系统工程第五讲

系统工程第五讲22/26/2024第三章

初步分析的方法与创新第一节初步系统分析的内容与方法第二节5W1H法第三节产品设计用检核表法第四节鱼骨图法第五节5Why分析法第六节思维导图法第七节MindManager软件应用第八节Triz法第六节思维导图法思维导图的创始人是托尼.巴赞。思维导图是应用于记忆、学习、思考等的“地图”，有利于人脑的发散思维的展开，可以用来辅助进行“头脑风暴”。思维导图已经在全球范围得到非常广泛应用，包括500强中的大量企业。最近20年，在中国推广开来。思维导图思维导图描述的头脑风暴法发散思维发散思维：也称为放射性思维，是指从一个目标主题出发，沿着各种不同的途径去思考，探求多种答案的思维。发散思维是提出解决方案过程中进行创新的一条重要途径。用思维导图辅助进行发散思维思维导图提供一个图文并茂的工具，辅助进行发散思维。将进入大脑的信息集结称为一个中心主题（CentralTopic），并由此中心向外发散思考，形成多个的分支，每个分支代表与中心主题的一个连接；每个分支可以作为中心主题继续向外发散形成更多的分支。发散思维的作用1、核心性作用广泛的联想是创新活动的源泉，而发散思维就为这个源泉的流淌提供了众多的途径。2、基础性作用

许多创新思维的方法都以发散思维为基础。3、保障性作用发散思维产生大量的方案。虽然这些方案不是每个都十分正确、有价值，但为随后的收敛思维提供尽可能多的解题方案。----数量提供质量发散思维的特点1、流畅性：发散思维的速度和数量特征流畅性就是观念的自由发挥。在尽可能短的时间内生成并表达出尽可能多的思维观念，较快地适应、消化新的思想概念。2、变通性：发散思维的多样性/多面性克服人们头脑中某种自己设置的僵化的思维框架，横向类比、跨域转化、触类旁通，使发散思维沿着不同的方面和方向扩散。3、独特性：发散思维的最高目标独特性指人们在发散思维中做出不同寻常的异于他人的新奇反应的能力。4、多感官性：提高发散思维的速度与效果会。发散思维不仅仅运用视觉思维和听觉思维，还与情感有密切关系。如果思维者能够想办法激发兴趣，产生激情，把信息情绪化，赋予信息以感情色彩，典型的发散思维形式逆向思维侧向思维横向思维立体思维逆向思维逆向思维也叫“求异思维”，从相反方向思考问题的方法。它是对司空见惯的似乎已成定论的事物或观点反过来思考的一种思维方式。逆向思维的魅力在于对于某些问题，尤其是一些特殊问题，从结论往回推到已知条件，倒过来思考，反或许会使问题简单化，使解决它变得轻而易举。----出奇制胜逆向思维司马光砸缸：有小伙伴落水，常规的思维模式是“救人离水”，而司马光面对紧急险情，运用了逆向思维，果断地用石头把缸砸破，“让水离人”，救了小伙伴性命。逆向思维趣味题：有四个相同的瓶子，怎样摆放才能使其中任意两个瓶口的距离都相等呢？逆向思维一个由逆向思维而诞生的创造发明的典型例子：

洗衣机的脱水缸。它的转轴是软的，用手轻轻一推，脱水缸就东倒西歪。可是脱水缸在高速旋转时，却非常平稳，脱水效果很好。当初设计时，为了解决脱水缸的颤抖和由此产生的噪声问题，工程技术人员想了许多办法，先加粗转轴，无效，后加硬转轴，仍然无效。最后，他们来了个逆向思维，弃硬就软，用软轴代替了硬轴，成功地解决了颤抖和噪声两大问题。逆向思维1994年，由我国发明家苏卫星发明的“两向旋转发电机”，也应归功于逆向思维。同年8月获中国高新科技杯金奖。普通发电机的构造是各有一个定子和一个转子，定子不动，转子转动。而“两向旋转发电机”让定子也“旋转起来”。定子也转动，发电效率比普通发电机提高了四倍。逆向思维1972年12月23日，尼加拉瓜共和国首都马那瓜发生了大地震，一座现代化城市顷刻间变成了一片瓦砾，死亡万余人。令人惊奇的是，在震中区511个街区被震毁的房屋废墟中，唯独18层的美洲银行大厦竟安然屹立，而就在大厦前面的街道地面，却呈现上下达1/2英寸的错动，如此奇迹，轰动了全球。奇迹的创造者就是著名工程结构专家美籍华人林同炎。他设计的美洲银行大厦时，不是把思维的重点放在正面，因为放在正面不能彻底解决防震问题，而是把思维着重放在反面。他采取框筒结构，这种结构和一般结构不同，具有刚柔相济的特点：在一般受力情况下，建筑物有足够的刚度来承受外力；而当受到突如其来的强烈外力时，可由房屋内部结构中某些次要构件的开裂，使房屋总刚度骤然减弱，从而大大减少地震力对大楼的破坏。这种以房屋次要构件开裂的损失来避免建筑物倒坍的设计思想，突破了一般常规的思维框架，突破了以刚对刚的正面思维模式，从而创造了世界上少有的奇迹。逆向思维1964年6月，王永志第一次走进戈壁滩，执行发射中国自行设计的第一种中近程火箭任务。当时计算火箭的推力时，那时7、8月份，天气很炎热。火箭发射时推进剂温度高，密度就要变小，发动机的节流特性也要随之变化。（节流特性又称“油门特性”。在给定的飞行条件和控制规律下，发动机推力(或功率)和耗油率随油门位置的变化关系。）将会影响导弹的命中目标。正当大家绞尽脑汁想办法时，王永志说：“经过计算，要是从火箭体内卸出600公斤燃料，这枚导弹就会命中目标。”在场的专家们几乎不敢相信自己的耳朵。有人不客气地说：“本来火箭能量就不够，你还要往外卸？”于是再也没有人理睬他的建议。钱学森听了王永志的意见，对总设计师说：“这个年轻人的意见对，就按他的办！”果然，火箭卸出一些推进剂后射程变远了，连打3发导弹，发发命中目标。中国开始研制第二代导弹的时候，钱学森建议：第二代战略导弹让第二代人挂帅，让王永志担任总设计师。逆向思维的类型(1)结构逆向思维

从已与有的事物的逆向结构形式中去设想，以寻求解决问题新途径的思维方法。在第四届中国青少年发明创造比赛中获一等奖的“双尖锈花针”.发明者把针孔的位置设计在针的中间,两端加工成针尖,从而使锈花的速度提高近一倍.这是一个结构逆向思维的典型实例.逆向思维的类型(2)功能逆向思维

从原有事物相反功能方面去设想,以寻求解决问题的新途径的思维方法.谈到功能逆向思维。

1968年，3M公司的史宾塞西尔佛博士（SpencerSilver），在研发强力黏着剂过程中，意外开发出黏着性不强，但可重复黏贴也不会失去黏性的黏胶。然而，西尔佛博士的发明一直到多年后，才被3M公司的新产品研发人员福莱重新发掘。福莱想到，如果可以将这种黏胶贴到纸上，就可以解决旧式书签常掉出出书本的困扰。原只是用来当书签，后来才被用来记事的便利贴，从而为公司创造了巨额的利润。逆向思维的类型(3)状态逆向思维指人们根据事物的某一状态的逆向方面来认识事物,引导创造发明的思维方法。过去木匠用锯和刨来加工木头，都木头不动工具动(人动)。这样做，人的体力消耗较大.为了改变这一状况，人们从工具不动,木头动的角度出发,设计发明了电刨，从而大大提高了效率和工艺水平，减轻了劳动量.这里从木头静与动加工状态的改变，采用了状态逆向思维。

如司马光砸缸救落水伙伴，就是一个用转换型逆向思维法的例子。由于司马光不能用爬·进缸中救人的手段解决问题，因而他就转换为另一手段，破缸救人，进而顺利地解决了问题。逆向思维的类型(4)因果逆向思维对已有的有关事物之间因果关系的认识作交换性思考。人们对事物因果关系的认识，可以由因到果,也可以由果溯因。人们可以水温的变化推知水的体积的变化，也可以由水的体积的变化推知水的变化。温度计正是一种逆向思考的产物。在电的发明史上，从奥斯特的电能生磁到法拉第的磁能生电，它们之间就有着因果逆向思维的联系。爱迪生发现送话器听筒音膜有规律的振动到发明留声机。侧向思维侧向思维又称“旁通思维”，是发散思维的又一种形式，它是沿着正向思维旁侧开拓出新思路的一种创造性思维。通俗地讲，侧向思维就是利用其他领域里的知识和资讯，从侧面迂回地解决问题的一种思维形式。侧向思维一百多年前，奥地利的医生奥恩布鲁格，想解决怎样检查出人的胸腔积水这个问题。他的父亲是酒商，在经营酒业时，只要用手敲一敲酒桶，凭叩击声，就能知道桶内有多少酒。奥恩布鲁格想：人的胸腔和酒桶相似，如果用手敲一敲胸腔，凭声音，不也能诊断出胸腔中积水的病情吗?“叩诊”的方法就这样被发明出来了。侧向思维轴承的摩擦问题：为了减少摩擦，人们一直在不断地改进着轴承。但正常思路无非是改变滚珠形状、轴承结构或润滑剂等，都不能带来大的突破。后来，有人把视野转到其他方向，联想到高压空气可以使气垫船漂浮，相同磁性材料会相互排斥并保持一定的距离。将这些新设想引入新型轴承研发中，发明了不用滚珠和润滑剂，只需向轴套中吹入高压空气，使旋转轴呈悬浮状的空气轴承，或用磁性材料制成的磁性轴承。横向思维横向思维，与纵向思维相对，是指突破问题的结构范围，从其他领域的事物、事实中得到启示，而产生新设想的思维方式。由于改变了解决问题的一般思路，试图从别的方面、方向入手，其思维广度大大增加，有可能从其他领域中得到解决问题的启示。因此，横向思维常常在创新活动中起到巨大的作用。横向思维１.在美国的一个城市里，地铁里的灯泡经常被偷。窃贼常常拧下灯泡，这会导致安全问题。接手此事的工程师不能改变灯泡的位置，也没多少预算供他使用，但他提出了一个非常好的横向解决方案，是什么方案呢？这位工程师把电灯泡的螺纹改为左手方向或者是逆时针方向，而不再用传统的右手方向或顺时针方向。这意味着当小偷认为他们正在试图拧下电灯泡时，实际上他们反而是在拧紧它们。

横向思维２.游客有时会从帕台农神庙的古老立柱上砍下一些碎片，雅典当局对此非常关心，虽然这种行为是违法的，但是这些游客仍旧把它作为纪念品带走。当局如何才能阻止这一行动呢？管理当局从原来维修帕台农神庙时所用的矿石场里收集了一些大理石碎片，每天把这些碎片散放在帕台农神庙的周围。游客以为他们捡起来的碎片是从古老的立柱上掉下来的，因此他们感到很满意。横向思维３.在一个小镇里有四家鞋店，它们销售同样型号、同一系列的鞋子，然而，其中一家鞋店丢失的鞋子是其他三家平均每家的３倍，为什么会出现这种情况，又如何解决这个问题呢？鞋店在外摆一双鞋子中的一只作为陈列品，一家鞋店摆的是左鞋，其他三家摆的是右鞋。小偷偷走这些陈列的鞋子之后，还必须把它配成对，因此，摆列左鞋的鞋店被偷的鞋子要多于其他三家。管理者把陈列的鞋子改成右鞋，这样被偷的数量就大幅度下降了。横向思维４.加利福尼亚州的阿尔托斯市政府被森林大火所困扰，他们想清除城镇周围山坡上的灌木丛，但如果用螺旋桨飞机来操作，反而极易引起火花，导致火灾，他们该怎么办？政府当局购买或者租借了成群的山羊，把它们放在山坡上放牧。由于山羊吃掉草木，控制了灌木丛的生长，并且达到了靠其他方法难以到达的陡峭坡段，灌木丛火灾因此大大减少。横向思维５.一个人以一打５美元的价格购进椰子，然后以一打３美元的价格售出，凭借这种做法他成了百万富翁。这到底是怎么回事？这个人是个慈善家，他购买了大量椰子，然后以穷人们都能够支付得起的价格卖给他们。他一开始是个亿万富翁，但是他的慈善行为使它丧失了大量金钱，因此成了一个百万富翁。（假如你假设成为百万富翁的惟一方法就是兢兢业业地积累到那么多的财富，那你所作的假设就会使你无法解决这个问题。）横向思维６.一位年轻的股票经纪人即将开始经营他自己的业务，但是他没有客户。他如何使一些富有的人相信他能够准确地预计股票价格走势呢？他一开始列出８００个富人，给其中一半人发送的预测中他预言ＩＢＭ的股票将在下周上升，在给另一半预测中预言ＩＢＭ的股票下周将下降。结果ＩＢＭ的股票下降了，这样他就选中了收到正确预言的这４００个人。他再向其中的２００人预言通用电器的股票下周上升，向另外２００人预言该股票将在下周下降……重复这个过程，直到他手里有２５个人。对这２５个人而言，他连续５次预言正确。他再和其中的每个人联系，却说他们中的几个把他们的股票交给他来管理。横向思维７.许多商店把价格定得略微低于一个整数，９.９９美元而不是１０美元，或者９９.９５美元而不是１００美元。通常假设这样做会使顾客觉得价格看起来更低。但是这并不是这种做法开始的原因，那么这种定价方式最初始的目的是什么呢？一开始的做法是为了保证店员不得不在每笔交易中打开放钱的抽屉，找零钱给顾客。这样就会把销售收入记录下来，并且使得店员不能把这些钱据为己有。横向思维８.在加利福尼亚淘金热期间，一位年轻的创业者怀着把帐篷卖给矿工的想法来到此地。他认为，成千上万的人聚集在一起找金矿，那里肯定会有一个非常好的帐篷市场。不幸的是，天气非常温暖，矿工们都是露天睡觉，没有多少人买他的帐篷。他该怎么办呢？他把他帐篷上的粗棉布割下来，然后用它做成裤子卖给矿工们。这个人的名字叫莱维·施特劳斯。通过适应市场环境和创新，他得以创造了一个一直持续到今天的品牌。横向思维９.一家位于纽约的商店叫做七只钟，然而在它的外面却挂着八只钟，这是为什么呢？一开始这是一个错误，但是店主发现许多人会来到店里指出这个错误，由此他的业务量大大增加。横向思维１０.舒适航空公司是欧洲以低成本领先的航空公司。它已经在低成本空中旅行方面作出了多项创新。在舒适航空公司的航班中没有的饮料，如果你想喝点什么就必须掏钱去买。在近期的一期杂志中，有一篇文章说明了这种做法的两大优点：一个优点是带来了收入，你认为另一个会是什么呢？不提供饮料给舒适航空公司带来的第二个好处是由于需求减少，他们可以减少飞机上的一间厕所。这样就可以多设一些座位。立体思维思考问题时跳出点、线、面的限制，立体式进行思维。在三角形的地上种4棵树，每两颗树之间的距离相同，怎么种？