六 案例分析

六 案例分析

为全面掌握上述步骤,以下是一个具体的ARIZ使用案例,使用者利用该工具仅经过三个步骤就可以构想出解题方案。

该问题的初始描述:已知粗大颗粒由于光的反射作用可以肉眼观测,微细颗粒由于光反射少,无法观测。由于颗粒没有磁性,不能用磁性方法实现观测,需要用一种光学方法观测悬浮在纯净液体上的悬浮颗粒,如何实现呢?

我们利用ARIZ,解题步骤如下。

1.步骤一:分析问题

(1)问题“最小化”

为了观察悬浮在纯净液体中的粒子,技术系统包含液体与粒子。

●技术矛盾1(TC1):如果颗粒足够小,则液体纯度高,但其中的颗粒用肉眼无法观察。

●技术矛盾2(TC2):如果颗粒足够大,颗粒用肉眼可以被观察到,但液体纯度降低,这和问题前提条件不符合。

必须在对系统作最小改变的情况下确保肉眼观察颗粒的可能性。

(2)确定矛盾元素

●作用对象:颗粒;

●工具:眼睛(工具不容易变化)。

(3)建立技术矛盾模型

技术矛盾模型图如图7-16所示。

图7-16 技术矛盾模型图

(4)选择技术矛盾我们在分析阶段的步骤详解中提到,技术矛盾(TC)是在系统中相互作用的,因此有用作用和有害作用在系统中有可能同时存在;另一种情况,在引入或加强有用作用,或者想消除有害作用的时候,有可能使系统的某一部分或者整个系统产生了恶化(或者是不被允许的复杂化)。该问题与这个提示的技术矛盾特征相符合,排除对TC2的研究。按照问题条件必须选择TC1作为研究对象。

(5)强化技术矛盾

强化技术矛盾要求看到更小的颗粒,例如,包含非均匀分子杂质。

(6)陈述问题模型

给出的液体中有最小的颗粒,虽然最小颗粒不影响液体纯度,但用肉眼观测看不到,所以必须引入要素X。引入X条件是不影响液体纯度,且通过它能看到最小颗粒。

(7)应用标准解

在问题模型描述之后,矛盾实质归结为在系统中采用某种物质(但同时不引入新物质)。因此,采用某种物质不是异类的,而是“液体”本身。按照标准解中第五类的两个解,可以设想利用“液体”的变化。

解题步骤可以到此结束,但是为了学习ARIZ,我们继续分析。

2.步骤二:分析问题模型

(1)定义技术矛盾的作用区域。最小颗粒的表面以及颗粒附近的空间。

(2)定义技术的作用时间。T1:观察时间。T2:观察前的时间。

(3)定义物-场资源。内部系统的物-场资源:①眼睛,②颗粒;系统外的物-场资源:光-外部介质;超系统的物-场资源:空气。

3.步骤三:定义最终理想解和确定物理矛盾

(1)定义最终理想解1

引入X元素不使系统变复杂,在观察时间内以及操作区域内,X元素将颗粒变为可见。

(2)强化最终理想解1

由于工具(眼睛)是不变的,那么按照上述详解的提示,按以下顺序应用物-场资源:工具的物-场资源,环境的物-场资源,外部的物-场资源,产品的物-场资源。X要素应当替换外部介质的组建,使外部介质本身能让粒子为可见的。

(3)表述宏观物理矛盾

液体中应增加颗粒,使颗粒可见;但又不应该增加颗粒,因为按照问题条件增加颗粒会破坏液体的纯度。

(4)表述微观物理矛盾

外部介质本身应该包含“放大的”“特殊的”颗粒,目的是使最小的颗粒可以观测到;但是不应该包含属于“异类的”“放大的”且“特殊的”的颗粒,因为它们会破坏光-外部介质这个物质-场资源。

(5)定义最终理想解2

应确保“放大的”颗粒在作用区域内存在(出现),且被观测后消失。

(6)使用物-场分析

运用光-外部介质这个物质-场资源确定最后的解题方案,比如用液体的变化物质:气体或冰来充当外部介质。

(7)产生问题解

利用超声波辐射加热液体。小颗粒在液体开始沸腾时形成气泡,并快速增大。记录颗粒形成的气泡数量,然后冷却液体使颗粒结晶。