TRIZ理論體系指導下的流動舞臺車創(chuàng)新設(shè)計

張奕煒　徐彬

摘 要：對創(chuàng)新問題解決理論（TRIZ）進行了闡述，分析了流動舞臺車創(chuàng)新設(shè)計實例，并綜合應用TRIZ結(jié)論理論給出了解決方案，使流動舞臺車的創(chuàng)新設(shè)計過程變得簡單

關(guān)鍵詞：TRIZ；產(chǎn)品設(shè)計；技術(shù)創(chuàng)新；流動舞臺車；工業(yè)設(shè)計

1 TRIZ研究綜述

在進行產(chǎn)品設(shè)計時，工程技術(shù)人員通常會面臨兩類問題：一類是存在已知的解決方案；另一類則是尚未存在既定的解決方案，俄國學者阿利赫舒列爾把這類問題看作是發(fā)明問題。一般而言，在發(fā)明問題中至少包含一對技術(shù)矛盾，即當提高系統(tǒng)某一技術(shù)參數(shù)時，另一個技術(shù)參數(shù)會惡化。而解決技術(shù)矛盾問題行之有效的工具則是技術(shù)矛盾解決矩陣。

俄國學者阿利赫舒列爾通過對一系列發(fā)明專利的大量研究，抽象歸納出了產(chǎn)生系統(tǒng)矛盾對立的39項通用技術(shù)參數(shù)，又給出了解決技術(shù)矛盾的40個創(chuàng)新原理，并建立起它們之間的對應關(guān)系。在矩陣中，期望優(yōu)化的技術(shù)特性為X軸，惡化的技術(shù)特性為表中Y軸，X、Y軸上各技術(shù)特性交點處的數(shù)字則代表解決系統(tǒng)矛盾對立所使用的創(chuàng)新原理編號，每一個創(chuàng)新原理都有詳細說明。

當面臨具體問題時，我們無法直接找到對應解時，可先將具體問題轉(zhuǎn)換為一個矛盾問題，然后從TRIZ系統(tǒng)理論中提取TRIZ的通用解，最后將TRIZ通用解轉(zhuǎn)化為具體問題的解，并在實際問題中加以實現(xiàn)，從而解決矛盾。

2 流動舞臺車創(chuàng)新設(shè)計實例

近年來，對精神生活的被動式消費已經(jīng)滿足不了農(nóng)民的需求。其中的舞臺搭建是難題，要解決這一問題需要設(shè)計一款舞臺車，要求車必須具有演出功能，還要具備普通車的基本功能。

2.1 運用TRIZ理論定義存在的技術(shù)矛盾

舞臺是給表演提供的空間，必須具備演出的基礎(chǔ)設(shè)備；考慮到我國南北地區(qū)氣候的特點，使得整車密封設(shè)計需要有相應的調(diào)整；該車具有流動范圍和周期大的特點，如果過度壓縮舞臺面積容易影響整車耐久性等因素；舞臺機械的使用率不高，載荷率較低，但是對可靠性設(shè)計則要求很高，因為一旦出現(xiàn)問題就可能造成安全事故。這些都給設(shè)計帶來了許多難題。

我們運用TRIZ理論來分析一個典型的技術(shù)矛盾，例如在壓縮舞臺體積時，在不改變它使用時的基本形態(tài)的前提下，不可避免會降低舞臺的耐受度、穩(wěn)定性和使用可靠性。我們通過分析39個通用工程參數(shù)，歸納得出需要優(yōu)化的技術(shù)參數(shù)為舞臺的靜態(tài)體積，而隨之趨向惡化的技術(shù)參數(shù)則為舞臺的形狀和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐受度、可靠性這4個相關(guān)技術(shù)參數(shù)。再從技術(shù)矛盾解決矩陣表中待提高的技術(shù)特性找到第8個技術(shù)特性：靜止物體的體積；從惡化的技特性分別找到第12、13、14、27個技術(shù)特性：形狀、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐受度、可靠性。然后，我們從期望提高的技術(shù)特性與惡化的趨向性對應的列與行的交點處得出九個創(chuàng)新原理，其序號分別為：N2﹟、N7﹟、N14﹟、N15﹟、N16﹟、N17#、N28﹟、N35﹟、N40﹟。

2.2 綜合產(chǎn)品特性分析并得出具體方案

逐個查閱TRIZ理論解決矛盾的40個標準方法得到以下解決方法：

分離法：一是從物體中分離出產(chǎn)生紊亂的部分或?qū)傩浴６菑奈矬w中分離出關(guān)鍵的部分或?qū)傩浴?（2）

套疊法：把一物體嵌入另一物體，然后再嵌入另一物體中。使一個物體穿過另一個物體的空腔。 （7）

曲面化法：一是將原平面的形狀彎曲改善。例如，將立方體倒角成橢圓體。二是考慮采用滾筒、球狀、螺旋狀③借助離心力原理改變直線運動的固定方式為回轉(zhuǎn)運動。 （14）

動態(tài)法：一是自動調(diào)節(jié)物體，使其在各動作階段達到最佳性能。二是將物體分割成既可變位又相對稱的多個不同構(gòu)成要素。三是使固定的物體能靈活運動并且實現(xiàn)自由動靜轉(zhuǎn)換。 （15）

部分超越法：當期望的總體效果難以完全實現(xiàn)時，適當加大動作幅度，優(yōu)化問題可行性。 （16）

多維法：一是改變物體運動維度，將空間運動轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫孢\動。二是將單層結(jié)構(gòu)的物體優(yōu)化為多層結(jié)構(gòu)。三是改變物體的具體放置角度。 （17）

機械系統(tǒng)的替代法：一是用視覺、聽覺、嗅覺等一系列感官系統(tǒng)代替部分機械系統(tǒng)。二是用電場、磁場或電磁場完成物體間的相互作用。三是可變場與恒定場，固定場與移動場。四是將鐵磁粒子用于場的作用之中。 （28）

自我修復與拋棄原理：一是當物體作用完成后，物體喪失了其可利用性，物體中的一部分自動消失或在操作中自動修復進行再利用。二是物體中老化的零件在工作過程中能有新的利用價值。 （34）

性能轉(zhuǎn)化法：改變物體的態(tài)、濃度或密度、靈活程度、濕度或體積等一系列性能。 （35）

復合材料法：采取物理或化學的方法，在宏觀上將單一的材料變成具備新性能的復合材料。 （40）

根據(jù)以上十個參數(shù)原理我們分析得出解決靜止物體體積的一般性方法。在從舞臺具有應用普遍性的前提下，也要具備廂式車的載員密封等基本功能，所以又有其特殊性。根據(jù)TRIZ理論中的系統(tǒng)完備性法，我們可以對舞臺車系統(tǒng)進行全面的認識，其中包含了動力裝置、傳動裝置、執(zhí)行裝置和控制裝置。隨之我們又將舞臺車的系統(tǒng)分為子系統(tǒng)進行考察和研究，對得出的9個標準解決方案進行進一步分析與甄選。再依據(jù)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中追求實現(xiàn)高效美觀實用的原則，利用第（7），（15），（17），（40）號解決方案，加之參考市場調(diào)研的結(jié)果，進行具體方案的專項設(shè)計與開發(fā)，最終形成全新設(shè)計方案。

整車運用嵌套原理和維數(shù)變化原理改進了伸縮燈、腳架、護欄連桿結(jié)構(gòu)和密封結(jié)構(gòu)設(shè)計，后臺則安裝幕布卷筒使舞臺富有真實感，結(jié)合動態(tài)化原理用于舞臺車頂棚和地板的伸展設(shè)計以及安裝在該車側(cè)棚頂邊U型鋁的導雨槽設(shè)計，舞臺車的外包圍護欄也采用了反光材料提高其安全性，具有觀賞性的同時也起到警示作用。

該設(shè)計以總分第一名獲得文化部流動舞臺車采購項目，它是配備現(xiàn)代舞臺技術(shù)車載設(shè)備的流動演出專用車，擁有便捷安全的操作平臺和穩(wěn)固精巧的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不但具備以供舞臺的功能，還具備適應各種狀況的廂式車密封、防腐等基本功能，在平時和行駛狀態(tài)是一輛普通的廂式汽車，當需要演出時便能展開為一個平坦結(jié)實的舞臺。

3 結(jié)語

應用矛盾矩陣解決技術(shù)矛盾問題時，分析實效性是必要的。相對復雜的設(shè)計將帶來多個不同檢索結(jié)果，只有對具體問題的深入思索才能夠為我們的產(chǎn)品設(shè)計尋求更好的解決方案。

參考文獻：

[1] 牛占文，等.發(fā)明創(chuàng)造的科學方法論 —— TRIZ[J].中國機械工程， 1999（1）：84-89.

[2] 趙敏，等. TRIZ入門及實踐[M].科學出版社，2009.

作者簡介：張奕煒（1989—），男，江西南昌人，碩士，江西水利職業(yè)學院信息工程系教師。

徐彬（1964—），男，江西南昌人，南昌大學藝術(shù)與設(shè)計學院工業(yè)設(shè)計系副教授，碩士生導師。