第三章.創造原理 第一節 組合原理與綜合原理
一、組合原理
1．組合原理概述
組合是客觀世界最根本，也是最普遍的現象。小至微觀世界的原子，大至星係宇宙，都是各種有規則的相關組合。因此創造活動中的組合原理的本質是根據單體事物的性質與活動規律，依據創造目標的需求，實現人造自然，創造出適應社會各種活動（科學技術生產、經濟等）需求事物的過程。
所謂組合原理，其實質就是以綜合分析為基礎，針對事物自身的規律性質、功能、結構等因素，將兩種以上的事物的部分或全部適當的疊加和組合，用以形成新學說、新技術、新產品的創造原理。
從大係統角度分析，組合就是係統再造或擴展的過程。從現代科學觀點認識，整個世界仍然是無法深知的“混沌”，依次由大到小形成各層次的子係統。對於每一個事物，自身也是一個係統；因此，組合過程也就是由兩個或兩個以上子係統，組合上一級係統的過程，組合的原則與係統的構成、特征是密切相關的。一般來說，組合原理具有以下主要特征：
首先，組合原理就是為滿足創造目的、以目標分析為前提、把兩個或多個客體符合目標機理要求的子一級係統客體按照係統規則（協調性、有機性、層次性、相關性等）組合成有效的新係統。
其次，組合的新係統應具有獨立的特性與功能，並且其功效要大於組元的功效之合。
最後，新係統是組合客體的集合，這些客體具備預先確定的性質，並在集合上實現帶有固定性質的確定關係。
2．組合方法的類型及應用
因為組合內在原理的複雜性和形式上的多樣性，所以對組合方式進行易於接受的分類是十分困難的。現僅就具有代表性和有利於組合方式應用的分類作如下介紹。按組合性質分類，可以劃分為功能組合、性能組合、方法組合、結構組合、技術原理與技術手段組合。
（1）功能組合。功能組合是為了產生的新的功能或增加功能效率和實用性而進行的組合方式。首先，是由兩種或兩種以上客體（事物）組合，在保有其原功能基礎上，通過客體之間的聯係而產生一種新的功能。
例如：汽車的功能是運輸（人或物），其運輸功能是由發動機（動力輸出功能）、行走裝置（由車輪、車架組成，有支撐功能和行走功能）、車廂（承載、安全保護功能）、傳動裝置（傳動功能、將動力傳遞到行走裝置）、操縱係統（控製功能）等組成，通過每個單獨客體的內在聯係與相關，並在保留其原有性能的基礎上，形成新功能輸出——運輸功能。
其次，具有兩種或兩種以上具有相同或相近的功能的客體（事物）相組合，
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在保持原有功能性質不變的情況下，增加功能效率或可靠性。
例如：①汽車發動機，由兩缸發動機增置為四缸、六缸或八缸……其動力輸出功能不變，但卻增加了汽車的動力特性，使汽車能多拉快跑。②起重機以相同原理和結構來增加起重臂的節數以擴大吊裝範圍。③一般戰車中使用雙油箱、雙供油係統，以保證一套係統損壞後，用另一套供油係統替代，不影響戰車的功能，提高了功能的可靠性。一般設計中應用的冗餘原理大多數都是一種功能的組合。
最後，兩種或兩種以上具有不同功能的客體（事物）相組合後，在內部，一般客體之間不產生必然聯係（但也可能有不影響自身性質的聯係如共用能源、共用支承等），對外部獨立輸出功能，成為一種具有新特性的產品。
例如：手機與照相機的組合而產生的多功能手機，洗衣機與甩幹筒組合的多功能洗衣機均屬此類。
（2）功能變異與分解。
在談到功能組合的問題時，還有必要首先講一下功能的變異。所謂功能的變異就是在客體總體不變的情況下，通過改變其組成部分的位置而具有新的功能。因為，變異過程中涉及某一部分（或一單體）位置、方向的改變，所以，也是一種結構的變異，但其實質是客體內部的重新組合。
例如：螺旋槳飛機剛發明時，螺旋槳設置在飛機頭部，兩翼從機體伸出，尾部安裝著穩定翼。美國飛機設計師裏格·卡圖根據空氣動力學（浮力與推進力）原理將螺旋槳改裝在機尾推動飛機前進，把穩定翼放在機頭製成了頭尾倒置的飛機。重組後的飛機，具有尖端懸浮係統和合理的流線型機身，減少了空氣阻力和旋流，不僅提高了飛行速度，也排除了失速和旋衝的可能性，大大提高了飛機的穩定性和可靠性，也提高了飛行的安全性。
前麵提到的風機與排風扇、油泵與油馬達以及真空泵與壓縮機都可看成是結構逆向重組而使功能改變的變異產品類型。
功能分解是一種創造方式與組合相逆的功能新組合，同樣是一種創造方式。
一個大的係統設備、工程有很多的優點和實用性，但是，由於使用條件和環境的限製，無法發揮其應有的功能來適應社會生活之需要。這時不妨根據客體的原有特性和結構將其分解為具有獨立功能的產品，也可以說是一種可行的創意和革新。
例如：蘋果削皮製瓣機是食品廠的專用設備，顯然不能適應民需，於是就有人將削皮的機構“拆下來”（對支撐結構傳動等輔助子係統做相應調整改進），製成家庭用的削皮機，占領了民需市場。工業上功能分解的例證也有很多，比如組合機床和加工線上的動力頭等都曾是普通機床功能分解的產物。
（3）性能組合
作為創造活動中客體出現的各種事物都有其獨特的特性，利用不同性質的兩種或兩種以上事物的具體特性組合起來以達到創造的目的即屬於性能組合。
利用不同性質的材料實現組合以提高複合材料或產品的功能是行之有效的創造形式。小到不同化學元素形成的多種鋼材，大到混凝土等廣泛應用的建築材料都是不同性質材料組合的產品。
在建築中廣泛應用的鋁塑管功能都是輸送液體。鋁（表層形成氧化鋁）具有清潔，性能穩定，耐磨、耐油水類侵蝕、重量輕等特性，可用作內管；塑料具有耐腐蝕（水泥、空氣、水等侵蝕）、易加工、造價低等特性，用作外壁管；兩者組合的鋁塑管，克服了單質材料的缺陷，實際功能特性也有很大提高。類似的產品如塑鋼窗（塑料型材加鋼骨架）、塗層耐磨（鐵基塗鍍耐磨材料的汽缸筒、鐵基塗聚四氟乙烯的不粘鍋以及塗漆產品都屬此種類型）。
之所以提出性能組合的問題是因為創造出一項成果樣品或原型結構固然很難，而實現它的應用會更難。一項好的發明創造成果具有穩定性能和效果才有實用價值，這一切性能的良好組合便成了創造活動的關鍵。
例如：光纖通信的問世和發展將人類帶入信息時代的大門，地球顯得越來越小了。然而從光電話的發明到光纖通信正式投入試用，整整走過了近100年的漫長歲月。1880年貝爾發明了光電話，其原理是利用聲音振動話筒的薄膜，並把聲音的強弱變化調製到光波上傳輸，再在接收端將光能轉換成電流送到話筒複原到原來的聲音，實現通話的目的。當時，由於光能傳輸過程的衰減和受阻等原因，光電話傳輸距離僅僅為200多米，根本沒有實用價值。要使光通信具有廣闊的應用前景，必須解決兩個關鍵技術問題：一是發現理性的光源，因為普通光源傳輸性能太差，不能作為長距離傳輸信息的載波；二是大氣介質很大程度上受製於氣候、環境條件，傳輸途中光的損耗太大，傳輸距離太短。1960年美國物理學家梅曼製造的第一台激光器問世，激光的方向性相幹性好、頻率極高，成為通信的理想光源。1953年才得到第一根光學絕緣的單根光導纖維，直到1970年美國康寧玻璃公司首次研究成功衰減量為每公裏20分貝的光纖，才邁出了將光纖作為光通信傳輸介質的重要一步。1973年以後光纖衰減量降低到每公裏2分貝，並繼續有超低損耗的光纖研製成功，光纖通信曆經95年才大步向人們走來。事實說明，技術與性能的研究乃是創