張慶霞

摘要：通過(guò)利用九屏圖、S生命曲線、系統(tǒng)完備性法則等技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則分析了鑰匙的演變發(fā)展歷程、鑰匙的組成部件即鑰匙柄、鑰匙桿、鑰匙桿連接件現(xiàn)有的功能方式，針對(duì)普通鑰匙無(wú)法確保并提示是否能夠?qū)㈤T(mén)反鎖或鎖好的問(wèn)題，在不改變門(mén)鎖或破壞門(mén)鎖的前提下，應(yīng)用TRIZ理論的矛盾矩陣與發(fā)明原理，具體對(duì)鑰匙柄、鑰匙桿、鑰匙桿連接件進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。該創(chuàng)新方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以方便確認(rèn)門(mén)是否已經(jīng)鎖好，克服了人們出門(mén)后經(jīng)常擔(dān)心門(mén)沒(méi)鎖好的疑慮。

關(guān)鍵詞：鑰匙；提示功能；TRIZ；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展，人們住房條件有了很大改善，現(xiàn)有住房普遍是鐵質(zhì)或不銹鋼防盜門(mén)，住宅安上防盜門(mén)后大大提高了安全性。但是，防盜門(mén)通常要用鑰匙進(jìn)行反鎖，其中鑰匙就發(fā)揮著非常重要的作用。目前我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了老齡化社會(huì)，純老人家庭很多，由于年齡大記憶力衰退，不少老人都有出門(mén)后往往會(huì)忘記自己是否將門(mén)反鎖的問(wèn)題。另外，年輕人因生活節(jié)奏快、工作壓力大等原因，出門(mén)也會(huì)發(fā)生忘記是否將門(mén)鎖上的問(wèn)題，而不得不再回去重新檢查確認(rèn)，這樣做既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)精力，甚至?xí)斐梢欢ǖ呢?cái)產(chǎn)損害。為避免因是否忘記反鎖門(mén)而造成的諸多不便和損失，若能用最簡(jiǎn)單的方法，最低廉的成本，設(shè)計(jì)一種能提示是否將門(mén)反鎖了的鑰匙系統(tǒng)，將會(huì)極大地方便人們的日常生活。

1. 鑰匙的技術(shù)系統(tǒng)分析

1.1九屏幕法

九屏幕法是TRIZ理論用于進(jìn)行系統(tǒng)分析的重要工具，被阿奇舒勒稱(chēng)為天才發(fā)明的九屏幕法能夠幫助我們從結(jié)構(gòu)、時(shí)間以及因果關(guān)系等多維度對(duì)問(wèn)題進(jìn)行全面、系統(tǒng)的分析。九屏幕法以空間為縱軸，來(lái)考察“當(dāng)前系統(tǒng)”及其“組成（子系統(tǒng)）”和“系統(tǒng)的環(huán)境與歸屬（超系統(tǒng)）”；以時(shí)間為橫軸，來(lái)考察上述三種狀態(tài)的“過(guò)去”、“現(xiàn)在”和“未來(lái)”。

通過(guò)繪制普通鑰匙的九屏幕圖，可以清晰地看到，鑰匙是門(mén)鎖整體功能的一部分，是與人們?nèi)粘Ｉ盥?lián)系最為緊密的物品之一。從原始社會(huì)開(kāi)始，鎖具的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而復(fù)雜的演進(jìn)過(guò)程，主要由古代的木栓插鎖階段、到現(xiàn)代的機(jī)械鎖階段以及正在進(jìn)入的智能鎖時(shí)代。鑰匙也伴隨著門(mén)鎖的演進(jìn)從簡(jiǎn)單插桿式到鐮刀式的木質(zhì)鑰匙，發(fā)展為現(xiàn)在普遍使用的一字形、鋸齒形、十字形金屬體鑰匙。隨著社會(huì)、科技、文化的進(jìn)步，機(jī)械鎖的安全性已經(jīng)越來(lái)越不能滿足百姓的需求，而且從某種程度上來(lái)說(shuō)，安全措施的強(qiáng)度其實(shí)是與身份、地位相關(guān)的，電子智能鎖（包括密碼鎖、卡鎖、指紋鎖、虹膜鎖等）作為新一代識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)愈來(lái)愈明顯，將會(huì)逐漸取代機(jī)械鎖而成為鎖具行業(yè)的新主角。

1.2 S生命曲線

自然界中任何事物都有一個(gè)生產(chǎn)、成長(zhǎng)、成熟、衰亡的過(guò)程，技術(shù)系統(tǒng)也是如此，任何一種產(chǎn)品、工藝或技術(shù)也都會(huì)隨著時(shí)間向著更高級(jí)的方向發(fā)展和進(jìn)化，形成S形的生命周期。目前歐美地區(qū)和日本、韓國(guó)電子鎖的普及率非常高，而我國(guó)電子鎖的使用率還比較低，尤其是家庭住宅門(mén)鎖仍以機(jī)械防盜鎖為主，鑰匙普遍采用一字形的凹槽結(jié)構(gòu)，處于防盜門(mén)鎖發(fā)展階段的中后期，此階段在生命曲線中是解決系統(tǒng)適應(yīng)性問(wèn)題的重要階段。

1.3系統(tǒng)完備性法則

任何一個(gè)產(chǎn)品都可以被看作是以履行功能為目的的系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要部分包括執(zhí)行裝置、傳動(dòng)裝置、動(dòng)力裝置和控制裝置等子系統(tǒng)，而子系統(tǒng)也應(yīng)該是完備的，這就是產(chǎn)品系統(tǒng)完備性法則。如圖3所示。

通過(guò)繪制鑰匙及門(mén)鎖的系統(tǒng)組成，可以剖解出鑰匙在執(zhí)行開(kāi)鎖這一動(dòng)作過(guò)程中其部件鑰匙柄、鑰匙桿、鑰匙桿連接件，與門(mén)鎖部件鎖孔、內(nèi)置小彈子之間的作用關(guān)系，從而為新產(chǎn)品的研發(fā)提出了明確的設(shè)計(jì)任務(wù)。

1.4資源分析

在TRIZ理論中使用技術(shù)系統(tǒng)資源是提高理想度最重要的手段之一，只有具備并使用資源才能解決所有技術(shù)問(wèn)題。為了便于尋找和利用資源，將可以利用的資源分為六類(lèi)：

（1）物質(zhì)資源：門(mén)、門(mén)鎖、鑰匙、外界工具

（2）能量資源：太陽(yáng)能、機(jī)械能、電能、光能、太陽(yáng)能、電磁能

（3）信息資源：芯片存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件

（4）空間資源：鎖門(mén)后的活動(dòng)空間

（5）時(shí)間資源：外出鎖門(mén)的時(shí)間、進(jìn)門(mén)開(kāi)鎖的時(shí)間

（6）系統(tǒng)資源：鑰匙和門(mén)鎖芯接觸

2 基于TRIZ原理的鑰匙新功能設(shè)計(jì)

2.1問(wèn)題的提出及理想解的確定

雖然在賓館、會(huì)議、辦公等場(chǎng)所及轎車(chē)門(mén)鎖已有使用電子鑰匙、IC門(mén)卡、遙控鑰匙等智能鑰匙的事例，并有提醒警示功能，但居民住宅門(mén)鎖使用智能鑰匙尚未普及，通過(guò)上述對(duì)鑰匙功能的技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行分析，要解決的問(wèn)題是在不改變鑰匙、門(mén)鎖原來(lái)功能的條件下，在離開(kāi)房門(mén)后，能夠知道是否用鑰匙將門(mén)反鎖。

TRIZ理論在解決問(wèn)題之初，首先要拋開(kāi)各種客觀限制條件，通過(guò)理想化來(lái)定義問(wèn)題的最終理想解，以明確理想解所在的方向和位置，保證在問(wèn)題解決過(guò)程中沿著此目標(biāo)進(jìn)行，從而避免了傳統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法中缺乏目標(biāo)的弊端，最大限度地提升創(chuàng)新設(shè)計(jì)的效率。通過(guò)上述問(wèn)題的提出，應(yīng)用最終理想解的步驟，分析出本研究課題的最終理想解如下：

2.2運(yùn)用TRIZ原理解決問(wèn)題

第一步，運(yùn)用技術(shù)矛盾解決方法找出原理解

通從上述對(duì)鑰匙功能技術(shù)系統(tǒng)的分析及理想解的確定，不難看出亟待解決的問(wèn)題是：如何能在不改變鑰匙原有的功能、大小以及與原鎖的匹配情況下，使鑰匙具備提示是否將門(mén)鎖好的功能，并且這種鑰匙更換補(bǔ)配方便。對(duì)應(yīng)到通用技術(shù)參數(shù)中選擇“35適應(yīng)性和多用性”作為被改善的參數(shù)，“13結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”則是被惡化的參數(shù)。

通過(guò)矛盾矩陣表查找到解決技術(shù)矛盾的發(fā)明原理是：35，30，15

30柔化處理原理——使用軟性外殼和薄膜替代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

35性能轉(zhuǎn)化原理——改變系統(tǒng)的物理狀態(tài)、密度或濃度、靈活程度、溫度和體積。

15動(dòng)態(tài)化原理（動(dòng)態(tài)法）——把物體分成彼此相對(duì)移動(dòng)的幾個(gè)部分。

綜合以上3條發(fā)明原理的分析，對(duì)于本問(wèn)題來(lái)說(shuō)， 柔化處理原理和動(dòng)態(tài)化原理是最具有價(jià)值的發(fā)明原理。因?yàn)殍€匙都有一個(gè)手持的把柄，有的把柄還有塑料膠套，這部分是可重新塑造的，同時(shí)鑰匙柄和金屬體是可以分離的，為進(jìn)一步解決問(wèn)題提供了思路。

第二步，運(yùn)用物理矛盾解決方法提出分離解

將待解決的問(wèn)題技術(shù)矛盾轉(zhuǎn)化成物理矛盾：既不能改變鑰匙形狀又要改變鑰匙的形狀。用物理矛盾分離法分析結(jié)果如下：

第三步，運(yùn)用物—場(chǎng)模型分析提出解法

通過(guò)技術(shù)矛盾和物理矛盾的分析，進(jìn)一步將待解決問(wèn)題放入物—場(chǎng)模型中進(jìn)行分析，可得出四組作用關(guān)系，即：鑰匙和鎖、手和鑰匙、鎖和門(mén)、手和鎖，其中鑰匙和鎖之間的作用關(guān)系屬于效應(yīng)不足的完整模型。由于鑰匙和鎖作用可產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此可在鎖—鑰匙的作用模型中引入一個(gè)新的場(chǎng)，或者引入一個(gè)新的物質(zhì)，來(lái)完成功能的實(shí)現(xiàn)。

2.3鑰匙提示功能的設(shè)計(jì)方案

結(jié)合以上技術(shù)矛盾、物理矛盾和物—場(chǎng)模型的分析，可以考慮設(shè)計(jì)兩種解決方案。

方案一：利用空間分離和條件分離原理，以及鑰匙與門(mén)鎖接觸產(chǎn)生場(chǎng)的作用，找到對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理色彩法，在鑰匙把柄處粘貼一片可隨鑰匙與門(mén)鎖發(fā)生作用而相應(yīng)發(fā)生改變的變色貼，這種變色貼最好能在下一次發(fā)生作用時(shí)產(chǎn)生交替變化。

方案二：利用空間分離、條件分離和整體與部分分離原理，找到對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理分割法、組合法、性能轉(zhuǎn)化法等原理，將鑰匙把柄和金屬體分離，并在把柄內(nèi)裝入提示功能的芯片和顯示屏，就可以利用鑰匙與鎖孔接觸產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用，使芯片能夠記錄每次開(kāi)、鎖門(mén)的時(shí)間，并在電子顯示屏上顯示出來(lái)。時(shí)間顯示屏通常情況下顯示當(dāng)前時(shí)間，而在反鎖門(mén)旋轉(zhuǎn)鑰匙的過(guò)程中，鑰匙桿轉(zhuǎn)動(dòng)接觸觸發(fā)鍵，時(shí)間存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)當(dāng)前鎖門(mén)時(shí)間。通過(guò)按動(dòng)時(shí)間切換按扭，時(shí)間顯示屏上的時(shí)間顯示可以在最近第一次鎖門(mén)時(shí)間、最近第二次鎖門(mén)時(shí)間、當(dāng)前時(shí)間之間循環(huán)切換。改進(jìn)后的鑰匙不僅增加了時(shí)間顯示功能，而且在出門(mén)后通過(guò)反鎖門(mén)時(shí)間存儲(chǔ)和顯示，方便確認(rèn)門(mén)是否已鎖好，克服了人們出門(mén)后經(jīng)常擔(dān)心門(mén)沒(méi)鎖好的疑慮，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求的目標(biāo)。

3.結(jié)束語(yǔ)

采用TRIZ理論，能夠在鑰匙附加功能的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面找到新的突破，通過(guò)在資源規(guī)劃過(guò)程解決“矛盾”，獲取最終理想解，并由“矛盾、資源和理想解”組成一個(gè)環(huán)路，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)往復(fù)開(kāi)發(fā)新的設(shè)計(jì)方案，也可以為相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供好的思路和方法。