江帆
发明技巧故事5——玻璃磨角——合并原理应用
2021-10-28 08:36
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玻璃磨角问题求解——合并原理应用

某工厂接到一个大订单,需要生产大量椭圆形的玻璃板。

首先,工人们将玻璃板切成长方形,然后将 4角磨成弧形从而形成椭圆形。然而,在磨削工序中,出现了大量的破碎现象,因为薄玻璃受力时很容易断裂。

“我们应该将玻璃板做得厚一点。”一位工人对主管说。

“不行,”主管说,客户的订单上要求的就是这种厚度的产品。”

这似乎是一个难以解决的难题。

突然,萃智先生出现了,“我们的玻璃应该既厚又薄,”他说,“玻璃在磨削的工序中应该是厚的,而加工完成后应该是薄的。”

随后,一个基于合并原理的解决方案展示了出来:将多层玻璃叠放在一起从而形成一叠玻璃,而且事先在每层玻璃面上洒一层水,以保证堆叠后的玻璃可以形成相当强的粘贴力。一叠玻璃的强度会远大于单层玻璃的强度,在磨削加工中就可以承受较大的磨削力,从而改善了玻璃的可加工性。当磨削加工完成后,再分开每层玻璃,等水分自行挥发掉,就得到了订单要求的产品。

这个故事用到了合并(consolidation)原理,这个原理体现在两个方面:

1.合并空间上的同类或相邻的物体或操作。

比如:并联机器人;双芯签字笔;手机多摄像头协同;多人自行车等。

2.合并时间上的同类或相邻的物体或操作。

比如:多参数诊疗仪可以顺次测试多个参数;摄像机的摄像与录音两个动作合并在一起,等。

合并原理是创新发明中用得最多最普遍的发明原理。

在空间上进行合并其实是一种组件集成或者功能集成,可以提高系统的性能:整体性和便利性。提高系统的整体性可以使得产品容易管理。比如集成电路;而相关的操作进行合并,可以增加系统的易用性。

通过合并也可以达到节省空间和材料的目的,比如冷热水管的混合,有各自都有开关合并成一个开关就可以节省空间和材料,而且功能的使用更为容易。在时间上将相同的或相关的操作进行合并,一可以序化操作,二可以减低操作衔接成本,从而达到增加系统的易用性和健壮性。

当然,合并原理还可以用来通过合并不同的系统来建立新的系统的目的,这种方式应用非常多,比如车载电视等。

在管理领域,按目标进行合并也是一种合并(比如团队的成立等)。

在IT软件领域,合并原理也应用非常多,组合模式(空间上相同对象的合并(组合),但需要注意的是工程领域的组合模式强调的不是层次结构和一致性对待,因此严格上来讲,TRIZ的合并原理与IT领域的组合模式还是不一样的,只能在某种程度上它们表达的思想有类似之处),构造者模式(相关操作的组合),门面模式(时序上,空间上相关操作的组合)等体现了这种原理。

合并同类项得到的潜在好处是可以减少空间成本,以及增强整体和坚固性;合并操作得到的好处是可以固化相关操作,从而减少使用者的使用难度。

合并原理体现了技术系统向超系统进发法则。当然不是什么都需要进行合并,只有通过合并能达到减少空间和时间成本,以及增加易用性才具有现实的利益。合并的代价是需要增加整合装置,比如主板;通过组合增加和加强系统的功能。

这里的相关操作,一般必须是关联性比较大的操作,一个操作的进行,其它操作进行的可能性要非常大,这样的组合才有实际意义。合并很多时候都需要改变,包括形态和功能。例子:计算机网络;多核处理器你计算机;组合机床;综合参数测试仪;电视线,网络线二合一;产品套装等。

A)相同的物体集成在一起,这些相同的物体必须处于同一个系统中,并作为系统元件提供相似的功能;分割原理中的部件,原本在一起,分割的目的是为了某种操作便利性,最终他们还是会作为一个系统整体来提供产品功能;

B)相关操作是指:1)这些操作都是某个系统的一部分,它们按一定的时序来执行,从而完成系统的某种功能;2)这些操作中某些操作被执行后,其它操作被执行的概率非常大,这些操作有两种组合基本类型,一种是简单在空间上集成在一起,一是种将功能合并到一个物体上。

参考文献:创新与发明,http://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/1000009064/80304/16?state=1#teachTeam;https://wenku.baidu.com/view/57bbf0400029bd64793e2c4e.html; https://wenku.baidu.com/view/968d116acebff121dd36a32d7375a417866fc12b.html;

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