TRIZ理論在科技館展品研發(fā)和維修中的應(yīng)用

劉立偉

摘 要 本文主要介紹了TRIZ理論的概述以及TRIZ理論在科技館展品研發(fā)和維修過(guò)程中的應(yīng)用，并以運(yùn)用TRIZ理論解決“對(duì)流”展品水分蒸發(fā)問(wèn)題舉例說(shuō)明。

關(guān)鍵詞 TRIZ理論；科技館；展品研發(fā)；維修

中圖分類號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2017）186-0068-02

1 TRIZ理論的概述

TRIZ意譯為發(fā)明問(wèn)題的解決理論，該理論成功揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，前蘇聯(lián)發(fā)明家、教育家G.S.Altshuller及其團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)成千上萬(wàn)的發(fā)明專利進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)大部分發(fā)明都是利用前人已知的想法或概念，加上新奇方法。通過(guò)不斷的總結(jié)和研究G.S.Altshuller堅(jiān)信發(fā)明問(wèn)題的基本原理是客觀存在的，這些客觀存在可以被整理而形成一套理論，掌握該理論的人不僅可以提高發(fā)明成功率、縮短發(fā)明周期，也可使發(fā)明問(wèn)題的解具有可預(yù)見(jiàn)性。這套理論就是TRIZ理論的前身，20世紀(jì)80年代中期以后，隨著蘇聯(lián)的解體，有些TRIZ專家移居發(fā)達(dá)國(guó)家，逐漸把該理論介紹給世界，對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響。全世界的學(xué)者對(duì)TRIZ理論進(jìn)行了補(bǔ)充，逐步形成了今天的TRIZ理論。筆者作為現(xiàn)代科技館展品展項(xiàng)研發(fā)和維修的工作人員，在接觸了TRIZ方法之后，一直在想是否可以將TRIZ理論應(yīng)用到科技館展品展項(xiàng)研發(fā)和維修工作之中，要想說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題首先要從科技館展品展項(xiàng)的特點(diǎn)說(shuō)起，科技展品的特點(diǎn)就是展示科學(xué)、普及科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)品，大多鼓勵(lì)觀眾動(dòng)手參與，在操作、觀察、思維的過(guò)程中學(xué)習(xí)到科學(xué)知識(shí)，滿足廣大觀眾的求知欲。另外，觀眾參展經(jīng)常動(dòng)手觸碰甚至操作展品，容易對(duì)展品展項(xiàng)造成破壞，維修維護(hù)工作量很大。

2 TRIZ創(chuàng)新方法在展品研發(fā)中的應(yīng)用

科技館的展品展項(xiàng)都是一些非標(biāo)設(shè)備，每個(gè)展品展項(xiàng)在研發(fā)過(guò)程中都會(huì)遇到很多問(wèn)題。作為展品研發(fā)人員，在展品研發(fā)過(guò)程中為了更好地發(fā)揮展品展項(xiàng)的科普功能，總會(huì)想使展品的功能越多越好，但展品功能越多就勢(shì)必會(huì)使展品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，展品結(jié)構(gòu)復(fù)雜勢(shì)必帶來(lái)可靠性的下降，增加維修的工作量。這是一個(gè)矛盾，更是展品研發(fā)中的難題。經(jīng)過(guò)對(duì)TRIZ創(chuàng)新方法的學(xué)習(xí)，上述問(wèn)題可以用沖突解決理論來(lái)解決，裝置復(fù)雜性為惡化特性，可靠性為改進(jìn)特性，兩者為技術(shù)沖突。對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理為：1.分割；13.反向；35.參數(shù)變化①。得到以上3個(gè)原理解之后，筆者在以后的研發(fā)中如果遇到上述矛盾，就會(huì)考慮用上述方法去解決。當(dāng)然，每個(gè)展品的情況不同，原理解的應(yīng)用要在具體的設(shè)計(jì)中去考慮。以上只是TRIZ創(chuàng)新方法在展品設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，筆者在以后的展品設(shè)計(jì)工作中一定會(huì)多多運(yùn)用TRIZ創(chuàng)新方法，使展品設(shè)計(jì)的更合理、更可靠。

3 TRIZ創(chuàng)新方法在展品維修中的應(yīng)用

科技館的展品由于觀眾互動(dòng)頻繁及野蠻操作，展品故障和維修率很高，展品維修工作也是筆者負(fù)責(zé)的一項(xiàng)重要工作。在展品維修過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到某個(gè)展品總會(huì)出現(xiàn)相同故障的情況，維修之后相同的故障還是會(huì)出現(xiàn)，在這種情況下，由于維修人員的思維定式，很難找到一勞永逸的解決方法。這時(shí)，TRIZ創(chuàng)新方法就會(huì)起作用，其實(shí)展品、觀眾操作的動(dòng)作以及展品在觀眾操作后的展示效果可以構(gòu)成一個(gè)物質(zhì)-場(chǎng)模型，使展品在觀眾的操作下表現(xiàn)出它的展示效果這是我們追求的效應(yīng)，即有效完整功能。展品可以看做這個(gè)系統(tǒng)中的物質(zhì)S1，而展示效果為S2，而觀眾的操作為場(chǎng)F。展品S1通過(guò)觀眾作用其上的場(chǎng)F達(dá)到展示效果S2。對(duì)這個(gè)物質(zhì)-場(chǎng)進(jìn)行分析不難看出，可以改變的只有S1和F，因?yàn)檎蛊返谋憩F(xiàn)效果S2是我們想要的，不能改變，所以如展品總是出現(xiàn)問(wèn)題就要從展品本身和觀眾操作的方式來(lái)解決，如改變展品動(dòng)力傳遞機(jī)械結(jié)構(gòu)或?qū)⒂^眾的直接機(jī)械操作方式改為電機(jī)帶動(dòng)的方式等，這就需要具體問(wèn)題具體分析，下面就介紹一個(gè)利用TRIZ理論解決展品實(shí)際問(wèn)題的例子。

4 運(yùn)用TRIZ理論解決“對(duì)流”展品水分蒸發(fā)問(wèn)題

4.1 問(wèn)題的提出

“對(duì)流”展品的介紹：對(duì)流展品主要是由展臺(tái)、照射光源、水缸和成像屏四部分組成。具體的演示方式是：按動(dòng)展臺(tái)上的按鈕，開(kāi)啟光源和加熱器，對(duì)水缸中的液體加熱，引起液體內(nèi)部產(chǎn)生熱對(duì)流，光源把對(duì)流現(xiàn)象投射在屏幕上，參與者可清晰地觀察。目前存在的水缸內(nèi)的水由于觀眾頻繁操作總是需要添加，如水忘記添加不但看不到對(duì)流現(xiàn)象還會(huì)造成干燒，有很大的安全隱患。

4.2 問(wèn)題的初步分析

水缸內(nèi)的水之所以會(huì)蒸發(fā)是由于加熱棒的加熱，那么加熱棒不加熱水就不會(huì)蒸發(fā)，也就是說(shuō)溫度升高就會(huì)引起水分減少。結(jié)合TRIZ方法中關(guān)于技術(shù)沖突的定義：當(dāng)我們想要改善技術(shù)系統(tǒng)（“對(duì)流”展品演示裝置）中的某一參數(shù)（升高溫度）時(shí)，常常會(huì)引起系統(tǒng)中另一個(gè)參數(shù)惡化（水分減少）。這就是明顯的技術(shù)沖突的例子，下面就可以利用矛盾矩陣表來(lái)解決。

4.3 利用TRIZ方法找到發(fā)明原理

由以上論述可以看出，本系統(tǒng)為技術(shù)沖突，根據(jù)TRIZ理論，技術(shù)沖突可以用矛盾矩陣表來(lái)解決。

改進(jìn)特性：溫度（17）——惡化特性：物質(zhì)損失（23）②。

查詢矩陣表本技術(shù)沖突對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理為：（21），（36），（29），（31）③。

（21）緊急行動(dòng)：由于加熱柱的加熱過(guò)程是緩慢加熱的，故緊急行動(dòng)對(duì)于本沖突不適用。（36）狀態(tài)變化：水分蒸發(fā)是水由液態(tài)變成氣態(tài)，那么如果能快速的將水蒸氣液化使之流回到原溶液中重復(fù)利用是最好的結(jié)果，此發(fā)明原理可用。（29）氣動(dòng)與液壓結(jié)構(gòu)：通過(guò)氣動(dòng)或液壓結(jié)構(gòu)使氣體液化？就自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有太多的想法。（31）多孔材料：多孔材料可以增加水蒸氣與材料的接觸面積，更有利于水蒸氣的液化，此發(fā)明原理可用。

終上所述，以上4個(gè)發(fā)明原理如（36）狀態(tài)變化、（31）多孔材料都有可能解決本系統(tǒng)中的技術(shù)沖突，若兩個(gè)發(fā)明原理相結(jié)合效果應(yīng)該更理想。

4.4 將發(fā)明原理聯(lián)系實(shí)際最終解決問(wèn)題

結(jié)合初步解決方案提出的想法，本系統(tǒng)中想采用多孔材料與狀態(tài)變化兩個(gè)發(fā)明原理來(lái)解決本問(wèn)題。狀態(tài)變化：使水從水蒸氣變成水，需要降溫才能達(dá)到作用。

多孔材料：使水蒸氣流經(jīng)溫度較低的多孔材料才能使水蒸氣盡快的變成水。

通過(guò)上述分析可進(jìn)行如圖1的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)原理：使加熱棒加熱水產(chǎn)生的水蒸汽，通過(guò)經(jīng)冷凝水冷卻的多孔材料盡快的回到水中。至此，水分蒸發(fā)的問(wèn)題得到完美解決。

以上就是筆者如何利用TRIZ理論解決實(shí)際工作過(guò)程中問(wèn)題的一些介紹，TRIZ理論作為高效的創(chuàng)新方法已經(jīng)得到了許多企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)人員的認(rèn)可，本文主要是將TRIZ理論在科技館展品研發(fā)和維修領(lǐng)域做了一些探索，相信隨著學(xué)習(xí)的深入，TRIZ理論作為一種工具將更好地為筆者日后的工作服務(wù)。

注釋

①TRIZ理論的40個(gè)發(fā)明原理.

②TRIZ理論矛盾矩陣表.

③TRIZ理論的40個(gè)發(fā)明原理.

參考文獻(xiàn)

[1]檀潤(rùn)華.TRIZ及應(yīng)用：技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程與方法[M].北京：高等教育出版社，2010.