3.3.4 理想化方法的应用
就“理想化”而言,其所涉及的范围非常广泛,可以是理想系统、理想过程、理想资源、理想方法、理想机器、理想物质等。
(1)理想系统就是既没有实体和物质,也不消耗能源,但是能实现所有需要的功能,而且不传递、不产生有害的作用(如废弃物、噪声等)。
(2)理想过程就是只有过程的结果,无须过程的本身,从提出了需求后的一瞬间就获得了所需要的结果。
(3)理想资源就是存在无穷无尽的资源,供随意使用,而且不必支付成本(如空气、重力、阳光、风、泥土、地热、地磁、潮汐等)。
(4)理想方法就是不消耗能量和时间,仅通过系统自身调节,就能够获得所需的功能。
(5)理想机器就是没有质量、体积,但能实现所需要的功能(类似理想系统)。
(6)理想物质就是没有物质,但是功能得以实现。
从以上描述可以看出,真正的理想系统是不存在的。但是,我们通过创新的方法巧妙应用,可以让现实中的系统无限趋近理想化的系统,即一步步提高现实系统的理想化程度(即理想度)。
就提高某种产品或者某个技术系统的理想度而言,我们可以从以下6个方向来做努力:
(1)通过增加新的、有用的功能,或从外部环境(最理想就是自然环境)获得功能。
(2)提高有用功能的级别,把尽可能多的功能高效传输到工作元件上。
(3)降低成本,充分利用内部或外部已存在的、可利用的资源,尤其是免费的理想资源。
(4)减少有害功能的数量,尽量剔除那些无效、低效、产生副作用的功能。
(5)降低有害功能的级别,预防和抑制有害功能产生,或者将有害功能转化为中性功能。
(6)将有害功能移到外部环境中去,不再成为系统的有害功能。
总之,理想度是一个综合表述技术系统的成本、经济效益与社会效益的客观指标。它可以作为评估某项技术创新成果,评估某种引进技术,或者评估重大技术专项的重要评估指标。
例3-14 运送矿渣。
图3-18 炼钢高炉
炼铁时在高炉里生成矿渣以及融化的镁、钙等氧化物的混合物(见图3-18)。炽热的矿渣达到1000℃,倒进大的钢水包里,并在铁路平板车上运去加工。
目前在开口的料斗里运送矿渣,由于表面冷却产生硬的外壳。这样不仅损失原料部分,还很难倒出矿渣。在工厂,为了捣碎这部分矿渣,要用专门的设备敲击外壳。但有窟窿的硬壳同样阻挡矿渣,以至于移动起来特别费力。在传统的产品改进思路中,设计者首先想到的就是要为料斗做隔热的盖子,这将使料斗特别沉重。盖上和打开盖子时不得不使用吊车,这不仅增加子系统的复杂性,而且增加的子系统也降低了系统的可靠性。显然,这不符合最终理想解(IFR)4个特点中的后2个。那么理想的盖子是什么样的呢?应该是不存在盖子,却实现了盖子的功能,即将矿渣和空气隔绝。
如果用最终理想解来分析,会得到截然不同的创新设计方案。
(l)设计的最终目的是什么?
答:矿渣不会冷却,能够很好地保温。
(2)最终理想解是什么?
答:矿渣自己保温。
(3)达到最终理想解的障碍是什么?
答:料斗周围有冷空气。
(4)出现这种障碍的结果是什么?
答:矿渣变硬,不容易倒出。
(5)不出现这种障碍的条件是什么?
答:矿渣上面有隔绝冷空气的物质。
(6)创造这些条件可用的资源是什么?
答:矿渣、空气。
解决方案:在液体矿渣上洒冷水,泼上的水和热矿渣相互作用产生了矿渣泡沫,泡沫是很好的保温体和很好的盖子,而且很容易将液体矿渣倒出来。这里,解决问题的资源是矿渣本身,矿渣和冷水结合可以产生新的特性。