组合原理

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什么是组合原理

  组合原理是指事物的整体或部分迭加的原理。

组合原理的具体描述[1]

  1)在空间上,将相同的物体或相关操作加以组合

  2)在时间上,将相同或相关的操作进行合并

组合原理的理论归纳与阐述[2]

  (1)组合原理在运用中并不是简单的叠加,应满足两个条件。

  1)不同技术因素构成具有统一结构与功能的整体;

  2)组合物应该具有新颖性、独特性和价值

  (2)组合的类型。组合的类型是多种多样的。分类的依据不同,分类的结果也各不一样。从组合机制的角度,可分为相加组合、杂交组合、替换组合、分割组合、系统组合。相加组合:是指把以前独立的事物组合起来,组合方式为与物相加或功能相加。如电子表和圆珠笔组合为带电子表的圆珠笔,电话与电视机组合为可视电话。

  杂交组合:是指将相关的不同事物,按照总体功能要求,组合成一种新型结构,从而产生具有新功能的事物。例如,环境化学、地球物理化学、计量经济学等,都是不同学科杂交组合产生的。“杂交”是生物学中的一个重要概念,但“杂交”并不是生物学所独有的,在创新活动中,“杂交”已成为人们创造发明的一种行之有效的方法。为了满足某种需要人们把具有相关性能的不同事物杂交组合成具有能满足某个功能目标的事物,而新功能是这些事物单独存在时所不具有的。

  替换组合:是指通过替换原来方式中某些因素,从而更新为下种新事物。由于存在不足的一面使旧事物在不能较好地满足社会需要的情况下,淘汰落后的因素,采用先进的因素,组成一种新颖、实用的新事物。例如电视机有黑白变为彩色,卧式变为直立式、遥控、直角平面,继而又向高清晰度、多画面、超薄式等新一代彩电发展。电视机不断与新技术组合,从而使电视机不断地推出新的产品

  分割组合:是指依据不同的环境和使用目的,将多种功能集于一体,以求一个物品有多用之便。例如,集遮阳、通风、防雨、保温等多功能于一体的新型帽子,设计思想新颖独特,克服了帽子功能单一的缺点,做到了不需要任何额外动力,在热时自然通风凉爽,在冷时隔热保温的功能。该发明可用于制造、冶金、建筑工人的安全帽,农牧渔民劳动帽;以及凉帽和旅游帽等,可全天候使用。

  系统组合:是指根据事物之间的联系,将它们有机地结合成为一体,具有化零为整的功能。例如,集成电路是以半导体晶体为基片,以专门的工艺技术将组成电路的电子管、电阻、电容等电子元件和互连线集成在芯片上形成微型电路的集合体。根据参与组合的组合因子的性质和主次以及组合的方式,组合的类型大体上分为同类组合、异类组合、主体附加、重组组合等四类。

  同类组合:又称同类自组,是指由两个或两个以上的相同或近于相同的事物简单的叠合。在同类组合中,参与组合的对象与组合前相比,其基本性能和基本结构一般没有什么根本性的变化。因而,同类组合是在保持事物原有的功能或者原有意义的前提下,通过数量的增加以弥补功能上的不足或求取新的功能。例如,日本松下公司总裁松下幸之助,早年曾把原来人们使用的电源单插头改为双头插座、三头插座,获得成功,取得了巨额的利润。同时,同类组合还包括自身组合这样一个特殊的情况。

  异类组合:是指来自不同领域的两种或两种以上不同种类的事物所进行的叠合。在异类组合中,被组合的因子来自不同的方面,各个因子彼此间一般没有明显的主次之分,参与组合的因子可以从意义、原则、构造、成分、功能等任何一方面或多方面相互进行渗透,从而使组合后的整体发生变化。异类组合实际上是一种异类求同,在创新中具有非常重要的意义。异类组合绝不是简单的凑合。例如,收音机和照相机放在一起就没有什么意义,因而是一种凑合而不是一项好的发明。在现代社会生活中人们见到的许多产品,都是异类组合的产物,如沙发床、带牙膏的牙刷等。

  主体附加:是指在原有的事物中补充进新的内容,在原有的物质产品上增添新的功能附件。在主体附加创新中,主体事物的性能基本上保持不变,附加物只是对主体起到补充、完善或者充分利用主体功能的作用。主体附加法的原理就是在一个主体上附加一个东西,产生一个新的发明,即:主体+附加物=新产品。有两种操作性比较强的组合模式:第一,附加组合模式。以主体物为中心,增加与主体物本身功能相关性不强甚至不相关的附加物或功能附件,这些附加物或功能附件对主体物起到补充的作用,如牙刷的功能是刷牙,给牙刷增加音乐播放的功能,音乐是起到补充辅助作用的。第二,辐射组合模式。主要是先对主体物进行充分的分析,然后再以主体物为中心,围绕主体物的某个部分或功能增加相应的附加物或功能附件,这些附加物或功能附件主要是完善或者充分利用主体物功能的作用。同样以牙刷为例,为了充分发挥牙刷手柄的功能,其前部毛刷是可以更换的,从而可用新的毛刷换去旧的形成新的组合产品。

  重组组合:是指在同一个事物的不同层次上分解原来的事物或者组合,然后再以新的方式重新组合起来。重组组合只是改变事物内部各个组成部分之间相互位置,从而优化事物的性能,它是在同一个事物上施行的,一般不增加新的内容。

  (3)组合原理中常用的组合方式。

  1)材料组合:为了满足某种需要,人们通过不同性能的材料组合,可以开发出新材料。例如,为了获得一种坚固的建筑材料,人们将钢筋和水泥组合为钢筋混凝土,从而改变了人类的生活。

  2)元件组合:将两件或两件以上韵物品组合在一起,从而增加新的功能,形成新产品。如把温度计、湿度计、雨量计、风速机、风向计等组合成气象观测的百页箱,这种组合中的物品都能发挥各自的功能。

  3)现象组合:把不同的科学现象组合起来,会出现新的技术现象,对新现象加以研究,形成新的技术原理,从而获得创新成果。如日本索尼研究所的山田敏之把“霍尔效应”与“磁阻效应”两个现象组合后,取得了磁半导体的研究成果。

  4)增减组合:增减组合是在原有产品的基础上,通过增减其中的元件,从而获得创新产品。这种组合可以让产品具有新的功能,形成新的产品。例如,潜水服加上加热装置,复印机加上翻译功能,净水装置加入高温处理过滤装置以杀死寄生虫卵等。这些在原产品上增加的元件,都使原产品增加了新的功能。有些产品的结构,它们具有相同的部件装置,若把它们组合在一起,就可共用一个装置,从而减少零部件,降低成本。如把录像机和电视机组合成一台新机,共同使用一个接收系统;组合音响共同使用一套功放及声频系统。这些组合,大大降低了成本并减少了体积。

组合原理案例分析[2]

案例一、中医药与麻醉

  祖国医学源远流长,不仅针灸、汤药是世界之瑰宝,而且由它们发展形成的中药麻醉也是处在世界领先地位。西方国家运用麻醉药是近100多年的事,而我国2000多年前的扁鹊就懂得用“毒酒”使人“迷死”。尤其是东汉著名外科学家华佗应用麻沸散进行手术。春秋战国时期,中医外科学已逐渐形成。据《列子》记载:“鲁公扈,赵玉婴二人有疾,扁鹊遂饮二人毒酒,迷死三日,剖胃探心,易而置之,投以神药,二人辞归。”宋代窦材的“扁鹊心书”记载用睡圣散作为灸治前的麻醉剂,其主要药物是曼陀罗花。《三国志·华佗列传》中记载:“疾发结于内,针药所不能及去,乃令先以酒服麻沸散,即醉无所觉,因刳破腹背,抽割积聚;若在肠胃,则断截湔洗,除去疾秽,既而缝合,敷以神膏,四五日创(疮)愈,一月之间平复。”说明在1700多年前,华佗就已经使用全身麻醉进行腹腔手术。据《神农本草经》、孙思邈《千金翼方》、李时珍《本草纲目》及赵学敏《串雅内编》介绍,有麻醉作用.的中药主要是曼陀罗,还有乌头、天南星、羊踯躅(又称为黄杜鹃)、蟾酥以及大麻、附子等。;1804年日本外科学家岗青州应用曼陀罗、草乌头制成“通仙散”,成功地进行了乳癌根治手术。我国1970年开始应用的中药麻醉,是从祖国医学的宝库中发掘整理出来的一种中西医结合的麻醉方法。

  1.案例评析

  上例中的麻醉药物都是对具有麻醉效果的中草药的组合运用,背后就隐含着组合原理。早在东汉时期,华佗使用的麻沸散是为了在手术中减轻患者的痛苦,由于其能让人在“刳破腹背”、“断截湔洗”的剧痛中“醉无所觉”而被称为“神药”,那么,这种神药到底是什呢?从《神农本草经》、《千金翼方》、《本草纲目》等著作中我们不难看出,具有麻醉作用的中药种类比较多,如曼陀罗、乌头、天南星等。可是,“神药”并不是单独由哪一种中药做成的,而是由多种中药组成的,其主要成分是曼陀罗。可见,早在1700多年前古人就懂得组合的重要性。但是,随着历史的推进,组合原理并没有失去其应有作用,而是在发挥越来越大的作用。在案例中,我们可以看出,在最近100多年前,日本外科学家岗青州研制脚“通仙散”也是多种中药组成的,和我国古代的麻沸散有着同样的创新原理。

参考文献

  1. 赵敏,史晓凌,段海波.TRIZ入门及实践=TRIZ INTRODUCTION AND PRACTICE.科学出版社,2009.03.
  2. 2.0 2.1 姚东明,何春生.创新学基础.上海科学技术出版社,2007.2.
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