基于TRIZ理論的家庭火災(zāi)自救逃生裝備設(shè)計(jì)研究

李偉民　韓麗　單會(huì)姿

摘要：在家庭火災(zāi)自救逃生裝備的設(shè)計(jì)研究中，以發(fā)明問題解決理論（Theory of the Solution of Inventive Problems，TRIZ）為指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)在家庭火災(zāi)自救逃生裝備設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的物理矛盾和技術(shù)矛盾，利用現(xiàn)代TRIz理論解決問題的三大步驟及相應(yīng)工具，找到設(shè)計(jì)過程中解決矛盾的方法。并且以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行了個(gè)人設(shè)計(jì)的實(shí)踐與研究，探索出更合理的家庭火災(zāi)自救逃生裝備設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：家庭火災(zāi)；自救逃生裝備；TRIZ；物理矛盾；技術(shù)矛盾

一、前言

家庭火災(zāi)自救逃生裝備的研究目的之一在于當(dāng)家庭火災(zāi)發(fā)生的第一時(shí)間內(nèi)，可以有效的幫助遇險(xiǎn)者進(jìn)行逃生自救，減少人員的傷亡；其研究目的之二在于借助先進(jìn)的技術(shù)手段和人機(jī)工程學(xué)理論，從家庭火災(zāi)自救逃生裝備的功能的使用、形態(tài)的認(rèn)知、產(chǎn)品的易用性及使用者的需求上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從而探索出符合我國家庭結(jié)構(gòu)及室內(nèi)火災(zāi)特點(diǎn)的家庭火災(zāi)自救逃生裝備，最終建立一個(gè)完整的產(chǎn)品以及系統(tǒng)架構(gòu)。

本文以TRIZ理論為基礎(chǔ)，以家庭火災(zāi)自救逃生裝備設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，利用TRIZ理論中的問題識(shí)別、問題解決、概念驗(yàn)證三大步驟及相應(yīng)工具對(duì)家庭火災(zāi)自救逃生裝備設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，從而得到更滿足用戶需求的產(chǎn)品。

二、TRIZ理論

TRIZ理論最先是由是俄國學(xué)者阿奇舒勒（G.s.Altshuller）在1946年提出的，并不斷完善至今。TRIZ理論即發(fā)明問題解決理論。TRIZ理論認(rèn)為發(fā)明問題的核心是解決沖突，未克服沖突的設(shè)計(jì)不是創(chuàng)新設(shè)計(jì)。產(chǎn)品進(jìn)化的過程是不斷解決產(chǎn)品所存在沖突的過程。一個(gè)問題解決的困難程度取決于對(duì)該問題的描述或程式化的方法，描述的越清楚，問題的解決方法就越容易找到。

三、基于TRIZ理論的矛盾分析及解決

（1）物理矛盾

物理矛盾是指同一個(gè)參數(shù)具有相反的并且合乎情理的需求。物理矛盾通?？梢杂梅蛛x矛盾需求，滿足矛盾需求，繞過矛盾需求三種方法來解決。分離矛盾需求是指造成物理矛盾的單一參數(shù)在不同的條件下有不同的需求，可以按照相應(yīng)的條件進(jìn)行分離，讓工程系統(tǒng)在相應(yīng)的條件下具備某種特性而滿足這種需求。其解決方法分為基于空間分離，基于時(shí)間分離，基于關(guān)系分離，基于方向分離，基于系統(tǒng)級(jí)別分離。

在家庭火災(zāi)自救逃生裝備設(shè)計(jì)的研究中，最基本的物理矛盾就是“大”與“小”的矛盾。即裝備箱既要滿足容量大，達(dá)到可以有足夠的空間容納自救逃生裝備的目的，又要滿足體積小，達(dá)到在不使用時(shí)節(jié)省空間的目的。自救逃生裝備箱為了實(shí)現(xiàn)收納的功能，同時(shí)出現(xiàn)了兩種矛盾的特征，即對(duì)空間利用的逆向追求。以自救逃生箱為例，使用時(shí)需要有足夠的空間容納各種自救逃生裝備：儲(chǔ)存時(shí)需要節(jié)省家庭室內(nèi)空間。用抽象的語言可以得到時(shí)間分離法所適用的條件，即在指定的時(shí)間段中矛盾的一方如果可以不按一個(gè)方向發(fā)展，則時(shí)間分離法是可行的。

在確定可以使用基于時(shí)間分離法來解決這個(gè)物理矛盾后，可以嘗試用以下幾個(gè)發(fā)明原理來尋求解決方案：

發(fā)明原理9：預(yù)先反作用.發(fā)明原理10：預(yù)先作用.發(fā)明原理11：事先防范

發(fā)明原理15：動(dòng)態(tài)特性.發(fā)明原理34：拋棄或再生.

通過對(duì)自救逃生裝備箱的實(shí)際分析后，其中最優(yōu)化的發(fā)明原理10預(yù)先作用描述為如下：

預(yù)先對(duì)物體（全部或至少部分）施加必要的改變。

預(yù)先安置物體，使其在最便利的位置開始發(fā)揮作用而不浪費(fèi)輸送時(shí)間。

（2）技術(shù)矛盾

技術(shù)矛盾是指一個(gè)作用同時(shí)導(dǎo)致有利和有害兩種結(jié)果，也可指有用作用的參與或者有害效應(yīng)的消除導(dǎo)致一個(gè)或幾個(gè)子系統(tǒng)或系統(tǒng)變壞。常表示為一個(gè)系統(tǒng)中兩個(gè)子系統(tǒng)之間的矛盾。

在家庭火災(zāi)自救逃生裝備設(shè)計(jì)的研究中，不可避免的出現(xiàn)技術(shù)矛盾。對(duì)此可以描述為：自救逃生裝備的裝置復(fù)雜化的設(shè)計(jì)，會(huì)同時(shí)導(dǎo)致有利及有害兩種結(jié)果。有利的結(jié)果是裝置的復(fù)雜化有利于自救逃生裝備更好地實(shí)現(xiàn)多種功能；有害的結(jié)果是裝置復(fù)雜化的同時(shí)，導(dǎo)致這個(gè)裝置系統(tǒng)出現(xiàn)連接構(gòu)件脫落的幾率增大，即變相地降低了整個(gè)裝置系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以，在概念設(shè)計(jì)中要求到達(dá)這樣的預(yù)期：既要使自救逃生裝備的功能多樣化、重量輕，又要使該自救逃生具備較好的穩(wěn)定性。

在參照TRIZ理論提出的39個(gè)通用工程參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)描述后，可以將自救逃生裝備的需求進(jìn)行分析，即描述為希望改善的通用工程參數(shù)是裝置的復(fù)雜性（N0.36），但是因此而帶來的矛盾，惡化了其他的某些通用工程參數(shù)，即結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性（N0.13）。

由矛盾矩陣表可知，2、22、17、19都是發(fā)明原理中推薦的解決方法，其中最優(yōu)化的是發(fā)明原理17，描述為如下的維數(shù)變化：

將物體變?yōu)槎S（如平面）運(yùn)動(dòng)，以克服一維直線運(yùn)動(dòng)或定位的困難；或過渡到三維空間運(yùn)動(dòng)以消除物體在二維平面運(yùn)動(dòng)或定位的問題；單層排列的物體變?yōu)槎鄬优帕?；將物體傾斜或側(cè)向放置。

四、結(jié)語

本文以研究家庭火災(zāi)自救逃生裝備的設(shè)計(jì)流程中所出現(xiàn)的物理矛盾以及技術(shù)矛盾為核心，以TRIZ理論為指導(dǎo)，分別利用了分離原理與發(fā)明原理，提出了物理矛盾和技術(shù)矛盾的解決方法。然后將家庭火災(zāi)自救逃生裝備陌生化，回到最初的設(shè)計(jì)原點(diǎn)，這樣的思索過程造就了更合理更人性化的設(shè)計(jì)。