳播中，一般情況下，學者們將功能組件僅僅用于技術系統問題功能分析模型的建立和分析中，并沒有作為一個直接產生問題解的創新工具和方法來使用。筆者在學習和實踐中，參考了植物生長和栽培的規律，將之與組件創新結合起來，并應用于創新方法應用能力的培訓和實踐中，覺得效果不錯，特將之與大家分享。

1 功能組件獲得問題解的方法模型

1.1 TRIZ知識系統中關于功能組件的定義

TRIZ知識系統中定義的組件一般是指組成技術系統或超系統的一個組成部分，是由物質或者場組成的一個物體。在問題分析階段，功能分析是從完成功能的角度而分析系統組件之間關系的模型。其主要目的是將抽象的技術系統轉化為具體的圖表，以便于設計者了解產品所需具備的功能與特征，或者通過定義與描述系統組件所需達到的功能，以及組件之間和與外界環境的相互作用來分析整體系統，能夠協助設計人員化繁為簡，合理地進行創新設計。一般功能的3個基本組件分別描述如下.

S1：被動組件，起被作用、被操作、被改變的角色。

S2：主動組件，起工具的作用，它操作、改變或作用于被動組件S1。

F：使能組件，它使S2和S1相互作用。F將主動、被動組件連接形成功能。

使用圖表表述見圖1，舉例見圖2，地板S2支撐F灰塵S1。

1.2 利用功能組件直接進行問題求解的優勢

利用功能組件直接進行問題求解，更容易發現、揭示技術系統問題的本質部分。比如，我們日常都會遇到的掃地問題，通常我們會有這樣的表達：某人拖地拖得不干凈。這樣的表達顯然是一種通常意思的模糊表達，如果我們用技術系統的功能組件思維表達方式來表達這個問題，大體意思是“某人拿拖把拖地，拖把沒有拖凈清理完全地上的灰塵或碎屑”，組件表達為“某人移動拖把，拖把移動塵屑”，技術系統出現的問題是“拖把移動塵屑”達不到理想狀態。這種表達最本質地揭示了技術系統問題，這為我們改進技術系統提供了非常直接有效的入手點。

利用功能組件直接進行問題求解，在面對較為清晰的問題點時能夠快速、有效得到問題解。

以前例“拖把移動塵屑達不到理想要求”來說明一下，如圖所示，在面對這個問題時，由圖3可以清晰看到問題點的兩個組件和作用力，對兩個組件或作用力進行針對性的創新改進時就能夠快速有效得到問題解。圖3中的組件為“拖把”“塵屑”，作用力F表示移動或清理作用。

圖1 用圖表表述

圖2 示意圖1

圖3 示意圖2

對“拖把”或“塵屑”進行技術改進，即使沒有創新原理的支撐，一些專業技術人員也能想到不少的改進點，這就是利用功能組件直接進行問題求解，在面對較為清晰的問題點時能夠快速、有效地得到問題解。

利用功能組件直接進行問題求解，是TRIZ知識體系中發明問題求解流程的有益補充。

圖4是利用TRIZ進行問題分析求解的一般流程，對于沒有經過系統培訓和學習的人來說，按照這種流程進行技術系統問題的分析與求解，是不可想象的。但是我們在這個體系中引入“利用功能組件直接進行問題求解”這一個步驟，將令初學者在第一課堂就能夠快速、有效地得到問題解。因此，我們認為利用功能組件直接進行問題求解，是TRIZ知識體系中發明問題求解流程的有益補充。

圖4 利用TRIZ進行問題分析求解的一般流程

2 理論來源和求解模型

功能組件求解模型的理論來源于植物的生長發育、栽培規律。眾所周知，植物的生長發育是一個極其復雜的過程，它在各種物質代謝的基礎上，表現為種子發芽、生根、長葉、植物體長大成熟、開花、結果，最后衰老、死亡。通常認為，生長是植物體積的增大，它主要是通過細胞分裂和伸長來完成的；而發育則是在整個生活史中，植物體的構造和機能從簡單到復雜的變化過程，它的表現就是細胞、組織和器官的分化。參照植物的生長發育現象和規律，我們可以將它應用到技術系統的某一功能所涉及的功能組件和作用力的問題創新求解上來。我們創建的求解模型如圖5所示。

圖5 求解模型

在這個模型中，我們定義如下功能組件求解三大法則：生長法則：S2 或S1或F 生長為 S2+S3；S1+S4；F+F1。嫁接法則：S2嫁接為S5；S1嫁接為S6；F嫁接為F2。修剪法則：S2被修剪為0或S2/N&……

其中，生長法則依據功能組件是否變形可分為復制生長、變形生長；依據功能組件內外結構的變化可以分為內生長、外生長；依據功能組件隨時間變化而變化可以分為周期固定生長、周期變化生長等。變形生長又可繼續細分為原組件不變+增加變形組件生長，原組件變形生長，原組件變形+增加變形組件生長等幾種功能組件求解小法則。

3 功能組件求解案例分析

問題表達：仍以前例“拖把移動塵屑達不到理想要求”詳細說明，問題表達模型如圖3所示。

功能組件生長目標：移走塵屑。

功能組件生長因子：拖把、塵屑、F移走。

問題求解列表如表1所示。

表1 問題求解列表

依據組件生長原則，得到的解如下。

解1：雙拖把頭。

解2：旋轉拖把頭+負壓吸附。

解3：多拖把頭，前拖把清理后干燥。

解4：旋轉攜帶移動。

解5：塵屑自動聚集因子；塵屑滾雪球；塵屑+塵屑；塵屑融合。

解6：吹動、吸走、粘走、分解。

解7：塵屑消失。

解8：無把拖把頭（拖地機器人）。

4 結束語

我們通過功能組件求解模型對某一較為清晰的問題點時能夠快速、有效得到問題解，簡單求解就能達到至少8個以上的問題解，以此可以作為問題改進創新點；再進行結構分析和設計，就能得到相應的問題解決方案，這無論對于工程技術問題，還是先有技術問題的解決技術方案的預研都有簡單、高效、富有建設性的作用。