基于廢酸液?jiǎn)栴}的TRIZ物—場(chǎng)模型分析

萬侖侖 陳笑康

摘要：現(xiàn)在提倡既要綠水青山，又要金山銀山，因此對(duì)于輸送廢酸液的管路來說，如果廢酸液不能得到完美處理的話，那么會(huì)嚴(yán)重污染我們的生態(tài)環(huán)境。采取頭腦風(fēng)暴等方式來設(shè)計(jì)方案往往不能達(dá)到預(yù)期的效果，這個(gè)強(qiáng)大的TRIZ方法論能解決好多工廠上難以解決的問題，物-場(chǎng)模型分析也是TRIZ中一個(gè)非常實(shí)用的工具，它能針對(duì)廢酸液?jiǎn)栴}規(guī)劃出很多解決方案，當(dāng)然最后我們也可以從中篩選出最理想的解決方案。

關(guān)鍵詞：廢酸液；TRIZ；物-場(chǎng)模型分析

1.TRIZ理論的發(fā)展軌跡

TRIZ理論是由根里奇·阿奇舒勒在1946年于蘇聯(lián)所創(chuàng)立，阿奇舒勒及其弟子一同對(duì)于數(shù)以萬計(jì)的專利文獻(xiàn)及自然科學(xué)知識(shí)進(jìn)行梳理，歸納與總結(jié)，發(fā)現(xiàn)工業(yè)和科學(xué)中存在相似的技術(shù)演變模式，提取了大量發(fā)明中運(yùn)用到的規(guī)律方法，建立起一系列以解決發(fā)明問題為主要目標(biāo)的方法與理論體系。

TRIZ理論主要經(jīng)歷了創(chuàng)立階段，傳播階段，應(yīng)用階段。1986年以前是創(chuàng)立階段，1986年是經(jīng)典TRIZ理論和現(xiàn)代TRIZ 理論的分水嶺，由于1991年蘇聯(lián)解體，TRIZ理論逐漸在全世界范圍內(nèi)普及和推廣，所以1986 年以后的為現(xiàn)代TRIZ理論，2005年之前為傳播階段，在這之后，世界知名公司引入TRIZ理論并且在公司推廣，使得TRIZ理論的影響力不斷的擴(kuò)大，逐漸進(jìn)入到了應(yīng)用階段。

2.物質(zhì)和場(chǎng)

物質(zhì)-場(chǎng)模型是TRIZ方法論的一個(gè)強(qiáng)大的工具，其中物質(zhì)是指具有凈質(zhì)量的對(duì)象，可以是整個(gè)系統(tǒng)，也可以是系統(tǒng)內(nèi)的子系統(tǒng)，甚至可以是環(huán)境，取決于實(shí)際情況。物質(zhì)之間依靠場(chǎng)來連接。場(chǎng)是指完成某種功能所需的場(chǎng)。它是指完成某種功能所需的手法或手段，通常是一些能量形式，如：磁場(chǎng)、重力場(chǎng)、電能、熱能、化學(xué)能、機(jī)械能、聲能、光能等等。如圖1所示，S指的是物質(zhì)，包括材料、工具、零件、人、環(huán)境等。其中S1是工具（作用發(fā)出者），S2是作用對(duì)象（作用承受者）F是場(chǎng)（物質(zhì)間的相互作用）。

3.物質(zhì)-場(chǎng)模型與76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解

物質(zhì)-場(chǎng)模型包括這幾個(gè)系統(tǒng)，有效完整系統(tǒng)；不完整系統(tǒng)（需要補(bǔ)充物-場(chǎng)模型中缺少的某個(gè)要素）；作用不足完整系統(tǒng)（需要改進(jìn)以得到期望效果）；有害完整系統(tǒng)（需要清除有害作用）。在物質(zhì)-場(chǎng)模型的應(yīng)用當(dāng)中，由于分析的問題的難度和廣度，阿奇舒勒等人在1975年至1985年為物質(zhì)-場(chǎng)模型的使用提供了76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解，它被分為五大類：1.物-場(chǎng)的構(gòu)建和拆解（包含13條標(biāo)準(zhǔn)解）；2.改進(jìn)系統(tǒng)物-場(chǎng)（包含23條標(biāo)準(zhǔn)解）；3.系統(tǒng)轉(zhuǎn)換（包含6條標(biāo)準(zhǔn)解）；4.檢測(cè)與測(cè)量（包含17條標(biāo)準(zhǔn)解）；5.簡(jiǎn)化與改進(jìn)的策略（包含17條標(biāo)準(zhǔn)解）。

以下是運(yùn)用物-場(chǎng)模型和標(biāo)準(zhǔn)解解決問題的步驟：1.確定所考慮情形中的所有的物質(zhì)和場(chǎng)。2.描繪此情形下的物質(zhì)-場(chǎng)模型，確定物質(zhì)之間的相互作用，以及表達(dá)出對(duì)這些相互作用的意見，是否這些作用是成功的。3.根據(jù)物-場(chǎng)模型類別找到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)解類別。4.確定可以解決工程問題的標(biāo)準(zhǔn)解。5.利用第4步中標(biāo)準(zhǔn)解的推薦方案，建立解決方案的物-場(chǎng)模型。6.根據(jù)第5步中物-場(chǎng)模型的提示產(chǎn)生具體的解決方案。7.對(duì)各個(gè)解決方案進(jìn)行評(píng)估，確定最佳適用于本問題的解決方案。

4.廢酸液?jiǎn)栴}的解決

對(duì)于輸送廢酸液管路問題，第一步確定情形中的物質(zhì)和場(chǎng)。物質(zhì)：廢酸液，輸送管路。場(chǎng)：空氣場(chǎng)（廢酸液流動(dòng)的能量），化學(xué)場(chǎng)，重力場(chǎng)。第二步是建立物質(zhì)-場(chǎng)模型。如圖2是有用功能，如圖3是有害功能。第三步是找到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)解類別。根據(jù)系統(tǒng)的物-場(chǎng)模型存在的問題選擇標(biāo)準(zhǔn)解類別。在本例中，模型存在有害作用，即廢酸液腐蝕，溶解輸送管道。對(duì)于有害的物-場(chǎng)模型，可以從第一類“建立或拆解物-場(chǎng)模型”中第二子類，“拆解物-場(chǎng)模型”中尋找合適的標(biāo)準(zhǔn)解。第四步是確定標(biāo)準(zhǔn)解。在第一類標(biāo)準(zhǔn)解第二子類中，有的標(biāo)準(zhǔn)解提示需要加入新的物質(zhì)或者犧牲品，或者加入場(chǎng)。在本例中，引入新的場(chǎng)比較困難一點(diǎn)，因此選擇引入第三種物質(zhì)（S3）。第五步是建立解決方案的物場(chǎng)模型（如圖4）。第六步是提出具體的解決方案。有害作用是由廢酸液與金屬管道內(nèi)表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的，因此化學(xué)場(chǎng)是產(chǎn)生有害作用的根源。引入的新物質(zhì)S3應(yīng)能消除廢酸液與金屬管道的化學(xué)場(chǎng)，消除此化學(xué)場(chǎng)比較簡(jiǎn)易的方法是S3事先與廢酸液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以消耗廢酸液的反應(yīng)能力。容易想到的S3可以是：金屬，水，堿等。第七步是確定最佳解決方案。其中金屬：可先于管道內(nèi)表面與酸進(jìn)行反應(yīng)進(jìn)而保護(hù)管道，如在管道內(nèi)表面涂金屬保護(hù)層，效果可行，但成本很高，不采納。水：大量的水或污水可稀釋廢酸液，但給后續(xù)的處理增加困難，不采納。堿性物質(zhì)：堿性添加物，廢堿液等，其中廢堿液是具有負(fù)價(jià)值的，因此應(yīng)用廢堿液采取以毒攻毒的方式是最合適的。

5.小結(jié)

物質(zhì)-模型與76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解是阿奇舒勒及其弟子們提出的經(jīng)典TRIZ理論的重要組成部分，是一個(gè)很強(qiáng)大的解決問題的工具，不僅完美解決了輸送廢酸液管路問題，也為大量的工廠里面的難題提供了理想的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]高洋.基于TRIZ的產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2012.

[2]孫永偉，伊克萬科.TRIZ：打開創(chuàng)新之門的金鑰匙.I[M].北京：科學(xué)出版社，2015.

作者簡(jiǎn)介：萬侖侖（1995-），男，漢族，河南潢川人，碩士研究生，鄭州大學(xué)，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論.