文/張琳絮

（華北電力大學(xué) 河北·保定）

創(chuàng)新是以新思維、新發(fā)明、新描述為特征的一種概念化過程，其有著三層含義：更新、創(chuàng)造新的東西、改變。發(fā)明創(chuàng)新是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的源泉，當(dāng)然促進(jìn)創(chuàng)新的因素也至關(guān)重要。面對(duì)現(xiàn)代社會(huì)高節(jié)奏的生活以及高強(qiáng)度的工作，越來越多的人注重了生產(chǎn)效率，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目的是改造、創(chuàng)造和改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品，提高其工作效率的同時(shí)使它們更受用于人。

一、TRIZ概述

TRIZ理論是發(fā)明問題解決理論，TRIZ中的發(fā)明原理是由專門研究人員對(duì)不同領(lǐng)域的已有創(chuàng)新成果進(jìn)行分析，總結(jié)得到的具有普遍意義的經(jīng)驗(yàn)。TRIZ系列的工具有很多，常用的有矛盾矩陣法。

發(fā)明問題解決理論的核心是技術(shù)進(jìn)化原理，按這一原理，技術(shù)系統(tǒng)一直處于進(jìn)化之中，解決沖突是其進(jìn)化的推動(dòng)力。進(jìn)化的速度隨技術(shù)系統(tǒng)一般沖突的解決而降低，使其產(chǎn)生突變的唯一方法是解決阻礙其進(jìn)化的深層次沖突。

TRIZ理論認(rèn)為，一個(gè)問題解決的困難程度取決于對(duì)該問題的描述或程式化方法，描述的越清楚，問題的解就越容易找到。TRIZ中，發(fā)明問題求解的過程是對(duì)問題不斷描述、不斷程式化的過程。經(jīng)過這一過程，初始問題最根本的沖突被清楚的暴露出來。在利用TRIZ解決問題的過程中，設(shè)計(jì)者首先將待設(shè)計(jì)的產(chǎn)品表達(dá)成TRIZ問題，然后利用TRIZ中的工具如發(fā)明原理、標(biāo)準(zhǔn)解等，求出該TRIZ問題的普適解或稱模擬解，最后設(shè)計(jì)師再把該解轉(zhuǎn)化為領(lǐng)域的解或特解。（圖1）

圖1 TRIZ解決問題的過程

二、減少人為誤差原理概述

（一）原理描述。通過改善使用產(chǎn)品的內(nèi)部或外部的結(jié)構(gòu)造型，從而降低其帶來的工作負(fù)荷，減少工作環(huán)境帶來的影響，提高產(chǎn)品的人機(jī)效益來減少人為上的失誤率。不良的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在使用時(shí)會(huì)因姿勢(shì)不適等原因，從而大大增加了失誤率。

（二）矛盾矩陣。TRIZ理論用39個(gè)規(guī)范的特征描述矛盾。實(shí)際應(yīng)用中，首先要把組成矛盾的雙方內(nèi)部性能用39個(gè)特征中的2個(gè)來表示。目的是把實(shí)際設(shè)計(jì)中的矛盾轉(zhuǎn)化為規(guī)范的技術(shù)矛盾。利用矛盾矩陣論原理可以看出，使用者在使用產(chǎn)品時(shí)出現(xiàn)人為誤差矛盾惡化最主要的一方是信息的損失，而需要改善的一方則是提高產(chǎn)品的可靠性。

三、原理實(shí)例分析

（一）汽車艙內(nèi)人機(jī)界面的實(shí)際矛盾?，F(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)越來越多的高新技術(shù)被引入，因此其人機(jī)操作的界面也越來越復(fù)雜化，然而復(fù)雜的操作空間可能會(huì)讓使用者在短時(shí)間內(nèi)很難做出準(zhǔn)確的判斷，從而帶來一系列的安全性、可靠性等問題。因此，其矛盾的惡化一方為產(chǎn)品的可操作性。通過TRIZ減少人為誤差原理做指導(dǎo)，對(duì)汽車的艙內(nèi)設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)改良。復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)往往會(huì)帶來繁瑣的操作，因此汽車艙內(nèi)的設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮使用者的操作性，從而快速精確地做出判斷減少因操作不便帶來的人為性失誤。

（二）如何設(shè)計(jì)解決汽車艙內(nèi)人機(jī)界面的矛盾

首先是儀表盤的設(shè)計(jì)。隨著人機(jī)工程學(xué)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代汽車的儀表盤設(shè)計(jì)大都采用的是指針式讀數(shù)，指針讀數(shù)的特點(diǎn)是信息形象，能連續(xù)、直觀地反映信息變化的趨勢(shì)。但是，指針式儀表盤的設(shè)計(jì)上以開窗式表盤設(shè)計(jì)最佳，其讀數(shù)的失誤率為0.005；實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，指針的長(zhǎng)度對(duì)讀數(shù)誤差的影響也很大，當(dāng)指針與刻度線的距離超過6mm時(shí)，距離越大，認(rèn)讀誤差就越大；從6mm開始，越接近0，認(rèn)讀的誤差就越小。同時(shí)，指針應(yīng)盡量貼近刻度盤，以減少認(rèn)讀的視差。電子和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的高檔汽車儀表采用電子顯示屏。這類儀表的特點(diǎn)是顯示簡(jiǎn)單、直接、精確、認(rèn)讀速度快、錯(cuò)誤率低，且不易產(chǎn)生視覺疲勞?，F(xiàn)代的汽車設(shè)計(jì)中，為了解決操作性的矛盾，使操作者能夠更快、更準(zhǔn)確地判斷儀表，設(shè)計(jì)師們都會(huì)考慮采用簡(jiǎn)單直接的電子顯示屏進(jìn)行儀表顯示。

其次是控制界面。汽車中的控制界面相當(dāng)多，如按鍵、方向盤、操作桿、腳踏板等。本著TRIZ的減少人為誤差這一原理，設(shè)計(jì)師對(duì)這些界面的設(shè)計(jì)要充分考慮人的手、腳、臂長(zhǎng)等多方面在人機(jī)工程學(xué)上的平均值?？刂茀^(qū)域按鈕設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)操作按鈕的重要性，使用頻數(shù)來確定它們的排列優(yōu)先權(quán)；使用頻率較高的控制器，要求軀體不活動(dòng)，上臂微動(dòng)，主要由前臂活動(dòng)操作，分布在以上臂自然下垂?fàn)顟B(tài)的肘部附近為中心，活動(dòng)前臂是手的操作區(qū)域，如擋位操作桿的設(shè)計(jì)；重要常用的操作器要求軀體不動(dòng)，上臂小動(dòng)，主要由前臂活動(dòng)操作，分布在以上臂小幅度活動(dòng)的條件下，活動(dòng)前臂時(shí)手的操作區(qū)域；一般的操作器要求軀體不動(dòng)，由上臂和前臂活動(dòng)操作，分布在以軀干不動(dòng)的肩部為中心，活動(dòng)上臂和前臂時(shí)手的操作區(qū)域；不重要、不常用的操作器要求軀體活動(dòng)，分布在軀干活動(dòng)中手能夠達(dá)到的區(qū)域。而腳動(dòng)控制器應(yīng)布置在操作者正中矢狀面操作腳的一側(cè)，偏離中心矢狀面75～125cm的范圍內(nèi)；調(diào)節(jié)座椅后，使大腿與小腿之間的夾角為 90°～110°，以便于操作，若需要大力蹬踩，夾角應(yīng)加大到160°。不操作時(shí)雙腳應(yīng)有足夠的自由活動(dòng)空間。

控制器中按鈕設(shè)計(jì)時(shí)，單指操作按鍵的間隔距離推薦為50d/mm，各個(gè)手指都操作的為12d/mm；旋鈕設(shè)計(jì)中單手操作的間隔距離為50d/mm。

通過TRIZ理論的指導(dǎo)，設(shè)計(jì)師們能夠更加準(zhǔn)確地對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的矛盾點(diǎn)進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造。這些設(shè)計(jì)矛盾的不斷創(chuàng)造與改進(jìn)，為的就是讓使用者能夠更加舒適安全地使用產(chǎn)品。

四、結(jié)束語

實(shí)踐證明，TRIZ理論對(duì)創(chuàng)新發(fā)明有普遍適應(yīng)性，合理利用可以大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程，而且能得出高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。它能夠幫助我們系統(tǒng)分析問題情境，快速發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)或者矛盾，它能夠準(zhǔn)確確定問題探索方向，而且能夠幫助我們突破思維障礙，打破思維定勢(shì)，以新的視覺分析問題，進(jìn)行邏輯性和非邏輯性的系統(tǒng)思維，還能根據(jù)技術(shù)進(jìn)化規(guī)律預(yù)測(cè)未來發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)富有競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品。

[1]檀潤(rùn)華.創(chuàng)新設(shè)計(jì)-TRIZ：發(fā)明問題解決理論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2]蔣祖華.人因工程[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[3]阮寶湘.工業(yè)設(shè)計(jì)人機(jī)工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.