第12卷第1期 智能系统学报 Vol.12 No.1 2017年2月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Feb.2017 D0I:10.11992/is.201610012 网络出版地址：http:/kns.cmki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20170227.2217.024.html 基于因果分析的事元蕴含系及其应用 花黄伟12，杨春燕2 (1.广东工业大学可拓学与创新方法研究所，广东广州510006：2.广东工业大学机电工程学院，广东广州510006) 摘要：可拓学中的事元蕴含系方法和TZ中的因果分析方法都是寻找问题产生原因的有效方法。首先介绍事元 蕴含系的相关概念，研究事元蕴含系的类型及模型，提出基于因果分析的事元蕴含系，并建立相应的模型，最后通过 案例分析论证该模型的合理性。该研究为利用计算机帮助人们分析和处理问题提供了便于操作的形式化、模型化 方法。 关键词：蕴含分析；事元蕴含系；因果分析；TRZ;可拓学 中图分类号：TP18:TH122文献标志码：A文章编号：1673-4785(2017)01-0060-07 中文引用格式：花黄伟，杨春燕.基于因果分析的事元蕴含系及其应用[J].智能系统学报，2017,12(1)：60-66. 英文引用格式：HUA Huangwei,YANG Chunyan.Affair-elements implication system and its application based on causal analysis [J].CAAI transactions on intelligent systems,2017,12(1):60-66. Affair-elements implication system and its application based on causal analysis HUA Huangwei'2,YANG Chunyan'.2 (1.Research Institute of Extenics and Innovation Methods,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China:2.School of Electromechanical Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China) Abstract:Everything happens for a reason.Both the affair-elements implication system in Extenics and the causal a- nalysis in TRIZ are effective ways to determine the reasons for the problems.In this paper,the concept of an affair- elements implication system was introduced and its types and models were studied,then the affair-elements implica- tion system based on causal analysis was provided,and the corresponding models were established.Finally,the ra- tionality of the models was proven through a case study.This research provides easy-operating formalization and mod- eling methods using a computer to help people analyze and manage problems. Keywords:implication analysis;affair-elements implication system;causal analysis;TRIZ;Extenics 可拓学中的蕴含分析是根据物、事和关系的蕴 题，最好的方法就是找到问题的源头，从根本上解决 含性，以基元为形式化工具而对物、事或关系进行的 问题。 形式化分析山：蕴含分析方法又称为蕴含系方法， 因果分析是TIZ中一种常用的分析问题的方 是分析问题、找到核问题或问题源头的一种常用方 法，可以快速、有效地梳理和收敛问题)。在因果 法。对于所有矛盾问题，找到问题产生的根本原因， 分析中最常见的是“追问法”，即就所看到的问题的 是彻底地解决问题的基础。问题的产生方式有很多 现象，进行一步一步地追问，直到找到可以消除问题 种，形成问题的形式也有很多种，它不会平白无故地 的根本原因为止。 产生，问题的产生必定是有原因的。我们想解决问 对因果分析和蕴含系的研究，目前已有的文献 成果较少。文献[3]提出了因果分析的概念，对因 收稿日期：2016-10-13.、网络出版日期：2017-02-27. 基金项目：国家自然科学基金项目(61273306)：广东省科技计划项目 果分析进行了详细的阐述，并给出了相关的性质，分 (2016A040404015). 通信作者：杨春燕.E-mail:276519106@qq.com. 析了流程方法：文献[4]介绍了蕴含系的定义，还介
第 １２ 卷第 １ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ．１２ №．１ ２０１７ 年 ２ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｆｅｂ． ２０１７ ＤＯＩ：１０．１１９９２ ／ ｔｉｓ．２０１６１００１２ 网络出版地址：ｈｔｔｐ： ／ ／ ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ ／ ２３．１５３８．ＴＰ．２０１７０２２７．２２１７．０２４．ｈｔｍｌ 基于因果分析的事元蕴含系及其应用 花黄伟１，２ ，杨春燕１，２ （１．广东工业大学 可拓学与创新方法研究所，广东 广州 ５１０００６； ２．广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 ５１０００６） 摘 要：可拓学中的事元蕴含系方法和 ＴＲＩＺ 中的因果分析方法都是寻找问题产生原因的有效方法。 首先介绍事元 蕴含系的相关概念，研究事元蕴含系的类型及模型，提出基于因果分析的事元蕴含系，并建立相应的模型，最后通过 案例分析论证该模型的合理性。 该研究为利用计算机帮助人们分析和处理问题提供了便于操作的形式化、模型化 方法。 关键词：蕴含分析；事元蕴含系；因果分析；ＴＲＩＺ；可拓学 中图分类号：ＴＰ１８；ＴＨ１２２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－４７８５（２０１７）０１－００６０－０７ 中文引用格式：花黄伟，杨春燕． 基于因果分析的事元蕴含系及其应用［Ｊ］． 智能系统学报， ２０１７， １２（１）： ６０－６６． 英文引用格式：ＨＵＡ Ｈｕａｎｇｗｅｉ， ＹＡＮＧ Ｃｈｕｎｙａｎ． Ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃａｕｓａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ［Ｊ］． ＣＡＡＩ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０１７， １２（１）： ６０－６６． Ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃａｕｓａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ＨＵＡ Ｈｕａｎｇｗｅｉ １，２ ， ＹＡＮＧ Ｃｈｕｎｙａｎ １，２ （１． Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｘｔｅｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ ｈａｐｐｅｎｓ ｆｏｒ ａ ｒｅａｓｏｎ． Ｂｏｔｈ ｔｈｅ ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｅｘｔｅｎｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｕｓａｌ ａ⁃ ｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ＴＲＩＺ ａｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙｓ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ａｎ ａｆｆａｉｒ⁃ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ， ｔｈｅｎ ｔｈｅ ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｍｐｌｉｃａ⁃ ｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃａｕｓａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｒａ⁃ ｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｓ ｗａｓ ｐｒｏｖｅｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ．Ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｅａｓｙ⁃ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｆｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｄ⁃ ｅｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｕｓｉｎｇ ａ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｏ ｈｅｌｐ ｐｅｏｐｌｅ ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄ ｍａｎａｇｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ； ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ； ｃａｕｓａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ； ＴＲＩＺ； Ｅｘｔｅｎｉｃｓ 收稿日期：２０１６－１０－１３． 网络出版日期：２０１７－０２－２７． 基金项目：国家自然科学基金项目（ ６１２７３３０６）；广东省科技计划项目 （２０１６Ａ０４０４０４０１５）． 通信作者：杨春燕． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ２７６５１９１０６＠ ｑｑ．ｃｏｍ． 可拓学中的蕴含分析是根据物、事和关系的蕴 含性，以基元为形式化工具而对物、事或关系进行的 形式化分析［１］ ；蕴含分析方法又称为蕴含系方法， 是分析问题、找到核问题或问题源头的一种常用方 法。 对于所有矛盾问题，找到问题产生的根本原因， 是彻底地解决问题的基础。 问题的产生方式有很多 种，形成问题的形式也有很多种，它不会平白无故地 产生，问题的产生必定是有原因的。 我们想解决问 题，最好的方法就是找到问题的源头，从根本上解决 问题。 因果分析是 ＴＲＩＺ 中一种常用的分析问题的方 法，可以快速、有效地梳理和收敛问题［２］ 。 在因果 分析中最常见的是“追问法”，即就所看到的问题的 现象，进行一步一步地追问，直到找到可以消除问题 的根本原因为止。 对因果分析和蕴含系的研究，目前已有的文献 成果较少。 文献［３］提出了因果分析的概念，对因 果分析进行了详细的阐述，并给出了相关的性质，分 析了流程方法；文献［４］介绍了蕴含系的定义，还介
第1期 花黄伟，等：基于因果分析的事元蕴含系及其应用 61· 绍了如何运用蕴含系来分析解决问题：文献[5]对 蕴含系进行了进一步的研究，丰富了蕴含系的性质 及其方法。蕴含系和因果分析既有共同之处，又有 所区分。本文尝试基于因果分析对事元蕴含系进行 研究，有助于丰富事元蕴含系的理论基础和方法，为 正确地分析问题和解决问题提供可操作的方法。 图1事元“或蕴含系”模型一 Fig.1 The first model of affair-elements OR implication system 1事元蕴含系概述 例1如果某人需要支付150元钱，可以通过 1.1事元蕴含的定义 现金、支付宝、微信钱包或网上银行等方式来支付： 文献[1]给出了基元蕴含的定义，本文只研究 而现金可以用面值为100元或面值小于100元来支 事元的蕴含，因此只介绍事元蕴含的相关定义。 付，支付宝可以用朋友转账、零钱包或余额宝来支 定义1设A1A2为两个事元，若A,实现必有 付，微信钱包可以用朋友转账、零钱包或银行卡来支 A2实现，则称A1蕴含A2,记作A1→A2。通常“A:实 付，网银可以用朋友转账、余额或存款来支付，其蕴 现”可记为“A,@”(i=1,2)。 含系的模型如图2所示。 根据基元的逻辑运算规则[6]，蕴含系主要包括 了“或蕴含”和“与蕴含”。 定义2或蕴含。设有事元A、A,和A2,若A1 或A2实现都有A实现，则称A1、A2或蕴含A,记作 A1VA2→A:反之，若A实现有A1实现或者A2实现， 则称A蕴含A,或A2,记作A白A,VA2。 图2例1的模型图 定义3与蕴含。设有事元A、A,和A2、若A1 Fig.2 Model figure of case 1 与A2同时实现必有A实现，则称A1、A2与蕴含A,记 图2中， 作A,八A2→A:反之，若A实现必有A1与A2同时实 A=(支付，支配对象，150元) 现，则称A蕴含A1与A2,记作A曰A1AA2 A1=（支付，方式，现金) 1.2蕴含系的类型及模型 A2=（支付，方式，支付宝) 上述定义是针对两个事元间的蕴含及两个事元的 A,=（支付，方式，微信钱包) “或蕴含”“与蕴含”所给出的定义。实际上，事件之间 A4=(支付，方式，银行转账) 的蕴含关系有时是非常复杂的，往往是多层级的)。 「支付，方式，现金 根据上面蕴含的定义，当多个事元之间具有更复杂的 A1= 面额， 100元J 蕴含关系时，形成如下类型的蕴含系统)，简称蕴含 「支付，方式， 现金 系。条件蕴含系具有类似的类型，此略。 A12= 面额， <100元] 1.2.1事元的“或蕴含系” 「支付，方式， 支付宝 事元的“或蕴含系”有如下两种类型： A21= 来源， 朋友转账 1)若事元A实现是由于事元A1或事元A2…或 「支付，方式， 支付宝 事元A.实现导致的，而事元A,实现是由于事元A A2= 来源，零钱包 或事元A2…或事元A的实现导致的。事元A2, 「支付，方式， 支付宝 A3,…,An实现的原因都可用类似事元A1的表示方 A23= 来源， 余额宝」 法来表示，此时便形成事元的“或蕴含系”，可用如 「支付，方式， 微信钱包7 图1所示的蕴含系模型表示。 A31= 来源， 朋友转账」 上述事元“或蕴含系”模型也可表示为 「支付，方式， 微信钱包 A2= (A)Vv(A) 来源， 零钱包」 图1给出的是三层事元或蕴含系，实际应用中 支付，方式， 微信钱包7 A33= 事元“或蕴含系”可能有更多层，要具体问题具体 来源， 银行卡」 分析
绍了如何运用蕴含系来分析解决问题；文献［５］ 对 蕴含系进行了进一步的研究，丰富了蕴含系的性质 及其方法。 蕴含系和因果分析既有共同之处，又有 所区分。 本文尝试基于因果分析对事元蕴含系进行 研究，有助于丰富事元蕴含系的理论基础和方法，为 正确地分析问题和解决问题提供可操作的方法。 １ 事元蕴含系概述 １．１ 事元蕴含的定义 文献［１］给出了基元蕴含的定义，本文只研究 事元的蕴含，因此只介绍事元蕴含的相关定义。 定义 １ 设 Ａ１ 、Ａ２ 为两个事元，若 Ａ１ 实现必有 Ａ２ 实现，则称 Ａ１ 蕴含 Ａ２ ，记作 Ａ１⇒Ａ２ 。 通常“Ａｉ 实 现”可记为“Ａｉ＠ ”（ｉ ＝ １，２）。 根据基元的逻辑运算规则［６］ ，蕴含系主要包括 了“或蕴含”和“与蕴含”。 定义 ２ 或蕴含。 设有事元 Ａ、Ａ１ 和 Ａ２ ，若 Ａ１ 或 Ａ２ 实现都有 Ａ 实现，则称 Ａ１ 、Ａ２ 或蕴含 Ａ，记作 Ａ１∨Ａ２⇒Ａ；反之，若 Ａ 实现有 Ａ１ 实现或者 Ａ２ 实现， 则称 Ａ 蕴含 Ａ１ 或 Ａ２ ，记作 Ａ⇒Ａ１∨Ａ２ 。 定义 ３ 与蕴含。 设有事元 Ａ、Ａ１ 和 Ａ２ 、若 Ａ１ 与 Ａ２ 同时实现必有 Ａ 实现，则称 Ａ１ 、Ａ２ 与蕴含 Ａ，记 作 Ａ１∧Ａ２⇒Ａ；反之，若 Ａ 实现必有 Ａ１ 与 Ａ２ 同时实 现，则称 Ａ 蕴含 Ａ１ 与 Ａ２ ，记作 Ａ⇒Ａ１∧Ａ２ 。 １．２ 蕴含系的类型及模型 上述定义是针对两个事元间的蕴含及两个事元的 “或蕴含” “与蕴含”所给出的定义。 实际上，事件之间 的蕴含关系有时是非常复杂的，往往是多层级的［７］ 。 根据上面蕴含的定义，当多个事元之间具有更复杂的 蕴含关系时，形成如下类型的蕴含系统［８］ ，简称蕴含 系。 条件蕴含系具有类似的类型，此略。 １．２．１ 事元的“或蕴含系” 事元的“或蕴含系”有如下两种类型： １）若事元 Ａ 实现是由于事元 Ａ１ 或事元 Ａ２…或 事元 Ａｎ 实现导致的，而事元 Ａ１ 实现是由于事元 Ａ１１ 或事元 Ａ１２ …或事元 Ａ１ｍ 的实现导致的。 事元 Ａ２ ， Ａ３ ，…，Ａｎ 实现的原因都可用类似事元 Ａ１ 的表示方 法来表示，此时便形成事元的“或蕴含系”，可用如 图 １ 所示的蕴含系模型表示。 上述事元“或蕴含系”模型也可表示为 Ａ⇐ ∨ ｎ ｉ ＝ １ Ａｉ⇐（∨ ｍ ｊ ＝ １ Ａ１ｊ） ∨ … ∨ （∨ ｋ ｊ ＝ １ Ａｎｊ） 图 １ 给出的是三层事元或蕴含系，实际应用中 事元“或蕴含系” 可能有更多层，要具体问题具体 分析。 图 １ 事元“或蕴含系”模型一 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ＯＲ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ 例 １ 如果某人需要支付 １５０ 元钱，可以通过 现金、支付宝、微信钱包或网上银行等方式来支付； 而现金可以用面值为 １００ 元或面值小于 １００ 元来支 付，支付宝可以用朋友转账、零钱包或余额宝来支 付，微信钱包可以用朋友转账、零钱包或银行卡来支 付，网银可以用朋友转账、余额或存款来支付，其蕴 含系的模型如图 ２ 所示。 图 ２ 例 １ 的模型图 Ｆｉｇ．２ Ｍｏｄｅｌ ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｃａｓｅ １ 图 ２ 中， Ａ ＝ （支付，支配对象，１５０ 元） Ａ１ ＝ （支付，方式，现金） Ａ２ ＝ （支付，方式，支付宝） Ａ３ ＝ （支付，方式，微信钱包） Ａ４ ＝ （支付，方式，银行转账） Ａ１１ ＝ 支付， 方式， 现金 面额， １００ 元 é ë ê ê ù û ú ú Ａ１２ ＝ 支付， 方式， 现金 面额， ＜ １００ 元 é ë ê ê ù û ú ú Ａ２１ ＝ 支付， 方式， 支付宝 来源， 朋友转账 é ë ê ê ù û ú ú Ａ２２ ＝ 支付， 方式， 支付宝 来源， 零钱包 é ë ê ê ù û ú ú Ａ２３ ＝ 支付， 方式， 支付宝 来源， 余额宝 é ë ê ê ù û ú ú Ａ３１ ＝ 支付， 方式， 微信钱包 来源， 朋友转账 é ë ê ê ù û ú ú Ａ３２ ＝ 支付， 方式， 微信钱包 来源， 零钱包 é ë ê ê ù û ú ú Ａ３３ ＝ 支付， 方式， 微信钱包 来源， 银行卡 é ë ê ê ù û ú ú 第 １ 期 花黄伟，等：基于因果分析的事元蕴含系及其应用 ·６１·
·62. 智能系统学报 第12卷 「支付，方式， 网银 证等。而购买燃油就一定要去加油站：购买交强险 A41= 来源， 朋友转账 就一定需要钱和去办理手续：考取驾驶证就一定要 「支付，方式，网银 参加培训、通过考试、领取驾驶证：办理行驶证一定 A2= 来源，余额」 需要办理手续、缴费、领取行驶证，如图5所示。 「支付，方式，网银 来源，存款」 2)若事元A实现必然导致事元A1或事元A2… 或事元A的实现，而事元A,实现必然导致事元A 或事元A2…或事元Am实现。事元A2,A3,…,An实 现导致的结果都可用类似事元A,的表示方法来表 图5例2的模型图 示，此时便形成事元的“或蕴含系”，可用如图3所 Fig.5 Model figure of case 2 示的蕴含系模型表示。 图5中， A=(驾驶， 支配对象，汽车) A,=(购买，支配对象，燃油) A2=(购买，支配对象，交强险) A,=(考取，支配对象， 驾驶证) A4=(办理，支配对象， 行驶证) 图3事元“或蕴含系”模型二 A1=(去，支配对象，加油站) Fig.3 The second model of affair-elements OR implica- A21=(支付，支配对象，保险费) tion system A2=(办理，支配对象， 保险手续) 上述事元“或蕴含系”模型也可以表示为 A1=(参加，支配对象， 驾驶培训) A=9A,→(yA)V…V(VA) A2=(通过，支配对象， 驾照考试) 1.22事元的“与蕴含系” A3=(领取，支配对象，驾驶证) 事元的“与蕴含系”有如下两种类型： A1=(办理，支配对象，行车手续) 1)若事元A实现是由于事元A1与事元A2…与 A2=(缴纳，支配对象，费用) 事元A,同时实现导致的，而事元A,实现是由于事 A3=(领取，支配对象，行驶证) 元A1与事元A2…与事元Am同时实现导致的。事 2)若事元A实现必然导致事元A,与事元A2… 元A2,A3,…,A。实现的原因都可用类似事元A1的 与事元A,同时实现，而事元A,实现必然导致事元 表示方法来表示，此时便形成事元的“与蕴含系”， A,与事元A2…与事元Am同时实现。事元A2, 可用如图4所示的蕴含系模型表示。 A,…,An实现导致的结果都可用类似事元A,的表 示方法来表示，此时便形成事元的“与蕴含系”，可 用图6所示的蕴含系模型表示。 A 图4事元“与蕴含系”模型一 Fig.4 The first model of affair-elements AND implica- 图6事元“与蕴含系”模型二 tion syste Fig.6 The second model of affair-elements AND impli- 上述事元“与蕴含系”模型也可以表示为 cation system A=AA=(AAy)N…A(AA) 上述事元“与蕴含系”模型也可以表示为 例2某人购买了燃油汽车，想开车上路，他就 A=AA,→(AAy)A…N(Ag) 必须购买燃油、购买交强险、考取驾驶证、办理行车
Ａ４１ ＝ 支付， 方式， 网银 来源， 朋友转账 é ë ê ê ù û ú ú Ａ４２ ＝ 支付， 方式， 网银 来源， 余额 é ë ê ê ù û ú ú Ａ４３ ＝ 支付， 方式， 网银 来源， 存款 é ë ê ê ù û ú ú ２）若事元 Ａ 实现必然导致事元 Ａ１ 或事元 Ａ２… 或事元 Ａｎ 的实现，而事元 Ａ１ 实现必然导致事元 Ａ１１ 或事元 Ａ１２…或事元 Ａ１ｍ实现。 事元 Ａ２ ，Ａ３ ，…，Ａｎ 实 现导致的结果都可用类似事元 Ａ１ 的表示方法来表 示，此时便形成事元的“或蕴含系”，可用如图 ３ 所 示的蕴含系模型表示。 图 ３ 事元“或蕴含系”模型二 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ＯＲ ｉｍｐｌｉｃａ⁃ ｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ 上述事元“或蕴含系”模型也可以表示为 Ａ⇒ ∨ ｎ ｉ ＝ １ Ａｉ⇒（∨ ｍ ｊ ＝ １ Ａ１ｊ） ∨ … ∨ （∨ ｋ ｊ ＝ １ Ａｎｊ） １．２．２ 事元的“与蕴含系” 事元的“与蕴含系”有如下两种类型： １）若事元 Ａ 实现是由于事元 Ａ１ 与事元 Ａ２…与 事元 Ａｎ 同时实现导致的，而事元 Ａ１ 实现是由于事 元 Ａ１１与事元 Ａ１２…与事元 Ａ１ｍ同时实现导致的。 事 元 Ａ２ ，Ａ３ ，…，Ａｎ 实现的原因都可用类似事元 Ａ１ 的 表示方法来表示，此时便形成事元的“与蕴含系”， 可用如图 ４ 所示的蕴含系模型表示。 图 ４ 事元“与蕴含系”模型一 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ＡＮＤ ｉｍｐｌｉｃａ⁃ ｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅ 上述事元“与蕴含系”模型也可以表示为 Ａ⇐ ∧ ｎ ｉ ＝ １ Ａｉ⇐（∧ ｍ ｊ ＝ １ Ａ１ｊ） ∧ … ∧ （∧ ｋ ｊ ＝ １ Ａｎｊ） 例 ２ 某人购买了燃油汽车，想开车上路，他就 必须购买燃油、购买交强险、考取驾驶证、办理行车 证等。 而购买燃油就一定要去加油站；购买交强险 就一定需要钱和去办理手续；考取驾驶证就一定要 参加培训、通过考试、领取驾驶证；办理行驶证一定 需要办理手续、缴费、领取行驶证，如图 ５ 所示。 图 ５ 例 ２ 的模型图 Ｆｉｇ．５ Ｍｏｄｅｌ ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｃａｓｅ ２ 图 ５ 中， Ａ ＝ (驾驶， 支配对象， 汽车) Ａ１ ＝ (购买， 支配对象， 燃油) Ａ２ ＝ (购买， 支配对象， 交强险) Ａ３ ＝ (考取， 支配对象， 驾驶证) Ａ４ ＝ (办理， 支配对象， 行驶证) Ａ１１ ＝ (去， 支配对象， 加油站) Ａ２１ ＝ (支付， 支配对象， 保险费) Ａ２２ ＝ (办理， 支配对象， 保险手续) Ａ３１ ＝ (参加， 支配对象， 驾驶培训) Ａ３２ ＝ (通过， 支配对象， 驾照考试) Ａ３３ ＝ (领取， 支配对象， 驾驶证) Ａ４１ ＝ (办理， 支配对象， 行车手续) Ａ４２ ＝ (缴纳， 支配对象， 费用) Ａ４３ ＝ (领取， 支配对象， 行驶证) ２）若事元 Ａ 实现必然导致事元 Ａ１ 与事元 Ａ２… 与事元 Ａｎ 同时实现，而事元 Ａ１ 实现必然导致事元 Ａ１１与事元 Ａ１２ … 与事元 Ａ１ｍ 同时实现。 事元 Ａ２ ， Ａ３ ，…，Ａｎ 实现导致的结果都可用类似事元 Ａ１ 的表 示方法来表示，此时便形成事元的“与蕴含系”，可 用图 ６ 所示的蕴含系模型表示。 图 ６ 事元“与蕴含系”模型二 Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ＡＮＤ ｉｍｐｌｉ⁃ ｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ 上述事元“与蕴含系”模型也可以表示为 Ａ⇒ ∧ ｎ ｉ ＝ １ Ａｉ⇒（∧ ｍ ｊ ＝ １ Ａ１ｊ） ∧ … ∧ （∧ ｋ ｊ ＝ １ Ａｎｊ） ·６２· 智 能 系 统 学 报 第 １２ 卷
第1期 花黄伟，等：基于因果分析的事元蕴含系及其应用 .63 1.2.3事元的混合蕴含系 解决原问题更加容易，也更有效，但有效找到问题的 事元的混合蕴含系有如下两种类型： 根本原因却不是一件容易的事情[)。因果分析就 1)若事元A实现是由于事元A1与事元A2…与 是一种帮助找到问题产生的根本原因的分析方法。 事元A同时实现导致的，而事元A,实现是由于事 因果分析中常用的方法是追问法，即就现有的问题 元A,或事元A2…或事元Am实现导致的。事元 现象，进行一步一步地追问，直到找到可以消除问题 A2,A3,…,A。实现的原因都可用类似事元A1的表示 的根本原因为止。具体的分析步骤如图9所示。 方法来表示，此时便形成事元的一种与、或混合蕴含 结果A 系，可用如图7所示的蕴含系模型表示。 原因A 原因A 原因A A…A 图7事元的混合蕴含系模型一 原因A 原因A2 Fig.7 The first model of affair-elements mixture impli- cation system 根本原因4。 上述事元的混合蕴含系模型也可以表示为 图9因果分析图 AA(A)Vv() Fig.9 The figure of causal analysis 2)若事元A实现必然导致事元A,与事元A,… 因果关系的画图规则)为：长方框代表一个因 果要素，一条连线表示有一个因果关系，箭头表示从 与事元A同时实现，而事元A1实现必然导致事元 A或事元A2…或事元Am至少某一个实现。事元 因到果的方向，小圆弧表示两条以上因果连线存在 A2,A3,…,An实现导致的原结果都可用类似事元A1 “与”的关系，即同时具备两个（两个以上的）原因才 的表示方法来表示，此时便形成事元的一种与、或混 能导致结果，如果没有小圆弧则是“或”的关系，有 一个原因即可导致结果。 合蕴含系，可用如图8所示的蕴含系模型表示。 2.2因果关系的事元模型表示 根据因果关系的画图规则可知，在长方框中代 表一个原因或结果的事件，在可拓学中可用事元形 式化表示该事件，其具体的模型为A=(0.,c.,v。), 其中O。表示动作，c。表示该动作的特征，v。表示该 图8事元的混合蕴含系模型二 动作关于特征c。的量值，而针对动作的多个特征进 Fig.8 The second model of affair-elements mixture im 行形式化描述的模型是多维事元，其表示形式为 plication system 0., 上述事元的混合蕴含系模型也可以表示为 A=(0a,ca,a)= A=AA→(gAy)VV(店A) Can, 在实际问题中更多的是用到该种混合蕴含系的 根据可拓学中事元蕴含的定义，原因事元A,和 方式，就是将或蕴含和与蕴含结合在一起，类似上述 结果事元A之间的关系是因果蕴含关系，可以表示 两种蕴含的例子，由于篇幅有限，在此不赘述。 为A=A10 2基于因果分析的事元蕴含系 2.3因果关系的事元蕴含系 很多实际问题的因果关系都是非常复杂的，需 2.1因果分析 要进行复杂的混合因果分析，其分析过程形成了事 问题不会无缘无故地产生，问题的背后总是隐 元蕴含系，包括本文1.2节中所述的各种与、或蕴含 藏着各种原因。通常，消除引起问题的原因比直接 关系。以图9的因果分析为例，因果分析图0]可转
１．２．３ 事元的混合蕴含系 事元的混合蕴含系有如下两种类型： １）若事元 Ａ 实现是由于事元 Ａ１ 与事元 Ａ２…与 事元 Ａｎ 同时实现导致的，而事元 Ａ１ 实现是由于事 元 Ａ１１ 或事元 Ａ１２ …或事元 Ａ１ｍ 实现导致的。 事元 Ａ２ ，Ａ３ ，…，Ａｎ 实现的原因都可用类似事元 Ａ１ 的表示 方法来表示，此时便形成事元的一种与、或混合蕴含 系，可用如图 ７ 所示的蕴含系模型表示。 图 ７ 事元的混合蕴含系模型一 Ｆｉｇ．７ Ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｍｉｘｔｕｒｅ ｉｍｐｌｉ⁃ ｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ 上述事元的混合蕴含系模型也可以表示为 Ａ⇐ ∧ ｎ ｉ ＝ １ Ａｉ⇐（∨ ｍ ｊ ＝ １ Ａ１ｊ） ∨ … ∨ （∨ ｋ ｊ ＝ １ Ａｎｊ） ２）若事元 Ａ 实现必然导致事元 Ａ１ 与事元 Ａ２… 与事元 Ａｎ 同时实现，而事元 Ａ１ 实现必然导致事元 Ａ１１或事元 Ａ１２…或事元 Ａ１ｍ至少某一个实现。 事元 Ａ２ ，Ａ３ ，…，Ａｎ 实现导致的原结果都可用类似事元 Ａ１ 的表示方法来表示，此时便形成事元的一种与、或混 合蕴含系，可用如图 ８ 所示的蕴含系模型表示。 图 ８ 事元的混合蕴含系模型二 Ｆｉｇ．８ Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｆｆａｉｒ－ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｍｉｘｔｕｒｅ ｉｍ⁃ ｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ 上述事元的混合蕴含系模型也可以表示为 Ａ⇒ ∧ ｎ ｉ ＝ １ Ａｉ⇒（∨ ｍ ｊ ＝ １ Ａ１ｊ） ∨ … ∨ （∨ ｋ ｊ ＝ １ Ａｎｊ） 在实际问题中更多的是用到该种混合蕴含系的 方式，就是将或蕴含和与蕴含结合在一起，类似上述 两种蕴含的例子，由于篇幅有限，在此不赘述。 ２ 基于因果分析的事元蕴含系 ２．１ 因果分析 问题不会无缘无故地产生，问题的背后总是隐 藏着各种原因。 通常，消除引起问题的原因比直接 解决原问题更加容易，也更有效，但有效找到问题的 根本原因却不是一件容易的事情［９］ 。 因果分析就 是一种帮助找到问题产生的根本原因的分析方法。 因果分析中常用的方法是追问法，即就现有的问题 现象，进行一步一步地追问，直到找到可以消除问题 的根本原因为止。 具体的分析步骤如图 ９ 所示。 图 ９ 因果分析图 Ｆｉｇ．９ Ｔｈｅ ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｃａｕｓａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ 因果关系的画图规则［３］ 为：长方框代表一个因 果要素，一条连线表示有一个因果关系，箭头表示从 因到果的方向，小圆弧表示两条以上因果连线存在 “与”的关系，即同时具备两个（两个以上的）原因才 能导致结果，如果没有小圆弧则是“或” 的关系，有 一个原因即可导致结果。 ２．２ 因果关系的事元模型表示 根据因果关系的画图规则可知，在长方框中代 表一个原因或结果的事件，在可拓学中可用事元形 式化表示该事件，其具体的模型为 Ａ ＝ （Ｏａ ，ｃａ ，ｖａ ）， 其中 Ｏａ 表示动作，ｃａ 表示该动作的特征，ｖａ 表示该 动作关于特征 ｃａ 的量值，而针对动作的多个特征进 行形式化描述的模型是多维事元，其表示形式为 Ａ ＝ Ｏａ ，ｃａ ，ｖａ ( ) ＝ Ｏａ ， ｃａ１ ， ｖａ１ ｃａ２ ， ｖａ２ ︙ ︙ ｃａｎ ， ｖａｎ é ë ê ê ê ê êê ù û ú ú ú ú úú 根据可拓学中事元蕴含的定义，原因事元 Ａ１ 和 结果事元 Ａ 之间的关系是因果蕴含关系，可以表示 为 Ａ⇐Ａ１ 。 ２．３ 因果关系的事元蕴含系 很多实际问题的因果关系都是非常复杂的，需 要进行复杂的混合因果分析，其分析过程形成了事 元蕴含系，包括本文 １．２ 节中所述的各种与、或蕴含 关系。 以图 ９ 的因果分析为例，因果分析图［１０］ 可转 第 １ 期 花黄伟，等：基于因果分析的事元蕴含系及其应用 ·６３·
·64 智能系统学报 第12卷 化为图10所示的事元蕴含系： 元A;事元A与蕴含事元A1,A2,…,An,同时事元A1, A2,…,A.也与蕴含事元A;事元A或蕴含事元A, A2,…,An,同时事元A1,A2,…,An也或蕴含事元A。 3 案例分析 下面以用铆钉枪铆接飞机蒙皮造成蒙皮局部凹 陷质量问题的分析山为例，应用本文的研究，说明 建立事元蕴含系的方法。 在本案例中，初始状态是铆钉枪抵紧钉头，挡铁 抵紧钉帽，蒙皮和桁架都处于铆钉轴向的一定范围 内可移动状态。铆钉枪发力后，铆钉头逐渐发生预 图10基于因果分析的事元蕴含系 期的变形，让蒙皮和桁架可移动的范围越来越小，直 Fig.10 Affair-elements implication system based on 至完全压紧。如果击打铆钉头时间过长，则导致蒙 causal analysis 皮凹陷的质量问题，根据因果分析方法，可得如图 通过建立基于因果分析的事元蕴含系，能够形 12所示的飞机蒙皮凹陷问题的因果分析图。 式化地分析问题，找到用事元模型表示问题的根本 原因，从而形成原问题的下位问题，进而再根据可拓 蒙皮过度凹陷 学中问题可拓模型的建立方法，建立下位问题的可 钉头过 桁架过 蒙皮轻 钉帽过 拓模型。一般而言，应用上述方法分析获得的下位 度变形 紧受压 微变形 紧变压 问题都是比原问题易于解决的。然后就可以对于该 铆钉枪钉头适行架适 蒙皮适 钉帽适 挡铁抵 问题可拓模型中的目标或条件进行拓展分析与可拓 发力度变形 度受压 度受压 度受压 紧蒙皮 变换，从而获得解决问题的多种创意，再按照领域知 铆钉枪 钉头不 架 蒙皮 挡铁抵 挡铁抵 识，确定相应的评价指标，对创意进行评价选优，获 发力 变形 松弛 松地 紧钉帽 紧蒙皮 得解决矛盾问题的较优创意。下面的事元蕴含系具 有同样的价值。 铆钉枪 钉头不 桁架可 蒙皮可 挡铁抵 挡铁抵 发力 变形 移动 移动 紧钉帽 紧蒙皮 2.4互为因果关系的事元蕴含系 “由因及果，由果及因”，因果关系在某些特定 铆钉枪 挡铁抵 条件下是可以互相转换的，所以存在着一种互为因 发力 紧蒙皮 果关系的事元蕴含系，其蕴含系模型如图11所示。 图12飞机蒙皮凹陷问题的因果分析 Fig.12 The causal analysis on the sag problem of aircraft skin 再根据因果分析的事元蕴含系方法，将上述因果 分析图用事元模型形式化表示后，可以建立如图13所 示的飞机蒙皮凹陷问题的事元蕴含系分析模型。 112 图11互为因果关系的事元蕴含系 Fig.11 Affair-elements implication system of reciprocal causal relationship 1 在实际分析问题过程中，因果关系是互相关联 图13飞机蒙皮凹陷问题的事元蕴含系分析模型 Fig.13 The analysis model of affair-elements implica- 的，其中：事元A蕴含事元A,同时事元A,也蕴含事 tion system on the sag problem of aircraft skin
化为图 １０ 所示的事元蕴含系： 图 １０ 基于因果分析的事元蕴含系 Ｆｉｇ． １０ Ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃａｕｓａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ 通过建立基于因果分析的事元蕴含系，能够形 式化地分析问题，找到用事元模型表示问题的根本 原因，从而形成原问题的下位问题，进而再根据可拓 学中问题可拓模型的建立方法，建立下位问题的可 拓模型。 一般而言，应用上述方法分析获得的下位 问题都是比原问题易于解决的。 然后就可以对于该 问题可拓模型中的目标或条件进行拓展分析与可拓 变换，从而获得解决问题的多种创意，再按照领域知 识，确定相应的评价指标，对创意进行评价选优，获 得解决矛盾问题的较优创意。 下面的事元蕴含系具 有同样的价值。 ２．４ 互为因果关系的事元蕴含系 “由因及果，由果及因”，因果关系在某些特定 条件下是可以互相转换的，所以存在着一种互为因 果关系的事元蕴含系，其蕴含系模型如图 １１ 所示。 图 １１ 互为因果关系的事元蕴含系 Ｆｉｇ．１１ Ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ ｃａｕｓａｌ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ 在实际分析问题过程中，因果关系是互相关联 的，其中：事元 Ａ 蕴含事元 Ａ１ ，同时事元 Ａ１ 也蕴含事 元 Ａ；事元 Ａ 与蕴含事元 Ａ１ ，Ａ２ ，…，Ａｎ ，同时事元 Ａ１ ， Ａ２ ，…，Ａｎ 也与蕴含事元 Ａ；事元 Ａ 或蕴含事元 Ａ１ ， Ａ２ ，…，Ａｎ ，同时事元 Ａ１ ，Ａ２ ，…，Ａｎ 也或蕴含事元 Ａ。 ３ 案例分析 下面以用铆钉枪铆接飞机蒙皮造成蒙皮局部凹 陷质量问题的分析［１１］ 为例，应用本文的研究，说明 建立事元蕴含系的方法。 在本案例中，初始状态是铆钉枪抵紧钉头，挡铁 抵紧钉帽，蒙皮和桁架都处于铆钉轴向的一定范围 内可移动状态。 铆钉枪发力后，铆钉头逐渐发生预 期的变形，让蒙皮和桁架可移动的范围越来越小，直 至完全压紧。 如果击打铆钉头时间过长，则导致蒙 皮凹陷的质量问题，根据因果分析方法，可得如图 １２ 所示的飞机蒙皮凹陷问题的因果分析图。 图 １２ 飞机蒙皮凹陷问题的因果分析 Ｆｉｇ．１２ Ｔｈｅ ｃａｕｓａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ａｉｒｃｒａｆｔ ｓｋｉｎ 再根据因果分析的事元蕴含系方法，将上述因果 分析图用事元模型形式化表示后，可以建立如图 １３ 所 示的飞机蒙皮凹陷问题的事元蕴含系分析模型。 图 １３ 飞机蒙皮凹陷问题的事元蕴含系分析模型 Ｆｉｇ．１３ Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｍｐｌｉｃａ⁃ ｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ａｉｒｃｒａｆｔ ｓｋｉｎ ·６４· 智 能 系 统 学 报 第 １２ 卷
第1期 花黄伟，等：基于因果分析的事元蕴含系及其应用 65 图13中， 析，如图14所示。 「凹陷， 接受对象， 蒙皮 A= 程度， 过度」 「变形， 接受对象， 钉头 A1= 程度， 过度」 图14相关分析图 「压， 支配对象， 桁架 Fig.14 The figure of correlation analysis A2 程度， 过紧」 在图14中： 「变形， 接受对象， 蒙皮 g。=(铆钉枪∧挡铁，压应力，) A3= 程度， 轻微 g1=(铆钉枪，功率，，) 「压， 支配对象， 钉帽7 A4= 82=(挡铁，抵紧程度，2) 程度， 过紧」 1, 很紧 「发出， 支配对象， 力 7 0,适中 施动对象， 铆钉枪」 -1,松弛 「变形. 接受对象，钉头 A1= g=(铆钉枪打击力) 程度， 适度」 由上述相关分析可知，铆钉枪的功率与铆钉枪 [压， 支配对象， 桁架 A21= 的打击力相关，铆钉枪的抵紧程度、铆钉枪的打击力 程度， 适度」 和铆钉枪与挡铁间的压应力相关。结合领域知识可 「压， 支配对象， 蒙皮 A31= 知，造成蒙皮过度凹陷的根本原因是铆钉枪与挡铁 程度， 适度」 间的压应力超过了蒙皮的屈服极限。 [压， 支配对象， 钉帽 A41= 对此，可通过对g,和g2同时实施2个主动变 程度， 适度」 换p=p,∧p2,即 「抵紧， 支配对象， 蒙皮1 A51= 9181=(铆钉枪，功率，〈20kW,30kW)=gi 施动对象， 挡铁」 P2g2=(挡铁，抵紧程度，0)=g3 「变形， 接受对象， 钉头 A11= 再根据传导变换原理，上述主动变换P,必然会 程度， 轻微」 发生传导变换T,使 「压， 支配对象， 桁架1 A21= T.,83=(铆钉枪，打击力，〈200N,250N〉)=g3 程度， 松弛」 上述主动变换”2和传导变换T。,的共同作用为 [压， 支配对象， 蒙皮 A31= Po=P2ΛT 程度， 松弛」 「抵紧， 支配对象， 钉帽 导致发生传导变换T。,使得 A41= 施动对象， 挡铁」 Tw5o=(铆钉枪A挡铁，压应力，250N/mm2)=g 再根据领域知识可知，蒙皮的屈服极限区间为 「移动， 接受对象， 桁架 A211= 程度， 适度 (251MPa,256MPa〉，所以通过上述变换后铆钉枪 「移动， 接受对象，蒙皮 与挡铁之间的压应力g6低于蒙皮的屈服极限，使得 A3= 程度， 适度 在保证铆钉变形的同时，又不会使蒙皮发生过度凹 通常情况下，一架民用飞机上有上百万个铆钉， 陷的问题，从而可以安全地将蒙皮铆接在飞机的桁 般用挡铁抵紧铆钉帽，手持铆钉枪，以铆钉枪的气 架上 动高频锤头击打铆钉头部致使其发生变形，通过铆 4结束语 钉帽和变形的铆钉头所产生的定位、压紧与固定的 作用，将飞机的蒙皮铆接在桁架上。 在很多情况下，原问题很难直接得到解决，而一 由上述事元蕴含系可以得出，影响蒙皮过度凹 旦找到产生该问题的根本原因并消除该原因导致的 陷的两个主要因素分别是铆钉枪的打击力和挡铁抵 结果，原问题就迎刃而解了。本文提出了基于因果 紧程度，根据领域知识对铆钉枪和挡铁进行相关分 分析的事元蕴含系方法，将T☑中的因果分析同 可拓学中的蕴含分析方法相结合，吸取两者优点，既
图 １３ 中， Ａ ＝ 凹陷， 接受对象， 蒙皮 程度， 过度 é ë ê ê ù û ú ú Ａ１ ＝ 变形， 接受对象， 钉头 程度， 过度 é ë ê ê ù û ú ú Ａ２ ＝ 压， 支配对象， 桁架 程度， 过紧 é ë ê ê ù û ú ú Ａ３ ＝ 变形， 接受对象， 蒙皮 程度， 轻微 é ë ê ê ù û ú ú Ａ４ ＝ 压， 支配对象， 钉帽 程度， 过紧 é ë ê ê ù û ú ú Ａ０１ ＝ 发出， 支配对象， 力 施动对象， 铆钉枪 é ë ê ê ù û ú ú Ａ１１ ＝ 变形， 接受对象， 钉头 程度， 适度 é ë ê ê ù û ú ú Ａ２１ ＝ 压， 支配对象， 桁架 程度， 适度 é ë ê ê ù û ú ú Ａ３１ ＝ 压， 支配对象， 蒙皮 程度， 适度 é ë ê ê ù û ú ú Ａ４１ ＝ 压， 支配对象， 钉帽 程度， 适度 é ë ê ê ù û ú ú Ａ５１ ＝ 抵紧， 支配对象， 蒙皮 施动对象， 挡铁 é ë ê ê ù û ú ú Ａ１１１ ＝ 变形， 接受对象， 钉头 程度， 轻微 é ë ê ê ù û ú ú Ａ２１１ ＝ 压， 支配对象， 桁架 程度， 松弛 é ë ê ê ù û ú ú Ａ３１１ ＝ 压， 支配对象， 蒙皮 程度， 松弛 é ë ê ê ù û ú ú Ａ４１１ ＝ 抵紧， 支配对象， 钉帽 施动对象， 挡铁 é ë ê ê ù û ú ú Ａ２１１１ ＝ 移动， 接受对象， 桁架 程度， 适度 é ë ê ê ù û ú ú Ａ３１１１ ＝ 移动， 接受对象， 蒙皮 程度， 适度 é ë ê ê ù û ú ú 通常情况下，一架民用飞机上有上百万个铆钉， 一般用挡铁抵紧铆钉帽，手持铆钉枪，以铆钉枪的气 动高频锤头击打铆钉头部致使其发生变形，通过铆 钉帽和变形的铆钉头所产生的定位、压紧与固定的 作用，将飞机的蒙皮铆接在桁架上。 由上述事元蕴含系可以得出，影响蒙皮过度凹 陷的两个主要因素分别是铆钉枪的打击力和挡铁抵 紧程度，根据领域知识对铆钉枪和挡铁进行相关分 析，如图 １４ 所示。 图 １４ 相关分析图 Ｆｉｇ．１４ Ｔｈｅ ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ 在图 １４ 中： ｇ０ ＝ 铆钉枪 ∧ 挡铁， 压应力， ｖ ( ０ ) ｇ１ ＝ 铆钉枪， 功率， ｖ ( １ ) ｇ２ ＝ 挡铁， 抵紧程度， ｖ ( ２ ) ｖ２ ＝ １ ， 很紧 ０ ， 适中 － １ ， 松弛 ì î í ï ï ïï ｇ３ ＝ 铆钉枪 打击力 ｖ ( ３ ) 由上述相关分析可知，铆钉枪的功率与铆钉枪 的打击力相关，铆钉枪的抵紧程度、铆钉枪的打击力 和铆钉枪与挡铁间的压应力相关。 结合领域知识可 知，造成蒙皮过度凹陷的根本原因是铆钉枪与挡铁 间的压应力超过了蒙皮的屈服极限。 对此，可通过对 ｇ１ 和 ｇ２ 同时实施 ２ 个主动变 换 φ＝φ１∧φ２ ，即 φ１ ｇ１ ＝ (铆钉枪，功率，〈２０ ｋＷ，３０ ｋＷ〉 ) ＝ ｇ１ ′ φ２ ｇ２ ＝ (挡铁，抵紧程度，０) ＝ ｇ２ ′ 再根据传导变换原理，上述主动变换 φ１ 必然会 发生传导变换 Ｔφ１ ，使 Ｔφ１ ｇ３ ＝ （铆钉枪，打击力，〈２００ Ｎ，２５０ Ｎ〉）＝ ｇ３ ′ 上述主动变换 φ２ 和传导变换 Ｔφ１的共同作用为 φ０ ＝ φ２ ∧ Ｔφ１ 导致发生传导变换 Ｔφ０ ，使得 Ｔφ０ ｇ０ ＝ （铆钉枪∧挡铁，压应力，２５０ Ｎ／ ｍｍ ２ ）＝ ｇ０ ′ 再根据领域知识可知，蒙皮的屈服极限区间为 〈２５１ ＭＰａ，２５６ ＭＰａ〉，所以通过上述变换后铆钉枪 与挡铁之间的压应力 ｇ０ ′低于蒙皮的屈服极限，使得 在保证铆钉变形的同时，又不会使蒙皮发生过度凹 陷的问题，从而可以安全地将蒙皮铆接在飞机的桁 架上。 ４ 结束语 在很多情况下，原问题很难直接得到解决，而一 旦找到产生该问题的根本原因并消除该原因导致的 结果，原问题就迎刃而解了。 本文提出了基于因果 分析的事元蕴含系方法，将 ＴＲＩＺ 中的因果分析同 可拓学中的蕴含分析方法相结合，吸取两者优点，既 第 １ 期 花黄伟，等：基于因果分析的事元蕴含系及其应用 ·６５·
·66 智能系统学报 第12卷 丰富了可拓学中的蕴含分析理论，又能够比较容易 [8]杨春燕.利用事元蕴含系统寻找开拓市场的策略[J].系 地找到问题产生的根本原因。文中以用铆钉枪铆接 统工程理论与实践.1999,17(8)：32-37 飞机蒙皮造成蒙皮局部凹陷质量问题的分析为例， YANG Chunyan.Search for tactics on developing market by 详细介绍了基于因果分析的事元蕴含系的方法，该 using affair-element implication system[J].Systems engi- 方法通过建立事元模型，分析各事件间的蕴含关系， neering-theory &and practice,1999,19(8):32-37. 能够形式化地分析问题，便于找到问题产生的根本 [9]NAKAGAWA Toru.Extension of USIT in Japan:a new par- 原因，从源头上解决问题，该方法同样也适用于其他 adigm for creative problem solving[C]//4th TRIZ Symposi- 问题的分析，具有一定的普适性。 um in Japan.Shiga,Japan,2008:1-7. 通过建立事元蕴含系模型分析问题，使得对问 [10]郝爱语.因果图分析法研究与实现[J刀.现代商贸工业 题的描述更加简洁、规范化，易于计算机或者人工分 2009(23):217-218. 析，且对于比较复杂的问题，采用该种分析方法更加 HAO Aiyu.Research and realization of causal map analysis 清晰、准确。对因果关系进行的形式化、模型化研 method[]]Modern business trade industry,2009(23): 究，为利用计算机帮助人们分析和处理问题提供了 217-218. 便于操作的方法，这是研究矛盾问题智能化处理的 [11]刘岩，贾若.铆接冲击力对飞机蒙皮的影响[J].辽东 基础性工作之一。 学院学报：自然科学版，2013,20(4)：261-263 LIU Yan,JIA Ruo.Influence of impact force of riveting on 参考文献： aeroplane coating J].Journal of eastern Liaoning [1]杨春燕，蔡文.可拓学[M].北京：科学出版社，2014： university:natural science,2013,20(4):261-263. 46-48.133-137. 作者简介： [2]ALTSHULLER G S.Creativity as an exact science M]. 花黄伟，男，1991生，硕士研究生. New York:Gordoen and Breach Science Publishers,1984: 主要研究方向为可拓学、车辆工程、智 28-56. 能系统。已授权专利1项，获软件著作 [3]赵敏，张武城，王冠珠.TRZ进阶及实战：大道至简的 权1项，发表学术论文1篇。 发明方法[M].北京：机械工业出版社，2015， [4]左静.蕴含系及其性质[J刀.华东理工大学学报，2001， 27(5):547-551. ZUO Jing.Implication systems and their properties[J]. 杨春燕，女，1964年生，研究员，广 Journal of east China university of science and technology, 东工业大学可拓学与创新方法研究所 2001,27(5):547-551. 所长，中国人工智能学会可拓学专业委 [5]左静.蕴含系分析法[J].数学的实践与认识，2006,36 员会主任，中国人工智能学会常务理 (2):249-257 ZUO Jing.Implication system analytic method [J]. 事，广东省未来预测研究会副理事长， Mathematics in practice and theory,2006,36(2):249- 国家自然科学基金项目、“863”计划、广东省自然科学基金 257. 项目通信评议专家，全国可拓学研究领域的学术带头人之 [6]汤龙，杨春燕.基元的算术运算[J].数学的实践与认 一，主要研究方向为可拓学、知识管理、决策科学、创新方法 识，2015,45(4)：259-267. 与创新设计、数据挖掘、智能系统。主持3项国家自然科学 TANG Long,YANG Chunyan.Arithmetical operations of 基金项目、3项广东省自然科学基金项目和2项广东省科技 basic-elements[J].Mathematics in practice and theory, 计划项目。获广东省科学技术奖二等奖1项、三等奖2项， 2015,45(4):259-267. 获中国人工智能学会首届“吴文俊人工智能科学技术奖创 [7]LI Z M,YANG C Y,JIANG J J.Research progress in 新奖”一等奖1项。在科学出版社等出版专著9部，发表学 affair-element and its application[C]/Proceedings of the 术论文90多篇。 International Symposium on Extenics and Innovation Methods.London:Taylor Francis Group,2013:81-88
丰富了可拓学中的蕴含分析理论，又能够比较容易 地找到问题产生的根本原因。 文中以用铆钉枪铆接 飞机蒙皮造成蒙皮局部凹陷质量问题的分析为例， 详细介绍了基于因果分析的事元蕴含系的方法，该 方法通过建立事元模型，分析各事件间的蕴含关系， 能够形式化地分析问题，便于找到问题产生的根本 原因，从源头上解决问题，该方法同样也适用于其他 问题的分析，具有一定的普适性。 通过建立事元蕴含系模型分析问题，使得对问 题的描述更加简洁、规范化，易于计算机或者人工分 析，且对于比较复杂的问题，采用该种分析方法更加 清晰、准确。 对因果关系进行的形式化、模型化研 究，为利用计算机帮助人们分析和处理问题提供了 便于操作的方法，这是研究矛盾问题智能化处理的 基础性工作之一。 参考文献： ［１］杨春燕， 蔡文． 可拓学［Ｍ］． 北京： 科学出版社， ２０１４： ４６－４８， １３３－１３７． ［２］ ＡＬＴＳＨＵＬＬＥＲ Ｇ Ｓ． Ｃｒｅａｔｉｖｉｔｙ ａｓ ａｎ ｅｘａｃｔ ｓｃｉｅｎｃｅ ［ Ｍ］． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： Ｇｏｒｄｏｅｎ ａｎｄ Ｂｒｅａｃｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ， １９８４： ２８－５６． ［３］赵敏， 张武城， 王冠珠． ＴＲＩＺ 进阶及实战： 大道至简的 发明方法［Ｍ］． 北京： 机械工业出版社， ２０１５． ［４］左静． 蕴含系及其性质［ Ｊ］． 华东理工大学学报， ２００１， ２７（５）： ５４７－５５１． ＺＵＯ Ｊｉｎｇ． Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ［ Ｊ ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００１， ２７（５）： ５４７－５５１． ［５］左静． 蕴含系分析法［ Ｊ］． 数学的实践与认识， ２００６， ３６ （２）： ２４９－２５７． ＺＵＯ Ｊｉｎｇ． Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎａｌｙｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ［ Ｊ ］． Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｙ， ２００６， ３６ （ ２）： ２４９ － ２５７． ［６］汤龙， 杨春燕． 基元的算术运算［ Ｊ］． 数学的实践与认 识， ２０１５， ４５（４）： ２５９－２６７． ＴＡＮＧ Ｌｏｎｇ， ＹＡＮＧ Ｃｈｕｎｙａｎ． Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｂａｓｉｃ⁃ｅｌｅｍｅｎｔｓ ［ Ｊ ］． Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｙ， ２０１５， ４５（４）： ２５９－２６７． ［７］ ＬＩ Ｚ Ｍ， ＹＡＮＧ Ｃ Ｙ， ＪＩＡＮＧ Ｊ Ｊ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｅｘｔｅｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｌｏｎｄｏｎ： Ｔａｙｌｏｒ ＆ Ｆｒａｎｃｉｓ Ｇｒｏｕｐ， ２０１３： ８１－８８． ［８］杨春燕． 利用事元蕴含系统寻找开拓市场的策略［Ｊ］． 系 统工程理论与实践， １９９９， １７（８）： ３２－３７． ＹＡＮＧ Ｃｈｕｎｙａｎ． Ｓｅａｒｃｈ ｆｏｒ ｔａｃｔｉｃｓ ｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｍａｒｋｅｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａｆｆａｉｒ⁃ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ［ Ｊ］． Ｓｙｓｔｅｍｓ ｅｎｇｉ⁃ ｎｅｅｒｉｎｇ⁃ｔｈｅｏｒｙ ＆ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ， １９９９， １９（８）： ３２－３７． ［９］ＮＡＫＡＧＡＷＡ Ｔｏｒｕ． Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ＵＳＩＴ ｉｎ Ｊａｐａｎ： ａ ｎｅｗ ｐａｒ⁃ ａｄｉｇｍ ｆｏｒ ｃｒｅａｔｉｖｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｓｏｌｖｉｎｇ［Ｃ］ ／ ／ ４ｔｈ ＴＲＩＺ Ｓｙｍｐｏｓｉ⁃ ｕｍ ｉｎ Ｊａｐａｎ． Ｓｈｉｇａ， Ｊａｐａｎ， ２００８： １－７． ［１０］郝爱语． 因果图分析法研究与实现［Ｊ］． 现代商贸工业， ２００９（２３）： ２１７－２１８． ＨＡＯ Ａｉｙｕ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｕｓａｌ ｍａｐ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ［ Ｊ］． Ｍｏｄｅｒｎ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｔｒａｄｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ， ２００９（ ２３）： ２１７－２１８． ［１１］刘岩， 贾若． 铆接冲击力对飞机蒙皮的影响［ Ｊ］． 辽东 学院学报： 自然科学版， ２０１３， ２０（４）： ２６１－２６３． ＬＩＵ Ｙａｎ， ＪＩＡ Ｒｕｏ． Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｉｍｐａｃｔ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｒｉｖｅｔｉｎｇ ｏｎ ａｅｒｏｐｌａｎｅ ｃｏａｔｉｎｇ ［ Ｊ ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｅａｓｔｅｒｎ Ｌｉａｏｎｉｎｇ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ： ｎａｔｕｒａｌ ｓｃｉｅｎｃｅ， ２０１３， ２０（４）： ２６１－２６３． 作者简介： 花黄伟，男，１９９１ 生，硕士研究生， 主要研究方向为可拓学、车辆工程、智 能系统。 已授权专利 １ 项，获软件著作 权 １ 项，发表学术论文 １ 篇。 杨春燕，女，１９６４ 年生，研究员，广 东工业大学可拓学与创新方法研究所 所长，中国人工智能学会可拓学专业委 员会主任，中国人工智能学会常务理 事，广东省未来预测研究会副理事长， 国家自然科学基金项目、“ ８６３” 计划、广东省自然科学基金 项目通信评议专家，全国可拓学研究领域的学术带头人之 一，主要研究方向为可拓学、知识管理、决策科学、创新方法 与创新设计、数据挖掘、智能系统。 主持 ３ 项国家自然科学 基金项目、３ 项广东省自然科学基金项目和 ２ 项广东省科技 计划项目。 获广东省科学技术奖二等奖 １ 项、三等奖 ２ 项， 获中国人工智能学会首届“吴文俊人工智能科学技术奖创 新奖”一等奖 １ 项。 在科学出版社等出版专著 ９ 部，发表学 术论文 ９０ 多篇。 ·６６· 智 能 系 统 学 报 第 １２ 卷