應(yīng)用TRIZ理論解決收納盒薄片介質(zhì)漏檢問(wèn)題

張承業(yè)，張憲民，尹廣軍

（1.廣州廣電運(yùn)通金融電子股份有限公司，廣州510663；2.華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)學(xué)院，廣州510641）

1 引言

在金融設(shè)備領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)金融票券等薄片介質(zhì)的收納，通常設(shè)有收納該薄片介質(zhì)的收納盒。薄片介質(zhì)按特定的路徑傳輸至收納盒中堆疊存放，為實(shí)時(shí)了解收納盒中薄片介質(zhì)的收納狀況，通常設(shè)有傳感器以提醒客戶是否需要清理或進(jìn)行其他操作。由于薄片介質(zhì)的下落堆疊過(guò)程是不受控的，且在傳輸中易受到靜電、速度等因素的影響而異常堆疊，處于傳感器的可檢測(cè)范圍之外，從而引發(fā)傳感器的信息誤報(bào)，導(dǎo)致金融設(shè)備對(duì)該筆交易操作出現(xiàn)錯(cuò)誤。針對(duì)上述問(wèn)題，應(yīng)用TRIZ工具對(duì)收納盒漏檢問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)分析，給出了解決方案，并將其應(yīng)用于同類(lèi)產(chǎn)品中，降低了成本，產(chǎn)生了顯著的效益。

2 TRIZ理論

TRIZ是俄文“發(fā)明問(wèn)題解決理論”的詞頭，是一套供研發(fā)人員解決問(wèn)題的系統(tǒng)化的理論方法[1]。TRIZ不僅提供了分析工程問(wèn)題所需的方法，包括功能分析、資源分析和物場(chǎng)分析等；還提供了相應(yīng)的問(wèn)題求解工具，包括解決矛盾的發(fā)明原理、解決物理矛盾的分離原理、科學(xué)原理知識(shí)庫(kù)和發(fā)明問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)解法等。在問(wèn)題分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同的問(wèn)題類(lèi)型，可選擇不同的TRIZ工具進(jìn)行解決。

產(chǎn)品創(chuàng)新的核心是解決設(shè)計(jì)中的沖突或矛盾。TRIZ提出了用于描述沖突的39個(gè)通用工程參數(shù)和用于解決沖突的40個(gè)發(fā)明原理，通過(guò)建立工程參數(shù)與發(fā)明原理的聯(lián)系，通過(guò)矛盾矩陣的指示得到所適用的發(fā)明原理[2]。

3 薄片介質(zhì)收納盒問(wèn)題分析

正常狀態(tài)下，薄片介質(zhì)從傳輸通道中脫離后，被收納盒壁右側(cè)壁阻擋而自由落下，并在收納盒底部堆積成疊狀，如圖1所示。在收納盒的頂部和底部布置了一對(duì)對(duì)射傳感器，如檢測(cè)光路被薄片介質(zhì)阻擋，控制系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出收納盒中有薄片介質(zhì)存在的信息。當(dāng)薄片介質(zhì)因某種原因未能正常堆疊而處于直立狀態(tài)，如圖2所示，從而脫離收納盒對(duì)射傳感器的可檢測(cè)范圍，造成傳感器的信息誤報(bào)，導(dǎo)致金融設(shè)備對(duì)該筆交易的操作出現(xiàn)錯(cuò)誤。

圖1 收納盒正常處理狀態(tài)

圖2 收納盒非正常收納狀態(tài)

4 對(duì)收納盒的改進(jìn)

為了解決薄片介質(zhì)收納的漏檢問(wèn)題，利用基于TRIZ理論的問(wèn)題分析和解決流程對(duì)漏檢問(wèn)題進(jìn)行原因分析和問(wèn)題解決。

4.1 現(xiàn)象分析

用高速攝像機(jī)拍攝收納盒非正常收納現(xiàn)象，當(dāng)?shù)谝粡埥橘|(zhì)脫離傳輸通道，進(jìn)入收納盒中，被收納盒右側(cè)壁阻擋而處于自由狀態(tài)。由于靜電或其他原因，第一張介質(zhì)會(huì)在收納盒內(nèi)懸浮一段時(shí)間；此時(shí)第二張介質(zhì)經(jīng)傳輸通道進(jìn)入盒內(nèi)，與第一張介質(zhì)前端發(fā)生撞擊，如圖3所示，使得介質(zhì)不能在重力作用下平穩(wěn)堆疊于收納盒底部，而出現(xiàn)圖2中的非正常收納狀態(tài)。

4.2 問(wèn)題分析

結(jié)合原因分析得知，出現(xiàn)非正常收納狀態(tài)的原因是薄片介質(zhì)在傳輸通道中產(chǎn)生了靜電，靜電可以通過(guò)加靜電毛刷等途徑消減，但不能完全消除。同時(shí)對(duì)于漏檢問(wèn)題，最直接的解決辦法就是在收納盒底部側(cè)壁增加一對(duì)對(duì)射傳感器，如此會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

定義該問(wèn)題系統(tǒng)的理想解為：在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度和成本的前提下，保證進(jìn)入收納盒區(qū)域內(nèi)的薄片介質(zhì)均能被檢測(cè)到。

圖3 非正常收納狀態(tài)現(xiàn)象分析

4.3 定義技術(shù)沖突

增加一對(duì)能夠檢測(cè)直立介質(zhì)的對(duì)射傳感器，雖解決了問(wèn)題，但增加了系統(tǒng)復(fù)雜度及成本。屬于技術(shù)沖突，分析后將改善的參數(shù)定義為可靠性27，所帶來(lái)的惡化的參數(shù)為物質(zhì)損失23和系統(tǒng)的復(fù)雜性36。通過(guò)查找矛盾矩陣，得到適用的發(fā)明原理分別為 1，10，13，29，35，39。

4.4 初步解決方案

對(duì)通過(guò)技術(shù)沖突原理所得到的解決方法逐一分析確定對(duì)應(yīng)的解決方案。

①采用原理1分割所提供思路無(wú)直接方案。

②根據(jù)發(fā)明原理10預(yù)先作用，在介質(zhì)脫離傳輸輪進(jìn)入收納盒時(shí)，增加裝置使薄片介質(zhì)下落過(guò)程受控。

圖4 采用預(yù)先作用原理所得技術(shù)方案

在傳輸通道的末端，增加風(fēng)火輪（如圖4），介質(zhì)脫離傳輸輪的控制后，在風(fēng)火輪頁(yè)片夾持下堆疊于收納盒的底部。但需要增加風(fēng)火輪及相關(guān)動(dòng)力機(jī)構(gòu)，成本高，系統(tǒng)復(fù)雜。此方案未能滿足理想化要求，不予采用。

③采用發(fā)明原理13反向作用的設(shè)計(jì)思路，將原先安裝于頂部和底部的一對(duì)對(duì)射傳感器變換位置安裝于靠近底部的前后側(cè)壁上，如圖5所示，同時(shí)在收納盒底部增加凸棱特征，使得原本平躺的介質(zhì)成傾斜狀，可檢測(cè)直立和平躺兩種狀態(tài)的介質(zhì)。此方案不增加額外資源，僅是變換傳感器的位置，即可解決問(wèn)題，故可采用。

圖5 采用反向原理所得技術(shù)方案

④根據(jù)發(fā)明原理29氣動(dòng)和液壓結(jié)構(gòu)，在收納盒的頂部增加可向下發(fā)出氣流的裝置，對(duì)進(jìn)入收納盒的介質(zhì)形成向下的沖擊力，消除帶靜電介質(zhì)在收納盒空間內(nèi)的停留時(shí)間。

但金融設(shè)備中無(wú)氣動(dòng)結(jié)構(gòu)，需額外增加完整氣動(dòng)裝置；另向下的氣流可能會(huì)使收納盒中已堆疊好的介質(zhì)吹亂，此方案有缺陷，不予采用。

⑤基于發(fā)明原理35改變參數(shù)，可通過(guò)降低介質(zhì)的傳輸速度，保證在有靜電存在的情況下，第一張介質(zhì)懸浮未下落前，第二張介質(zhì)也不會(huì)運(yùn)動(dòng)至第一張介質(zhì)停留位置處，從而避免撞擊。但介質(zhì)傳輸速度為決定金融設(shè)備性能的重要參數(shù)，在方案設(shè)計(jì)階段即已確定，故此方案不可行。

⑥發(fā)明原理39為惰性環(huán)境，因本設(shè)備中無(wú)惰性環(huán)境產(chǎn)生和存在的可能，故此原理不適用。

4.5 最終方案

結(jié)合該問(wèn)題系統(tǒng)的理想化目標(biāo)，并考慮設(shè)備的使用環(huán)境和可行性要求，對(duì)所形成的解決方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終選定原理13所形成的方案為較理想的解決方案。

如圖6所示技術(shù)方案[4]，對(duì)射傳感器安裝于靠近收納盒底部的前后壁上，收納盒底部設(shè)有凸棱特征，可將平躺的介質(zhì)頂起成斜坡?tīng)?，檢測(cè)光路可被整疊介質(zhì)阻擋，可被傳感器檢測(cè)到。凸棱中間有斷開(kāi)的特征槽孔，使得當(dāng)介質(zhì)處于直立狀態(tài)時(shí)，如圖7所示，檢測(cè)光路不被凸棱遮擋，依然能被檢測(cè)到，達(dá)到項(xiàng)目目標(biāo)要求。

圖6 介質(zhì)平躺的狀態(tài)

圖7 介質(zhì)直立的狀態(tài)

新方案解決了收納盒漏檢問(wèn)題，較好地實(shí)現(xiàn)了理想解主要目標(biāo)；新方案沒(méi)有增加原系統(tǒng)的復(fù)雜性，易于在實(shí)際工程應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

①利用TRIZ理論問(wèn)題分析與解決流程成功解決了薄片介質(zhì)收納盒漏檢問(wèn)題；

②通過(guò)方案評(píng)價(jià)得到的最終解決方案未增加系統(tǒng)的復(fù)雜度，較好地滿足了系統(tǒng)的理想化目標(biāo)，該方案已經(jīng)在公司同類(lèi)產(chǎn)品上推廣使用；

③該方案已于2014年7月申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利，專(zhuān)利名稱(chēng)為《一種薄片介質(zhì)收納裝置》，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮椋?01410345933.4。