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   摘要：以GDX2剔除裝置創(chuàng)新設(shè)計為例,描述了利用TRIZ理論解決產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計問題的一般過程。介紹了TRIZ理論的概念和體系結(jié)構(gòu)。利用TRIZ理論指導(dǎo)GDX2剔除裝置的創(chuàng)新設(shè)計過程,從用途、原理要求等方面著手,說明了如何將實際問題抽象為工程技術(shù)參數(shù)、如何劃分優(yōu)化參數(shù)與惡化參數(shù)以及二者之間的矛盾;重點闡述了矛盾矩陣和40條創(chuàng)新原則在設(shè)計過程中的具體應(yīng)用方法,最后得出一種解決方案，杜絕了誤剔現(xiàn)象。

   關(guān)鍵詞： TRIZ 理論；矛盾矩陣；GDX2；創(chuàng)新設(shè)計

   1引言

  GDX2包裝機組為意大利GD公司設(shè)計制造，后由上海煙機廠引進技術(shù)批量生產(chǎn)的高速包接設(shè)備，目前有進口和國產(chǎn)兩種來源，但其結(jié)構(gòu)和性能基本相同。該機組性能較好，自動化程度高，是當(dāng)前我國煙草行業(yè)中硬盒包裝設(shè)備的主力機型之一。

   GDX2卡紙接頭剔除檢測系統(tǒng)的檢測，原為一個探測桿壓在工作的卡紙上面，在卡紙用完之時探桿下落，觸動微動開關(guān)檢測卡紙用盡并產(chǎn)生接頭剔除信號，通過移位在八號輪進行接頭剔除。 但對于在高速時，不可避免地會產(chǎn)生誤操作。操作工反映“卡紙用盡”顯示頻繁，八號輪剔除好煙太多。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中卡紙用盡檢測探桿隨卡紙抖動而產(chǎn)生跳動觸動微動開關(guān)檢測，造成誤剔及停機。

   2 TRIZ 理論綜述

   TRIZ的意思是發(fā)明問題解決理論，由前蘇聯(lián)發(fā)明家里奇.阿奇舒勒在1946年創(chuàng)立。在軍事、工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域均發(fā)揮了巨大作用，成為創(chuàng)新的“點金術(shù)”。

   阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)任何領(lǐng)域的產(chǎn)品改進、技術(shù)的變革、創(chuàng)新和生物系統(tǒng)一樣，都存在產(chǎn)生、生長、成熟、衰老、滅亡，是有規(guī)律可循的。人們?nèi)绻莆樟诉@些規(guī)律，就能能動地進行產(chǎn)品設(shè)計并能預(yù)測產(chǎn)品的未來趨勢。在他的領(lǐng)導(dǎo)下，前蘇聯(lián)的研究機構(gòu)、大學(xué)、企業(yè)組成了TRIZ的研究團體，分析了世界近250萬份高水平的發(fā)明專利，總結(jié)出各種技術(shù)發(fā)展進化遵循的規(guī)律模式，以及解決各種技術(shù)矛盾和物理矛盾的創(chuàng)新原理和法則，建立一個由解決技術(shù)，實現(xiàn)創(chuàng)新開發(fā)的各種方法、算法組成的綜合理論體系，并綜合多學(xué)科領(lǐng)域的原理和法則，建立起TRIZ理論體系。經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，TRIZ理論已經(jīng)成為一套解決新產(chǎn)品開發(fā)實際問題的成熟的九大經(jīng)典理論體系。 

   2.1 TRIZ的技術(shù)系統(tǒng)八大進化法則。

   阿奇舒勒的技術(shù)系統(tǒng)進化論可以與自然科學(xué)中的達(dá)爾文生物進化論和斯賓塞的社會達(dá)爾文主義齊肩，被稱為“三大進化論”。TRIZ的技術(shù)系統(tǒng)八大進化法則分別是：（1）技術(shù)系統(tǒng)的S曲線進化法則；（2）提高理想度法則；（3）子系統(tǒng)的不均衡進化法則；（4）動態(tài)性和可控性進化法則；（5）增加集成度再進行簡化法則；（6）子系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進化法則；（7）向微觀級和場的應(yīng)用進化法則；（8）減少人工進入的進化法則。技術(shù)系統(tǒng)的這八大進化法則可以應(yīng)用于產(chǎn)生市場需求、定性技術(shù)預(yù)測、產(chǎn)生新技術(shù)、專利布局和選擇企業(yè)戰(zhàn)略制定的時機等。它可以用來解決難題，預(yù)測技術(shù)系統(tǒng)，產(chǎn)生并加強創(chuàng)造性問題的解決工具。 

   2.2最終理想解(IFR)

   TRIZ理論在解決問題之初，首先拋開各種客觀限制條件，通過理想化來定義問題的最終理想解（ideal final result，IFR），以明確理想解所在的方向和位置，保證在問題解決過程中沿著此目標(biāo)前進并獲得最終理想解，從而避免了傳統(tǒng)創(chuàng)新涉及方法中缺乏目標(biāo)的弊端，提升了創(chuàng)新設(shè)計的效率。如果將創(chuàng)造性解決問題的方法比作通向勝利的橋梁，那么最終理想解(IFR)就是這座橋梁的橋墩。最終理想解(IFR)有四個特點：（1）保持了原系統(tǒng)的優(yōu)點；（2）消除了原系統(tǒng)的不足；（3）沒有使系統(tǒng)變得更復(fù)雜；（4）沒有引入新的缺陷等。 

   2.3  40個發(fā)明原理

   阿奇舒勒對大量的專利進行了研究、分析和總結(jié)，提煉出了TRIZ中最重要的、具有普遍用途的這40個發(fā)明原理，分別是：1、分割；2、抽?。?、局部質(zhì)量；4、非對稱；5、合并；6、普遍性；7、嵌套；8、配重；9、預(yù)先反作用；10、預(yù)先作用；11、預(yù)先應(yīng)急措施；12、等勢原則；13、逆向思維；14、曲面化；15、動態(tài)化；16、不足或超額行動；17、一維變多維；18、機械振動；19、周期性動作；20、有效作用的連續(xù)性；21、緊急行動；22、變害為利；23、反饋；24、中介物；25、自服務(wù)；26、復(fù)制；27、一次性用品；28、機械系統(tǒng)的替代；29、氣體與液壓結(jié)構(gòu)；30、柔性外殼和薄膜；31、多孔材料；32、改變顏色；33、同質(zhì)性；34、拋棄與再生；35、物理/化學(xué)狀態(tài)變化；36、相變；37、熱膨脹；38、加速氧化；39、惰性環(huán)境；40、復(fù)合材料。 

   2.4 39個工程參數(shù)及阿奇舒勒矛盾矩陣。

    在對專利研究中，阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)，僅有39項工程參數(shù)在彼此相對改善和惡化，而這些專利都是在不同的領(lǐng)域上解決這些工程參數(shù)的沖突與矛盾。這些矛盾不斷地出現(xiàn)，又不斷地被解決。由此他總結(jié)出了解決沖突和矛盾的40個創(chuàng)新原理。之后，將這些沖突與沖突解決原理組成一個39個改善參數(shù)與39個惡化參數(shù)構(gòu)成的矩陣，矩陣的橫軸表示希望得到改善的參數(shù)，縱軸表示某技術(shù)特性改善引起惡化的參數(shù)，橫縱軸各參數(shù)交叉處的數(shù)字表示用來解決系統(tǒng)矛盾時所使用創(chuàng)新原理的編號。這就是，著名的技術(shù)矛盾矩陣。阿奇舒勒矛盾矩陣為問題解決者提供了一個可以根據(jù)系統(tǒng)中產(chǎn)生矛盾的兩個工程參數(shù)，從矩陣表中直接查找化解該矛盾的發(fā)明原理來解決問題。 

   2.5 物理矛盾和四大分離原理

   當(dāng)一個技術(shù)系統(tǒng)的工程參數(shù)具有相反的需求，就出現(xiàn)了物理矛盾。比如說，要求系統(tǒng)的某個參數(shù)既要出現(xiàn)又不存在，或既要高又要低，或既要大又要小等。相對于技術(shù)矛盾，物理矛盾是一種更尖銳的矛盾，創(chuàng)新中需要加以解決。物理矛盾所存在的子系統(tǒng)就是系統(tǒng)的關(guān)鍵子系統(tǒng)，系統(tǒng)或關(guān)鍵子系統(tǒng)應(yīng)該具有為滿足某個需求的參數(shù)特性，但另一個需求要求系統(tǒng)或關(guān)鍵子系統(tǒng)又不能具有這樣的參數(shù)特性。分離原理是阿奇舒勒針對物理矛盾的解決而提出的，分離方法共有11種，歸納概括為四大分離原理，分別是空間分離、時間分離、居于條件的分離和系統(tǒng)級別分離等。 

   2.6 物一場模型分析

   阿奇舒勒認(rèn)為，每一個技術(shù)系統(tǒng)都可由許多功能不同的子系統(tǒng)所組成，因此，每一個系統(tǒng)都有它的子系統(tǒng)，而每個子系統(tǒng)都可以再進一步地細(xì)分，直到分子、原子、質(zhì)子與電子等微觀層次。無論大系統(tǒng)、子系統(tǒng)、還是微觀層次，都具有功能，所有的功能都可分解為2種物質(zhì)和1種場(即二元素組成)。在物質(zhì)-場模型的定義中，物質(zhì)是指某種物體或過程，可以是整個系統(tǒng)，也可以是系統(tǒng)內(nèi)的子系統(tǒng)或單個的物體，甚至可以是環(huán)境，取決于實際情況。場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、重力場、電能、熱能、化學(xué)能、機械能、聲能、光能等等。物一場分析是TRIZ理論中的一種分析工具，用于建立與已存在的系統(tǒng)或新技術(shù)系統(tǒng)問題相聯(lián)系的功能模型。 

   2.7發(fā)明問題的標(biāo)準(zhǔn)解法

   標(biāo)準(zhǔn)解法阿奇舒勒于1985年創(chuàng)立的，共有76個，分成5級，各級中解法的先后順序也反映了技術(shù)系統(tǒng)必然的進化過程和進化方向，標(biāo)準(zhǔn)解法可以將標(biāo)準(zhǔn)問題在一兩步中快速進行解決，標(biāo)準(zhǔn)解法是阿奇舒勒后期進行TRIZ理論研究的最重要的課題，同時也是TRIZ高級理論的精華。標(biāo)準(zhǔn)解法也是解決非標(biāo)準(zhǔn)問題的基礎(chǔ)，非標(biāo)準(zhǔn)問題主要應(yīng)用ARIZ來進行解決，而ARIZ的主要思路是將非標(biāo)準(zhǔn)問題通過各種方法進行變化，轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)問題，然后應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解法來獲得解決方案。 

   2.8發(fā)明問題解決算法(ARIZ)

   ARIZ是發(fā)明問題解決過程中應(yīng)遵循的理論方法和步驟，ARIZ是基于技術(shù)系統(tǒng)進化法則的一套完整問題解決的程序，是針對非標(biāo)準(zhǔn)問題而提出的一套解決算法。ARIZ的理論基礎(chǔ)由以下3條原則構(gòu)成：1、ARIZ是通過確定和解決引起問題的技術(shù)矛盾；2、問題解決者一旦采用了ARIZ來解決問題，其慣性思維因素必須被加以控制；3、ARIZ也不斷地獲得廣泛的、最新的知識基礎(chǔ)的支持。ARIZ最初由阿奇舒勒于1977年提出，隨后經(jīng)過多次完善才形成比較完善的理論體系, ARIZ－85包括九大步驟：1、分析問題；2、分析問題模型；3、陳述IFR和物理矛盾；4、動用物－場資源；5、應(yīng)用知識庫；6、轉(zhuǎn)化或替代問題；7、分析解決物理矛盾的方法；8、利用解法概念；9、分析問題解決的過程等等。 

   2.9科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象知識庫

   科學(xué)原理，尤其是科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象的應(yīng)用，對發(fā)明問題的解決具有超乎想象的、強有力的幫助。應(yīng)用科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象應(yīng)遵循5個步驟，解決發(fā)明問題時會經(jīng)常遇到需要實現(xiàn)的30種功能，這些功能的實現(xiàn)經(jīng)常要用到100個科學(xué)有和現(xiàn)象。 

   3基于TRIZ 改進措施

   39矛盾矩陣與40創(chuàng)新原則作為TRIZ理論的一種主要工具，可以用來解決技術(shù)上的矛盾。在39矛盾矩陣中，行和列分別是在大量專利分析基礎(chǔ)上總結(jié)出來的39項標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，用這39項標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)中的兩項分別表示矛盾體中的2個方面，也就是使系統(tǒng)性能改善的特性和導(dǎo)致系統(tǒng)性能惡化的特性，那么在矩陣中這兩項標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)所在行列的交叉點就對應(yīng)著實踐證明最為有效的矛盾解決原理，基于這些矛盾解決原理的啟發(fā)就可以尋求具體解決的方案。而這些創(chuàng)新原則也有更具體的說明可以輔助設(shè)計者有正確的思考方向。

   39矛盾矩陣與40創(chuàng)新原則解決創(chuàng)新性問題的思路在于它采用科學(xué)的問題求解方法，具體辦法就是將特殊的問題歸結(jié)為TRIZ的一般性問題，然后應(yīng)用其帶有普遍性的創(chuàng)新理論和工具尋求標(biāo)準(zhǔn)解法，在此基礎(chǔ)上演繹形成初始問題的具體解法。

                      
                                     圖1 TRIZ解題步驟

   這種從特殊到一般的方法，充分體現(xiàn)了科學(xué)解決問題的思想。為了使39矛盾矩陣與40創(chuàng)新原則在導(dǎo)入產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的過程中具有更強的可操作性，分析了如何規(guī)范從設(shè)計需求分析到設(shè)計方案提出等一系列過程，給出了各階段解決具體問題的方法和工具，步驟如下：

   （1）確認(rèn)設(shè)計主題的范圍條件。

   GDX2包裝機白卡紙接頭剔除經(jīng)常誤動作，并且微動開關(guān)時間長容易失靈。

   （2）收集設(shè)計主題相關(guān)資料，包含市場調(diào)查、使用分析、現(xiàn)有產(chǎn)品優(yōu)缺點等。

   經(jīng)過調(diào)查分析，操作工反映 “卡紙用盡”顯示頻繁，八號輪剔除好煙太多。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中卡紙用盡檢測探桿隨卡紙抖動而產(chǎn)生跳動觸動微動開關(guān)檢測，造成誤剔及停機。

   （3）明確定義出設(shè)計主題必須解決的問題，并且將問題解決的重要性，由高至低做一個排序，然后記錄下來。
當(dāng)要改造GDX2包裝機的剔除裝置時，必須找出改造過程中會遇到的矛盾問題，例如這種剔除裝置強度要高、重量要輕、體量不能過大，便于安裝，還要考慮能夠及時剔除不合格煙包，結(jié)構(gòu)要簡化，安全可靠，是否能提供安全警示等。接著將上述需要解決的問題依其重要性排序：

   •剔除不合格煙包；

   •新技術(shù)的便利性；

   •簡化結(jié)構(gòu)；

   •安全防護；

   •操作過程中有安全感。

   （4）從這些問題中，找到矛盾參數(shù)中相符合的特征參數(shù)。

   接著將以上具體問題轉(zhuǎn)化成表現(xiàn)一般性問題的參數(shù)：檢測干快速間歇移動導(dǎo)致桿的反映過敏而誤動作。

   （5）從順序最高的問題開始，找出解決此問題之后，是否有其他問題的參數(shù)會惡化，而從矛盾矩陣表中，找出解決2個矛盾參數(shù)的解題原則。

  確定移動物體作用時間是改善參數(shù)，強度時惡化參數(shù)。運用到39矛盾矩陣中，解決后會產(chǎn)生矛盾的情況因此將這2個問題找到對應(yīng)的矛盾參數(shù)后，利用矛盾矩陣表，找出矩陣中的建議解題原則，然后進行新的思考與找出創(chuàng)新解題方式。
  
                       
                                   圖2 矛盾矩陣

   （7）利用解題原則的說明與圖例，引導(dǎo)思考出創(chuàng)新設(shè)計的方案，并且記錄下來。解題原則的順序并不是依照序號排列，而是依照該矩陣中2個矛盾參數(shù)所產(chǎn)生的解題方式，在專利分析中出現(xiàn)的多少，所排列出的順序，因此參考順序最好依照解題原則出現(xiàn)的順序，依序思考。

   （8）重復(fù)比對所列舉出來的問題沖突，然后籍由解題原則加以思考，找出創(chuàng)新解決方案。

   （9）從想出的所有解題構(gòu)想中，再定義出新的問題，重復(fù)使用39矛盾矩陣與40創(chuàng)新原則，直到設(shè)計的產(chǎn)品，解決了所有問題為止。

   當(dāng)參數(shù)15(移動物體作用時間)改進時，參數(shù)23(強度)就會惡化，因此根據(jù)矩陣表中的40創(chuàng)新原則，得到解決此矛盾的方式有原則27(替代原理)；原則3（局部質(zhì)量原理）；原則10（預(yù)先作用原理）。

   上述的解題原則是阿利赫舒列爾根據(jù)分析專利后，按照其被使用的解題次數(shù)多少來排序，因此首先考慮順序為原則27(替代原理)和3（局部質(zhì)量原理），其中解題的具體原則分別為：27(替代原理)：用廉價的不持久性代替昂貴的持久性原理。用一組廉價物體代替一個昂貴物體，放棄某些品質(zhì)(如持久性)。3（局部質(zhì)量原理）：（a）從物體或外部介質(zhì)(外部作用)的一致結(jié)構(gòu)過渡到不一致結(jié)構(gòu)。（b）物體的不同部分應(yīng)當(dāng)具有不同功能。（c）物體的每一部分均應(yīng)具備最適于它工作的條件。10（預(yù)先作用原理） （a）預(yù)先完成要求的作用(完整的或部分的)。（b）預(yù)先將物體安放妥當(dāng)，使它們能在現(xiàn)場和最方便地點立即完成所需要的作用。上述三個創(chuàng)新原則的具體圖例和說明推動我們產(chǎn)生新思維。

   根據(jù)原則27(替代原理)，改變檢測方式。如果用色差檢測也可檢測出卡紙接頭，但易受灰塵影響。

   根據(jù)原則3（局部質(zhì)量原理），消除卡紙抖動?？垶殚g歇快速供應(yīng)，設(shè)備運行中探桿隨卡紙抖動而產(chǎn)生跳動，要消除這種跳動非常困難。

   根據(jù)原則10（預(yù)先作用原理），改變檢測位置。卡紙用盡時，操作工總是用卡紙切刀切斷上一盤余下的卡紙，因此只要檢測到卡紙切刀動作即可達(dá)到目的。 

   重新考慮原則27(替代原理)，在改造時為了降低成本，不破壞機器原有結(jié)構(gòu)，拆除原微動開關(guān)，在同一檢測工位的斷紙切刀處加裝一個電感式接近開關(guān)。在卡紙正常運行時電感式接近開關(guān)輸出高電平到電控柜N12（J3），在卡紙用完進行拼接時，切刀人工壓下，電感式接近開關(guān)斷開到電控柜N12（J3）的高電平，產(chǎn)生卡紙用盡信號及卡紙接頭剔除信號，并在八號輪剔除五包煙，確保帶卡紙接頭的煙包剔除。

                    
                                    圖3 改裝前后電路圖
  
                          
                               圖4 改裝前微動位置開關(guān)位置圖
  
                    
                         圖5 改裝后電感式傳感器位置圖

   4 效果

   效果：改造后，卡紙接頭檢測性能穩(wěn)定、帶卡紙接頭的煙包100％能夠剔除出來，并杜絕了因誤檢而引起的停機和誤剔現(xiàn)象。該項目已得到推廣（八臺）。

  經(jīng)濟效益：按每天每臺減少停機時間1分鐘、車速按380包∕分計算，每天每臺可以多生產(chǎn)380包卷煙，能夠帶來經(jīng)濟效益1000元以上。每年能產(chǎn)生300萬以上的經(jīng)濟效益。 

  5 結(jié)語

  本文針對TRIZ理論進行了初步探討，并通過TRIZ 在GD包裝機提出裝置改造中創(chuàng)新方案的尋求過程，實踐了應(yīng)用TRIZ技術(shù)矛盾解決矩陣，解決產(chǎn)品改裝過程中技術(shù)難題。可以看出，TRIZ理論中的39矛盾矩陣與40創(chuàng)新原則一方面能夠有效地打破我們的思維定勢，擴展我們的創(chuàng)新思維能力，同時又提供了科學(xué)的問題分析方法，保證我們按照合理的途徑尋求問題的創(chuàng)新性解決辦法。

  6 參考文獻

   [1]楊清亮.發(fā)明是這樣誕生的：TRIZ理論全接觸[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2006. 

   [2]檀潤華.創(chuàng)新設(shè)計TRIZ：發(fā)明問題解決理論[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2002. 

   [3]范怡紅,黃玉霖等譯.哇…發(fā)明家誕生了[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社,2004. 

  [4]范怡紅等譯. 創(chuàng)新40法：TRIZ創(chuàng)造性解決技術(shù)問題的訣竅[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社,2004. 

  [5]趙新軍.技術(shù)創(chuàng)新理論(TRIZ)及應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004. 

  [6]TRIZ專題網(wǎng)站.http：//www.triz.gov.cn/default.asp. 

  [7]億維訊集團（IWINT, Inc.）. http：//www.iwint.com.cn/.  

   摘自《自動化博覽》2011年第十期