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3.3.4 理想化方法的應用

就“理想化”而言,其所涉及的范圍非常廣泛,可以是理想系統、理想過程、理想資源、理想方法、理想機器、理想物質等。

(1)理想系統就是既沒有實體和物質,也不消耗能源,但是能實現所有需要的功能,而且不傳遞、不產生有害的作用(如廢棄物、噪聲等)。

(2)理想過程就是只有過程的結果,無須過程的本身,從提出了需求后的一瞬間就獲得了所需要的結果。

(3)理想資源就是存在無窮無盡的資源,供隨意使用,而且不必支付成本(如空氣、重力、陽光、風、泥土、地熱、地磁、潮汐等)。

(4)理想方法就是不消耗能量和時間,僅通過系統自身調節,就能夠獲得所需的功能。

(5)理想機器就是沒有質量、體積,但能實現所需要的功能(類似理想系統)。

(6)理想物質就是沒有物質,但是功能得以實現。

從以上描述可以看出,真正的理想系統是不存在的。但是,我們通過創新的方法巧妙應用,可以讓現實中的系統無限趨近理想化的系統,即一步步提高現實系統的理想化程度(即理想度)。

就提高某種產品或者某個技術系統的理想度而言,我們可以從以下6個方向來做努力:

(1)通過增加新的、有用的功能,或從外部環境(最理想就是自然環境)獲得功能。

(2)提高有用功能的級別,把盡可能多的功能高效傳輸到工作元件上。

(3)降低成本,充分利用內部或外部已存在的、可利用的資源,尤其是免費的理想資源。

(4)減少有害功能的數量,盡量剔除那些無效、低效、產生副作用的功能。

(5)降低有害功能的級別,預防和抑制有害功能產生,或者將有害功能轉化為中性功能。

(6)將有害功能移到外部環境中去,不再成為系統的有害功能。

總之,理想度是一個綜合表述技術系統的成本、經濟效益與社會效益的客觀指標。它可以作為評估某項技術創新成果,評估某種引進技術,或者評估重大技術專項的重要評估指標。

例3-14 運送礦渣。

圖3-18 煉鋼高爐

煉鐵時在高爐里生成礦渣以及融化的鎂、鈣等氧化物的混合物(見圖3-18)。熾熱的礦渣達到1000℃,倒進大的鋼水包里,并在鐵路平板車上運去加工。

目前在開口的料斗里運送礦渣,由于表面冷卻產生硬的外殼。這樣不僅損失原料部分,還很難倒出礦渣。在工廠,為了搗碎這部分礦渣,要用專門的設備敲擊外殼。但有窟窿的硬殼同樣阻擋礦渣,以至于移動起來特別費力。在傳統的產品改進思路中,設計者首先想到的就是要為料斗做隔熱的蓋子,這將使料斗特別沉重。蓋上和打開蓋子時不得不使用吊車,這不僅增加子系統的復雜性,而且增加的子系統也降低了系統的可靠性。顯然,這不符合最終理想解(IFR)4個特點中的后2個。那么理想的蓋子是什么樣的呢?應該是不存在蓋子,卻實現了蓋子的功能,即將礦渣和空氣隔絕。

如果用最終理想解來分析,會得到截然不同的創新設計方案。

(l)設計的最終目的是什么?

答:礦渣不會冷卻,能夠很好地保溫。

(2)最終理想解是什么?

答:礦渣自己保溫。

(3)達到最終理想解的障礙是什么?

答:料斗周圍有冷空氣。

(4)出現這種障礙的結果是什么?

答:礦渣變硬,不容易倒出。

(5)不出現這種障礙的條件是什么?

答:礦渣上面有隔絕冷空氣的物質。

(6)創造這些條件可用的資源是什么?

答:礦渣、空氣。

解決方案:在液體礦渣上灑冷水,潑上的水和熱礦渣相互作用產生了礦渣泡沫,泡沫是很好的保溫體和很好的蓋子,而且很容易將液體礦渣倒出來。這里,解決問題的資源是礦渣本身,礦渣和冷水結合可以產生新的特性。

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