系統裁剪法在解決實際問題中的應用

文/李會平

系統裁剪法在解決實際問題中的應用

文/李會平

當創新成為整個世界的追求，當中華民族正在經歷從中國制造走向中國創造的蛻變，高效的創新方法——TRIZ的地位顯得尤為重要和突出。

TRIZ音譯為萃智，由前蘇聯發明家根里奇·阿奇舒勒創立。阿奇舒勒14歲時就獲得首個專利——水下呼吸器，15歲時制作了一條船，使用的是碳化物作燃料噴氣發動機，堪稱發明界的天才。

1946年，阿奇舒勒被安排到海軍專利局從事專利審核工作，接觸了大量的專利資料，他發現了發明背后存在著某種規律和模式，便形成了TRIZ的原始思想基礎。隨后，他帶領其研究團隊通過對250萬件高水平發明專利進行分析和提煉之后總結出來TRIZ理論，用以指導人們進行發明創新、解決工程問題。他說，你可以等待100年獲得頓悟，也可以利用這些原理用15分鐘解決問題。

曾經一度，TRIZ發明理論被稱為當時蘇俄競爭的神秘武器。系統裁剪法即為TRIZ發明理論中的一種發明方法……

系統裁剪法的概念

系統裁剪法，顧名思義，是把系統進行裁剪、修整，使其更加簡潔、方便或者高功效，或者說使其更加理想化。在TRIZ理論中，對其這樣定義：通過裁剪系統的某個組件，然后把該組件提供的有用功能重新分配到其他剩余的組件及超系統組件上，來改善技術系統。

在實際生產中，生產商往往糾結于是要保產品成本還是把產品功能放在第一位，理想的結果是，魚和熊掌兼得，既不增加成本，又能保留甚或增加功能。同樣的，在技術系統中，理想的功能組件應該是無成本無消耗，但功能完備（如圖1所示）。

圖1

系統裁剪的目的是通過精簡組件數量，降低系統成本；優化功能結構，合理布局系統架構；體現功能價值，規避競爭對手專利；消除過度、有害、重復等功能，提高系統理想化程度。其前提是確保被裁剪組件的有用功能重新分配。

那么，在具體的操作中，我們如何選擇被裁剪的組件呢？首先，按照功能分析的結果，對各組件進行價值評價，從價值最低的組件、提供輔助功能的組件、實現相同功能的組件、具有有害功能的組件依次開始實施系統裁剪。理想化的功能模型是，如果能夠實施裁剪，那么裁剪后技術系統的功能模型中包含系統裁剪后剩余的組件，并將被裁剪組件的有用功能重新進行了分配。即，如果我們解決了被裁剪組件的功能完成問題，那么就可以立即得出解決方案實施裁剪。

系統裁剪的實施方法

實施裁剪法工作前，我們要構建組件模型，進行組件評價。分析的時候從功能入手；裁剪的時候從組件入手。

實施裁剪的方法之一是，若沒有組件B，因此組件B也就不需要組件A的作用，那么組件A可以裁剪掉。

比如最普通的凳子，其組件分別為面、腿、撐，若沒有這些組件，木墩，同樣可以完成凳子的功能。如今的實際生活中也隨處可見原生態類的飯店用質樸的木墩代替凳子的情況，不但實際功能不受損，還更添田園和質樸氣息。

實施裁剪的方法之二是，組件B能自我完成組件A的功能，組件A可被裁減掉。

例如濟源市金馬焦化有限公司的一個節能減排項目。在發電廠循環水部分，改循環水冷卻塔冷卻風機電機為水輪機，利用冷卻水回水壓力帶動水輪機，由水輪機帶動風機運行。改造之前，電力帶動電機，電機帶動風機；改造后，冷卻水回水壓力帶動水輪機，水輪機帶動風機，如此，電力部分可被裁減掉。通過技術改造，每臺風機每小時可節約用電55 kw.h，公司每年可節約用電248萬度，累計折標準煤1 003噸。

實施裁剪的方法之三是，技術系統或超系統中其他的組件可以完成組件A的功能，組件A可被裁減掉。

例如：平煤集團的焦爐煤氣發電及余熱梯次利用技術研究與示范工程項目。項目中，本來焦爐煤氣和余熱需要專門的處理系統處理后才可外排。但由于①平煤集團新建的QD20燃氣輪機發電機組外輸電力系統及電廠啟動時所用電源由焦化廠電力系統統籌設計。②每年有大約為11 296 nm3/h的焦爐煤氣得不到充分利用。集團利用這部分煤氣為本項目發電的燃料，燃料進入該燃氣輪機電站后，經過進一步分離、過濾、加熱、增壓，達到燃氣輪機發電機組的進氣要求后，進入燃氣輪機發電機組進行發電。

實施裁剪的方法之四是，技術系統的新添組件可以完成組件A的功能。

這類方法在實際生活應用中比較廣泛也比較常見，例如帶橡皮的鉛筆、太陽能帳篷以及還沒有進入市場的帶太陽能板的褲子等。

通過對以上四種實施裁剪方法的觀察，我們不難發現，實施裁剪法的關鍵是，解決裁剪后組件A的功能如何完成的問題。

裁剪后，我們考慮功能替代的順序應該是受體——系統——超系統——新系統。①組件B自我實現組件A的功能；②系統中其他組件能夠實現組件A的功能；③超系統組件能夠實現組件A的功能；④系統外新組件C實現組件A的功能。

根據功能實現效果和途徑的不同，裁剪法可分為四類。第一類是重復功能的整合，裁剪具有重復功能的組件，以實現系統精簡的目標；第二類是有害功能的去除，裁剪具有有害功能的組件，但同時要確保能夠正常體現其他功能；第三類是存在功能即有害有用并存，遇到這種情況，要注意裁剪存在功能的組件時，將其有用功能轉移、替代，確保系統能夠較好地體現功能；第四類是功能正常但體現較弱、效率不高或成本較高，這時我們需要裁剪掉實現功能不夠理想的組件，將功能轉移到其他組件以確保系統更高效地實現功能，即通過功能優化，追求更理想、更高效實現功能的系統。

通過以上內容的綜合，得出實施裁剪法的步驟是：1.確定系統裁剪對象：組件A（裁剪前，分析組件A的有用功能）；2.構建理想化的功能模型（裁剪后，保留有用功能的功能模型）；3.提出問題，尋找解決方案。問題：裁剪后組件A的有用功能如何實現？怎樣實現？

提出解決方案：功能轉移（某一組件上）、功能分解（若干組件上）、功能替代（系統組件、超系統組件、新的組件等）

裁剪法運用實例分析

以近視眼鏡為例。其組件模型如圖2所示。

圖2

在技術系統中，鏡腿支撐鏡框，鏡框支撐鏡片，鏡片改變超系統中的光線方向，然后折射到超系統中的眼睛從而實現清晰看物的目的。根據每個組件價值列出其功能級別。（如圖3所示。）

圖3

然后，選擇價值最低的組件——鏡腿，建立理想化的功能模型（如圖4所示），提出問題，尋找解決方案。

圖4

經系統裁剪分析，鏡腿的功能是支撐鏡框，若符合以下條件，鏡腿可被裁剪：A、沒有鏡框（因此鏡框不需要支撐作用）；B、鏡框自我完成支撐作用；C、技術系統中其他組件完成支撐鏡框作用—鏡片；或超系統組件完成支撐鏡框作用—手、眼睛。很明顯，現實生活中這3種情況都已經實現。

繼續進行系統裁剪分析，價值最低的組件是鏡框，建立理想化的功能模型（如圖5所示），提出問題，尋找解決方案。

圖5

鏡框的功能是支撐鏡片，若符合以下條件，鏡框可被裁剪：A、沒有鏡片（因此鏡片不需要支撐作用；B、自我完成支撐作用；C、技術系統中其他組件完成支撐鏡片作用，或超系統組件完成支撐鏡片作用。通過分析，我們得出解決方案是隱形眼鏡。

第三次進行系統裁剪分析，價值最低的組件是鏡片，建立理想化的功能模型（如圖6所示），提出問題，尋找解決方案。

圖6

鏡片的功能是改變光線的方向，使其進入眼睛。若符合以下條件，鏡片可被裁剪：A、沒有鏡片，因此鏡片不需要改變光線方向的作用；B、鏡片自我完成改變光線方向的作用；C、技術系統中其他組件完成改變光線方向的作用，或超系統組件完成改變光線方向的作用。通過分析，我們得出解決方案是做激光治療近視眼鏡手術。

在TRIZ理論中，系統裁剪法是一種較基礎而實際運用中又極其普遍的一種方法，我們可以通過對系統實施裁剪，讓產品功能更好地體現的同時實現系統更簡潔和完美，讓生產商更靠近產品成本和功能共得的夢想。等待100年獲得頓悟，還是利用這些原理15分鐘解決問題？相信答案不言而喻。