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创新思维方法学习
时间:2016/1/20 0:00:00 来源:2016-1-20 0:00:00 字体:[ 超大 中型 标准 ] 人气:[1886]
存在问题技术系统的物理描述
这是我们可以看见的一个事实。无论在大学、高中、初中、甚至小学,学生近视发病率逐年提高,为了矫正视力到信得过的眼镜店进行眼镜定配。但是,当前的学生配镜中存在着种种误区,不仅影响学生的视力保健,也影响学生的学业发展,应当引起人们的重视。据统计,学生患近视眼的比例居高不下,7岁到22岁的人群近视眼患者为55.3%,其中,小学生占10%,中学生占40%,大学生占70%,面对这种高比例的近视眼,患者的视力矫正显得极为重要,而要给学生配一副好眼镜。
那是什么原因造成了这么多人的眼睛近视呢?首先抛开极少数的有遗传因素引起的眼睛近视以及各种意外事故不谈,那我们就不难发现其形成的根本原因了。其根本原因是:由于大多数人不注意用眼健康,长时间疲劳用眼,使眼睛的眼内肌和眼外肌长时间疲劳工作,从而使眼睛的肌肉群的自我调节能力下降从而导致近视眼。即使已经找专业配镜工作者配了眼睛,如果不健康用眼依然会使眼睛近视加剧。
如果仔细观察,我们不难发现在日常生活中不健康用眼的现象是非常见的。比如长时间用电脑、长时间在弱光下看书工作、长时间看着一定距离上的事物、长时间近距离看电视等等。
那么我们应该设计怎样一款眼镜让它的作用不仅仅局限于不让近视眼患者的眼睛近视度数不再增加,而且能够防止眼睛近视和减轻眼睛近视度数,抑或可以赋予它帮助色盲患者分辨颜色的功能等等。
利用TRIZ理论求解过程
1、技术系统名称
近视眼处理系统。
2、技术系统功能
能够防止眼睛近视,自动变焦减轻眼睛疲劳降低眼睛近似度。
3、技术系统分解
(1)系统部件
光,空气,眼睛、电视,小孩(以图1为例)
(2)子系统
技术系统可分解为五个子系统,子系统物-场模型如图所示
S2
S1
F
图2  物-场模型

子系统1:S1为空气;S2为光;F为机械场(传播)。
子系统2:S1光;S2为电视;F为电场。
子系统3:S1为小孩;S2为光;F为电磁场。
子系统4:S1为眼睛;S2为小孩;F为电场。
子系统5:S1为眼睛;S2为光;F为电磁场。
4、关键子系统的确定
从上述子系统可以看出子系统1光与空气的作用和子系统4小孩与眼睛的作用是小孩要看电视必可缺少的必须的环节,没有了子系统1与子系统4讨论该系统将没有讨论的意义。并且系统1很难改造,系统4受到小孩自身意识能动性的作用,只有自身积极发挥自身意识能动性才可以解决,比如小孩决定不看电视了。而子系统3中光与小孩的作用实际上是光对小孩眼睛的作用,不是主要矛盾。
子系统2和子系统5为该系统存在的主要技术矛盾。子系统5的技术矛盾为根本问题,子系统2的技术矛盾为衍生问题,因此关键子系统为子系统5。
子系统2与子系统5的物-场模型为有害效应完整模型:
图3  有害效应完整模型
S2
S1
F

有害效应完整模型的一般解法:
图4  有害效应完整模型一般解法1
S2
S1
F
S2
S1
F
S3

图5  有害效应完整模型一般解法2
S2
S1
F
S2
S1
F
F2

子系统2技术矛盾的解决方法:
A.在电视屏幕上加特定的膜(方法1)
B.使用新材料制造电视屏幕(方法2)
子系统5技术矛盾的解决方法:考虑做一副智能变焦眼镜(根据重力时间以及光的强度变焦,较少眼睛肌肉的疲劳工作)
5、技术矛盾描述
当小孩长时间看电视时,引起眼睛肌肉得不到调节和休息,导致眼睛肌肉疲劳工作,长期以往使眼睛自我调节能力下降,造成眼睛近视。
6、技术系统应该改善的特性以及对应的工程参数
(1)技术系统应该改善的特性的物理描述
使眼睛肌肉疲劳得到调节,防止以及改善近视情况
(2)技术系统欲改善的工程参数
物体产生的有害因素
7、技术系统被恶化的特性以及对应的工程参数
(1)分析:根据有害效应完整模型的一般解法,无论加物体还是加场,都会增加系统的复杂度,对于做一副自动变焦眼镜的方案,将影响运动物体(盖子)的重量。
(2)技术系统欲恶化的工程参数
系统的复杂度(静止物体的重量)
8、查找阿奇舒勒矛盾矩阵
1)技术矛盾1(物体产生的有害因素——系统的复杂度)
(1)查询阿奇舒勒矛盾矩阵结果
技术矛盾 表中交叉点 推荐原理 原理名称
物体产生的有害因素——系统的复杂度 31×36 19 周期性作用原理
1 分割原理
31 多孔材料原理
 
(2)推荐原理说明
①周期性作用原理说明
◎用周期性动作或脉动代替连续动作;
◎如果行动已经是周期性的,则改变其频率;
◎利用脉动之间的间隙来执行另一动作。
②分割原理
◎将物体分割成独立的部分;
◎使物体成为可组合的(易于拆卸和组装);
◎增加物体被分割的程度。
③多孔材料原理
◎使物体多孔或添加多孔元素;
◎如果一个物体已经是多孔的,则利用这些孔引入有用的物质或功能。
(3)分析推荐原理可行性
①周期性作用原理分析:眼镜周期性变焦作用(效果不是很好,待选)
②分割原理分析:眼睛和光线分离(系统功能不能实现,不可行)
③多孔材料原理分析:选用带空的隔离物(影响系统功能的实现)
2)技术矛盾2(物体产生的有害因素——静止物体的重量)
(1)查询阿奇舒勒矛盾矩阵结果
 
 
 
技术矛盾 表中交叉点 推荐原理 原理名称
物体产生的有害因素——静止物体的重量 31×2 19 周期性作用原理
35 物理或化学参数改变原理
15 动态特性原理
39 惰性环境原理
 
(2)推荐原理说明
①周期性作用原理说明
◎用周期性动作或脉动代替连续动作;
◎如果行动已经是周期性的,则改变其频率;
◎利用脉动之间的间隙来执行另一动作。
②物理或化学参数改变原理
◎改变物体的物理/化学状态、浓度/密度、柔性、温度。
③动态特性原理
◎使物体或其环境自动调节,以使其在每个动作阶段的性能达到最佳;
◎把物体分成几个部分,各部分之间可相对改变位置;
◎将不动的物体改变为可动的,或具有自适应性。
④惰性环境原理
◎用惰性气体环境代替通常环境;
◎在真空中完成过程。
(3)分析推荐原理可行性
①周期性作用原理分析:眼镜周期性变焦作用(效果不是很好,待选)
②物理或化学参数改变原理分析:普通近视眼镜——智能变焦近视眼镜(待选)
③动态特性原理分析:动态眼睛(不可行)
④惰性环境原理分析:使用惰性气体做眼睛(不可行)
9、确定解决方案,并评价解决方案的理想化程度
有上述分析可知,发明原理周期性作用原理、物理或化学参数改变原理对问题解决有帮助。可以给小孩设计一副可以周期性变焦的“周期性变焦近视镜”或者可以给小孩设计一副智能变焦的“智能变焦眼镜”来解决技术矛盾。其中周期性变焦近视镜可以采用新的可以周期性变焦的技术镜片即可,而智能变焦眼镜则需要结合电子技术来设计精密的电子仪器以及计算机技术设计程序,来实现眼睛的智能变焦效果。系统的复杂度虽然得到了增加,但小孩的眼睛得到了保护并且可以减轻甚至改善其他已经近视孩子眼睛,所以该方案理想化程度较高。
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