像算术一样创新产品

杨清亮

如果有人问：“2x2=?”

你会立即回答：“=4”

因为学校里学到的乘法表已深深刻印在你脑中。

如果有人问“123456789x987654321=?”

你就不能立即回答出来了。

因为你大脑中的乘法表没有那么大，没有包含到“123456789x987654321”。你需要去借助另外的工具才能回答出准确答案。

看来，解算术题的关键在于所使用的工具。

产品设计

如果设计过程中遇到了一个非常难以跨越的技术难题，何解?你解决此类难题的工具又是什么呢?

你可能会难以回答。

现在假设，你的产品设计团队只拥有1亩地，大家一年所吃的蔬菜全靠这一亩地来种植，由于有一半人爱吃萝卜、另一半人爱吃白菜，所以在种植时遇到了矛盾，如果由你来裁决，你会决定种植什么呢?

白菜；

萝卜；

半亩萝卜、半亩白菜。

……

你可能根据经验，决定全部种植萝卜、或全部种植白菜，这就是“经验法”；

你可能选择种植半亩萝卜、半亩白菜，这就是“折衷法”。

传统的产品设计中问题的解决，主要遵循经验法或折衷法，结果，互相矛盾的双方需求或者只满足了一方，或者双方的需求都只满足了一半。也就是说，问题的矛盾并没有被彻底地化解，这就决定了你所设计的产品总在低水平进行徘徊，缺乏市场竞争力。

产品的核心竞争力靠什么?关键靠创新，创新的关键靠什么?靠工具，创新的方法。

创新方法

产品设计主要有概念(方案)设计和详细设计二个阶段，而产品创新的程度则取决于概念(方案)设计阶段，概念(方案)设计过程本身也是一个不断创新的过程。

当前，所谓的创新方法有很多，大约有300多种。常用的方法有：头脑风暴法、试错法、缺点列举法、希望点列举发明法、假想构成法、高顿思考法、设问法、综摄法、类比发明法、信息交合法、检核表法、水平思考法、五S思维法、卡片思维法、叠加法、原型启发法、合理移植法、联想扩充法、象征类比法等等。

下面以头脑风暴法、试错法为例来看看这些创新方法的特点。

1)头脑风暴法

头脑风暴法是目前在解决问题的过程中和产品概念设计中被广泛用到的一种方法。头脑风暴法分为2步走，首先是头脑风暴产生想法，然后对想法进行过滤。

如图1所示，假设甲、乙、丙三人进行头脑风暴。

第一步：由于三个人的知识结构不同，对同一个问题求解的出发点不同，每个人先在自己熟悉的领域及附近发表意见。丙沿方向A提出设想，乙在此基础上向方向B延伸，甲又沿方向C延伸，方向(A—B—C)形成了“思路”。方向(D—E—F)形成了另一条“思路”。小组的讨论结果可形成多条思路。

第二步，对大量的思路进行筛选分析，确定可能的问题“解”。本步骤将耗费大量的时间和精力，而且存在取舍的选择难度，所以，效率低下。许多问题的解决都因为这个步骤而延误时间。

图脑风暴法因为效率低下而饱受非议，有很多企业因为陷于头脑风暴法的汪洋大海而不能自拔，错失产品推出良机。

2)试错法

试错法是设计人员根据已有的产品及以往的设计经验提出新产品的工作原理，通过持续的修改和完善，然后做样件，如果样件不能满足要求，返回到方案设计重新开始，直到样件证明设计满足要求，可转入小批量和批量生产。

如图2模型所示，设计人员根据经验或已有的产品，沿方向A寻找解，如果扑空，就调整方向，沿着方向B寻找，如果还找不到，再变换方向C，如此一直调整方向，直到第N个方向碰到一个满意的“解”为止。由于设计人员不知道满意的“解”所在的位置，在找到该“解”或较满意的解之前，往往要扑空多次，试错多次。试错的次数，取决于设计者的知识水平和经验。所谓创新是少数天才的工作，正是试错法的经验之谈。

可以看出，试错法与头脑风暴法一样，效率也是低下的。

那么，有没有高效率的创新设计方法呢?答案是肯定的。TRIZ(发明问题解决理论)的技术系统进化理论和最终理想解(IFR)理论，可以有效的帮助设计人员在问题解决之初，首先确定“解”的位置，然后利用TRIZ的各种理论和工具去实现这个“解”。

如图3所示，TRIZ有八大技术系统进化法则，根据进化法则可以确定技术系统的下阶段和未来各阶段的进化趋势，就可以确定理想解所在的方向，设计中沿着这个确定的方向进行就可以找到理想解。

同时，TRIZ将唯心论和唯物论有机的进行了结合。在问题解决之初，不设限制条件，先确定最终理想解，即确定问题理想解的位置，然后获得这个理想解。

可见，TRIZ解决问题之初，确定“解”的方向和位置，有效避免了各种传统创新设计方法中反反复复进行探索的工作，如同射击一样，先确定靶心所在的方向和位置，进行有效瞄准，击中目标。因此，TRIZ将创新的效率进行了革命性的提升，是一个将产品创新变成像做算术题一样的工具。

什么是TRIZ

TRIZ是俄文“发明问题解决理论”的词头缩写，英文缩写为TIPS(Theory of InventiveProblem Solving)。

TRIZ属于前苏联的国家秘密，在军事、工业、航空航天等领域均发挥了巨大作用，成为创新的“点金术”，让西方发达国家一直望尘莫及。如今TRIZ正成为许多现代企业创新的独门暗器，TRIZ可以轻易解决那些“看似不可能解决的问题”并形成专利，提升企业的核心竞争力，从“跟随者”快速成长行业的技术“领跑者”，比如韩国三星就是TRIZ的变益者。

TRIZ可以让我们解决那些在过去看似不可能解决的难题，从而快速形成专利，让创新就像做算术题一样轻松简单。

TRIZ实例

手机显示屏LCD屏裂问题的解决

问题描述：

某公司在某款手机研发过程中，对样机要进行可靠性测试，发现在整机跌落时显示屏LCD出现了屏裂问题。

根据经验，这个项目将需要改善3-4次才能测试通过，

平均每次改善为1周时间，这样造成项目推迟上市时间至少为2个月。

问题分析：

1)结构分析

如图4所示，折叠手机，LCD主要装配于上翻盖前壳和上翻盖后壳之间。一般为上翻盖后壳裙边进行LCD定位，裙边直接接触LCD塑胶支架起定位和保护作用。

纵向方向，LCD主要靠LCD泡棉衬垫与上后壳固定，泡棉可以起到缓冲和防灰尘的作用。

特别说明：

(1)塑料支架用来保护LCD，提高强度；

(2)液晶封胶口为薄弱位置，容易破裂；

(3)玻璃屏为薄弱位置，需要LCD衬垫保护；

(4)IC芯片要避免强压

2)物一场模型分析。

根据结构分析，以LCD为关注焦点，可绘制此问题的物一场如(图5)。

其中

场F－(跌落冲击)机械力

物质S2一外壳

物质S1－LCD组件

S2对S1产生了有害作用，冲击力通过外壳对LCD产生作用，LCD出现了屏裂。

解决方案：

1)根据物一场模型查找TRIZ的76个标准解法

查找可获得此有害模型的对应标准解法，共有5个：

(1)引入物质S3消除有害的作用；

(2)引入物质S1或S2的变种；

(3)排除有害作用；

(4)引入另一个场F2对抗有害作用场F1；

(5)关闭磁场的影响。

2)标准解法在本项目中的应用：

应用第(1)个标准解法：将作用在S2上的冲击力从S1(LCD)上移开，作用到另一个物质S3上。分析本问题，最可以加以利用的物质S3是(LCD组件中的)PCB；

应用标准解(3)，排除有害作用，冲击力不能刚性传递到PCB，所以要设计外壳和PCB之间的缓冲装置，这个缓冲装置应用标准解2推荐的S1／S2的变种，即设计柔性的支撑壁；

应用标准解(4)引入F2，因为冲击力的产生是重力作用的结果，所以F2是与重力对抗的一个力，可以是空气、液体等的浮力。减轻LCD及其组件的重量以及整个手机的重量是一个进化方向。

5)方案设计要点：

(1)设计上后壳、上前壳的柔性支撑壁结构：支撑壁承受外壳冲击所带来的力，并将余力作用到PCB上；支撑壁是柔性的结构(招薄蛮曲擘．塑料强脱模成型)，并布局为四周矩形；LCD点接触定位，定位点与外周边分离(远离加强筋，扣位等)；

(2)泡棉垫功能分离：只完成防尘功能，不再完成缓冲功能；如果柔性支撑壁能够形成封闭环形，则可以通过剪裁原理将泡棉垫取消；

(3)LCD组件中的框形PCB：四周边需要给出支撑壁接触的表面，必要时增加PCB的宽度；为避免PCB悬空部分，必要时增加其它部位的支撑。

6)设计参考图：

翻盖的前壳和后壳将PCB上下两面用柔性支撑壁固定，冲击力将在柔性支持壁上得到缓解，传递到PCB上的余力将非常有限。见局部放大图，见图6。

7)新设计的效果：

根据以上解决方案对本型号手机进行了新的设计，在可靠性测试中，跌落试验结果证明：LCD屏裂现象不再出现。此种柔性支撑壁结构已成为该公司手机设计中的一种通用结构予以推广使用。

从手机显示屏LCD屏裂的问题可以看到，TRIZ在分析和解决产品设计中的问题时非常简洁快速，在关键的一到二步中获得问题的解决方案。熟练掌握并应用TRIZ理论和工具，可以让产品设计中的创新，像做算术题一样简单有趣。

责编／孙焕