庄葛巍 顾臻 贺青 周磊 张静月
上海市电力公司电力科学研究院 上海 310000
TRIZ theoretical research and its application in innovation practice
Zhuang Gewei guzheng heqin zhoulei zhangjingyue
Shanghai Electric Power Company Electric Power Research Institute shanghai 310000
摘要：文章通过对TRIZ理论的研究，结合大量的工程实际案例，祥细分析了启发创新法在水下电筒中的应用，结合自动涮漆设备的发明原理和思路、拱形设计在各领域的应用、吸尘原理在报废线上的应用等等案例，证明了启发创新法的先进性和实用性；结合报废线的研制和创新，证实了理想机器原理的应用场景；结合作者在实际工程设计中创新案例，如焊接线自动挡停机构的创新、载波模块自动安装前的校准装置，论证了矛盾矩阵的原理中的反向作用和非对称性发明原理的应用，为TRIZ原理的普及和应用提供了科普及经验。
关键词：TRIZ 启发创新法 理想机器 矛盾矩阵
Abstract: Through the study of TRIZ theory, combined with a large number of practical engineering cases, the article analyzes the application of heuristic innovation in underwater flashlights, combined with the invention principles and ideas of Automatic painting equipment, and application of arch design in various fields, the application of the principle of dust collection in the scrapped production line, all these cases have proved the advancement and practicality of the heuristic innovation; combined with the development and innovation of the scrapped production line, it has proved the application scenario of the ideal machine principle; combined with the author’s actual engineering design innovative cases, such as the innovation of the automatic block stop mechanism of the welding line, the calibration device before the automatic installation of the power line carrier module, demonstrated the reverse effect in the principle of the contradiction matrix and the application of the asymmetric invention principle, which provide scientific popularization experience for the popularization and application of TRIZ principle.
Keywords: TRIZ Heuristic innovation method Ideal machine Contradiction matrix
0引言
TRIZ是俄文“发明问题解决理论”的读音字母缩写。是苏联专利审核员、科学家根里奇.阿齐舒勒及其研究同伴们通过对250万份专利的研究,发现创新有规律可依,根里奇.阿齐舒勒总结出的发明创新规律,主要包括启发创新法,理想机器和矛盾矩阵,以下内容是其原理及其在工作中的应用。
1启发创新法及应用
相对于试错创新法，triz研究者普遍推广启发创新法，因为启发创新法可大大提高创新效率，减少创新弯路。所谓启发创新法，就是发明创新技术建立在已经成熟的发明原理上，就是说这种原理在别的地方（别的行业或领域）已经应用，创新者受到启发，将此原理移置到本次创新案例中，实现技术创新。
例如：关于一个独立的水下电筒案例，深海潜水员为了避免不由自主地浮上水面，身上必须捆上沉重的铅块，这个发明中的新想法是用电筒中的电池来替代那些铅块，这是一个非常简单而聪明的想法，以前开发电筒时，每一克重量都精打细算，以减少不必要的额外重量，却没有人注意到潜水服本身固有的功能无关的重量。
利用被动重量，在航空业早已是个人人皆知的原则，早在20世纪40年代，著名的苏联飞机设计师和制造商伊刘欣，就制造了用屏蔽重量承担额外机构功能的飞机，比如：充当机肋、机架等等。
通过大量的创新案例研究发现，绝大多数发明，都或多或少地使用了那些已经在其他行业解决问题的原则。这就是启发创新法的来源。
例如，向墙上刷漆，因为传统刷漆工具不先进，工人身上，地板上到处都蘸上油漆，受水性笔的启发，同是将水性物质涂在面板上，水性笔能做到一次上水，多次使用，并且笔水受控制，不四处乱蘸，英国人发明了一种自动上漆刷漆工具，很方便解决了油漆乱蘸现象，提高了效率，降低了生产成本，成为市场抢手货。
这里还有个例子：支撑采矿坑道的垂直柱子被换成拱形的，以便更好 地支撑上面地层的巨大压力，几年之后，同样的原理用在水力发电站，把垂直的大坝设计成拱形的，接着，采矿业把刚性的拱形柱子设计成带有接头的柔性柱子，同样的事情再次发生了，拱形的大坝由刚性设计成了柔性。这都是启发创新法的应用。
我们在参观皮鞋制造业的时候，发现他们处理皮子稍污染环境问题时用的是吸尘器吸的方法将皮子稍吸走。受其启发，我们在设计报废表报废生产线时，因PC碎片到处乱飞，不好处理，于是我们也采用处理皮子稍的方法，用吸尘器吸走，很容易解决了问题。
拆回表清洗，一度是生产的瓶颈，我们想了很多办法，都因效率低无济于事，一次，我们参观饮料制造业，发现他们清洗管道都采用流程法，不同的流程清洗不同的物质，效率高、效果好，受其启发，我们创新设计了流水清洗线，用不同的流程清洗不同的污物，大大提高了清洗效率，解决了生产瓶颈问题。
PC铅封的拆除问题一度是电表行业的瓶颈问题，因空间小，无处着力，不好解决，一次我们到医疗制造业参观，发现他们用不同的橡胶，通过配比，变成不同性能的橡胶制成不同用途的医疗器械，受其启发，我们将热熔胶与古塔胶进行合成，形成一种熔点低，弹性适中的橡胶。应用局部质量原理，就是说，PC铅封的熔点低，表壳的熔点高，两处的质量不一样，通过在PC铅封与铅封钉之间加入一种热力场，利用加热的方法将PC铅封熔化而表壳不受影响，轻松解决了PC铅封的自动拆除问题。
2理想机器的研究及应用
机器本身不是目的，它只是完成某种工作的工具而已。理想的机器是为完成某些目标而具备一些相应的功能。理想机器就像照亮前进方向的灯塔，指明我们改进的方向。
例如，前一阶段我们开发了一种自动报废单相电表生产线，功能完全可以满足报废电表的要求，只是生产一段时间之后，有很多细小废料棵粒，污染环境。按照理想机器的目标，应该没有棵粒污染，此处就是创新改进的方向。
技术矛盾：按照常规思维，有棵粒污染，用气管一吹，就好了，可现实是这样的，用气管一吹，棵粒四处乱飞，到处都是棵粒，污染更严重，这是一个技术矛盾。
启发创新法，通过观察吸尘器，我们受到启发，吹的效果不好，我们利用吸尘器原理，通过离心机产生的负压，吸走所有的棵粒，解决了棵粒污染问题，实现技术创新。
我们在诊断金属包装公司时，发现他们的印刷设备虽然效率高，质量好，但油漆味太重，对员工健康，对周边环境都不好，不符合理想机器的条件， 于是我们对他们的印刷设备进行改进，对其周边空气进行净化，解决了油漆味问题，取得良好的效果并并被认定为绿色工厂。
3矛盾矩阵的研究与应用
TRIZ理论提供了40个发明原理，根据项目改善的参数与恶化的参数，组成矛盾矩阵，不同的参数配比，配以不同的发明原理，方便发明者使用，为发明者提供思考的捷径。
40个发明原理分别是分割原理、抽取原理、局部质量、非对称、合并、普遍性、嵌套、配重、预先反作用、预处理、预先应急措施、等势、反过来做、曲面化、动态化、部分或超额行动、转变到新维度、机械振动、周期性的行动、有效动作的连续性、快速通过、变害为利、反馈、中介物、自服务、复制、一次性用品、替代机械系统、气动或液压机构、柔性膜或薄膜、多孔材料、改变颜色、同质性、抛弃和再生部件、改变特性、状态转变、热膨胀、加速氧化、惰性环境、复合材料。
在智能电表焊接自动化生产线设计过程中，气缸驱动的挡停装置易受下滴油污的影响，下滴的油污易损坏电机，如果采用防油污电机，则成本太高，如果用普通电机则影响生产效率，这是一对技术矛盾，经查询矛盾矩阵，提示为：反过来做。是产生创意，将本来向上的电机倒过来，通过机构设计，变电机伸长为放行、电机缩短为挡停，有效避开了油污下滴的对电机的损害，轻松解决问题并实现技术创新。
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创新前，气缸朝上，易受油污影响，减少气缸寿命，创新后，避免了油污的影响。这是反过来做的应用案例。
我们在设计载波模块时，有一个重要的发现，就是载波模块的两个接口大小不相等，且位置不对称，在采用机器人自动按装置时，有一个问题，就是因为其大小不等且位置不对称，安装前需要校准位置后才可安装，不然，安装不上。为了解决这个问题， 我们应用了非对称原理，创新了机器人自动安装载波模块方案。
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因为接口大小的不对称，为了辨认方向，我们在设计拔取凹槽时，特别将其大小设计的不一样，大接口端设计成大的拔取凹槽，小接口端设计成小的拔取凹槽，这样在自动安装时，只要找到了相应的拔取凹槽，就相当校准了接口位置。
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在自动安装前，先进行一次自动校准，将载波模块定位好后，气缸推动对接板与拔取凹槽对接，对接上了，说明方向正确，对接不上，需调转方向。实现高校自动校准，方便了机器人的自动安装。
4结束语：
TRIZ理论重在应用，应用为王。将TRIZ理论中的普通原理，如局部质量原理、矛盾矩阵原理、启发法等等内容融会贯通，并结合工作实际、结合生活实际、结合工程实际进行思悟、思索、应用，应用不止、思考不止，才能活学活用，常用常新。
作者简介：
庄葛巍，男，1983年6月出生，上海人，研究生学历，国网上海市电力公司电力科学研究院高级工程师，从事电力系统计量管理工作。
参 考 文 献：（1）作者：里奇.阿齐舒勒 《TIRZ算法》 2001年出版