基于Triz理论下的大型古壁画摹制法的创新设计

孙瑶 姚智泉 姚囧明

摘   要：摹制法是由传统古壁画复制技法基础上发展而来的全信息临摹复制技术，摹制法大型古壁画支撑系统是基于传统的壁画复制法技术而来，摹制法壁画支撑系统解决了传统的壁画复制技法以及现代数字摄影技术中难以达到的全信息复制以及壁画复制品在运输展览中的便捷性问题，真实还原原壁画信息，并且有机地结合了其中的优点，是文物保护领域的又一大创新。如何让Triz理论中的相关原理运用在艺术与文物保护领域，是本文要探究与思考的内容。

关键词：摹制法  古壁画  全信息复制  Triz理论

中图分类号：tu99                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）06（c）-0254-03

当下大型古壁画遗迹的自然风化与人为因素造成的损坏程度不断加剧，情况不容乐观，古壁画遗迹的保护已经是文物保护、材料学、化学与艺术领域所面临的共同课题，同时也吸引了大批科研工作者与艺术工作者的加入，跨学科合作探索修缮与保护现存古壁画遗迹的工作也在世界各国展开，摹制法大型古壁画的创新设计从真实全信息还原现存古壁画遗迹的角度出发运用Triz理论独创性的设计出一套完善的古壁画复制系统，本文结合运用Triz理论的相关原理（组件分析工具、组件相互作用分析矩阵、功能模型、因果分析（5W原因分析法）、技术矛盾、物理矛盾、物场分析等分析工具）解决系统中的技术问题。

1  大型古壁画摹制法的问题描述

（1）问题描述。

传统壁画复制技术难以实现大型复制品的拆卸组装功能，复制品一经装裱则永久固定，这给大型壁画复制品在展览运输与保存过程中造成极大的困难。摹制法壁画通过可拆卸式支撑框架系统以及独特的柔韧性画布彻底改变了这一现状，大型古壁画复制品可以拆卸组装便于运输。但现存在的主要技术问题是运用摹制法壁画支撑系统复制大型古壁画造成画布支撑系统过重，这给运输与保存过程中的便捷性造成一定的困难，大型古壁画摹制法支撑框架过重是目前亟待解决的问题。

（2）发明问题初始形势分析。

根据Triz理论系统分析工具摹制法壁画支撑系统是由画布拉伸系统与支撑性框架系统两个子系统组成，支撑性框架系统由边框、支撑框、不锈钢金属板面组成的单面画框结构，这套系统用以支撑画布，画布拉伸系统由画布与可调节固定扣两个子系统组成，画布拉伸系统可以调节画布的松紧程度，防止由于各种自然与人为因素导致的画面变形，工作原理是将画布拉伸系统中画布覆盖于支撑性框架面，用可调节固定扣在画布背面拉伸画布。现存在的主要技术问题是规定的可调节固定扣数量在潮湿环境下无法保证正常的拉伸程度以及摹制法大型壁画复制品的尺寸较大，相应的支撑性框架系统中边框和支撑框与可调节固定扣的数量较多，造成系统整体重量偏重。画布自身面积以及自然气候条件是主要的限制条件，目前通过采取以下几种措施：①将原有的不锈钢金属板面更换为强度高、柔韧性好、轻质的不锈钢网面替代，②支撑性框架系统中边框和支撑框与可调节固定扣的数量来解决重量问题，画布的柔韧性由特制的基底材料完成，目前该系统已经获得四项专利，市场上尚无类似产品，也没有类似的解决方案。

2  运用Triz理论工具分析问题

本节具体列举Triz理论中的常用工具分析问题并得出相应的解决方案。

（1）组件分析。

摹制法大型古壁画支撑系统的组件：画布、可调节固定扣、支撑框、边框、不锈钢板面、

画布、画布地仗层、画布细料层等组件组成，超系统组件：空气

（2）相互作用分析矩阵。

（3）功能模型图。

通过功能模型图可以看出空气对画布、画布地仗层、细料层存在有害作用（空气中的水分与化学物质氧化腐蚀画布），可调节固定扣对画布存在功能不足的情况，边框与支撑框对金属板面存在功能重复的情况，在此可得方案1：去掉支撑框采用强度更高的材料作为边框，实现原有支撑框的支撑功能。

（4）因果分析（5W原因分析法）。

因果分析最初问题是支撑性框架系统重量过重，导致这个问题我们可以分析出三个（2级）原因：①框架系统重②环境③画布大。下面逐条分析（2级）原因，经过分析导致系统重量重是由于（3级）原因：1.框架材料是不锈钢2.框架系统运用材料多、导致环境是由于（3级）原因：①空气湿度大2.空气温度3.空气中的化学物质、导致画布大的（3级）原因：①不锈钢金属板面大②可调节固定扣数量过多③边框与支撑框的数量过多。接下来分析（3级）原因中的空气温度这是造成整个支撑性框架系统过重的主要原因之一，首先，空气温度热胀冷缩原理导致画布拉伸程度的降低、其次，空气中的化学物质氧化画布地仗层与细料层使画布颜色改变和褪色、最后，空气温度改变了画布地仗层与细料层的物理性质。画布的拉伸车程度降低导致使用可调节固定扣的数量增多。

（5）九屏分析。

通過九屏分析得到了大型古壁画摹制法的子系统、技术系统、超系统在（过去、现在、未来）三个不同时间纬度上所对应的9个不同状态：子系统的过去是木质边框、木质支撑框、传统胶、宣纸，子系统的现在是金属边框、金属支撑框、化学胶、画布，子系统的将来经过分析可能会是铝制画框、电机、化学胶、画布、弹簧、不锈钢网。技术系统的过去是木质画板与宣纸，技术系统的现在是摹制法壁画支撑系统，技术系统的将来是机械化摹制法壁画支撑系统。超系统的过去是展厅、天花板、墙壁、地面，超系统的现在是展厅、天花板、墙壁、地面，超系统的将来是展厅、天花板、墙壁、地面。

（6）资源分析。

结合九屏分析与（物质资源、能量资源、信息资源、空间资源、时间资源、功能资源）的矩阵在物质资源中超系统的未来模块中天花板以及子系统的未来模块中铝制画框、弹簧、不锈钢网是我们可以利用的物质资源，在此可以得出四个方案，方案2：在天花板上安装滑轮轨道框架上装滑轮，这样可以在摹制法大型古壁画复制品的布展过程中高效的调节展位，节省由于重量问题导致的人力资源。方案3：利用金属弹簧代替可调节固定扣，由于金属弹簧的拉伸性能好，可以应对画布由于人物和气候原因导致的变形，金属弹簧的重量比现有的可调节固定扣的重量小可以减轻整个系统的重量。方案4：利用铝合金替换不锈钢金属画框，铝合金材料硬度高、重量轻用来制作画框材料可以有效减轻系统的重量。方案5：利用不锈钢网代替不锈钢金属板面，不锈钢网既可以达到画布透气的效果，也能使系统整体的重量减轻。

（7）技术矛盾与物理矛盾。

第一步确立问题入手点：在潮湿的环境下可调节固定扣对画布的拉伸功能不足。

第二步初步改进方法：适当增加可调节固定扣的数量，来解决画布的拉伸强度的问题。

第三步确立矛盾：改善的参数：强度 恶化的参数：静止物体的重量。

如果（IF），增加了可调节固定扣的数量  那么（THEN），改善了画布的拉伸程度

但是（BUT），恶化了框架整体的重量。

如果（IF），减少了可调节固定扣的数量  那么（THEN），改善了框架整体的重量但是（BUT），恶化了画布的拉伸程度。

Step1：定义技术矛盾。可调节固定扣的数量多使画布的拉伸性强，但是使支撑系统的重量过重。

Step2：提取物理矛盾。可调节固定扣的数量多则整体支撑性框系统的稳定性越强可调节固定扣的数量少则整体支撑性框架系统的重量轻。

Step3：定义理想状态。可调节固定扣的数量既应该少，框架系统的重量轻;又应该多，框架系统的稳定性强。

定义物理矛盾  可调节固定扣的数量多系统的稳定性好 可调节固定扣的数量少系统整体重量减轻。

通过查找矛盾矩阵我们找到四个创新原理用来解决问题（复合物质原理、复制原理、一次性用品替代原理、分割原理）综合以上4条发明原理的分析，廉价等效的替代品是最有价值的发明原理，可以大幅降低支撑性框架系统的制作成本，还不影响问题的解决。其次是复合物质原理，可以有效减轻系统重量，综合运用从而有效解决静止系统的重量问题。运用廉价等效的替代品得出方案6：使用强度高，拉伸性好、轻质的弹簧替代可调节固定扣，来减少整个系统的重量。运用复制原理得出方案7：利用高清数码摄影设备扫描大型古壁画，制成高清印刷品，用以推广科普原墓室壁画信息。运用分割原理得出方案8：使用可组装的拆卸式支撑性框架系统替代现有的一体式框架结构。

（8）物场模型。

根据物场标准解法体系（76）分析可选用Class2：增强物场模型。

问题描述：根据物场模型分析S1画布是作用对象，S2可调节固定扣是施加拉力的物体，在画布的拉伸过程中，由于环境中空气湿度等因素，使画布自身的张力变大，可调节固定扣对画布的拉伸力不足，画布不能得到正常的拉伸程度。在此可得出方案9：引入一种新的力场F2弹力来解决画布的受力问题，由于画布受潮原有的可调节固定扣的拉力不能满足实际情况，部分可调节固定扣没有处于拉伸状态，可在原有的部分受力大的可调节固定扣的周围加上弹簧来增加对画布的拉伸力量。

3  最终确定方案

在以上九个方案中考虑到问题在现有条件下的可实施性选择方案3、4、5、6作为目前的解决方案：利用金属弹簧代替可调节固定扣，形成弹簧拉伸系统。利用不锈钢网代替不锈钢金属版面，做成柔韧性更强的网状板面，利用铝合金支撑框架代替原有的不锈钢框架形成铝合金框架支撑系统。

4  结语

大型摹制法古壁画的创新设计是Triz发明理论在艺术领域的首次运用。该项目在2019年中国创新方法大赛内蒙古赛区决赛暨第三届全区创新方法大赛（学生组）中荣获三等奖。本次研究项目的成功是对古壁画文物保护的一次重要探索，丰富了古壁画文物保护的手段，同时在该项目中培养学生的合作意识，提高学生的合作技巧在實战中提升学生的创新创业能力。

参考文献

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[2] 郜海超.基于技能大赛和TRIZ理论的学生职业能力培养体系研究[J].教育现代化，2019（35）：17.

[3] 熊璐，危用之，王譞.基于TRIZ理论的陶瓷艺术创新设计[J].艺术研究，2006（8）：86.