技术系统,范围和尺度可大可小。在一个问题情境中,并非所有摆放在现场或者画在总装配图上的零部件、元器件都应该划归技术系统。必须恰当地界定技术系统的范围和基本构成。界定技术系统的范围和构成,对于初学者来说,是一个需要练习去解决的问题。根据作者的经验,准确、有效地划定技术系统的范围和内外部构成,是精准、快捷地解决发明问题的关键。
最小问题区域:在问题情境中,把产品中与有问题的零部件直接或间接接触(相互作用)的其他零部件,划归到一个技术系统的范围,这样的系统范围就是“最小问题区域”。
在最小问题区域所发现的问题,是宏观层面的最小问题。将宏观层面的最小问题不断细分,可以找到微观层面的最小问题。
技术系统所涉及的与问题有关的零部件越少,问题就越聚焦,解决问题的速度也就越快。例如,在汽车“发动机烧机油”问题中,可将问题锁定在发动机燃烧室,把活塞、活塞环、缸套等划定为最小问题区域,而不应把发动机的所有零部件全部划进来,更无需涉及前桥、车轮、座椅等无关零部件。因为汽车的绝大部分零部件都与“发动机烧机油”问题无关。
由此,我们引出“超系统”和“相邻系统”的扩展概念。
技术系统之外与其有相互作用的技术系统,是技术系统的“超系统”;技术系统之外与技术系统相邻的、没有相互作用的系统是“相邻系统”。
超系统是技术系统实现功能时必备的外部环境。不少技术系统实现功能的动力装置来自超系统(外部环境),如以人臂力拉弓射箭,钻机驱动钻头钻孔,利用了自然环境能量的水力发电机、光伏电站、潮汐发电机等。(www.daowen.com)
如果某个技术系统利用了超系统中的能量构建了自己的动力装置,而且还能达到自平衡、自服务、自转换的状态,那么这个过程就产生了科学现象,这个系统物质就是效应物质,即一旦条件具备,效应自动实现,功能自我完成。如蒸发和凝结、结冰和融化、闪电和山火等。
超系统、系统、子系统构成了系统的层级关系、嵌套关系和相互约束关系。技术系统在超系统的约束下起作用;子系统在上级系统的约束下起作用;底层的子系统一旦发生改变,就会引起上层系统的改变。反之,上层系统的改变,也会引起子系统或更低层级的元件的变化。而相邻系统则不具备这种相互约束的特征。如图2-10所示。
有时站在超系统的角度看待问题,会让问题变得更容易理解和更容易被解决。相邻系统虽然与技术系统没有相互作用关系,但是也可以作为考察、分析技术系统的一个视角。
系统、超系统、子系统、相邻系统是相对而言的,看问题中所涉及的具有相互作用的系统组件范围有多大。例如,键盘是电脑的子系统之一,但是当我们以键盘作为一个技术系统来考察其问题时,电脑的键盘接口、显示屏、电脑桌等可以视为键盘的超系统;键盘上的按键、字符标记、橡胶垫、底板、导线等则是键盘的子系统,而操作者的座椅、桌子上的咖啡杯、纸、笔等没有直接作用的物质,可以视为键盘的相邻系统。如果操作者不慎碰翻了咖啡杯,咖啡洒到了键盘上,则在这个问题情境中,咖啡与键盘发生了相互作用,那么咖啡就要从相邻系统变为系统组件来考虑。
图2-10 技术系统的层级与范围
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