[转载]创新方法论—TRIZ试解-空间维数变化原理

2012-05-02 16:54阅读：

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原文地址：创新方法论—TRIZ试解-空间维数变化原理

原文作者：张亚晨

创新方法论—TRIZ试解-空间维数变化原理

李正桐

空间维数变化原理是TRIZ（发明问题解决理论）40条创新原理的第17条。 TRIZ对空间维数变化原理的解释是：“将一个线性系统的方位由垂直变为水平、由水平变为倾斜、由水平变为垂直，等等。”它既包括维的变换也包括维度的增减。由于维是用来描述空间的概念，所以这条原理大多用于解决涉及空间的问题。
工程技术的“维”与数学的“维”是稍有区别的。数学中的二维必须没有厚度，数学中的一维必须没有直径或宽度，是对真实事物的高度抽象。工程技术中不可能要求这么绝对。例如伞和扇子，当它们处于收拢状态时，由于以“线”为主导形态，就可以看作是一维的，而当它们展开后，由于以“面”为主导形态，就可以看作是二维的，尽管此时仍有厚度。
我们不妨从楼和桥谈起。楼和桥是人类的两项古老的发明。本来平房的布局是将几间房屋并列在一个平面内，比如四间房，它的占地面积是一间房的四倍，如果将四间房垂直构建就成了楼房，此时房间数还是四间，但占地面积却仅仅是一间。这个改变就是维的变换，从水平分布变成垂直分布，其效果是占地面积减少了。这个办法可以延伸到自行车或汽车的车库，向第三维要空间可以有效减少占地面积。
当河流与道路交叉时，河就成了路的障碍。要过河无非是两种选择，一是摆渡，一是过桥。桥凌驾于河面之上，它脱离了原来的平面，即增加了维度。所以我们可以说，河流阻挡道路的问题是靠扩展维度的方法解决的。如果把公路的车流看做水流，同样可以横跨公路建一座公路桥，这就是立交桥。不要小看了这个创意，它曾经为希特勒的闪电战

赢得前所未有的速度。
如今条形码已经是司空见惯无处不在了。作为商品的识别标志，与商品形成了对应关系。人们渐渐不满足于它的较小的信息存储量，但不是增加它的位数而是扩展它的维度，于是二维条码诞生了。它沿着每个条形符号的长度方向对它再次编码，有效扩大了条码的信息容量。
当人口较少时，要找到某个人或某一户人家并不困难，只要指出张家、李家、王家即可。但当人口很多很多时，这个办法就不灵了，要确定一户人家，就得说清某市、某区、某街、某楼、多少号。涉及5个维度。同理，在计算机的内存里变量也需要地址。当调用的变量较少时，可以用字母给它们命名加以区分，但需调用大量变量时，也要仿照社会组织的形式，采用二维、三维乃至n维数组来确定变量的地址。
以上是扩展维度的例子，与此相反，有时又需要减少维度。例如电机的转子，不论属于哪种电机，其转子的形状都是近似的圆柱体。但有时产品空间有限要求使用超薄型电机，于是出现了这样一些微特电机，它的转子或是将绕组绕在近乎平面盘形的矽钢片上，或干脆不用绕组，只用齿轮形的矽钢片，也就是说转子被压缩成近似的二维结构。虽然维度减少了，但工作半径要稍大一些。不管怎么说，超薄型电机实现了。当然如前所述，从应用技术的角度看，把转子压缩到足够薄就可看作二维了，尽管它仍有厚度。
维数变化的另一层含义是利用平面的另一面。一个有代表性的例子是印刷电路板。电子电路是越来越复杂了，与此相对应，印刷电路板也越来越复杂了。最初是用单面板，后来逐渐发现单面板有一些局限性，例如只能在一面插焊元器件，有时两个电路单元的需要连接的等位点不得不通过焊接跳线来接通。使用双面板以后情况会大有改观。首先是两面都可以插焊元器件，容量扩大了；再有就是分布在两面的电路单元如有等位点需要连接，可以在设计时让这两个点处在相反两面的相同的坐标点上，打孔，并在孔内镀铜实现导通。这使得双面板在结构上更简洁、更紧凑。
维的变化看似简单，但由于思维定势等原因，有时要完成这一转换并非易事。例如立交桥，是在人们使用了数千年平面道路之后才出现的事物，其实从结构材料和造桥经验来看，很早就具备了建造立交桥的条件，可见思维定势对人的束缚是不容忽视的。有鉴于此，我们不妨养成一种良好的思维习惯，每当遇到涉及空间的问题时，最好首先想一想维的变更或维度的增减是否有助于问题的解决。■

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