TRIZ试解--复制原理

李正桐

    复制原理是TRIZ（发明问题解决理论）40条创新原理的第26条。TRIZ对该原理的解释是：“利用一个拷贝、复制品或模型来代替因成本过高而不能使用的事物”。导致将一个事物进行复制的原因是多方面的，如昂贵、稀缺、孤品、易损、难于移动等等，而复制品既可以是实物，也可以是抽象的模拟。

    历史上一次著名的复制是对国际原器的复制。众所周知，国际原器就是公制度量衡的最高级别的标准器。其实在这方面我国很早就处于领先地位，远在秦朝就制定了全国通用的统一计量标准，并制作了长度、重量、容积的标准器。但由于历代统治者对工商业的轻视，在计量领域终无进取。西方则不同，工业革命和科技进步对计量标准提出了越来越高的要求。但若各国都固守自己的量纲，则会妨碍商品和科技成果的交流。为此，各工业国于1889年召开会议确定了长度、质量的国际基准，并制作了相应的标准器。用于长度计量的叫做国际米原器，是一根用铂铱合金制成的具有复杂剖面形状的米尺（有些案秤的托盘中心印有一个图案就是它的剖面形状）；用于质量计量的叫做公斤原器，是一个用铂铱合金制成的径、高相等的1公斤砝码。这是当时能达到的最高精度等级，以非常严格的环境条件保存在法国塞维尔城的特定机构里。由于它们太金贵了，不适宜经常把它们请出来用于校核各国的标准器，所以当时就制作了一批它们的复制品卖给有需要的国家。这些复制品材料、形状都与原器相同，只是精度等级稍差一点点，因为在当时的条件下要想让复制品达到与原器相等的精度几乎是不可能的。据说当时中国清政府的洋务派曾奏请朝廷购买国际原器的复制品，朝廷准奏。及至交涉时才知道它们的定价不但要计入贵金属材料铂、铱和精密加工的成本，而且还要与购买国的人口数挂钩，如此一来中国显然是最不划算的，于是只好作罢。数十年后人们感到国际原器的精度和稳定性仍不能满足需求，于是又制定了新的标准。

    在飞机的研发设计过程中常常会运用复制。例如飞机的风洞试验由于风洞的口径大多容不下真实的飞机，所以常用缩小的飞机模型来替代。这个按比例缩小的复制品由于其用途是考察飞机的空气动力性能，所以对它的材质、重量、内部结构等方面均无限制，而尺寸、线型、光洁度等影响气动力性能的参数必须与真实的飞机尽量逼近。这样对于不限制的方面就可以尽量简化、降低成本。由于模型比实物小，所以得出的测试数据必须经过折算才能使用。

    飞机的研发设计过程中还有另一种复制，就是考察图纸变成实物后，其组装、维修是否便利；工艺性如何；操作系统和座椅等设施是否符合人体工程学的设计原则，等等。这种复制品必须与真实的飞机一般大小，但材质、重量、强度等方面均无限制。所以木材、塑料、硬纸板等都可以用。组装好后，从内到外都酷似真飞机，但飞不起来，连移动都困难。这个复制品的组装往往能发现许多设计图纸中的问题，使得设计工作不再是纸上谈兵。

    近代更常见的复制是无形的复制。这种复制是把被复制系统的核心的、内在的、本质的东西抽取出来，建立数学模型。如运行规律、相互作用机理等。据说首次飞出8字形航线的人力飞机就是把它的数学模型在电脑中反复运行、不断优化，才产生最终的设计参数。

    紫禁城作为一个无与伦比的宫廷建筑群深受国内外游客和专家学者的重视。08年曾由故宫博物院和IBM公司合作开发了一种用于虚拟游览紫禁城的软件，叫做“超越时空的紫禁城”（Beyond space and time）或叫做“虚拟紫禁城”（Virtual forbidden city）。它其实就是对紫禁城的虚拟复制。用户可以不受时间、天气、地域的限制，可以不受游客众多、拥挤嘈杂之扰，也可以不受行走劳顿之累，坐在电脑前以清朝人的身份在紫禁城的殿宇间穿行。可以自主选择游览路线，可以沿途拍照，还可以看到清朝的皇族或官员在宫苑中的日常活动。除了不能触摸以外，其效果丝毫不逊于实地旅游。

    除此之外，戏剧是对事件的复制，军演是对实战的复制，地图是对地域的复制，照片是对景象的复制，等等。

    通过这些例子我们看出，复制是客观需要。人们在实践活动中总结出这样一些经验：即在必要时善于利用复制，可以节约成本、减轻工作量、减少工作中的错讹、提供种种便利。而近代推出的虚拟复制，看来是一种不可低估的发展趋势。◆