基于TRIZ矛盾分析理論的PAMSZ創(chuàng)新方法及其應(yīng)用

楊 霞 孫 寧 張晴晴 鄭世清

(青島科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)與化工研究所，山東 青島 266042)

0 引言

TRIZ理論是由前蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒在研究了250萬(wàn)例世界上頂尖工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠幕A(chǔ)上提出來(lái)的一種高效的創(chuàng)新方法，它成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，包含一整套的理論方法和實(shí)用工具，如進(jìn)化法則、發(fā)明原理、矛盾矩陣、物場(chǎng)模型、標(biāo)準(zhǔn)解法等，能夠幫人們系統(tǒng)地分析問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì)和存在的矛盾，盡快找到問(wèn)題的理想解。

當(dāng)前TRIZ理論主要用于機(jī)械制造行業(yè)，一些大型跨國(guó)公司應(yīng)用TRIZ理論解決了許多技術(shù)難題，成效顯著。如福特汽車(chē)公司應(yīng)用TRIZ理論，發(fā)現(xiàn)利用熱膨脹系數(shù)小的材料制造軸承，能夠解決軸承在大負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)偏移的問(wèn)題；三星電子在67個(gè)研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中使用了TRIZ理論，節(jié)約了1.5億美元研發(fā)成本，并產(chǎn)生了52項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)。我國(guó)中興公司、中鐵二院等企業(yè)，應(yīng)用TRIZ理論都取得了突破性進(jìn)展。近年來(lái)TRIZ理論也逐漸引入化工領(lǐng)域，如劉以成等基于TRIZ理論能夠合理預(yù)測(cè)膜材料導(dǎo)電性、穩(wěn)定性的發(fā)展趨勢(shì)，提出TRIZ 理論能夠更有針對(duì)性地尋找對(duì)膜材料改進(jìn)的可行之路，可以在提純工藝、遴選工藝以及燃料電池組件協(xié)同功能性方面尋找提升性能的途徑；黃向陽(yáng)等,利用TRIZ理論解決了涂料生產(chǎn)過(guò)程中漿料溫度過(guò)高等問(wèn)題。

本文提出了利用TRIZ理論中的矛盾分析理論解決化工技術(shù)系統(tǒng)問(wèn)題的PAMSZ法,利用該方法對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品(以下簡(jiǎn)稱(chēng)?；?的儲(chǔ)存問(wèn)題進(jìn)行研究，提出了?；反鎯?chǔ)問(wèn)題的綜合解決方案。

1 TRIZ矛盾理論

1.1 創(chuàng)新原理

創(chuàng)新原理也稱(chēng)發(fā)明原理，是阿奇舒勒總結(jié)出來(lái)的人類(lèi)發(fā)明創(chuàng)新所遵循的共性原理，包括分割、抽取、組合、嵌套、預(yù)先作用、反向作用等共40條，可以有效解決技術(shù)系統(tǒng)矛盾。

1.2 TRIZ矛盾矩陣

TRIZ認(rèn)為技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化過(guò)程就是不斷解決該技術(shù)系統(tǒng)所存在矛盾的過(guò)程，即發(fā)明創(chuàng)新的核心是解決矛盾；其將矛盾分為管理矛盾、物理矛盾和技術(shù)矛盾，其中管理矛盾是技術(shù)系統(tǒng)和管理人員和管理方法之間的矛盾；物理矛盾是技術(shù)系統(tǒng)中對(duì)同一個(gè)參數(shù)提出不同(或相反)要求的矛盾；技術(shù)矛盾是指技術(shù)系統(tǒng)的兩個(gè)參數(shù)或特性之間存在著相互制約關(guān)系，即當(dāng)技術(shù)系統(tǒng)的某一個(gè)參數(shù)或特性得到改善的同時(shí)，導(dǎo)致另一個(gè)參數(shù)或特性惡化。

通過(guò)研究大量專(zhuān)利，阿奇舒勒將描述技術(shù)系統(tǒng)的參數(shù)或特性歸納提煉出39個(gè)通用工程參數(shù)，該參數(shù)基本上可以描述工程中出現(xiàn)的絕大部分技術(shù)問(wèn)題。

TRIZ將工程參數(shù)的矛盾與發(fā)明原理建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系，整理成一個(gè)39×39矩陣，即TRIZ矛盾矩陣。矩陣中各個(gè)表格的數(shù)字是指發(fā)明原理序號(hào)，即在技術(shù)系統(tǒng)的某個(gè)特性改善而另一個(gè)特性惡化時(shí)，可以采用表格中所述的發(fā)明原理來(lái)解決這一矛盾，表格中的“-”表示沒(méi)有創(chuàng)新原理適用于該對(duì)技術(shù)矛盾，表格中的“+”表示技術(shù)系統(tǒng)的矛盾是物理矛盾?？梢?jiàn)，技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化過(guò)程中的主要矛盾是技術(shù)矛盾，應(yīng)用TRIZ矛盾矩陣解決技術(shù)問(wèn)題的一般流程見(jiàn)圖1，使用者需要首先把工程問(wèn)題轉(zhuǎn)化為技術(shù)矛盾，然后分析出產(chǎn)生矛盾的2個(gè)技術(shù)參數(shù)哪一個(gè)是待改善的參數(shù)或惡化的參數(shù)，在矛盾矩陣中找到一組相對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理序號(hào)，應(yīng)用這些原理尋找技術(shù)矛盾的可能解決方案。

圖1 TRIZ矛盾矩陣解決問(wèn)題的一般流程

技術(shù)系統(tǒng)中的物理矛盾雖然少，但其本質(zhì)都是針對(duì)同一參數(shù)的尖銳矛盾。解決系統(tǒng)的物理矛盾一般采用基于空間、時(shí)間、關(guān)系以及系統(tǒng)級(jí)別的分離方法，各方法對(duì)應(yīng)一定的創(chuàng)新原理。

2 基于TRIZ矛盾矩陣的PAMSZ應(yīng)用方法

TRIZ理論即通過(guò)總結(jié)歸納而來(lái)，其矛盾矩陣解決技術(shù)問(wèn)題的傳統(tǒng)方法也是簡(jiǎn)單粗泛的定性分析，許多教材資料通常將物理矛盾和技術(shù)矛盾分開(kāi)闡述，因此造成TRIZ理論初學(xué)者在實(shí)際運(yùn)用中無(wú)從下手，尤其在以質(zhì)量守恒和能量守恒為基本規(guī)律的流程工業(yè)領(lǐng)域，更需要定量分析。為此，本文提出了一種TRIZ矛盾矩陣分析的PAMSZ應(yīng)用方法，該方法通過(guò)引入創(chuàng)新原理有效性，提出了創(chuàng)新原理優(yōu)先選用原則。

2.1 定義問(wèn)題(Problem)

即P過(guò)程：運(yùn)用文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)地考察、理論分析、定量測(cè)算等手段，對(duì)實(shí)際技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行分析，找出導(dǎo)致問(wèn)題存在的全部可能因素P1、P2、P3……PN(N為自然數(shù))，并分析各自的矛盾類(lèi)型(管理矛盾、技術(shù)矛盾、物理矛盾)。其中，物理矛盾分析工程參數(shù)的特性，按照所述的分離方法利用對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新原理尋求解決方案；管理矛盾暫時(shí)擱置，最后綜合評(píng)價(jià)過(guò)程中給予討論；技術(shù)矛盾利用TRIZ矛盾矩陣進(jìn)行分析。

2.2 技術(shù)矛盾分析(Analysis)

即A過(guò)程：第一步，對(duì)其中的技術(shù)矛盾逐個(gè)進(jìn)行分析，確定解決目標(biāo)(最優(yōu)解)及可能采取的技術(shù)措施；第二步，確定各個(gè)技術(shù)矛盾相對(duì)應(yīng)的通用工程參數(shù)，包括改善的參數(shù)和惡化的參數(shù)，并用Ax標(biāo)識(shí)(A代表工程參數(shù)，x代表工程參數(shù)在39個(gè)通用參數(shù)中的序數(shù)，其值為1～39的自然數(shù))。

2.3 建立矩陣(Matrix)

即M過(guò)程：將改善的參數(shù)和惡化的參數(shù)Ax從原始阿奇舒勒矩陣表中抽提，建立該問(wèn)題的矛盾矩陣M；對(duì)矛盾矩陣M中用到的創(chuàng)新原理Mx(M代表創(chuàng)新原理，x代表創(chuàng)新原理的序號(hào)，為1-40的自然數(shù))進(jìn)行分析，依據(jù)其次序、頻率計(jì)算矩陣中創(chuàng)新原理解決該問(wèn)題的有效性Ex，將創(chuàng)新原理按照Ex從高到低排序，首選排在前面的創(chuàng)新原理來(lái)解決該技術(shù)矛盾。

查閱原始的矛盾矩陣表可見(jiàn)，每一對(duì)矛盾最多可由4個(gè)創(chuàng)新原理解決，因此本文定義創(chuàng)新原理解決矛盾的有效值為{1,0.8,0.6,0.4}，即排在首位為1，次位為0.8，以此類(lèi)推，如式(1)所示。

wi={1,0.8,0.6,0.4}

(1)

舉例說(shuō)明：查閱原始阿奇舒勒矩陣，其中單元格(1,3)中的數(shù)字為(15,8,29,34)，該數(shù)字表示當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體的重量改善導(dǎo)致長(zhǎng)度惡化時(shí)，可以用第(15,8,29,34)個(gè)創(chuàng)新原理來(lái)解決。由前述定義可知：創(chuàng)新原理15解決該矛盾的有效值為1，創(chuàng)新原理8解決該矛盾的有效值為0.8，創(chuàng)新原理29解決該矛盾的有效值為0.6，創(chuàng)新原理34解決該矛盾的有效值為0.4。

對(duì)矩陣M中的每一個(gè)創(chuàng)新原理計(jì)算有效值，并將同一創(chuàng)新原理的有效值相加即可得該創(chuàng)新原理解決該矛盾的有效性：

Ex=∑wi

(2)

按照創(chuàng)新原理有效性從高到低排序，有效性相同的按照創(chuàng)新原理序號(hào)從小到大排序，該序列即為利用創(chuàng)新原理解決該技術(shù)矛盾的先后順序。

若解決該技術(shù)矛盾用到的創(chuàng)新原理較多，創(chuàng)新原理優(yōu)先選用原則如下：

(1)優(yōu)先選用有效性最高的3～5個(gè)創(chuàng)新原理；

(2)優(yōu)選有效性一般不小于1的創(chuàng)新原理，即：

Ex≥1.0

(3)

(3)若某創(chuàng)新原理可解決多個(gè)技術(shù)矛盾，即使有效性較小，也應(yīng)對(duì)其進(jìn)行分析利用。

2.4 利用創(chuàng)新原理尋找解決方案(Solution)

即S過(guò)程：利用篩選的創(chuàng)新原理，尋求問(wèn)題的解決方案S1、S2、S3……SN。在尋求方案過(guò)程中，可結(jié)合已有的理論知識(shí)、工程經(jīng)驗(yàn)、文獻(xiàn)資料以及科學(xué)效應(yīng)知識(shí)庫(kù)等，進(jìn)一步優(yōu)選創(chuàng)新原理，在利用某一創(chuàng)新原理獲得滿(mǎn)意解決方案后，可不再考慮其它優(yōu)選的創(chuàng)新原理；若全部?jī)?yōu)選的創(chuàng)新原理都不能獲得滿(mǎn)意解決方案，可擴(kuò)展其它未進(jìn)入優(yōu)選系列的創(chuàng)新原理。

2.5 綜合評(píng)價(jià)過(guò)程(Normalization)

即Z過(guò)程：結(jié)合實(shí)際問(wèn)題，兼顧P過(guò)程的其他矛盾，綜合評(píng)價(jià)上述解決方案，獲得最終的解決方案。圖2即描述了利用PAMSZ解決技術(shù)系統(tǒng)矛盾的一般流程，下文以?；反鎯?chǔ)問(wèn)題為例，對(duì)該P(yáng)AMSZ方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。

3 PAMSZ方法在?；穬?chǔ)存問(wèn)題方案解決中的應(yīng)用

3.1 ?；穬?chǔ)存問(wèn)題

危化品具有易燃、易爆、有毒、有害等特性，對(duì)儲(chǔ)存的安全性要求非常高?；S儲(chǔ)罐區(qū)一直是企業(yè)安全生產(chǎn)的高危隱患區(qū)，一些大的?；钒踩鹿手饕l(fā)生在儲(chǔ)存過(guò)程中。我國(guó)是危化品生產(chǎn)和使用的大國(guó)，?；肥鹿蕰r(shí)有發(fā)生，據(jù)從國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局提供的事故查詢(xún)系統(tǒng)中統(tǒng)計(jì)，2000-2019年間我國(guó)共發(fā)生235起重大化工安全事故，造成1 103余人死亡(不包含受傷人數(shù))，其中涉及到?；沸孤?、中毒、火災(zāi)、爆炸等意外事故的共159起，約占事故總量的67%。比如近期發(fā)生的幾起特大化工安全事故都與?；返膬?chǔ)存有關(guān)：2018年11月28日河北張家口盛華化工有限公司聚氯乙烯車(chē)間氯乙烯氣柜發(fā)生泄漏造成重大爆燃事故，導(dǎo)致23人死亡、22人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)4000多萬(wàn)元；2019年3月21日，江蘇響水天嘉宜化工有限公司苯儲(chǔ)罐發(fā)生重大爆炸事故，導(dǎo)致78人死亡、超過(guò)600人不同程度受傷，造成了極其惡劣的社會(huì)影響。

分析這些事故發(fā)現(xiàn)，化工廠儲(chǔ)罐區(qū)是“多米諾”事故高發(fā)區(qū)，這類(lèi)事故初始易于通過(guò)熱輻射、沖擊波、碎片撞擊等進(jìn)一步影響到鄰近單元，是典型的小概率重后果事故。大部分化工廠的存儲(chǔ)設(shè)施都處于大型化、集約化的狀態(tài)，事故一旦發(fā)生后果不堪設(shè)想。

3.2 PAMSZ方法在危化品儲(chǔ)存問(wèn)題方案解決中的應(yīng)用

3.2.1 P過(guò)程

本文將?；穬?chǔ)存視為一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，矛盾即是危化品存儲(chǔ)易于發(fā)生泄露、爆炸、火災(zāi)等意外事故，解決矛盾是為了提高該系統(tǒng)安全性。

根據(jù)文獻(xiàn)，本文總結(jié)出了當(dāng)前?；吩诖鎯?chǔ)過(guò)程中存在的問(wèn)題主要有以下幾類(lèi)：

P1：存儲(chǔ)量超標(biāo)。

P2：因設(shè)備老化或腐蝕導(dǎo)致?；沸孤┲率褂卸拘?、放射性的化工原料擴(kuò)散。

P3：由于環(huán)境變化如壓力、溫度、濕度等引發(fā)?；纷匀肌⒈ǖ?。

P4：管理人員缺乏專(zhuān)業(yè)知識(shí)，出現(xiàn)不同性質(zhì)的?；吠瑤?kù)存儲(chǔ)(混放、混存)，安全間距過(guò)小，堆垛過(guò)高，違規(guī)操作，改裝打包等問(wèn)題。

其中，P1、P4屬于管理矛盾，P2和P3是?；反鎯?chǔ)的工藝和設(shè)備問(wèn)題，屬于技術(shù)矛盾。因此，可用矛盾矩陣分析解決P2和P3這兩個(gè)問(wèn)題。

第一步，利用TRIZ矛盾矩陣的方法對(duì)P2和P3進(jìn)行分析，獲得各自的解決目標(biāo)、可采取的技術(shù)措施(見(jiàn)表1)。

第二步，確定相對(duì)應(yīng)的通用工程參數(shù)(改善)以及可能導(dǎo)致惡化的參數(shù)，分析如下：

針對(duì)P2設(shè)備老化或腐蝕問(wèn)題，可能采取的技術(shù)措施為“強(qiáng)化材質(zhì)”，其不是39個(gè)通用工程參數(shù)之一，與其意義相同的是阿奇舒勒矩陣的第27號(hào)參數(shù) “設(shè)備的可靠性”(A27)，但當(dāng)設(shè)備可靠性改進(jìn)時(shí)，易導(dǎo)致參數(shù)復(fù)雜性(A36)、制造精度(A29)、物質(zhì)和事物的數(shù)量(A26)、可制造性(A32)、監(jiān)控與測(cè)試的復(fù)雜性(A37)惡化。

針對(duì)P3環(huán)境變化，欲改善的特性有：危化品的存儲(chǔ)過(guò)程中要盡可能維持儲(chǔ)存環(huán)境，包括壓力、溫度、濕度(可視為蒸發(fā)速度)的穩(wěn)定，對(duì)應(yīng)的TRIZ通用工程參數(shù)分別為應(yīng)力或壓力(A11)、溫度(A17)、速度(A9)；另外，為保障安全減少失誤應(yīng)盡可能減少人為活動(dòng)的參與，應(yīng)增加智能化提高自動(dòng)化程度，即自動(dòng)化程度(A38)。以上改善的參數(shù)同時(shí)引起惡化的參數(shù)與P2相同，即導(dǎo)致A36、A29、A26、A32和A37惡化。將確定的改善和惡化的TRIZ參數(shù)同時(shí)列寫(xiě)在表1中。

3.2.3 M過(guò)程

根據(jù)表1和原始的阿奇舒勒矩陣，分別建立技術(shù)矛盾P2、P3的矛盾矩陣如表2、表3所示，其中單元格中的數(shù)字即為創(chuàng)新原理序號(hào)，行列一般按照參數(shù)序號(hào)(1～39)由小到大排列。

表1 A過(guò)程確定的TRIZ參數(shù)

表2 危化品存儲(chǔ)問(wèn)題P2的矛盾矩陣表

表3 ?；反鎯?chǔ)問(wèn)題P3的矛盾矩陣表

利用式(1)、(2)計(jì)算問(wèn)題P2用到的創(chuàng)新原理有效性，結(jié)果見(jiàn)表4。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，將表4中的計(jì)算結(jié)果用數(shù)列表示為：(M,E)={(40,1.4),(1,1.2),(28,1.2),(11,1), (13,1), (21,1), (27,1), (32,0.8), (35,0.8)}。

由于創(chuàng)新原理有效性是為了創(chuàng)新原理排序，可將創(chuàng)新原理及其有效性分別表示為： M ={40,1,28,11,13,21,27,32,35}，E={1.4,1.2,1.2,1,1,1,1,0.8,0.8}。在后續(xù)S過(guò)程中只使用M序列尋求矛盾解決方案即可。根據(jù)創(chuàng)新原理優(yōu)先選用原則，優(yōu)選有效性最高的前3個(gè)創(chuàng)新原理來(lái)解決問(wèn)題P2設(shè)備老化或腐蝕，即復(fù)合材料(M40)，其次為分割(M1)和機(jī)械系統(tǒng)的替代(M28)。

同理，可得P3問(wèn)題的創(chuàng)新原理序列及其有效性見(jiàn)表5，因創(chuàng)新原理較多，表5列了有效性較高的部分創(chuàng)新原理。根據(jù)創(chuàng)新原理優(yōu)先選用原則，本文優(yōu)選有效性最高的前5個(gè)創(chuàng)新原理來(lái)選擇解決問(wèn)題P3的創(chuàng)新原理用數(shù)列表示為M ={35,10,3,1,27}，其有效性用數(shù)列表示為：E={4.8,4.6,4.0,3.2,3.0}。根據(jù)上述創(chuàng)新原理數(shù)列中的序號(hào)即可得解決P3問(wèn)題的創(chuàng)新原理：物理/化學(xué)狀態(tài)變化(M35)、預(yù)操作(M10)、局部質(zhì)量(M3)、分割(M1)、廉價(jià)物體的替代(M27)。

管井宜布局在平原、高原、山區(qū)、沙漠、階地等地區(qū)，可用于開(kāi)采各種埋藏深度的地下水。大口井是傍河取水方式中一種較為常見(jiàn)的取水方式，主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：1）含水層薄、滲透性好、地下水補(bǔ)給豐富，河漫灘、山前淺層地下水洪積扇及一級(jí)階地、干枯河床及古河道地段；2）地下水埋藏較淺、比較厚的基巖風(fēng)化裂隙層、有豐富的補(bǔ)給源地段；3）含水層為中細(xì)砂、采用其他取水建筑物容易侵蝕沙地的地段；4）淺層地下水含有較高含量的鐵、錳及腐蝕性二氧化碳等對(duì)井管高度腐蝕作用的地區(qū)。與其他取水方式相比，大口井具有水量穩(wěn)定、水質(zhì)保證、項(xiàng)目投資少、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)用低、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，具有較大的優(yōu)越性。

表4 解決?；反鎯?chǔ)問(wèn)題P2的創(chuàng)新原理及有效性

表5 解決危化品存儲(chǔ)問(wèn)題P3的創(chuàng)新原理及有效性

3.2.4 S過(guò)程

對(duì)P2設(shè)備老化或腐蝕問(wèn)題，分析優(yōu)選出的創(chuàng)新原理：復(fù)合材料(M40)、分割(M1)和機(jī)械系統(tǒng)的替代(M28)。通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料可知，高分子材料如聚氨酯制品等具有材質(zhì)輕、強(qiáng)度高、絕熱效果好、防水 、耐老化等優(yōu)良性能，聚乙烯、聚丙烯等非極性聚合物具有良好的耐酸、耐堿以及耐極性化學(xué)物質(zhì)腐蝕的性能，可防止因儲(chǔ)罐被腐蝕導(dǎo)致泄漏的發(fā)生。因此，提出對(duì)P2設(shè)備老化或腐蝕問(wèn)題的解決方案如下：

方案一(S1)：采用高分子材料改進(jìn)?；穬?chǔ)存容器，或?qū)ξ；穬?chǔ)罐內(nèi)側(cè)涂覆防腐內(nèi)襯，也可以在危化品儲(chǔ)存容器箱體與存儲(chǔ)格之間添加吸水樹(shù)脂襯墊層可吸附?；沸孤┝?。

在工業(yè)實(shí)踐中，利用復(fù)合材料進(jìn)行設(shè)備防腐是首選項(xiàng)，尤其儲(chǔ)罐等設(shè)備，因此分割和機(jī)械系統(tǒng)的替代暫不考慮。

對(duì)P3因環(huán)境參數(shù)變化引起的安全問(wèn)題，分析優(yōu)選出的創(chuàng)新原理：物理/化學(xué)狀態(tài)變化(M35)、預(yù)操作(M10)、局部質(zhì)量(M3)、分割(M1)、廉價(jià)物體的替代(M27)。根據(jù)這些創(chuàng)新原理提出問(wèn)題P3的解決方案如下：

方案二(S2)：根據(jù)創(chuàng)新原理物理/化學(xué)狀態(tài)變化(M35)，可以考慮改變溫度壓力從而改變危化品的儲(chǔ)存狀態(tài)，如光氣、氯乙烯等氣體加壓變?yōu)橐后w儲(chǔ)存，光氣可進(jìn)一步降溫為固體光氣儲(chǔ)存。

方案三(S3)：根據(jù)創(chuàng)新原理預(yù)操作(M10)，在危化品儲(chǔ)罐上安裝一種智能控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括在儲(chǔ)罐底部設(shè)置質(zhì)量探測(cè)器用于對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)危化品的重量進(jìn)行檢測(cè)，可通過(guò)對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)危化品重量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)初步判斷是否有泄漏、輸出量過(guò)多等異常狀況的發(fā)生。儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)置液位傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器，以及在儲(chǔ)罐內(nèi)外層之間設(shè)置泄漏檢測(cè)器。這種智能控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)獲取?；穬?chǔ)罐中的液位、壓力、溫度信息，同時(shí)可監(jiān)測(cè)儲(chǔ)罐的內(nèi)層和外層之間危化品泄漏。

方案四(S4)：根據(jù)創(chuàng)新原理局部質(zhì)量(M3)，在?；穬?chǔ)罐易于受到環(huán)境參數(shù)影響的部分提高制造加工等級(jí)，選用耐高溫高壓防腐蝕的材質(zhì)，提高其承受溫度、壓力和濕度變化帶來(lái)的破壞能力。

方案五(S5)：根據(jù)創(chuàng)新原理分割(M1)、廉價(jià)物體的替代(M27)，可以考慮將儲(chǔ)罐正常散發(fā)的?；房焖俜奖阋谱撸缭趦?chǔ)罐上安裝負(fù)壓風(fēng)機(jī)，利用負(fù)壓風(fēng)機(jī)空氣對(duì)流、負(fù)壓換氣的降溫原理將儲(chǔ)罐中揮發(fā)氣排放出去，保持儲(chǔ)存環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，防止對(duì)操作人員造成傷害。

用到的創(chuàng)新原理1、13、27、28、35(見(jiàn)表4和表5)對(duì)解決P2和P3問(wèn)題都有效，其中M13和M28在上述方案決策過(guò)程中暫未涉及。創(chuàng)新原理M13為反向作用，在原始TRIZ理論中含義包括：用相反的動(dòng)作代替問(wèn)題中規(guī)定的動(dòng)作；讓物體或環(huán)境可動(dòng)部分與不動(dòng)部分互換；讓物體上下或內(nèi)外顛倒等。由于?；穬?chǔ)存是個(gè)靜過(guò)程，該創(chuàng)新原理不適用。本文考慮利用機(jī)械系統(tǒng)的替代M28同時(shí)解決P2和P3問(wèn)題。M28包括兩個(gè)方面：①用視覺(jué)系統(tǒng)、聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)、味覺(jué)系統(tǒng)或嗅覺(jué)系統(tǒng)代替機(jī)械系統(tǒng)；②使用與物體相互作用的電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)。

本文選用第二種替代系統(tǒng)，引入RFID(Radio Frequency Identification)射頻識(shí)別技術(shù)。該技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，由電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和應(yīng)用系統(tǒng)組成。近年來(lái)，RFID技術(shù)在物流管理、零售管理、身份識(shí)別等領(lǐng)域展開(kāi)運(yùn)用。因此，將該技術(shù)用于解決問(wèn)題P2和P3的方案如下：

方案六(S6)：在每一種?；穬?chǔ)罐上設(shè)置獨(dú)一無(wú)二的電子標(biāo)簽，這種RFID電子標(biāo)簽對(duì)化學(xué)物質(zhì)有很強(qiáng)的抗腐蝕性，將其附著在被標(biāo)識(shí)對(duì)象上，可將多種類(lèi)型傳感器測(cè)量得到的溫度、壓力、濕度等信息存儲(chǔ)于電子標(biāo)簽中。通過(guò)RFID讀寫(xiě)器采集監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)并上傳至計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)管理軟件上增加危化品實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，與監(jiān)督管理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)互換。

3.2.5 Z過(guò)程

分析上述6個(gè)解決方案可見(jiàn)，方案S1和S4為儲(chǔ)存設(shè)備的制造(材質(zhì)和加工)，方案S2為儲(chǔ)存物質(zhì)的狀態(tài)變化，方案S3、S5、S6為(危險(xiǎn))參數(shù)的識(shí)別和控制。由于?；返姆N類(lèi)性質(zhì)千差萬(wàn)別，因此應(yīng)對(duì)?；愤M(jìn)行詳細(xì)的等級(jí)分類(lèi)，分門(mén)別類(lèi)地通過(guò)提高工藝和設(shè)備參數(shù)來(lái)解決技術(shù)矛盾。同時(shí)充分利用大數(shù)據(jù)時(shí)代所帶來(lái)的便利條件，將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)與工業(yè)DCS智能控制技術(shù)結(jié)合運(yùn)用到?；饭芾硐到y(tǒng)中，提高安全管理能力。

在問(wèn)題定義過(guò)程中，還有P1存儲(chǔ)量超標(biāo)、P4混放、違規(guī)操作等管理矛盾。一般措施是制定嚴(yán)格法律法規(guī)，加強(qiáng)企業(yè)負(fù)責(zé)人及員工的安全培訓(xùn)和安全教育，嚴(yán)格執(zhí)行?；反鎯?chǔ)規(guī)定，如控制安全存儲(chǔ)量、避免混放、安裝自動(dòng)報(bào)警裝置、做好消防安全措施等。事實(shí)上，我國(guó)大部分?；反鎯?chǔ)安全事故原因都?xì)w結(jié)為存儲(chǔ)裝置“年久失修，疏于管理”。因此，綜合上述技術(shù)矛盾和管理矛盾，本文引入顏色識(shí)別、時(shí)間保護(hù)機(jī)制，提出一個(gè)多層次、人機(jī)交互的智能?；反鎯?chǔ)策略。

第一層：對(duì)危化品細(xì)致分類(lèi)，按照物態(tài)、燃爆、毒害等性質(zhì)，定義不同的危害等級(jí)，并規(guī)定危害色，電子標(biāo)識(shí)符引入該危害色，當(dāng)儲(chǔ)罐與其存儲(chǔ)的危化品等級(jí)匹配時(shí)，顏色一致；當(dāng)儲(chǔ)存的?；返燃?jí)高于儲(chǔ)罐時(shí)，電子標(biāo)識(shí)符顯示報(bào)警色，并觸發(fā)報(bào)警裝置。同理設(shè)置儲(chǔ)量料位標(biāo)識(shí)色，正常不顯示，高于或低于有報(bào)警色，并觸發(fā)報(bào)警裝置。

第二層：根據(jù)?；贩诸?lèi)及相應(yīng)的技術(shù)矛盾，強(qiáng)化工藝和設(shè)備質(zhì)量，解決技術(shù)矛盾。

第三層：設(shè)置強(qiáng)制檢修程序，引入時(shí)間保護(hù)機(jī)制，當(dāng)儲(chǔ)罐參數(shù)或時(shí)間參數(shù)達(dá)到檢修要求時(shí)，若不進(jìn)行檢修，設(shè)備報(bào)警或觸發(fā)停車(chē)系統(tǒng)。該過(guò)程需要設(shè)計(jì)智能人機(jī)交互系統(tǒng)進(jìn)行管理。

第四層：設(shè)置以防萬(wàn)一的防護(hù)應(yīng)急系統(tǒng)。

圖3 多層次人機(jī)交互的智能危化品存儲(chǔ)策略

4 結(jié)論

本文基于TRIZ創(chuàng)新理論中提出的PAMSZ法，對(duì)危化品存儲(chǔ)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)例分析，通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研對(duì)危化品存儲(chǔ)過(guò)程中易于引起安全事故的原因進(jìn)行分類(lèi)，形成P1-P4共4類(lèi)問(wèn)題。對(duì)其中技術(shù)矛盾P2和P3分別建立矛盾矩陣，通過(guò)計(jì)算相關(guān)創(chuàng)新原理的有效性，獲得優(yōu)選的創(chuàng)新原理并獲得了若干個(gè)解決方案，最后結(jié)合管理矛盾P1和P4給出了一個(gè)多層次、人機(jī)交互的綜合解決方案。該實(shí)例證明，本文提出的PAMSZ方法，步驟清晰，于TRIZ理論初學(xué)者和工業(yè)企業(yè)創(chuàng)新人員使用，尤其適用于流程工業(yè)制造領(lǐng)域的技術(shù)系統(tǒng)改進(jìn)。