創造發明的聯係
從思維角度來考察創造發明,可以發現這個過程實質上是:創造者根據對所需發明物的理解和所處的邊界條件的認識,在已有的經驗和知識的基礎上,以某一物體為中介,通過各種邏輯與非邏輯的思維,將理想之中的構件組織成整體的過程。這個過程相當複雜,至今還無法把握其機製。但通過對發明者的個案分析,可以發現創造發明過程中的一些方法具有共性:這就是係統思考法、離散思考法、類比思考法和聯想思考法……等思維方法。
係統思考法是從整體出發,統籌兼顧,全方位思考;離散思考法是從單因素出發,隻顧一點,排除聯係的思考;類比思考法是以物與物之相似,來啟發創造發明思路的思考;聯想思考法是以某物為基礎,不斷施展的思考。在實際發明過程中,這些思考方法有時各以單一的形式出現,有時以混合的形式出現,有時以交替的形式出現。為了敘述方便,我們分兩節加以介紹。
係統—離散技法
係統—離散方法是在係統科學理論指導下,從係統方法學和係統工程學中派生出來的一個分支,因此,具有整體性、穩定性、適應性、等級性和時序性這五個基本性質,不僅滿足於對發明對象作單純的矛盾分析,也不以把發明對象歸結為某種矛盾為目的,而是科學地應用係統概念,在運動的過程中,從優化的目的出發,綜合地、整體地分析發明對象的各個局部,各個要素間的特征、關係、相互作用以及由此而呈現的功能,以便獲得理想的發明方案。係統與離散是一對矛盾:係統強調整體,離散則注重個體;係統強調連續,離散注重分間斷;係統強調宏觀,離散注重微觀……。但它們又相互統一:沒有對個體的充分認識,就不可能很好地把握整體;不把連續的過程分割開,逐段地加以考察,就無法了解關鍵點;對微觀若明若暗,就不可能正確地認識宏觀。因此,我們說係統與離散猶如數軸上的正數與負數,它們既相對,又相通,故我們把這類技法統稱為係統—離散技法。
一、計劃評審技法
計劃評審技法是由美國海軍特殊設計局發明的。這一技法用於發明方案確定之後,進行實施時采用的一種科學管理的技法。
1.計劃評審技法的基本符號
(1)事態:發明實施過程中,各階段的起止點,用○表示。○內寫上序號,表示實施過程中的順序。
(2)活動:實施過程中的各項作業,用→表示。→的上麵標上作業的名稱,下麵注明完成作業所需的時間。
(3)作業時間:每項作業最早開始的時間和最遲完成時間,用表示。最早開始時間是指:最早在此時間之前,該事態前階段作業已結束,所以可以開始下階段作業;最遲結束時間是指:最遲在此時間尚未完成的話,那麼,下一個作業的開始時間就要推遲。最早開始時間的計算方法是逐漸增加各個作業時間而得出的,如有2個以上作業就取最大值,寫在的下麵。最遲結束時間的計算方法是從後麵開始逐漸減去作業時間,如有2個以上作業就取最小值,寫在的上麵(見圖10.1.1)
2.計劃評審法的實施程序
(1)製定發明項目的實施整體計劃(決定工作天數、人、物資和資金);
(2)提供各項作業所需的確切時間(這時必須組織有實際工作經驗的人來估算時間);
(3)根據發明物實施的順序構成網絡;
(4)計算日程,確定Fi關鍵線路。
第一步,根據公式:TFij=TLj-(TEi+Tij),算出作業的總剩餘時間。TFij——總剩餘時間,TEi——作業i——j的最早開始時間,TLi——作業i——j的最遲結束時間,
i,j——前、後兩項作業
第二步,找出關鍵線路,所謂關鍵線路就是完全沒有剩餘時間的通路,一般用粗箭頭線表示。
第三步,以關鍵線路為準則,從整體來看,其他各個作業能否減少,或能否串、並聯進行,或有沒有分解的必要。
(5)製定整個發明過程所需的物資以及物資的分配。物資包括人力和設備。
(6)製定整個項目的費用。
計劃評審法在美國得到了廣泛的應用,美國有的部門規定實施新的發明、新的設計都要用此法。1962年以後,日本的建設省、道路公團、建築業、造船業和廣播係統都運用這一技法。
二、決策檢查技法
決策檢查技法是由巴特爾紀念研究所發明。該研究所通過對大量發明事項的研究,認為發明過程可分為兩大段:提出問題和解決問題。在這兩個階段中有一個中間環節——整理問題,這時要以重要性和相關性為依據對各種設想進行評判,需要特殊的技法,即決策檢查技法和關聯樹技法。
決策檢查技法主要是通過廣泛的征求專家意見,然後利用電子計算機進行結構模擬分析,求出各要素之間的定量關係,為決策者提供依據。
決策檢查技法的實施程序如下:
1.由創造者將發明課題分解成數個子課題;
2.以重要性、緊迫性和相關性為準則,對各個子課題作出初步分析;
3.根據初步分析所得結果,進一步把各子課題分解成若幹個問題(具體的技術問題,必須簡單、明確);
4.依據問題,組織專家進行討論;
5.綜合專家意見,分析各問題之間的關係,建立模型,進行計算機處理。
一般來說,每個課題可分為5—10個子課題,每個子課題可分解為5—10個問題,相關因素為5個。
這個技法不僅可用於技術領域,也可用於企業的發展戰略決策,它能有效地使決策者了解人才、資金以及產品等現有的經營資源和競爭狀態、現有的市場情況、未來的經濟變化和用戶的需求等不確定因素。同時,該技法也可用於社會問題決策。
三、關聯樹技法
關聯樹技法是以發明物內在的邏輯關係為依據,把發明物的各組分別按此關係排列成樹狀,為決策者提供一幅清晰的情況圖,也有人把它定義為:為明確與目標對應的各種項目的重要程度而設計出來的邏輯網絡。1957年查奇曼提出了“決策樹”技法,成為產業界決策的有效工具。1963年霍尼維爾公司提出了:“PATTERN技法”,專門用於大規模發明項目的決策。
1.關聯樹技法的實施步驟:
(1)確定最終目標;
(2)以最終目標為出發點,層層分解,直至決策時能把握的事項(要素);
(3)將目標、層次、要素作邏輯展開,編製成關聯樹;
(4)計算相對重要性(按各層次設定的評價標準,進行加權求和);
(5)以每一層次上的相對重要性為已知條件,建立矩陣,計算綜合直接關聯數;
(6)根據所得的數據以及項目之間的相互影響效果,再次作總體考察,補充和修正第一次所得的結果。
2.關聯樹技法實例
PATTERN是指通過相關數的技術評價進行計劃援助。它主要是通過對某一發明物在實現目標過程中的重要性進行測定和作出定量的評價,為決策提供客觀依據。下麵是霍尼維爾公司就軍事和宇航事業的設計項目所編製的關聯樹。這個項目的最終目標:國家利益;層次:七層;抽出的要素:。
四、目的樹技法
目的樹技法是從達到某個特定目的為起點,逐步由粗到細,層層分解,首先考慮達到目的的戰略,然後分析實現戰略目標的戰術,接著定出組成戰術的具體行動,最後依次畫出目的樹。這是為實現特定目的的一種技法。
目的樹畫出以後,分別在各層中對組成要素進行比較,重要的要素得分高,次要的得分低,但每層的總和為1分。總值是取各層次中得分最高的項目,並求積和百分數(參見圖10.1.3)
五、遠景樹技法
遠景樹技法是定性預測各種主要因素對未來某個方向產生影響的技法。使用該技法的步驟是:首先確定目的;其次,確定影響目的主要因素;再次,推出解決各主要因素所需的措施;然後,找出措施的實現要解決的問題。層層分析,直至單因素,最後繪出圖(參見圖10.1.4)。
六、工作設計技法
工作設計技法實際是以一般情況為基礎,推導出特殊情況,屬於演繹式的技法。它的出發點是把發明中出現的問題看作功能不齊全的結果,因此尋找功能缺陷的原因,從而發現解決問題的方法是該技法的要點。根據這種認識,美國威斯康星大學教授G.納多拉把工作設計技法定義為:首先,按照功能的重點掌握某一問題,然後設計出能夠實現這種功能的理想係統,最後提出最接近於該係統的、可能實現的備選係統。工作設計技法的最大特點是:不必對現狀進行調查、研究、分析,隻須把要發明的事物作係統來處理,然後注重係統的功能分析,最後考慮能夠實現功能的理想係統,並付諸實踐。實施該技法有五個步驟,它們分別是:
1.確定功能
(1)確認主題
工作設計技法認為任何問題原則上都是可以解決的,使其滿足功能、投入(材料、信息)、產出(具體的結果)、程序(具有反饋)、環境、設備、方法(由人進行的作業),並作“戽鬥式的展開”是一定能找到解決問題的辦法(見圖10.1.5)。
(2)功能展開
功能,在此是指為實現係統的“目的”而進行的具體活動,是關於為了什麼(目的)與做些什麼(功能)的關係。該技法要求對功能作一步一步的展開,其方法是:自問自答,如:為了什麼緣故做這件事?”“為了達到××”“那麼,做××又是為了什麼緣故?”“這是為了A”“可是A又為何故?”“這是為了○○,”……如此不斷問,直到最終功能(圖10.1.6)。
(3)狀態分類
如何決定功能?必須進行狀態分類,看一看問題屬於哪一種狀態:
①設計狀態——這是還不存在的狀態,剛開始的新的事業,②改良狀態——這是現實的係統,但處於必須采取措施的狀態;
③更改狀態——這是現實係統處於困難狀態,必須加以更新、改造。