基于U-TRIZ的SAFC分析模型

張武城，趙 敏，陳 勁，3，姚 威

（1.教育部人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地 清華大學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究中心，北京 100084；2.中國發(fā)明協(xié)會(huì)，北京 100120；3.清華大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100084；4.浙江大學(xué) 發(fā)展戰(zhàn)略研究院，杭州 310068）

1 經(jīng)典TRIZ面臨的問題

經(jīng)典TRIZ 是 由G.S.Altshuller（1926—1998）本人及其所認(rèn)可的學(xué)生們（從20世紀(jì)40年代中期到80年代中期）開發(fā)、完善的一套系統(tǒng)化創(chuàng)新方法［1］，其偉大之處在于使發(fā)明創(chuàng)新從此走上了一條遵循客觀規(guī)律、應(yīng)用發(fā)明方法的道路。前蘇聯(lián)解體后，隨著經(jīng)典TRIZ 的研究人員移居到歐美等西方國家，TRIZ開始向世界擴(kuò)散，受到了各國學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的極大關(guān)注和熱捧，被認(rèn)為是20世紀(jì)以來最重大的發(fā)明，可與達(dá)爾文的生物進(jìn)化論和馬克思的人類社會(huì)進(jìn)化論相提并論［2-4］。

盡管在過去的20多年TRIZ 應(yīng)用取得了很大進(jìn)展，但是總體來說尚未達(dá)到人們預(yù)想的推廣效果。從學(xué)員處經(jīng)常聽到的反饋是：老師講得激情四射，學(xué)員聽得熱血沸騰，但回到企業(yè)解決問題時(shí)卻不知如何使用。

21世紀(jì)初，國際上不少學(xué)者開始對(duì)經(jīng)典TRIZ提出質(zhì)疑并呼吁改革。通過總結(jié)，筆者認(rèn)為經(jīng)典TRIZ存在以下問題：

第一，經(jīng)典TRIZ本身體系過于龐大，雖擁有多套定義和分析問題的工具但不夠簡潔明了，雖擁有多套解題工具但彼此間缺乏聯(lián)系，既缺乏公理，又缺乏統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，并且在技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的真正動(dòng)力和解題的核心理念方面缺乏明確的概念［5］。上述特點(diǎn)導(dǎo)致初學(xué)者難懂，特別是難以真正掌握和運(yùn)用。日本TRIZ專家中川徹在日本理工大學(xué)曾對(duì)日本企業(yè)家做過2天培訓(xùn)，而學(xué)員們的反映是——似一頭霧水，沒有聽懂［6］。英國TRIZ 專家曼恩曾做過調(diào)查統(tǒng)計(jì)：在經(jīng)過3天的培訓(xùn)后，只有5%的人能真正地深入理解和掌握TRIZ，多數(shù)人不能深入理解［7］。

第二，體系的復(fù)雜性導(dǎo)致培訓(xùn)時(shí)間過長且難以掌握。在俄羅斯，早期一些研究TRIZ的學(xué)者認(rèn)為，真正掌握TRIZ至少需要5～8年。在中國，部分高端培訓(xùn)班的培訓(xùn)周期長達(dá)4個(gè)月——每月開展為期1周的集中培訓(xùn)，其余時(shí)間回單位練習(xí)應(yīng)用。學(xué)員們普遍反映時(shí)間過長、難以堅(jiān)持到底。Altshuller在一生中的后期曾提出經(jīng)典TRIZ的下一階段的開發(fā)目標(biāo)：“如何將無限量的創(chuàng)造性問題統(tǒng)一為一種規(guī)范形式并提供相應(yīng)的解決方案”。2014年初，國際TRIZ協(xié)會(huì)（MA TRIZ）的TRIZ 研究開發(fā)委員會(huì)（TRIZ R&D Council，TRDC）認(rèn)為：“現(xiàn)在已經(jīng)到了對(duì)經(jīng)典TRIZ的主要基本理論進(jìn)行修訂的時(shí)刻了。其中一些最初的基本理論必須予以糾正，以適應(yīng)新的實(shí)際情況。為了進(jìn)一步推進(jìn)，TRIZ 界必須在新的基本理論下進(jìn)行……”。

2 U-TRIZ與SAFC模型

2.1 U-TRIZ概述

筆者基于自身多年來努力學(xué)習(xí)經(jīng)典TRIZ和長期深入科研院所、工礦企業(yè)開展應(yīng)用培訓(xùn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合對(duì)當(dāng)前活躍在以色列、歐美等國家和地區(qū)的，包括SIT、USIT 等流行版本在內(nèi)的現(xiàn)代TRIZ的學(xué)習(xí)，提出了一個(gè)新的TRIZ 的分支理論——UTRIZ。“U”的全拼是Unified，意譯為統(tǒng)一的TRIZ。U-TRIZ的重點(diǎn)在于：

第一，汲取了經(jīng)典TRIZ 以及現(xiàn)代TRIZ 各分支理論的精華，建立了“物質(zhì)-屬性-功能-因果”（Substance-Attribute-Function-Result，SAFC）分析模型和U-TRIZ解題流程；

第二，統(tǒng)一并準(zhǔn)確定義了各種常用技術(shù)術(shù)語；

第三，建立了強(qiáng)大的功能屬性效應(yīng)知識(shí)庫；

第四，摸索出一套易學(xué)習(xí)、易弄懂、易應(yīng)用、易出成果的培訓(xùn)方法，有助于在全國范圍內(nèi)推動(dòng)創(chuàng)新方法教育的開展，迅速提高全民族的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新水平。

U-TUIZ的解題流程如圖1所示。

圖1 U-TUIZ解題流程

人們總是樂于“解決”問題，而不愿在思考定義問題上多花時(shí)間。事實(shí)上，解決問題必須從“分析系統(tǒng)定義問題”開始。建立一個(gè)較好的、用于分析問題的統(tǒng)一模型，由此對(duì)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行深入、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治觯墒刮覀內(nèi)嬲J(rèn)識(shí)組成技術(shù)系統(tǒng)的每個(gè)組件的屬性和功能，梳理問題中隱含的邏輯鏈及其形成機(jī)制，為找出問題的根源奠定基礎(chǔ)；從梳理出的邏輯鏈及其形成機(jī)制中，找出解決問題的所有可能的“突破點(diǎn)”；從所有可能的突破點(diǎn)中，找出“最優(yōu)”的突破點(diǎn)，即在現(xiàn)有的資源條件下（知識(shí)、技術(shù)、時(shí)間和成本等）以最小的代價(jià)最高效地獲得“理想化最終結(jié)果”（ideal final result，IFR）。

在U-TRIZ解題流程中，技術(shù)系統(tǒng)分析環(huán)節(jié)被特別加強(qiáng)，SAFC 分析模型——它是實(shí)現(xiàn)迭代創(chuàng)新（產(chǎn)品改進(jìn)求解）和原始創(chuàng)新的重要工具——就是為此而創(chuàng)建的。

改進(jìn)的公理化設(shè)計(jì)理論（axiomatic design theory，ADT）和質(zhì)量功能展開（quality function deployment，QFD）是實(shí)施原始創(chuàng)新（或突破性創(chuàng)新）不可缺失的工具：運(yùn)用改進(jìn)的公理化設(shè)計(jì)理論，通過需求、功能、原理、結(jié)構(gòu)和參數(shù)鏈的反復(fù)迭代，準(zhǔn)確定位市場需求；通過質(zhì)量功能展開，將市場需求轉(zhuǎn)化為客戶最希望獲得產(chǎn)品的屬性參數(shù)。

限于篇幅，本文無法對(duì)U-TRIZ展開全面介紹，僅重點(diǎn)介紹U-TRIZ的獨(dú)創(chuàng)分析工具——SAFC 模型。

2.2 SAFC分析模型的基本構(gòu)成

SAFC分析模型中各種符號(hào)的中英文全稱見表1。

表1 SAFC分析模型中的各種符號(hào)

屬性是用來闡明物質(zhì)特性的一個(gè)重要概念，可用物質(zhì)的物理、化學(xué)或幾何參數(shù)來表達(dá)（如物質(zhì)具有質(zhì)量屬性，其參數(shù)就是重量度量值）。屬性會(huì)隨時(shí)間的推移、空間的變化而改變，并具有方向性。人們常說“買商品就是買功能”，事實(shí)上，人們不僅僅需要功能，還要具有優(yōu)良屬性的產(chǎn)品。

物質(zhì)分優(yōu)良屬性物質(zhì)、場屬性物質(zhì)和效應(yīng)物質(zhì)?！肮δ堋焙汀敖Y(jié)果”都是兩個(gè)物質(zhì)屬性相互作用的產(chǎn)物。一種物質(zhì)有多種屬性，同一種屬性由多種物質(zhì)具有，一種功能可以延展多種屬性。

場是以某一特定物質(zhì)為載體的一種特殊屬性，某種場也可以由多種物質(zhì)引起，如磁鐵能夠產(chǎn)生磁場，電流感應(yīng)能產(chǎn)生磁場，超導(dǎo)環(huán)能形成更穩(wěn)定、更強(qiáng)大的磁場。

效應(yīng)是屬性的輸入和輸出，是兩個(gè)物質(zhì)屬性相互作用的結(jié)果。效應(yīng)施加在被作用物質(zhì)上即形成了功能。由于這種施加是必然發(fā)生的，因此通常我們認(rèn)為兩個(gè)物質(zhì)的屬性相互作用形成功能。多個(gè)效應(yīng)組合可形成效應(yīng)鏈。找到效應(yīng)后就要找到效應(yīng)的載體——效應(yīng)物質(zhì)，并將效應(yīng)鏈轉(zhuǎn)換為SAFC模型鏈。充分運(yùn)用效應(yīng)是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)明的一條重要路徑。

在SAFC分析模型中，S1和S2是兩個(gè)相互作用的物質(zhì)，各自對(duì)應(yīng)的屬性為A1和A2。習(xí)慣上，將物質(zhì)S1作為功能載體——發(fā)出動(dòng)作的主體，將物質(zhì)S2作為接受動(dòng)作的客體；S3是實(shí)現(xiàn)功能后延展產(chǎn)生的、具有屬性A3的第三物質(zhì)；Fuh是物質(zhì)S1的屬性A1與物質(zhì)S2的屬性A2相互作用形成的、可能有用或有害的功能。標(biāo)準(zhǔn)的SAFC 分析模型如圖2 所示。

圖2 SAFC分析模型

2.3 SAFC分析模型的產(chǎn)生

應(yīng)用SAFC 分析模型，首先要接受一個(gè)公理：物質(zhì)之間的相互作用是一種客觀存在。物質(zhì)之間必然發(fā)生相互作用是公理。恩格斯在《自然辯證法》一書中對(duì)兩個(gè)有聯(lián)系物質(zhì)的屬性的“相互作用”給予了精湛的說明：“當(dāng)我們以當(dāng)代自然科學(xué)的觀點(diǎn)，從總體上觀察運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)時(shí)，相互作用是在我們面前最先發(fā)現(xiàn)的東西。我們觀察到了一系列的運(yùn)動(dòng)形式：機(jī)械運(yùn)動(dòng)、熱、光、電、磁、化學(xué)的化合與分解、聚合態(tài)的過渡、有機(jī)生命。所有它們（如果將有機(jī)生命暫時(shí)除外），都在相互轉(zhuǎn)變、互為條件，在一處是原因，在另一處是作用，熱、光、磁、化學(xué)是物質(zhì)的屬性，兩個(gè)有聯(lián)系物質(zhì)的相互作用形成功能”。

基于該公理，我們用如下5個(gè)推理來表示相互作用的邏輯關(guān)系。

推理一：功能是兩個(gè)有聯(lián)系物質(zhì)的屬性相互作用的結(jié)果，形成一個(gè)有用功能或有害功能，如圖3所示。

推理二：兩個(gè)物質(zhì)相互作用后形成的功能衍生屬性可傳遞給第三個(gè)物質(zhì)，如圖4所示。

圖3 推理一

圖4 推理二

推理三：因果是兩個(gè)有聯(lián)系物質(zhì)的屬性相互作用的結(jié)果，如圖5 所示（下層為因，上層為果）。例如，雙金屬片溫控結(jié)構(gòu)受熱后之所以會(huì)變彎，是因?yàn)閮蓚€(gè)有聯(lián)系的金屬片1和金屬片2具有不同的熱膨脹性。

圖5 推理三

推理四：功能和因果都是兩個(gè)有聯(lián)系物質(zhì)的屬性相互作用的結(jié)果。

由推理一和推理二形成的功能結(jié)果與推理三形成的因果結(jié)果具有完美的一致性，即物質(zhì)S1的屬性A1與物質(zhì)S2的屬性A2相互作用，既形成了功能結(jié)果Fuh，也形成了因果結(jié)果S3，并且功能結(jié)果Fuh通過屬性A3與因果結(jié)果S3相關(guān)聯(lián)，A3既是物質(zhì)S3的屬性，也是Fuh的衍生屬性。將經(jīng)典TRIZ中的物場、功能、屬性和因果等多種創(chuàng)新要素整合到一個(gè)SAFC分析模型中，正是U-TRIZ的最大創(chuàng)新亮點(diǎn)，如圖6所示。

推理五：因果兩個(gè)方面是相互依存、相互聯(lián)接的。一個(gè)結(jié)果的產(chǎn)生，意味著一輪相互作用的結(jié)束，也意味著新一輪相互作用的開始。而前一輪相互作用的結(jié)果，正是新一輪相互作用的原因，預(yù)示著新的要素或全新事物的不斷產(chǎn)生，如圖7所示。

2.4 SAFC分析模型的應(yīng)用步驟

SAFC分析模型實(shí)質(zhì)上是功能分析模型與因果分析模型的組合體（同時(shí)兼顧了物場分析和屬性分析）。

圖6 推理四

圖7 推理五

繪制SAFC分析模型的步驟如下：

第一步，在界定的、有問題的技術(shù)系統(tǒng)范圍內(nèi)，識(shí)別并標(biāo)注出所有相關(guān)的物質(zhì)/組件，如S1和S2。

第二步，按照兩兩相互作用的物質(zhì)/組件關(guān)系，將S1和S2作為三角形底端的兩個(gè)頂點(diǎn)，分別向上標(biāo)出導(dǎo)致兩個(gè)物質(zhì)產(chǎn)生功能的屬性A1和A2。

第三步，在兩個(gè)物質(zhì)的上方（三角形中心位置），標(biāo)出兩個(gè)物質(zhì)的屬性相互作用后產(chǎn)生的功能Fuh并以實(shí)線連接，識(shí)別功能的類別，找出有害的、過渡的或不足的功能，確定需要解決的問題。

第四步，找到相互作用的兩個(gè)物質(zhì)的衍生物質(zhì)S3，并將之置于三角形的頂端。

第五步，用虛線連接S1與S3以及S2與S3，這兩段虛線表示物質(zhì)屬性的傳遞次序和上層結(jié)果S3的成因，再以S3作為下一個(gè)SAFC三角形模型分析的起點(diǎn)之一，找到其屬性A3與另一個(gè)物質(zhì)屬性的相互作用，由此形成因果功能鏈。因果功能鏈的終止條件是：當(dāng)不能繼續(xù)找到下一層的原因時(shí)；當(dāng)達(dá)到自然現(xiàn)象時(shí)；當(dāng)達(dá)到制度/法規(guī)/權(quán)利/成本等的極限時(shí)。

第六步，實(shí)施對(duì)SAFC 分析模型的轉(zhuǎn)換，消除有害的或不足的功能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)新。

2.5 SAFC分析模型的轉(zhuǎn)換

當(dāng)S1與S2的屬性相互作用而產(chǎn)生有害功能Fh以及不理想的物質(zhì)S3時(shí)，通過轉(zhuǎn)換SAFC 分析模型可以變有害功能Fh為有用功能Fu，同時(shí)可使不理想的物質(zhì)S3轉(zhuǎn)變?yōu)檩^理想的物質(zhì)S4。通過以下3種途徑可實(shí)現(xiàn)SAFC分析模型的轉(zhuǎn)換（見圖8）：①引入效應(yīng)物質(zhì)（E）；②引入新的場物質(zhì)（F）；③引入新的、具有特殊優(yōu)良屬性的物質(zhì)（A），引入的新屬性分別與A1、A2或A3相互作用，從而形成新的功能和較理想的物質(zhì)S3。

圖8 SAFC分析模型的轉(zhuǎn)換

新屬性可能來自外部引入的新物質(zhì)屬性，也可能來自物質(zhì)S1和S2內(nèi)部未被認(rèn)識(shí)的或尚未被利用的隱性屬性（不是藉由引入外部物質(zhì)而獲得）。對(duì)SAFC分析模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換的實(shí)質(zhì)是：人們在不同的時(shí)空條件下對(duì)不同相態(tài)的物質(zhì)屬性實(shí)施改變、增加、減少、測量和穩(wěn)定等精心操作。

舉例說明SAFC分析模型的轉(zhuǎn)換：為了使帶有襯墊緊固件中的楔子從難以拔出轉(zhuǎn)換為可以輕易拔出，用具有屬性A4的低熔點(diǎn)合金襯墊替換原先的具有屬性A2的襯墊，如圖9所示。

圖9 SAFC分析模型轉(zhuǎn)換——以帶有襯墊緊固件中的楔子為例

3 SAFC分析模型的應(yīng)用實(shí)例

3.1 實(shí)例1：工程難題解決——杰克遜紀(jì)念堂外墻腐蝕問題

杰克遜紀(jì)念堂的外墻因總有許多鳥糞而需要經(jīng)常利用清洗劑清刷。久而久之，杰克遜紀(jì)念堂的外墻出現(xiàn)了被腐蝕的跡象。然而，與杰克遜紀(jì)念堂相距不遠(yuǎn)的林肯紀(jì)念堂卻未出現(xiàn)過這種情況。這是什么原因？如何解決？

學(xué)過TRIZ的大多數(shù)人都知道這個(gè)分析案例。作為比較，我們先用現(xiàn)代TRIZ中的經(jīng)典因果分析、因果屬性分析梳理出其因果鏈，如圖10和圖11所示。經(jīng)典功能分析模型如圖12所示。

圖10 經(jīng)典因果分析結(jié)果

圖11 因果屬性分析結(jié)果

在圖10（經(jīng)典因果分析）中，很多長方框被用線條串接到一起而形成因果鏈。每個(gè)下層長方框是上層長方框的原因，每個(gè)上層長方框是下層長方框的結(jié)果。每層的原因都可以是問題成因，但是唯有最低層的原因是根本原因。在圖11（改進(jìn)的因果屬性分析）中，下層屬性向上傳遞，默認(rèn)兩個(gè)物質(zhì)屬性的相互作用為“與”的關(guān)系，下層物質(zhì)屬性是上層結(jié)果的成因，而上層結(jié)果的屬性又是更上一層結(jié)果的成因之一。即：“破損的外墻”源于“清洗劑”腐蝕了“骯臟的外墻”；“骯臟的外墻”源于“潔凈的外墻”沾上了“大量的鳥糞”；“大量的鳥糞”是“饑餓的鳥”吃了“大量的蜘蛛”而留下的；“大量的蜘蛛”是因?yàn)椤梆囸I的蜘蛛”來吃了“大量的小蟲”；“大量的小蟲”是因?yàn)椤俺渥愕年柟狻睘橹峁┝丝晒┦秤玫摹盎覊m”。無論是圖12 還是圖13，一路將原因分解下來，不難看出，去掉一個(gè)最低層的根本原因即可解決問題，即設(shè)法不產(chǎn)生“有機(jī)的灰塵”或沒有“充足的陽光”照射。在開放式大廳里想做到?jīng)]有灰塵是不可能的，但是沒有“充足的陽光”卻不是難事。因此，為避免杰克遜紀(jì)念堂必須經(jīng)常用清洗劑清洗墻面的最終解決辦法竟是一個(gè)意想不到的、廉價(jià)的、極其有效的方案——只需給紀(jì)念堂的所有窗戶拉上窗簾！

圖12 經(jīng)典功能分析模型

在經(jīng)典功能分析（見圖12）中，從功能分析的邏輯關(guān)系來看，鳥糞“污染外墻”和清洗劑“腐蝕外墻”是最終造成外墻破損的有害功能。一路追蹤下去，充足的陽光是有機(jī)灰塵滋生蟲卵的“溫床”，如果沒有陽光，也就沒有鳥糞，也就沒有清洗劑“腐蝕外墻”的有害功能了。解題結(jié)論同上。

如果采用U-TRIZ 的SAFC 模型分析這個(gè)問題，則可得到如圖13所示的分析結(jié)果。

圖13 SAFC分析模型實(shí)例——杰克遜紀(jì)念堂外墻腐蝕問題

從SAFC分析模型可以看出，因果屬性分析和功能屬性分析是同時(shí)進(jìn)行的，完全可以得出同樣的解題方案。在SAFC 分析模型的因果屬性分析部分，由于必須是兩個(gè)物質(zhì)屬性的相互作用，因此兩個(gè)物質(zhì)屬性之間只有“與”的關(guān)系，相互作用關(guān)系更為嚴(yán)謹(jǐn)。

3.2 實(shí)例2：技術(shù)預(yù)測——醫(yī)學(xué)用核磁共振成像技術(shù)的產(chǎn)生歷程

效應(yīng)是指應(yīng)用本領(lǐng)域或其他領(lǐng)域的有關(guān)定律或科學(xué)原理。按照定律規(guī)定的原理，將輸入流轉(zhuǎn)化為輸出流即可實(shí)現(xiàn)需要的功能。單一效應(yīng)往往不足以實(shí)現(xiàn)所需功能，多個(gè)效應(yīng)的組合（“效應(yīng)鏈）會(huì)使系統(tǒng)功能更為強(qiáng)大。效應(yīng)應(yīng)用模式有多種形式，SAFC分析模型就可以很好地表示這種效應(yīng)組合與更替關(guān)系。

醫(yī)用核磁共振成像技術(shù)先后獲得了5個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)，是應(yīng)用效應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)不斷突破創(chuàng)新的典范之一。圖14為醫(yī)用核磁共振成像技術(shù)誕生歷程的效應(yīng)鏈；圖15為醫(yī)用核磁共振成像技術(shù)誕生歷程的因果鏈；圖16 為醫(yī)用核磁共振成像技術(shù)的SAFC分析模型。

圖14 醫(yī)用核磁共振成像技術(shù)誕生歷程的效應(yīng)鏈

圖15 醫(yī)用核磁共振成像技術(shù)誕生歷程的因果鏈

Isidor Isaac Rabi發(fā)現(xiàn)，磁場中的原子核會(huì)沿磁場方向呈正向或反向有序平行排列，而施加無線電波后，原子核的自旋方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)。這是人類對(duì)原子核與磁場以及外加射頻場相互作用的最早認(rèn)識(shí)。Rabi于1944年首先獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；Felix Bloch和Edward Purcell共同開發(fā)了核磁精密測量的新方法并由此發(fā)現(xiàn)了核磁共振效應(yīng)，于1952年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。瑞士物理化學(xué)家R.R.Ernst在發(fā)展高分辨核磁共振波譜學(xué)方面做出了杰出貢獻(xiàn)——包括脈沖傅利葉變換核磁共振譜、二維核磁共振譜核磁共振成像，于1991年獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。瑞士科學(xué)家Kurt Wüthrich、美國科學(xué)家John B.Fenn和日本科學(xué)家田中耕因“發(fā)明了利用核磁共振技術(shù)測定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法”，于2002 年共同獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；美國科學(xué)家Paul Lauterbur和英國科學(xué)家Peter Mansfield憑借在核磁共振成像技術(shù)領(lǐng)域的突破性成就，于2003 年共同獲得諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

圖16 醫(yī)用核磁共振成像技術(shù)的SAFC分析模型

3.3 實(shí)例3：產(chǎn)品改進(jìn)——腎結(jié)石提取器的改進(jìn)

傳統(tǒng)的腎結(jié)石提取器（如圖17a所示）通過手控金屬線拉動(dòng)夾鉗提取結(jié)石，但因手易抖動(dòng)且夾持力較小而無法破碎較大結(jié)石。如何開發(fā)一種新的結(jié)石提取器以實(shí)現(xiàn)對(duì)大結(jié)石的破碎？問題的關(guān)鍵是：必須在小空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)較大的力。而要將原來不穩(wěn)定的小夾持力變?yōu)榉€(wěn)定的大夾持力，需要引入新的效應(yīng)物質(zhì)記憶合金，用“熱量”和“伸縮性”兩個(gè)物質(zhì)屬性替換原有屬性——“抖動(dòng)性”和“拉力”?，F(xiàn)代的腎結(jié)石提取器（如圖17b所示）將金屬線改為形狀記憶合金傳力線，用熱水加熱形狀記憶合金線至80攝氏度，使之處于超彈性相變收縮狀態(tài)，其結(jié)果是形狀記憶合金線能瞬間縮短，帶動(dòng)夾鉗產(chǎn)生很大的夾持力，從而可以破碎較大的腎結(jié)石。傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的腎結(jié)石提取器的SAFC 分析模型轉(zhuǎn)換如圖18所示。

圖17 傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的腎結(jié)石提取器示意圖

圖18 傳統(tǒng)和現(xiàn)代腎結(jié)石提取器的SAFC分析模型轉(zhuǎn)換

4 結(jié)語

由于SAFC 分析模型將技術(shù)系統(tǒng)的物質(zhì)、屬性、功能和因果四個(gè)方面的分析融合在統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)中，因此用它來定義和分析問題會(huì)獲得意想不到的效能：

第一，SAFC分析模型以相互作用的兩個(gè)物質(zhì)屬性為核心要素，通過結(jié)構(gòu)化、程序化的分析，從因果鏈或功能結(jié)構(gòu)中的每個(gè)環(huán)節(jié)找到解決問題的突破口。

第二，SAFC分析模型可幫助工程師們準(zhǔn)確地找到導(dǎo)致技術(shù)系統(tǒng)中產(chǎn)生有害功能的物質(zhì)或組件的屬性，借助于“效應(yīng)知識(shí)庫”對(duì)那些不需要的屬性進(jìn)行變、增、穩(wěn)、減、測的有效操作。在如今的大數(shù)據(jù)時(shí)代，SAFC分析模型與效應(yīng)知識(shí)庫是上佳匹配。

第三，簡潔明了的SAFC 分析模型可使廣大初學(xué)者迅速理解、掌握和運(yùn)用。

對(duì)任何錯(cuò)綜復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)分析透徹之日，即獲得理想化解題結(jié)果之時(shí)。參照“U-TRIZ 解題流程圖”開展的TRIZ創(chuàng)新方法培訓(xùn)，一般經(jīng)歷3個(gè)階段、為期80個(gè)小時(shí)，之后就能獨(dú)立地解決相應(yīng)的發(fā)明問題。與過去通常舉辦的200學(xué)時(shí)的培訓(xùn)相比，培訓(xùn)時(shí)間實(shí)現(xiàn)了大幅縮短，從而使發(fā)明創(chuàng)新的時(shí)間和周期降至最短、成本降至最低。

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