利用TRIZ理論優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計的案例思考

徐淑琴 王志松

【摘 要】產(chǎn)品的優(yōu)化是一個長期的過程，是一個不斷地從實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。在企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)或產(chǎn)品改進(jìn)的過程中應(yīng)用TRIZ理論等創(chuàng)新方法可以提高創(chuàng)新效率。本文以純銅辮子線為例，通過運(yùn)用TRIZ理論分析現(xiàn)有產(chǎn)品中所存在的問題，挖掘創(chuàng)新的突破點，對產(chǎn)品進(jìn)行更合理的優(yōu)化改造。應(yīng)用TRIZ理論解題的過程，帶給我們思考與啟迪。

【關(guān)鍵詞】TRIZ理論 優(yōu)化設(shè)計 思考

產(chǎn)品的優(yōu)化是一個長期的過程，是一個不斷地從實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。在新產(chǎn)品研發(fā)或產(chǎn)品改進(jìn)的過程中注重利用優(yōu)秀的創(chuàng)新方法，可獲得事半功倍的效果，提高產(chǎn)品的競爭力，滿足不斷發(fā)展變化的市場需求。以純銅辮子線為例，通過運(yùn)用TRIZ理論（發(fā)明問題解決理論）分析現(xiàn)有產(chǎn)品中所存在的問題，挖掘創(chuàng)新的突破點，對產(chǎn)品進(jìn)行更合理的優(yōu)化改造。

1 TRIZ理論簡介

自從“TRIZ之父”——前蘇聯(lián)發(fā)明家兼工程師阿奇舒勒1946年創(chuàng)立TRIZ理論以來，TRIZ被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域創(chuàng)造性的解決問題，尤其是在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新方面。TRIZ理論是創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法、創(chuàng)新工具的綜合體。TRIZ作為一套解決發(fā)明問題的理論，通過系統(tǒng)本身的資源解決各要素間的沖突，或者通過已知的信息進(jìn)行合理科學(xué)的推斷來解決沖突；TRIZ同時也是一套方法，利用TRIZ理論里面提供的分析模型可有效處理實踐中的問題。TRIZ理論通過自身設(shè)計的規(guī)律和原理，應(yīng)用創(chuàng)新思維，解決系統(tǒng)中存在的矛盾，獲得最終的理想解。

2 利用TRIZ理論優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計的案例分析

2.1純銅辮子線及其應(yīng)用

純銅辮子線是由很多根很細(xì)的純銅線編制的像麻花辮一樣的粗銅線束，圖1為銅辮子線原線見，圖2為銅辮子線成品線。這樣設(shè)計的好處在于：與單根截面積為A平方毫米的銅線或者銅片相比，總截面積同樣為A平方毫米的辮子線，電流密度更高，也就是說可以流過更大的電流，或者說流過同樣的電流，可以使用更少的銅線；且辮子線具有更好的柔性來吸收這根粗銅線兩端連接件的零價制造誤差和裝配誤差，便于順利地進(jìn)行裝配。純銅辮子線的應(yīng)用范圍很廣，比如有刷電機(jī)的碳刷線（見圖3）等等。

圖1 銅辮子線原線 圖2 銅辮子線成品線 圖3 電機(jī)碳刷線

2.2問題環(huán)境描述與原因分析

因為銅辮子線的上述優(yōu)點，在有刷電機(jī)上使用銅辮子線很有必要。但使用中常常會存在這樣的現(xiàn)象：一個功率幾千瓦的有刷電機(jī)的銅辮子線在振動測試的時候通不過測試，辮子線根部會部分?jǐn)嗔鸦蛘哒麄€斷掉。這是因為純銅線本身強(qiáng)度很低，很細(xì)的銅線編織的辮子線很軟，而辮子線銅材密度大，質(zhì)量不輕，振動劇烈的時候，擺動引起變形，不可避免會產(chǎn)生應(yīng)力。振動得久了，就會出現(xiàn)局部斷線的問題。

很顯然，如果改動設(shè)計，相當(dāng)困難；如果改動模具零件，需要重新做很多測試。假定設(shè)計、各種模具等都已經(jīng)定型了，各種其他功能試驗已經(jīng)測試完畢且都通過了，如何解決這一問題呢？

2.3利用TRIZ理論定義理想解和設(shè)計解決方案

解決問題的設(shè)計思想是：在同樣的外部振動激勵下，保留銅辮子線柔軟又能導(dǎo)通大電流的優(yōu)點，同時減小其振動時變形量，從而減小應(yīng)力，最終達(dá)到延長壽命的目的。

利用TRIZ理論做因果分析，鎖定子系統(tǒng)為純銅辮子線本身。同樣的外力，變形減小，應(yīng)變減小，也就是強(qiáng)度需要提高。而強(qiáng)度提高，勢必需要材料變粗，導(dǎo)致材料重量增加，也就是運(yùn)動物體的重量增加，這又會削弱強(qiáng)度提高帶來的優(yōu)勢。也就是說，理想解的基本矛盾是“強(qiáng)度提高”和“運(yùn)動物體的重量減小”之間的矛盾，提煉出來的基本矛盾對是“強(qiáng)度”和“運(yùn)動物體的重量”。通過查矛盾矩陣，獲得可能的發(fā)明原理為“1分割”、“8浮力和反重力”、“15動態(tài)最優(yōu)”、“40復(fù)合材料”。經(jīng)過簡單篩選，很容易發(fā)現(xiàn)“40復(fù)合材料”很適合本問題。“復(fù)合材料”簡言之就是增加一種新材料，基于基本矛盾“強(qiáng)度提高”和“運(yùn)動物體的重量減小”考慮，增加高強(qiáng)度低密度材料，結(jié)合設(shè)計選定符合條件且性價比很高的新材料彈簧鋼。故提出可能的解決方案如下：在純銅線束中加入少許彈簧鋼絲或者薄的彈簧鋼片，在保持足夠柔性的同時，大幅度增加了強(qiáng)度，同時只輕微增加了運(yùn)動物體的重量，從而使得在同樣的外力下，變形量減小，應(yīng)變減小，壽命增加。銅辮子線線束截面結(jié)構(gòu)示意圖見圖4。

圖4 銅辮子線線束截面結(jié)構(gòu)示意圖

3應(yīng)用TRIZ理論的幾點思考

應(yīng)用TRIZ等創(chuàng)新方法，有利于開闊創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新能力，筆者作出幾點思考。

（1）應(yīng)用TRIZ可使創(chuàng)新過程更高效。一是對于簡單明了的問題，可以直接尋找主要矛盾對，直接使用矛盾矩陣尋求方案。二是對于復(fù)雜問題，最好劃分系統(tǒng)、子系統(tǒng)，進(jìn)行詳細(xì)的因果分析，根據(jù)實際情況選擇合適的系統(tǒng)層級去解決主要問題。例如上面提到的這個問題也能在更高的系統(tǒng)級別解決，只是那樣會涉及改變很多零件設(shè)計。選擇合適的層面去針對性地解決問題，這也是因果分析方法能給出的重要指引。三是要抓住主要矛盾，有更好的機(jī)會找到高質(zhì)量的解決方案，即所謂的“四兩撥千斤”、“打蛇打七寸”、“抓住本質(zhì)解決問題”……問題最小化，方案最小化，是高效解決問題的好習(xí)慣。

（2）TRIZ學(xué)習(xí)應(yīng)與實際項目相結(jié)合。TRIZ理論作為從國外引入的一套系統(tǒng)的理論、方法和工具，包含了8大技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則、40個發(fā)明原理、76個標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)、沖突矩陣、物-場分析模型、IFR最終理想解、ARIZ發(fā)明問題解決算法、科學(xué)原理效應(yīng)庫等等，學(xué)習(xí)起來也有一定的難度。只有將TRIZ的學(xué)習(xí)與實際項目相結(jié)合，理論結(jié)合實際，利用TRIZ方法尋找技術(shù)解決方案，才能更好更快地理解與掌握TRIZ理論。此外，通過TRIZ創(chuàng)新方法成功運(yùn)用的實例，可在短時間內(nèi)獲得廣泛關(guān)注，達(dá)到更好的推廣效果。

（3）應(yīng)用TRIZ應(yīng)具備足夠的專業(yè)領(lǐng)域知識和經(jīng)驗。不管TRIZ理論或其他的創(chuàng)新工具多么強(qiáng)大，使用者自身都需要具備足夠深厚而廣泛的知識和經(jīng)驗，才能以更高的效率和成功率解決碰到的相關(guān)問題。比如應(yīng)用矛盾矩陣時，通過查表，得到發(fā)明原理提示——合并原理，如果當(dāng)事人的知識和經(jīng)驗不夠豐富，也許就不理解合并原理在當(dāng)前的問題環(huán)境中代表的方案是什么，或者誤解原理指示的方向，或者是忽略了這個方向。因此，有創(chuàng)新方法當(dāng)然很好，但不要盲目地迷信創(chuàng)新方法的威力，不要完全依賴創(chuàng)新方法去解決問題，而喪失了自身的思考和創(chuàng)造能力。創(chuàng)新方法不是要把創(chuàng)新公式化，而是要多結(jié)合實際問題、相關(guān)領(lǐng)域知識和經(jīng)驗來靈活運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓士德.科技創(chuàng)新也需要“方法”[N].科技日報，2011-01-07.

[2]徐淑琴，王志松.TRIZ理論在產(chǎn)品創(chuàng)新中的應(yīng)用實例分析[J].廣東科技，2014（24）：185-186.

[3]廖宇生.基于TRIZ理論的產(chǎn)品理想化設(shè)計創(chuàng)新過程與方法研究[D].湖南大學(xué)，2007.

作者簡介：徐淑琴（1980—），女，湖北天門人，助理研究員，碩士，主要研究方向為科技發(fā)展戰(zhàn)略研究、科技管理研究與科技信息傳播研究；王志松（1978—），男，工程師，碩士，主要研究方向為機(jī)電一體化領(lǐng)域產(chǎn)品開發(fā)、優(yōu)化設(shè)計、技術(shù)創(chuàng)新等領(lǐng)域。