張頎 陳富軍 馬駿

【摘 要】本文從創(chuàng)新概念出發(fā)，通過分析TRIZ理論體系，TRIZ理論應(yīng)用一般流程，通過減少廢材系統(tǒng)磨損的案例，來說明在企業(yè)生產(chǎn)中TRIZ理論體系如何應(yīng)用，達(dá)到提高生產(chǎn)力，降低成本的目的。

【關(guān)鍵詞】TRIZ;廢材;磨損

阿奇舒勒和他的團(tuán)隊(duì)通過把全球發(fā)明專利和解決問題的過程進(jìn)行分析，以及對(duì)自然科學(xué)知識(shí)的分析、總結(jié)、歸納形成了TRIZ的基本理論。其核心內(nèi)容就是技術(shù)進(jìn)化原理。根據(jù)這一原理，技術(shù)系統(tǒng)一直處于進(jìn)化之中，解決矛盾是其進(jìn)化的推動(dòng)力。

1、TRIZ理論

1.1 TRIZ理論體系

TRIZ理論的主要內(nèi)容包括：技術(shù)系統(tǒng)八大進(jìn)化法則、40個(gè)發(fā)明原理、39個(gè)工程參數(shù)、四大分離原理、物質(zhì)一場模型分析和76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解、科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象知識(shí)庫。

1.2基于問題導(dǎo)向的TRIZ理論應(yīng)用一般流程

TRIZ解決問題的一般過程被劃分為四個(gè)步驟：

（1）分析。分析是TRIZ的工具之一，是解決問題的一個(gè)重要階段。功能分析的目的是從完成功能的角度而不是從技術(shù)的角度分析系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件。確認(rèn)哪些使系統(tǒng)不能處于理想化的元件是使創(chuàng)新成功的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)過程中從一起點(diǎn)向理想解過渡的過程稱為理想化過程?？捎觅Y源分析是要確定可用物品、能源、信息、功能等。這些可用資源與系統(tǒng)中的某些元件組合將改善系統(tǒng)的性能。沖突區(qū)域的確定是要理解出現(xiàn)沖突的原因。區(qū)域既可指時(shí)間，又可指空間。假如在分析階段問題的解已經(jīng)找到，可以移到實(shí)現(xiàn)階段。假如問題的解還沒有找到，而該問題的解需要最大限度的創(chuàng)新，則基于知識(shí)的三種工具：原理、預(yù)測、效應(yīng)等都可采用。

（2）原理。原理是獲得矛盾解的方法。有技術(shù)與物理兩種矛盾解決原理。TRIZ引導(dǎo)設(shè)計(jì)者挑選能解決特定矛盾的原理，其前提是要按標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)確定矛盾。有40條原理。

（3）預(yù)測。預(yù)測又稱為技術(shù)預(yù)報(bào)。TRIZ確定了8種技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的模式。當(dāng)模式確定后，系統(tǒng)、子系統(tǒng)及部件的設(shè)計(jì)應(yīng)向高一級(jí)的方向發(fā)展。

（4）效應(yīng)。效應(yīng)指應(yīng)用本領(lǐng)域，特別是其他領(lǐng)域的有關(guān)定律解決設(shè)計(jì)中的問題。如采用數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物等領(lǐng)域中的原理，解決設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新問題。

評(píng)價(jià)該階段將所求出的解與理想解進(jìn)行比較，確信所作的改進(jìn)不僅僅滿足了技術(shù)需求而且推進(jìn)了技術(shù)創(chuàng)新。相對(duì)于傳統(tǒng)的創(chuàng)新方法，TRIZ理論具有鮮明的特點(diǎn)和優(yōu)勢。它成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，快速確認(rèn)和解決系統(tǒng)中存在的矛盾，而且它是在技術(shù)的發(fā)展進(jìn)化規(guī)律及整個(gè)產(chǎn)品發(fā)展過程的基礎(chǔ)上運(yùn)行的。

1.3企業(yè)中推廣TRIZ理論的方式方法

在企業(yè)中運(yùn)用TRIZ理論可以大大加快發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)程，提高產(chǎn)品創(chuàng)新速度。具體來說它可以幫助我們：對(duì)問題情境進(jìn)行系統(tǒng)的分析，快速發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)，準(zhǔn)確定義創(chuàng)新性問題和矛盾;對(duì)創(chuàng)新性問題或者矛盾提供更合理的解決方案和更好的創(chuàng)意;打破思維定勢，激發(fā)創(chuàng)新思維，從更廣的視角看待問題;基于技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化規(guī)律準(zhǔn)確確定探索方向，預(yù)測未來發(fā)展趨勢，開發(fā)新產(chǎn)品;打破知識(shí)領(lǐng)域界限，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

2、廢材系統(tǒng)的問題分析

2.1玻璃廢材處理系統(tǒng)的缺陷與需求

當(dāng)前面板行業(yè)，玻璃廢材的處理逐漸向半自動(dòng)化、自動(dòng)化方式轉(zhuǎn)變，部分廠區(qū)已開始采用廢材處理系統(tǒng)方案來實(shí)現(xiàn)廢材的處理，該方案是將人、機(jī)、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，綜合實(shí)現(xiàn)廢材的收集、攪碎、運(yùn)輸?shù)恼琢鞒?。在該方案中，機(jī)器產(chǎn)生的玻璃廢材會(huì)自動(dòng)掉落至中轉(zhuǎn)盒內(nèi)，中轉(zhuǎn)盒收集一定數(shù)量的廢材后，作業(yè)員通過中轉(zhuǎn)小車將中轉(zhuǎn)盒運(yùn)送至廢材處理系統(tǒng)，系統(tǒng)中的翻轉(zhuǎn)臺(tái)自動(dòng)完成翻轉(zhuǎn)下料使廢材掉落至架橋機(jī)構(gòu)，架橋機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)對(duì)廢材進(jìn)行第一次破壞，再通過攪碎刀組進(jìn)一步攪碎，攪碎后的廢材會(huì)通過傳送螺傳送至廠區(qū)外部。

其主要問題點(diǎn)：

（1）攪碎時(shí)有可能因負(fù)載過高造成攪碎刀組卡死，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓影響產(chǎn)品出貨

（2）傳送機(jī)構(gòu)易磨損，造成系統(tǒng)癱瘓、漏料，增加維修頻率及維修成本，影響生產(chǎn)節(jié)奏

市場大環(huán)境下，客制化產(chǎn)品向多元化發(fā)展，產(chǎn)量需求的增大使廢材數(shù)量同步上升，目前所使用的廢材處理系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，難以應(yīng)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)需要，新系統(tǒng)改良勢在必行;綠色、安全、環(huán)保一直是生產(chǎn)制造的主要基調(diào)，因此漏料及揚(yáng)塵急待改善。

2.2項(xiàng)目描述

項(xiàng)目描述為玻璃廢材處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了下料、攪碎以及運(yùn)輸功能，是一種通過系統(tǒng)控制自動(dòng)處理廢材的設(shè)備。

2.2.1問題發(fā)生的條件

（1）中轉(zhuǎn)盒集中收集的模式，可能出現(xiàn)廢材單次裝載過多，導(dǎo)致搬運(yùn)過程中發(fā)生掉落，并在攪碎時(shí)加重了攪碎刀組負(fù)載，造成系統(tǒng)癱瘓;

（2）傳送螺旋的軸承座及螺旋末端易發(fā)生機(jī)械磨損，軸桿逐步脫離軸心位置并掉落，掉落的軸桿接觸并磨穿保護(hù)蓋，造成漏料及系統(tǒng)癱瘓;

（3）傳送螺旋的葉片會(huì)與玻璃廢材間產(chǎn)生機(jī)械磨損，螺旋葉片因磨損變小逐漸失去傳送能力，使得廢料持續(xù)堆積，加重傳送螺旋負(fù)載，造成系統(tǒng)癱瘓。

（4）攪碎前，人員和機(jī)器掉落金屬硬質(zhì)物的情況難以避免，因其硬度過大，攪碎刀組的負(fù)載瞬時(shí)升高并卡死，造成系統(tǒng)癱瘓;

2.2.2對(duì)新系統(tǒng)的要求

結(jié)合原系統(tǒng)缺陷及實(shí)際訴求，期望通過改良系統(tǒng)性能，得到一種易于維護(hù)且癱瘓頻率較低的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備較強(qiáng)的攪碎能力及傳送能力，且系統(tǒng)內(nèi)組件均有較長的使用壽命。

3、TRIZ理論的應(yīng)用

（1）對(duì)于項(xiàng)目描述中涉及的問題點(diǎn)，得出兩個(gè)初始解決方案：

通過減少中轉(zhuǎn)盒的裝載量，減少系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)的負(fù)載，得出方案1，存在缺陷：人員搬運(yùn)次數(shù)增加，人力成本上升;

通過增加投料間隔時(shí)間，減少系統(tǒng)因集中投料的瞬時(shí)負(fù)載，得出方案2，存在缺陷：廢材處理時(shí)間增加，造成人力、產(chǎn)能損失。

（2）根據(jù)系統(tǒng)存在的意義，即系統(tǒng)是為了處理廢材而存在的，進(jìn)而得到技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作對(duì)象的最終理想解IFR為：切割后沒有玻璃廢材產(chǎn)生或切割產(chǎn)生的玻璃廢材能瞬間傳送到廠區(qū)外部。

由于產(chǎn)品整體的利用率無法達(dá)到100%，切割后一定會(huì)產(chǎn)生玻璃廢材，故暫無解決方案，結(jié)合可實(shí)現(xiàn)的程度得到次要理想解：導(dǎo)入單板制程設(shè)備，不進(jìn)行切割，得出方案3。

由于不可能實(shí)現(xiàn)瞬間傳送，必須經(jīng)過通道運(yùn)輸，就一定會(huì)產(chǎn)生設(shè)備磨損，結(jié)合可實(shí)現(xiàn)的程度得到次要理想解：導(dǎo)入非接觸式運(yùn)輸設(shè)備，得出方案4。

（3）通過改善的參數(shù)：減少中轉(zhuǎn)盒裝載量，以及惡化的參數(shù)：廢材處理時(shí)間延長及人員工作負(fù)荷增大這對(duì)技術(shù)矛盾，得出8個(gè)發(fā)明原理，并結(jié)合實(shí)際情況采用3個(gè)發(fā)明原理設(shè)計(jì)方案。

動(dòng)態(tài)性原理，通過電控系統(tǒng)控制翻轉(zhuǎn)臺(tái)的翻轉(zhuǎn)狀態(tài)，由原先一次性翻轉(zhuǎn)改良為多次小角度翻轉(zhuǎn)，減少廢材一次掉落的數(shù)量，降低攪碎刀組的負(fù)載，得出方案5。

多用性原理，增大架橋機(jī)構(gòu)密度，使架橋機(jī)構(gòu)即保留了預(yù)先破壞的功能，又實(shí)現(xiàn)了攔截廢材的作用，得出方案6。

柔性外殼或薄膜原理，設(shè)計(jì)一種易拉式的中轉(zhuǎn)小車，底板設(shè)計(jì)滾輪組方便中轉(zhuǎn)盒取用，外部包裹可翻轉(zhuǎn)蓋板，使玻璃廢材無法掉落，得出方案7。

（4）通過改善的參數(shù)：增加攪碎刀組刀口的鋒利程度，以及惡化的參數(shù)：攪碎刀口使用壽命降低這對(duì)技術(shù)矛盾，得出8個(gè)發(fā)明原理，并結(jié)合實(shí)際情況采用2個(gè)發(fā)明原理設(shè)計(jì)方案。

增加不對(duì)稱性原理，設(shè)計(jì)新的攪碎刀組， 該刀組背面為長方形平面，正面沿?cái)囁榉较蛟O(shè)計(jì)為弧形鋸齒凹面，通過減小廢材與刀組的瞬時(shí)接觸面積增加攪碎效果，得出方案8。

周期性作用原理，通過數(shù)控系統(tǒng)控制攪碎刀組的攪碎方式，使刀組實(shí)現(xiàn)正向轉(zhuǎn)動(dòng)60度→反向轉(zhuǎn)動(dòng)30度→正向轉(zhuǎn)動(dòng)60度的工作循環(huán)，增大對(duì)廢材的攪碎力，得出方案9。

（5）定義一組物理矛盾的參數(shù)：傳送螺旋葉片的間距。為了提升傳送速度，葉片的間距要大，但為了確保傳送交接處不堵料，葉片的間距要小，即定義了傳送螺旋葉片的間距既要大又要小這一物理矛盾。運(yùn)用條件分離，結(jié)合實(shí)際情況采用了2個(gè)創(chuàng)新原理：

空間維數(shù)變化原理，設(shè)計(jì)了一種雙葉片的傳送螺旋，單個(gè)葉片的螺旋間距變大，提升了傳送速度;而兩個(gè)葉片相互交錯(cuò)使得相鄰葉片間距變小，實(shí)現(xiàn)分料傳輸，得出方案10。

多孔材料原理，傳送螺旋蓋板兩兩交互，通過增加交互位置的接口數(shù)量增加接口流量，降低因廢材過多造成的堵料風(fēng)險(xiǎn)，得出方案11。

（6）通過組件模型分析，描述了系統(tǒng)中各個(gè)組件以及他們之間的相互關(guān)系，得出各部位磨耗產(chǎn)生系統(tǒng)癱瘓的功能因素，并通過功能價(jià)值分析后進(jìn)行系統(tǒng)組件裁剪，確定螺旋葉片刮板及硬質(zhì)異物為優(yōu)先裁剪對(duì)象：

取消葉片刮板，針對(duì)葉片刮板帶動(dòng)玻璃廢材對(duì)水平螺旋蓋板產(chǎn)生磨損的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)一種斜坡式傳送螺旋，廢材傳送至交接處后直接落入下游螺旋的接口，消除葉片刮板橫向撥動(dòng)產(chǎn)生的磨耗，得出方案12。

消除硬質(zhì)金屬異物落入，設(shè)計(jì)一種強(qiáng)磁性可旋轉(zhuǎn)的腔體，攪碎前將玻璃廢材倒入該腔體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過腔體磁性剔除金屬異物，得出方案13。

金屬硬質(zhì)異物自動(dòng)檢測，翻轉(zhuǎn)臺(tái)上方設(shè)計(jì)多組金屬探測傳感器，并聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警，得出方案14。

（7）系統(tǒng)分析：針對(duì)傳送螺旋與末端軸承及基座間的機(jī)械磨損，建立物場分析模型，通過添加中介物構(gòu)造解決方案：

螺旋表面貼附耐磨橡膠層，使機(jī)械力作用于橡膠層上，消除螺旋磨損，得出方案15。

基座內(nèi)壁增加淬火鋼耐磨環(huán)，使機(jī)械力作用于耐磨環(huán)上，消除基座磨損，得出方案16。

（8）通過因果分析，發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)生的薄弱點(diǎn)為：玻璃廢材與傳送設(shè)備存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成傳送機(jī)構(gòu)的快速磨損，由此得到一對(duì)技術(shù)矛盾，改善的參數(shù)：螺旋自動(dòng)傳送自動(dòng)化程度高省時(shí)省力，惡化的參數(shù)：自動(dòng)化運(yùn)輸時(shí)傳送螺旋與廢材產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加速螺旋磨損降低使用壽命，并由此得到2個(gè)發(fā)明原理，評(píng)估可行性后采用1個(gè)發(fā)明原理設(shè)計(jì)方案：

同質(zhì)性原理，在螺旋葉片表面涂布固態(tài)膠，玻璃廢材粘附在固態(tài)膠上，固態(tài)膠涂布在螺旋葉片上，螺旋帶動(dòng)葉片運(yùn)動(dòng)，使得玻璃廢材與玻璃廢材間發(fā)生機(jī)械磨損，從而降低螺旋磨損，得出方案17.

4、方案的總結(jié)

對(duì)所得的方案進(jìn)行綜合評(píng)估，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要及可操作性，得出方案排序，進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局并進(jìn)行進(jìn)一步的研發(fā)和改造。通過廢材系統(tǒng)的分析，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，不同的部位采用不同的設(shè)計(jì)，重新設(shè)計(jì)耐磨螺旋，降低傳送螺旋與末端軸承及基座間的機(jī)械磨損，優(yōu)先解決傳送螺旋壽命短的問題，目前該項(xiàng)目已提出實(shí)用新型專利3項(xiàng)，方案轉(zhuǎn)化5項(xiàng)，每年解約維修費(fèi)10萬余元，取得了良好的效益。

【參考文獻(xiàn)】

1. Toru Nakagawa， Essence of TRIZ in 50 Words[J/OL]. The TRIZ Journal， June 2001.

2.（蘇）阿奇舒勒 著，黃玉霖， 范怡紅 譯. 創(chuàng)新40法：TRIZ創(chuàng)造性解決技術(shù)問題的訣竅[M].西南交通大學(xué)出版社，? 2004-7-1

3. 江蘇省生產(chǎn)力促進(jìn)中心。發(fā)明問題，解決理論? 鳳凰出版?zhèn)髅郊瘓F(tuán)，江蘇科學(xué)技術(shù)出版社

4. 陳子順，檀潤華，張建輝.TRIZ和TOC理論在六西格瑪中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2008，25（10）.

5. 顧林.TRIZ 理論在技術(shù)預(yù)測中的應(yīng)用[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2006，19（3）：18-19.

6.牛占文， 徐燕申， 林岳. 發(fā)明創(chuàng)造的科學(xué)方法論—TRIZ[J]， 中國機(jī)械工程， 1999，1： 84-89

7.吳永志， 曹俊強(qiáng)， 李乃川， 國思茗. TRIZ技術(shù)創(chuàng)新方法在企業(yè)中推廣模式研究[J]， 黑龍江科學(xué)， 2012， 1： 43-46