基于Triz理論下的大型古壁畫摹制法的創新設計

孫瑤 姚智泉 姚囧明

摘? ?要：摹制法是由傳統古壁畫復制技法基礎上發展而來的全信息臨摹復制技術，摹制法大型古壁畫支撐系統是基于傳統的壁畫復制法技術而來，摹制法壁畫支撐系統解決了傳統的壁畫復制技法以及現代數字攝影技術中難以達到的全信息復制以及壁畫復制品在運輸展覽中的便捷性問題，真實還原原壁畫信息，并且有機地結合了其中的優點，是文物保護領域的又一大創新。如何讓Triz理論中的相關原理運用在藝術與文物保護領域，是本文要探究與思考的內容。

關鍵詞：摹制法? 古壁畫? 全信息復制? Triz理論

中圖分類號：tu99? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）06（c）-0254-03

當下大型古壁畫遺跡的自然風化與人為因素造成的損壞程度不斷加劇，情況不容樂觀，古壁畫遺跡的保護已經是文物保護、材料學、化學與藝術領域所面臨的共同課題，同時也吸引了大批科研工作者與藝術工作者的加入，跨學科合作探索修繕與保護現存古壁畫遺跡的工作也在世界各國展開，摹制法大型古壁畫的創新設計從真實全信息還原現存古壁畫遺跡的角度出發運用Triz理論獨創性的設計出一套完善的古壁畫復制系統，本文結合運用Triz理論的相關原理（組件分析工具、組件相互作用分析矩陣、功能模型、因果分析（5W原因分析法）、技術矛盾、物理矛盾、物場分析等分析工具）解決系統中的技術問題。

1? 大型古壁畫摹制法的問題描述

（1）問題描述。

傳統壁畫復制技術難以實現大型復制品的拆卸組裝功能，復制品一經裝裱則永久固定，這給大型壁畫復制品在展覽運輸與保存過程中造成極大的困難。摹制法壁畫通過可拆卸式支撐框架系統以及獨特的柔韌性畫布徹底改變了這一現狀，大型古壁畫復制品可以拆卸組裝便于運輸。但現存在的主要技術問題是運用摹制法壁畫支撐系統復制大型古壁畫造成畫布支撐系統過重，這給運輸與保存過程中的便捷性造成一定的困難，大型古壁畫摹制法支撐框架過重是目前亟待解決的問題。

（2）發明問題初始形勢分析。

根據Triz理論系統分析工具摹制法壁畫支撐系統是由畫布拉伸系統與支撐性框架系統兩個子系統組成，支撐性框架系統由邊框、支撐框、不銹鋼金屬板面組成的單面畫框結構，這套系統用以支撐畫布，畫布拉伸系統由畫布與可調節固定扣兩個子系統組成，畫布拉伸系統可以調節畫布的松緊程度，防止由于各種自然與人為因素導致的畫面變形，工作原理是將畫布拉伸系統中畫布覆蓋于支撐性框架面，用可調節固定扣在畫布背面拉伸畫布?，F存在的主要技術問題是規定的可調節固定扣數量在潮濕環境下無法保證正常的拉伸程度以及摹制法大型壁畫復制品的尺寸較大，相應的支撐性框架系統中邊框和支撐框與可調節固定扣的數量較多，造成系統整體重量偏重。畫布自身面積以及自然氣候條件是主要的限制條件，目前通過采取以下幾種措施：①將原有的不銹鋼金屬板面更換為強度高、柔韌性好、輕質的不銹鋼網面替代，②支撐性框架系統中邊框和支撐框與可調節固定扣的數量來解決重量問題，畫布的柔韌性由特制的基底材料完成，目前該系統已經獲得四項專利，市場上尚無類似產品，也沒有類似的解決方案。

2? 運用Triz理論工具分析問題

本節具體列舉Triz理論中的常用工具分析問題并得出相應的解決方案。

（1）組件分析。

摹制法大型古壁畫支撐系統的組件：畫布、可調節固定扣、支撐框、邊框、不銹鋼板面、

畫布、畫布地仗層、畫布細料層等組件組成，超系統組件：空氣

（2）相互作用分析矩陣。

（3）功能模型圖。

通過功能模型圖可以看出空氣對畫布、畫布地仗層、細料層存在有害作用（空氣中的水分與化學物質氧化腐蝕畫布），可調節固定扣對畫布存在功能不足的情況，邊框與支撐框對金屬板面存在功能重復的情況，在此可得方案1：去掉支撐框采用強度更高的材料作為邊框，實現原有支撐框的支撐功能。

（4）因果分析（5W原因分析法）。

因果分析最初問題是支撐性框架系統重量過重，導致這個問題我們可以分析出三個（2級）原因：①框架系統重②環境③畫布大。下面逐條分析（2級）原因，經過分析導致系統重量重是由于（3級）原因：1.框架材料是不銹鋼2.框架系統運用材料多、導致環境是由于（3級）原因：①空氣濕度大2.空氣溫度3.空氣中的化學物質、導致畫布大的（3級）原因：①不銹鋼金屬板面大②可調節固定扣數量過多③邊框與支撐框的數量過多。接下來分析（3級）原因中的空氣溫度這是造成整個支撐性框架系統過重的主要原因之一，首先，空氣溫度熱脹冷縮原理導致畫布拉伸程度的降低、其次，空氣中的化學物質氧化畫布地仗層與細料層使畫布顏色改變和褪色、最后，空氣溫度改變了畫布地仗層與細料層的物理性質。畫布的拉伸車程度降低導致使用可調節固定扣的數量增多。

（5）九屏分析。

通過九屏分析得到了大型古壁畫摹制法的子系統、技術系統、超系統在（過去、現在、未來）三個不同時間緯度上所對應的9個不同狀態：子系統的過去是木質邊框、木質支撐框、傳統膠、宣紙，子系統的現在是金屬邊框、金屬支撐框、化學膠、畫布，子系統的將來經過分析可能會是鋁制畫框、電機、化學膠、畫布、彈簧、不銹鋼網。技術系統的過去是木質畫板與宣紙，技術系統的現在是摹制法壁畫支撐系統，技術系統的將來是機械化摹制法壁畫支撐系統。超系統的過去是展廳、天花板、墻壁、地面，超系統的現在是展廳、天花板、墻壁、地面，超系統的將來是展廳、天花板、墻壁、地面。

（6）資源分析。

結合九屏分析與（物質資源、能量資源、信息資源、空間資源、時間資源、功能資源）的矩陣在物質資源中超系統的未來模塊中天花板以及子系統的未來模塊中鋁制畫框、彈簧、不銹鋼網是我們可以利用的物質資源，在此可以得出四個方案，方案2：在天花板上安裝滑輪軌道框架上裝滑輪，這樣可以在摹制法大型古壁畫復制品的布展過程中高效的調節展位，節省由于重量問題導致的人力資源。方案3：利用金屬彈簧代替可調節固定扣，由于金屬彈簧的拉伸性能好，可以應對畫布由于人物和氣候原因導致的變形，金屬彈簧的重量比現有的可調節固定扣的重量小可以減輕整個系統的重量。方案4：利用鋁合金替換不銹鋼金屬畫框，鋁合金材料硬度高、重量輕用來制作畫框材料可以有效減輕系統的重量。方案5：利用不銹鋼網代替不銹鋼金屬板面，不銹鋼網既可以達到畫布透氣的效果，也能使系統整體的重量減輕。

（7）技術矛盾與物理矛盾。

第一步確立問題入手點：在潮濕的環境下可調節固定扣對畫布的拉伸功能不足。

第二步初步改進方法：適當增加可調節固定扣的數量，來解決畫布的拉伸強度的問題。

第三步確立矛盾：改善的參數：強度 惡化的參數：靜止物體的重量。

如果（IF），增加了可調節固定扣的數量? 那么（THEN），改善了畫布的拉伸程度

但是（BUT），惡化了框架整體的重量。

如果（IF），減少了可調節固定扣的數量? 那么（THEN），改善了框架整體的重量但是（BUT），惡化了畫布的拉伸程度。

Step1：定義技術矛盾?？烧{節固定扣的數量多使畫布的拉伸性強，但是使支撐系統的重量過重。

Step2：提取物理矛盾。可調節固定扣的數量多則整體支撐性框系統的穩定性越強可調節固定扣的數量少則整體支撐性框架系統的重量輕。

Step3：定義理想狀態?？烧{節固定扣的數量既應該少，框架系統的重量輕;又應該多，框架系統的穩定性強。

定義物理矛盾? 可調節固定扣的數量多系統的穩定性好 可調節固定扣的數量少系統整體重量減輕。

通過查找矛盾矩陣我們找到四個創新原理用來解決問題（復合物質原理、復制原理、一次性用品替代原理、分割原理）綜合以上4條發明原理的分析，廉價等效的替代品是最有價值的發明原理，可以大幅降低支撐性框架系統的制作成本，還不影響問題的解決。其次是復合物質原理，可以有效減輕系統重量，綜合運用從而有效解決靜止系統的重量問題。運用廉價等效的替代品得出方案6：使用強度高，拉伸性好、輕質的彈簧替代可調節固定扣，來減少整個系統的重量。運用復制原理得出方案7：利用高清數碼攝影設備掃描大型古壁畫，制成高清印刷品，用以推廣科普原墓室壁畫信息。運用分割原理得出方案8：使用可組裝的拆卸式支撐性框架系統替代現有的一體式框架結構。

（8）物場模型。

根據物場標準解法體系（76）分析可選用Class2：增強物場模型。

問題描述：根據物場模型分析S1畫布是作用對象，S2可調節固定扣是施加拉力的物體，在畫布的拉伸過程中，由于環境中空氣濕度等因素，使畫布自身的張力變大，可調節固定扣對畫布的拉伸力不足，畫布不能得到正常的拉伸程度。在此可得出方案9：引入一種新的力場F2彈力來解決畫布的受力問題，由于畫布受潮原有的可調節固定扣的拉力不能滿足實際情況，部分可調節固定扣沒有處于拉伸狀態，可在原有的部分受力大的可調節固定扣的周圍加上彈簧來增加對畫布的拉伸力量。

3? 最終確定方案

在以上九個方案中考慮到問題在現有條件下的可實施性選擇方案3、4、5、6作為目前的解決方案：利用金屬彈簧代替可調節固定扣，形成彈簧拉伸系統。利用不銹鋼網代替不銹鋼金屬版面，做成柔韌性更強的網狀板面，利用鋁合金支撐框架代替原有的不銹鋼框架形成鋁合金框架支撐系統。

4? 結語

大型摹制法古壁畫的創新設計是Triz發明理論在藝術領域的首次運用。該項目在2019年中國創新方法大賽內蒙古賽區決賽暨第三屆全區創新方法大賽（學生組）中榮獲三等獎。本次研究項目的成功是對古壁畫文物保護的一次重要探索，豐富了古壁畫文物保護的手段，同時在該項目中培養學生的合作意識，提高學生的合作技巧在實戰中提升學生的創新創業能力。

參考文獻

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