TRIZ原理

TRIZ原理（精选7篇）

TRIZ原理 篇1

1 TRIZ理论简介

TRIZ是“发明问题解决理论”的俄文缩略词的英译, 由原苏联的G.S.Altshuller博士于1946年创立。在分析研究世界各国250万件专利的基础上, 从抽样的20万件专利中选出4万件作为解决发明问题的代表, 提出一套进行发明即产品创新的方法理论TRIZ。20世纪80年代前, 它对别国严格保密。1992年后随着苏联解体, 一批TRIZ专家移居美国等西方国家, 才逐渐流传到美欧亚和世界各国[1]。

TRIZ的出现, 给创新这一现代社会中最活跃的元素带来了革命。TRIZ提供的不仅仅是一种纯粹的创新理论, 它还是一种思维模式, 能够帮助我们形成一种系统的、流程化的创新设计思考模式, 有助于人们在几乎所有事情中找到创新的方法[2]。

2 创新理论TRIZ的40个发明原理

技术系统经过设计、制造、装配和调试, 或者在产品全寿命周期的某个阶段, 人们会发现对技术系统的某项或某些需求会产生矛盾, 对于技术系统某一个参数的改进会导致另一个参数的恶化, 即技术系统在改进或者说“进化”过程中产生了冲突。系统冲突是TRIZ的一个核心概念, 指隐藏在问题背后的固有矛盾。如果要改进系统的某一部分属性, 必然引起其它的某些属性恶化。

对于冲突问题, 通常的解决方案是采用折衷的方法, 而TRIZ则强调运用创造性的思维把冲突彻底消除。G.S.Altshuller对大量的发明专利研究发现, 尽管它们所属技术领域不同, 处理的问题千差万别, 但是隐含的系统冲突数量是有限的。Altshuller从几百万个专利中进行筛选, 来寻找发明性问题以及研究它们是如何解决的, 从具有发明性的专利中提炼出了解决冲突或矛盾的40条发明原理[3] (见表1) , 利用这些发明原理来寻找解决问题的可能方案。问题解决了, 技术系统进化的障碍就消除了, 技术系统就改进了、进化了、发展了。

3 拓展发明原理的内涵, 探讨符号化表达方法

发明原理的内涵应该是不断丰富和发展的, 在原理的运用中会产生越来越多的创新性发明。原理的符号化表达, 直至数学表达, 是这些原理发展的大趋势。本文就40个原理的前9个探讨探讨。

3.1 分割原理:

将技术系统分成相对独立的部分;将技术系统分成容易组装和拆卸的部分;增加技术系统的相对独立性。如多级运载火箭、火车和自行车链条等。以2=1+1表示将整体分成相等的2个组成部分;或以10=1+1+1+1+1+1+1+1+1+1表示将火车设计成10等份的组合体;不等份的分割表达为5=1+4, 或5=2+3等。

3.2 分离原理:

将产生干扰的子系统分离出去, 或将需要避免干扰的子系统从技术系统中分离出来。如空气压缩机安置在隔离间中, 远离工作场所;在会议厅施加电磁信号屏蔽, 以保持会议不受手机通信的干扰。以2-1=1, 或1=2-1表示这一思想。

3.3 局部功能化:

将均匀结构变成不均匀结构;不同部分有不同的功能。如小锤长出两个羊角结构起钉用, 快餐盒分格与不同的菜肴相对应。以7=1+1+2+3表示结构或功能上的分化。

3.4 非对称原理:

由对称变成不对称, 或增加不对称的程度。如搅拌器由圆形罐变成偏心罐增加搅拌效果, 密封圈由圆形变成椭圆形增加密封性能。以1<3表示, 一侧是1, 另一侧是3, 将非对称的概念表达清楚。

3.5 并行原理:

相同/相似技术系统在空间或时间上的并行操作。如互联网上的PC计算机的空间布置, 血液分析仪对血液各种成分的同时性分析。以1=1=1=1, 或2=2=2=2表示这种并行性。

3.6 多用性原理:

使一个系统具有多个功能, 或一个零件有几个作用, 从而简化系统结构。如婴儿用的橡胶奶嘴兼有测量体温的功能, 手机兼有照相机、录音机和MP4的功能。以{f1, f2, …, fm}=F (x1, x2…, xn) 表达这一思想。

3.7 嵌套原理:

将构件嵌套在一起, 以减小技术系统占用的空间。如俄罗斯套娃, 就算计的嵌入式系统。以平面上{ρ=1, ρ=2, ρ=3}三个同心圆表示嵌套含义。另外, 嵌套还可以从结构延伸到功能, 以f1 (f2 (f3 (x) ) ) 表达。

3.8 反重力原理:

产生与重力相反的作用, 从而消除重力的负面影响, 实现系统的某个功能。如氢气球广告, 飞机的机翼结构, 轮船的浮力原理。以表示。进一步的发展应该是对不良影响的消减作用, 以表示更恰当。

3.9 预加反作用原理:

预先施加反作用, 提前在结构中产生一应力, 以抵抗工作时产生的应力。如溶液中加入缓冲剂预防极度酸性状况的发生, 在不需要涂漆的表面位置上喷漆前以塑膜覆盖, 在混凝土预制板浇注之前给内置钢筋施加拉应力, 以A表示[4]。

4 结束语

创新原理的规范化、形式化发展, 将来会走向逻辑化、数理逻辑化, 甚至数学化。结合计算机技术和人工智能技术, 发明与创新的自动化时代必将到来

参考文献

[1]沈世德.TRIZ法简明教程[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[2]HEATHER M.Analysis of the Evolution of Training Tools andSystems Using the TRIZ Methodology[EB/OL].TRIZ Journal, February, 2001.http://www.TRIZ-journal.com

[3]40 Inventive Principles with Examples[EB/OL].TRIZ Journal, De-cember, 1997.http://www.TRIZ-journal.Com

[4]沈以谈.简明数学词典[M].北京:北京理工大学出版社, 2003.8.

TRIZ原理 篇2

一、分割原理

实例：组合家具、企业大型项目分设子项目

二、抽取原理

实例:空调压缩机装在室外

三、局部改变原理

实例：楼房内分成不同功能的房间、饭盒分成几个小隔间

四、增加不对称性 实例：新兴的不对称家具

五、组合合并原理

实例：做饭时煲汤的同时可以洗菜、计算机的微处理器

六、多用性原理

实例：复合型人才、多功能榨汁机

七、嵌套原理 实例：千斤顶、伸缩吸管

八、重量补偿原理

实例：舰载飞机的弹射器、导弹发射器

九、预先反作用原理 实例：拉弓射箭

十、预先作用原理

实例：农作物施肥、标示牌等

十一、事先防范原理 实例：楼道应急照明灯、预防接种疫苗

十二、等势原理 例：工厂车间辊式传送带

十三、反向作用原理 例：火箭发射

十四、曲面化原理 例：台灯灯罩

十五、动态特性

例：火车各车厢的连接处可以转动

十六、未达到或过度作用原理 例：种玉米时放三个种子保证出苗率

十七、空间维数变化原理 例：双层巴士、多层楼房

十八、机械振动原理

例：超声波清洗精密仪器、振动上料机

十九、周期性动作原理 例：时钟的指针

二十、有效作用的连续性 例：病人按时吃药

二十一、减少有害作用的时间 例：医院设立急诊室 二

十二、变害为利原理 例：淘米水冲洗厕所、废水利用等 二

十三、反馈原理 例：电脑的数据处理器 二

十四、借助中介物原理 例：帆船的航行借助风力 二

十五、自服务 例：太阳能路灯 二

十六、复制原理

例：身份证等各种证件的复印件 二

十七、廉价替代品原理 例：一次性水杯、一次性鞋托 二

十八、机械系统替代原理 例：电视遥控器、指纹识别系统 二

十九、气压或液压结构 例：食品包装袋内充满稀有气体 三

十、柔性壳体或薄膜 例：蔬菜薄膜、手机贴膜 三

十一、多孔材料 例：音响喇叭处的膜 三

十二、改变颜色 例：士兵穿的迷彩服 三

十三、均质性 例：挑担子的时候均匀分配两头的重量 三

十四、抛弃或再生原理 例：手枪打出子弹后弹壳脱落 三

十五、改变物理或化学参数 例： 混凝土中加钢筋增强其强度 三

十六、相变原理 例：夏天室内散水降温 三

十七、热膨胀原理 例：爆米花

三

十八、强氧化剂原理

例：医院里使用的氧气瓶氧气浓度比较高 三

十九、惰性环境

例：食品包装袋里充满惰性气体延长保质期 四

十、复合材料

TRIZ原理 篇3

关键词：TRIZ,矛盾冲突,创新设计

擦玻璃是一项看似简单实则非常烦杂的家务劳动, 促使人们发明了各种各样的擦玻璃工具, 基本上可归纳为磁性和手持杆两大类。通过研究发现, 这两类工具存在一些缺陷:依靠磁性能擦玻璃双面的工具, 但须向玻璃上泼洒很多水, 而且还要用擦玻璃剂, 污染环境;手持杆的擦玻璃工具使用时要用上端的海绵条沾湿玻璃, 然后用橡胶条刮下水, 不但擦不干净玻璃, 效率也不高。这些方式或工具都没有解决关键问题, 那就是玻璃湿度:太干, 擦不掉污渍, 太湿, 擦完后留下水渍。

1 用TRIZ技术矛盾解决矩阵来解决矛盾

TRIZ理论是指导创新活动的重要理论之一, 目前在许多领域得到广泛应用。利用TRIZ提供的技术矛盾解决矩阵可以很好地解决改进擦玻璃的工具中遇到的问题, 为创新设计提供很好的思路和解决方法。

1.1 应用技术矛盾解决矩阵来改进擦玻璃的装置

我们为了解决人力擦玻璃时的种种难题而发明了擦玻璃的工具, 但是随之而来也产生了两个主要的问题。一方面, 发明的工具能不能将玻璃擦得像手工那样干净;另一方面就是擦玻璃的工具成本的问题。如果成本过高, 那么, 即使它工作效率再高、再省力, 相信购买的家庭也不会很多。因此, 如何能使发明出来的工具工作效率高, 同时成本尽可能的压低成为了最迫切需要解决的问题。

根据TRIZ技术矛盾解决矩阵表得出了恶化的参数和需要改进的参数。如表1。

通过上面的矩阵表我们看到, 使用工具替代人力擦玻璃改善的参数是外部有害环境, 因为它省略了为了擦外层的玻璃而不得不将身体探出窗外的环节, 从而消除了危险发生的可能性, 同时节省了力气。而带来的恶化参数一个是可靠性, 即工具不能够达到和手工同样的干净程度;另一个恶化参数是物质损失, 即成本过高。

1.2 解决工作效率 (可靠性) 的问题

一般擦玻璃工具只有一个类似于板擦的东西, 通过与玻璃的摩擦接触对玻璃进行擦拭。前面已经就此作了分析, 那就是如果沾上水擦, 水干后仍然有痕迹, 还需要再拿干布擦;如果不沾水, 则擦不干净。那么如何解决问题呢, 我们可以借鉴汽车雨刷的工作程序。经常开车的朋友都知道, 天气晴朗的时候如果要擦车的挡风玻璃, 可以先朝玻璃上喷适量的水, 然后再开启雨刷, 这样可以保证将玻璃擦得非常干净。

参考TRIZ发明原理, 根据实际情况选取第5条 (组合) 与第26条 (复制) 来解决问题。所以, 需要对传统的擦玻璃工具进行改革设计, 首先在其手柄处加装一个类似于喷水枪的装置, 同时将擦玻璃的擦头由原先的一个改为两个。在擦玻璃之前, 先根据需要, 在玻璃上喷适当的水, 然后用一个擦头先将玻璃擦一遍, 而后再换另一面干的擦头将玻璃上的水和泥土擦干净。

这样设计的创新之处就是模仿了人工擦玻璃的过程, 类似于用一块干布和一块湿布将玻璃擦拭两遍, 而喷水装置可以根据需求自由喷洒。

1.3 解决成本 (物质损失) 的问题

我们知道一项设计不管多么先进, 工作效率多么高, 如果成本过高的话也是难以适应市场的, 因此, 改良的工具价格一定要合理, 材料的选择非常重要。参考TRIZ发明原理, 根据实际情况选取第6条 (一物多用性) 来解决, 将喷水的装置安装在工具的手柄内。

2 喷水型擦玻璃工具设计

2.1 设计原理

在借鉴喷水手枪结构和工作原理的基础上, 将其结构作适当变形, 将其安装在玻璃擦手柄内。

进水和出水两个开关采用反向设计。按下手柄时, 活塞压缩弹簧, 进水开关关闭, 出水打开, 水流在压力作用下, 快速向喷嘴流动, 由扁状喷水嘴将细小水滴均匀撒在玻璃表面;松开手柄, 活塞中弹簧将活塞弹出, 在负压和开关弹簧作用下, 进水开关打开, 出水开关关闭, 储水手柄中的水经吸管进入压缩器, 完成一个循环。

2.2 设计说明

1) 改变喷水构造。把玻璃擦杆设计成筒状, 作为储水器, 一物两用, 把喷水装置安装其内, 并加长出水管;喷嘴采用扁状细孔, 这样在较小压力下, 就能得到细小水滴, 既节约用水量, 又保证喷水均匀, 达到水膜效果, 以提高喷水喷雾效果。

2) 从实用考虑, 进水口设计在手柄低端。因为擦拭玻璃时一般是手握手柄, 上举擦拭, 这样可以方便水量减少时也能吸到足够的水。

3) 本款擦玻璃工具的结构从上到下, 与其它的工具相比, 不同的是顶端设计干、湿两个擦头, 一个用于沾水后擦拭, 另一个则是将水擦干, 达到更深层次的净化。实现两个擦拭工序连续进行, 提高工作效率。

4) 擦头与手柄连接处的旋转轴采用两个按动弹簧旋钮, 保证擦头上下和左右自由变换玻璃擦的方向, 从而代替人胳膊的移动, 便于在不同环境下的门窗擦洗, 达到省力的目的。

通过调查得知, 一个普通的玻璃擦在15元左右, 一个喷水枪大约3元, 而喷水枪的内部喷水装置最多一元钱。因此, 新产品的成本比原产品成本高出不及十分之一, 消费者完全可以接受。

参考文献

[1]赵新军.技术创新理论 (TRIZ) 及应用[M].北京:化学工业出版社, 2004.

TRIZ原理 篇4

一、TRIZ 技术预测理论及流程

产品技术成熟度的预测理论基础是TRIZ的技术系统进化理论, 研究的对象是产品从婴儿期到退出期的进化过程曲线, 即S-曲线 (见图1) 。处于婴儿期的产品, 原创性东西较多, 专利级别很高, 但需要投入大量的人力和财力, 并且要承担极大的技术风险;处于成长期的产品, 侧重于外观、实用性。利润较好, 企业数量逐渐增加, 市场竞争初步显现;处于成熟期的产品, 企业数量大幅上升, 利润达到最佳, 市场竞争激烈;处于成熟期的后期或衰退期的产品, 可能出现价格战, 产量向规模大的企业集中, 企业数量逐渐减少。

TRIZ理论的产品技术成熟度预测就是确定产品在S-曲线上的位置, 综合评价的特征参数就是时间-专利数曲线、时间-性能曲线、时间-利润曲线和时间专利级别曲线四组曲线 (见图2) 。

收集当前产品的相关数据建立相应的四条曲线, 与标准的特征参数评价曲线对比, 即可确定产品的技术成熟度。因此, 全面、准确收集当前产品的专利、技术性能指标、获利能力等信息十分关键。对于国内一般农机企业, 以中国国家知识产权局的专利数据库为检索数据, 即可方便的获得一段时间内相关技术的专利情况;对于其它指标, 企业可以根据自身情况, 进行分析比较, 如技术性能指标, 可以根据实绘曲线和标准曲线有相似的进步趋势, 即可推断出性能曲线上与标准曲线相似的位置。

二、应用 TRIZ 原理对微耕机进行技术预测

微耕机是丘陵山区最为普及的农业机械, 代表此前丘陵山区农机发展第一阶段的主流, 是当前丘陵山地农机的绝对支柱板块。目前, 该板块正在朝着简便化、多品种、系列化方向发展。因此, 科学、准确预测微耕机产品技术成熟度对该行业的发展起着至关重要的作用。但是, 由于作者资料有限, 同时考虑重庆是全国最大的微耕机生产基地, 有全国最大的微耕机生产企业, 主导机型产销量约占国内市场的70%, 是国际、国内市场上具有比较优势的主要产品, 在微耕机技术、生产等方面具有很强的代表性, 因此, 本文仅以重庆为例。

从中国国家知识产权局专利表格检索中, 采取关键词“微耕机”, 申请人所在省“重庆”检索, 截至2013年年底, 相关专利721条, 再根据发明5个等级分类原则和所查专利摘要的描述和相关细节, 对同一年内的专利等级求算术平均值, 作为这一年的专利等级, 然后将按时间段进行分别统计, 分别做出时间-专利数的关系曲线 (图3) 和时间专利级别曲线 (图4) 。

利润用产量做近似估计。根据收集的数据进行汇总, 做出曲线图5。

性能涉及到有安全性、可靠性、适用性、动力匹配、主燃油消耗量、耕作质量、生产率等。本文根据用户对整机综合性能和安全性、可靠性及适用性评价为“较好”以上的百分比来评估, 做出曲线图6~图9。

图3与图2评价曲线中时间-专利数曲线进行比较, 发现有两处与图3基本相符。

图4与图2评价曲线中时间-专利级别曲线进行比较, 发现有两处与图4基本相符, 其中第2处与图2评价曲线更为相符。

图5与图2评价曲线中时间-利润曲线进行比较, 发现有一处与图5基本相符。

图6~图9与图2评价曲线中时间-性能曲线进行比较有一处与图6基本相符。

综合图10比较图可以看出, 目前传统微耕机技术基本处于成熟阶段, 市场也逐渐饱和, 利润越来越小。因此, 企业应尽可能改进优化现有微耕机技术系统;同时, 应注重进一步开发新一代微耕机。

三、结论

TRIZ原理 篇5

重大工程规模大、涉及面广、主体多元化, 工程中不同利益主体以及不同评价指标之间的冲突性使得工程建设管理的复杂性大大增加[3]。管理者在项目执行过程中将面临来自于项目管理环境、项目组织架构、团队建设、沟通管理、海外项目多元文化管理、决策管理等管理环节中的冲突和困境[4], 因此迫切需要针对重大工程冲突管理的复杂性、多样性和持久性, 对其管理思想进行创新, 以适应我国经济建设与社会发展的需要。

1 TRIZ理论与工程管理

1.1 TRIZ理论简介

TRIZ是创新问题解决理论 (Theory of Inventive Problem Solving) 的俄文缩写[5]。TRIZ创始人Altshuller发现仅有1%的解决方案具有原创性, 其余都是在对已知方案或概念在新的领域的应用, 不同技术领域有着相同理论模型的问题, 往往解决方案类似, 而且解决方案具有传递性。这说明, 我们遇到的大多数问题都存在已知的解决方案。Darrel[6]认为TRIZ理论很好地整合了规范思考法和发散思维法的优点, 该理论具有金字塔型的系统结构, 即从上至下包含了创新哲学、实现方法与支持工具。长期以来, TRIZ理论较多地被作为一种解决技术冲突的工具被广泛应用[7,8,9], 然而人们都忽视了除发明原理、矛盾矩阵、物场模型、进化路线等一系列工具以外, TRIZ还提出了创新的基本哲学思想与方法论, 例如“矛盾矩阵”提供了一种结构化的方式来解决技术创新问题, 而“最终理想解”提出了基于“打破心理惰性”理念的发散型思维模式。因此, 尽管TRIZ在管理领域的应用是一个起步, 国内对于TRIZ在非技术领域的应用更少, 但若能进一步挖掘TRIZ的创新哲学, 必将拓宽我们的视野, 有助于管理思想的改革与创新。

1.2 基于TRIZ理论的工程管理思想

TRIZ理想解认为, 技术系统的理想化状态是不存在物理实体、不消耗资源和能量, 却能够实现所有必要的功能。即对技术系统而言, 重要的不在于系统本身, 而在于如何更科学地实现功能[2]。纯粹理想化的工程管理应当能利用最少的资源、花费最小的成本为业主、监理、承包商、用户等参与主体都带来最大效益。当然, 这样的理想解客观上是不存在的, 所有的管理方法都致力于趋近这种理想状态。这种趋近过程是由一系列的管理系统S进化曲线所构成, 例如, 在管理模式层面, 从早期的随意化、依靠经验的管理到粗放式管理, 再到现在的精细化、标准化。此外, 如质量系统、安全系统等管理的子系统也遵循上述规律朝理想状态进化。若掌握了进化路线与趋势, 则系统未来的状态就能够被预测。

而每一次进化曲线的跳跃均由解决了一组冲突而诱发, 换句话说, 管理创新是通过消除或减少冲突来解决问题。那些不存在冲突的问题, 或采用折衷/妥协的方法解决问题则不是创新。重大工程施工的复杂性造成了大量的冲突问题, 包括工程目标之间 (质量与进度) 的冲突、工程主体之间 (业主与承包商之间) 的利益冲突等, 甚至可以说上述工程的各种问题均是由于各种冲突造成的, 而目前工程的大多数冲突解决的方式依然靠折衷或妥协的方式, 从某种程度上来说, 这种做法阻碍了管理系统朝理想化状态迈进。

工程建设各系统、各阶段之间相互作用往往呈现为一种网络关系, 工程某一个局部因素可能影响到工程许多部分, 影响的时间也可能具有较长的持续性, 甚至一些微小的影响会放大以招致严重的后果, 一个看似“微不足道”的起因或隐患可能会造成重大的工程事故。由于人的认识心理特点决定了人类具有“心理惯性”或“范例麻痹”, 造成了目前工程的静态化范式管理, 若通过TRIZ理论的九屏幕法系统分析工具, 从“空间/时间/界面”3个纬度对问题进行重审, 即从空间上动态审视不同系统的层级, 从时间上动态审视系统的过去与未来的状态、管理的长期与短期效应, 从界面上动态审视系统内部的关联作用, 可有效提高对重大工程这一复杂系统的认识以及工程管理的创新性。

综上所述, 应针对我国重大工程横向关联因素多、工程界面接口多、管理冲突多、施工效率低下、资源浪费巨大、信息综合性强, 以及事故的变异性、隐蔽性与突发性造成的不可预测等特点, 在一般工程项目管理基本思想与方法的基础上, 结合辩证哲学、系统论与认识论重构工程管理的基本思路。综合考虑工程质量、安全、进度、成本等各目标, 分别从时间、空间、界面等纬度对系统进行动态分析与冲突表述, 并通过定义理想状态、预测问题进化趋势、分析可用资源, 以及搜索工程管理创新案例库以非妥协的方式尝试减少或打破管理冲突, 最终保证在满足业主、监理、承包商等各主体需求的基础上, 以最少的资源实现工程各项目标。

1.3 工程管理问题解决基本流程与突破点

依托上述重大工程管理创新总体思想, 我们提出了基于TRIZ理论的重大工程管理问题解决基本流程 (如图1) 。在TRIZ理论的众多工具中, 应用最为广泛的是从前苏联专利库的上万个专利中提取出的40个发明原理, 它们可以用于解决各种技术领域与管理领域内的创新问题, 图1中的创新管理方法 (例如理想化状态、系统进化、案例库) 等最终都可转换为发明原理的应用。但TRIZ发明原理具有逻辑性和结构化程度差, 原理之间的重复和断层多, 并且难以记忆的特点[3], 这些特点增加了发明原理的应用难度并阻碍了TRIZ的推广与普及。

多年来, 众多国外学者尝试将发明原理进行改进, 如Osborn[10]将发明原理简化为SCAMMPERR模型, 该模型包括了“替换” (Substitution) 、“合并” (Combination) 、“适应” (Adaptation) 、“放大” (Magnification) 、“改变” (Modification) 、“转为它用” (Putting-to-another-use) 、“减少” (Elimination) 、“重组” (Re-arrangement) 和“颠倒” (Reversal) 等9种行为。Buzan[11]讨论了TRIZ与思维导图之间的关系, 并尝试从时间与空间的角度对发明原理进行改进。Mann[12]通过整合神经语言程式学与SCAMMPPER模型, 对发明原理重新解读。Nakagawa[13]使用统一结构化创新思考法 (USIT) 将发明原理简化为5大元素, 并在此基础上构建了一套问题解决流程。上述研究从不同程度降低了发明原理的应用难度与模糊性, 却破坏了原理的完整性与系统性。

发明原理的另一个应用难点在于将其应用于具体领域问题时需要将标准解解读为领域解, 这往往需要丰富的经验及领域知识作为知识储备。尽管众多学者已将众多领域及专业的发明原理应用案例进行了归纳总结[14,15,16], 但工程管理领域的案例还没有被涉及。

同时, 研究中国情境下的重大工程管理问题必然不能忽略工程管理主体的文化与行为, 必须要考虑中国人所擅长辩证与易理之道的东方思维方式。作为世界上首部阐述辩证思想的著作《易经》, 其对中国文化影响的领域非常广泛, 可以说是无处不在, 而TRIZ的研究者们都曾指出TRIZ的基本哲学思想使用了辩证思维[17,18]。因此, 本文尝试将中国古老的易经理论与TRIZ理论本身的哲学思想相结合, 通过以更符合中国人思维模式的方式对TRIZ的40条发明原理进行分解, 提高发明原理的可用性、普及程度以及在中国国情与文化下的应用效果。

2 易经六十四卦架构概述

若将易经六十四卦的构成图视为一个8×8的矩阵, 可以发现其具有较为系统性的结构。“太极生两仪, 两仪生四象”最先出自伏曦的《易经》。而准确表述这句话的出处来自解释《易经》的书———《易传》。《易传》共有10册, 其中《系辞》分上、下二册。“太极生两仪, 两仪生四象”出自《系辞》上传的第十一章, 原文为:“是故, 易有太极, 是生两仪, 两仪生四象, 四象生八卦, 八卦定吉凶, 吉凶生大业。”后人以“无极生太极、太极生两仪、两仪生四象、四象生八卦、八卦生六十四卦”来解释卦的构成。

3 基于易经六十四卦架构的发明原理分解

TRIZ的40条发明原理均为解决创新问题的方法或手段, 因此每一条原理通常由“行为”与“对象”两个基本元素构成, 我们将之定义为“行为元”与“对象元”。其中前者是指某种解决问题的动作或行为, 例如隔离、组合、替代;后者是指该行为所施加的对象, 例如系统、系统属性。

如前所述, 现有的40条发明原理具有抽象层次不同, 含义难以理解、应用领域过广造成可行性较低等问题, 因此亟须将发明原理分解并重新界定, 以提高其应用的有效性。下文将结合中国重大工程管理的典型场景与问题, 尝试将普适的TRIZ发明原理进行分解。对分解后的元素进行重构, 不仅能够还原甚至产生新的发明原理, 而且能够针对工程管理领域的特定问题提供切实有效的创新问题解决方案。

3.1 发明原理的行为元分解

如图2所示, 易经理论认为无极就是世界的本体, 是万物的本源。“无极生太极, 太极生两仪”, 即阴与阳;反之阴阳互补, 构成世间万事万物, 包括代表“阳”的思想世界与代表“阴”的物质世界。“两仪”又二分为四, 即是四象:太阳、少阳、少阴、太阴, 分别由创造思维、辩证思维、空间纬度与时间纬度所代表。“四象生八卦”, 进而产生解决发明问题的8种基本手段:自动化、调整 (行为的程度或物质的多少) 、反作用、多样化、合并、分离、替代以及移动。由易经演化而来的8种基本行为可进一步细化为24种子行为[19]。

3.2 发明原理的对象元分解

易经8×8矩阵第一列的八个卦象可作为发明原理的对象, 可分为两组, 前者为抽象层级较高的对象, 包括系统本体、系统行为 (作用于系统上的行为) 、系统功能与系统环境等4个参数。此外, 由于管理领域的研究对象是人, 因此后者分别从个体和群体两个维度对TRIZ的发明原理进行归纳, 后4个对象元依次从个体与群体两个层面进行划分, 分别为:感觉层面 (个体) 、心理层面 (个体) 、构成特性 (群体) 、文化氛围 (群体) 。与行为元类似, 每个基本对象类型可进一步细分为3类“子对象”。前4个参数分别从系统级别、积极/消极因素等方面进行子对象的划分, 后4个参数的分类如下:感觉层面原则上应根据人体的5大基本感觉划分, 然而嗅觉与味觉在工程管理中应用极少, 故忽略不及, 而视觉在所有的感觉通道中能够传递超过80%的信息[20], 故作为感觉层面的第一个纬度;听觉/触觉作为第二个纬度;第三个感觉纬度选择了本体觉。与人体面部5大基本感觉不同, 本体觉指来自于身体内部的肌肉、关节的位置觉、运动觉和震动觉, 反映了人体感觉的动态性一面[21]。

心理层面则根据心理学的三要素:认知、情感与意志进行划分[22]。认知阶段, 目的在于解决“是什么”或“什么事实”的问题。认知包括记忆、学习、思维等活动, 工程管理领域涉及的主要有如“学习”这类的高级认知活动。评价阶段, 目的在于解决“有何用”或“有什么价值”的问题。而意志 (或决策) 阶段, 目的在于解决“怎么办”或“实施什么行为”的问题, 因此在工程管理中“决策”的问题称为该纬度下的重要问题之一。群体构成分别按构成的形式、内部结构与群体内的界面3个纬度进行划分。最后, 群体的文化氛围主要考虑中国情境下复杂工程特有的文化氛围内涵, 即国际化合作趋势下的多元文化、典型中国文化与与时俱进的创新文化3个层面。

同时, 为了更好地将TRIZ发明原理应用于解决工程管理领域的实际问题, 我们参考了大量工程管理的实际案例[23,24,25,26], 总结出工程常见问题所涉及的对象, 并将其与TRIZ发明原理的对象元进行匹配与整合, 给出了面向工程管理领域的发明原理对象元类型汇总表, 如表1所示。

4 重大工程冲突管理应用实例

基于上述对TRIZ发明原理的行为元与对象元分解与重述, 下文以表1中的3个工程实例为代表, 讨论TRIZ发明原理在重大工程冲突管理中的应用。

实例3“重大工程组织应具有柔性化, 即主体的构成应当随着环境与任务的变更有所调整”对应的发明原理为“舍弃具有冗余功能的子系统”或“恢复有效部件”。重大工程组织应具有柔性化, 即主体的构成应当随着环境与任务的变更有所调整, 在工程建设的不同阶段采用不同的主体构成与组织机制。例如在工程施工阶段, 采用施工单位总承包模式, 由总承包企业整合所需资源, 这样使得任务完整、责任清楚, 有利于提升施工企业的控制能力;又如在工程设计阶段, 实行设计与科研联合, 并以设计单位为管理主体的机制, 有利于设计、科研实现“无缝链接”的需要。另外, 针对复杂工程的建设情况, 可以成立顾问与专家组, 为工程建设提供有力的智力资源。

实例4“招投标过程中, 业主着眼大局, 采用‘合理低价’原则, 达到合作共赢的长期目标”对应的发明原理为“把有害的因素转化为具有积极作用的因素”。价格是连接招标单位和投标单位的纽带, 对于招标单位而言, 最理想的目标是以最小的成本获得资源, 然而因刻意压价, 盘剥承包商和供应商的利润所导致的风险最终还是会回到工程质量上去。因此, 不追求最低价表面上看起来对招标单位带来经济上的损失与害处, 然而采用“合理低价”的原则, 在可接受的价格范围内寻找价格与质量、服务的平衡点, 可以化有害为有利, 获取到高质量的材料与施工工艺, 并为工程建设带来长期的益处。

实例6“在质量控制与安全控制中, 可通过切实有效的奖惩办法与严格的考核制度实现广大施工人员从被动适应到主动应变的转变”对应的发明原理为“使一个系统或物体能够为自己服务”, 简称为“自服务”。就工程主体而言, 自学习、自组织、自适应都属于“自服务”的范畴。以自学习为例, 大型工程由于建设环境复杂、施工难度大, 对建设组织与团队的创新能力具有很高的要求, 建立自学习机制能够有效地提高团队的创新能力。管理者可以通过学习平台的建设、诱导或激励手段的使用, 使复杂工程建设管理组织建立起完善的“自学习机制”, 让项目团队成员在学习中互相合作、在合作中升华情感, 使团队成员的思想观念、业务能力、管理机能、服务意识不断得到提升和增强, 不断适应项目组织创新和变革的需求。

5 结语

近年来, 工程建设规模与数量的显著增加使我国成为世界上首屈一指的工程建设大国, 然而我们在工程管理领域仍然以引进、吸收和改造国外项目管理知识与技术为主, 对管理主体的国情与文化因素考虑较少, 同时采用传统项目管理方法不能有效应对重大工程管理的复杂性问题, 因此, 本文结合阿奇舒勒创立的发明问题解决理论 (TRIZ) 的思想与方法, 尝试对工程管理思想进行变革与创新。

TRIZ的研究者们都曾指出TRIZ的基本哲学思想使用了辩证思维, 本文将发明原理分解为“行为元”与“对象元”两个元素, 参考了大量工程管理的实际案例, 总结出工程管理常见问题所涉及的8大类对象, 并给出了对应的发明原理与应用实例, 将分解后的元素进行重构, 不仅能够还原甚至产生新的发明原理, 而且能够针对工程管理领域的特定问题提供切实有效的创新问题解决方案。Pham[19]给出了普适的发明原理在概念设计应用中的重构方法, 以及基于二元合成的发明原理自动检索专家系统的建构, 后续工作将在此基础上将分解后的发明原理应用于工程管理领域。

摘要：针对重大工程管理的复杂性特点, 结合发明问题解决理论 (TRIZ) 中的发明原理与方法, 尝试以新的视角思考工程管理思想的变革与创新问题。结合易经六十四卦的构成方式、卦象含义以及典型工程管理情境, 将发明原理进行分解与表述, 旨在降低发明原理的模糊性, 提高工程管理领域下的应用有效性, 并为发明原理的自动检索的实现提供可行性。

TRIZ原理 篇6

关键词：技术冲突,汽车造型,创新设计

0 引言

现代汽车外观造型在优化动力性、舒适性和安全性的同时,产生了动力性与舒适性、动力性与安全性的两对矛盾,如何通过创新设计解决困扰汽车外形设计的两对矛盾是产品设计的根本目的。

TRIZ理论是指导创新活动的重要理论之一,它帮助引导设计人员在方案设计阶段快速地产生具有创造性的设计方案,利用TRIZ技术冲突解决原理可以很好地解决动力性与舒适性、安全性的矛盾等汽车造型设计问题。

1 TRIZ理论技术冲突解决原理

1.1 TRIZ技术冲突及其解决原理简介

TRIZ是俄文“发明问题解决理论”的词头。它是前苏联阿奇舒勒(GS Altshulle)及其领导团队,在研究世界上近250万件高水平发明专利的基础上提出的创新理论。

技术冲突是TRIZ理论中与产品创新相关的物理冲突、技术冲突及管理冲突3类冲突之一。技术进化原理是发明问题解决理论的核心,而解决冲突是技术系统进化的推动力。

技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果,为了消除技术冲突,必须把组成冲突的两个方面用39个标准工程参数进行表示,即把实际工程冲突,转化为一般的或标准的技术冲突。在此基础上,利用40个发明创造原理创建的冲突矩阵找到消除技术冲突的解,进而找到问题的解决方案。图1是利用TRIZ进行冲突求解的全过程。

1.2 冲突解决原理的应用扩展

TRIZ技术系统进化理论发现并确认了技术系统进化模式,以及技术进化路线;而且,技术进化模式与进化路线具有可传递性,在一个工程领域中总结出的进化模式、进化路线也能在其它领域实现。

冲突解决原理由原来擅长的工程技术领域分别向自然科学、社会科学、管理科学、生物科学以及工业、建筑、微电子、化学、生物学、社会学、医疗、食品、商业、教育等应用领域拓展[1]。在广告设计[2]、建筑设计[3]等产品创新设计领域也得到发展。同理,可以推定TRIZ理论同样能解决汽车外形创新设计的问题。

2 应用冲突解决原理移除汽车造型设计的两大基本冲突

产品创新的标志是消除或移走设计中普遍存在的冲突,从而产生新的解决方案。TRIZ理论独特的冲突解决原理为我们解决两大冲突设计提供了全新的可实现的路径。

2.1 动力性与舒适性冲突的移除

乘驾舒适需要足够的车内空间,这就意味着必须增加汽车外型的尺寸,尤其是横截面尺寸的增加,但如增加汽车的迎风面积,势必直接影响汽车的风阻系数。随着汽车技术的发展,汽车的速度越来越高,动力性与舒适性的矛盾就越来越突出。

研究表明,车速在70km/h左右时,克服风阻所消耗的功率就会超过克服路面阻力所消耗的功率。如果速度超过100km/h,绝大部分的功率就消耗在克服风阻上了,可见车身造型对于汽车行驶阻力的影响十分巨大[4]。

由汽车外形决定的空气阻力占到全部阻力的58%,干扰阻力约占整个空气阻力的14%,可以说,空气阻力系数主要是由这两部分产生的,所以,当汽车行驶的速度提高时,其燃油消耗也在不断增加,实验表明空气阻力系数每降低10%,燃油可节省7%[5]。

动力性与舒适性的矛盾转换成TRIZ技术矛盾冲突,就是速度与能量损失的矛盾冲突,希望改善的工程参数“汽车行驶速度”与恶化的参数“能量损失”的技术矛盾解决。根据TRIZ冲突解决矩阵表得出冲突矩阵集合两个工程参数给出了推荐的发明原理。

根据实际情况,选取(14)曲面化和(35)改变性质两条发明原理。以头部为例,当改变汽车前端设计参数,使前端设计尽量曲面化,外形接近流线形,并减小车头部的正面投影面积,CD值会明显下降。从而得到了更好的空气动力性[6]。所以,轿车车身应该尽量设计成流线型,横向截面面积不要太大,车身各部分用适当的圆弧过渡,尽量减少突出车身的附件。

成功案例当属福特Probe V概念车,此款车的外形成流线型、整个车身低矮、前低后高呈楔形,前部圆滑,车身后部做成逐渐收缩状,接近于理想的造型使福特其风阻系数(0.137)保持世界最低。

2.2 动力性与安全性冲突的移除

流线型可以减少空气阻力,产生高速度。但是,流线型汽车也有它的弊病。流线型车身的纵截面与飞机机翼的形状相似,高速行驶时会产生升力,使方向盘发飘,影响驾驶稳定性。如果车速进一步提高到时速100km以上,后轮的附着力也会减小,因后轮腾空会导致驱动力大幅度下降。根据风洞试验的结果,和汽车静止时相比,时速为100km时,汽车的附着力减少1/8;时速150km时,减少1/4;204km时,减少1/2[7]。遇到横向风时,车身可能会摆动,有脱离行驶轨道的危险。

由上述分析,一般流线型车型,如甲壳虫汽车、鱼型车,高速行驶时容易出现两个问题。一是受到侧风车身产生摆动;二是上升力导致的附着力减小驱动力下降。根据TRIZ理论,此问题归结为“结构的稳定性”。由此,动力性与安全性的矛盾,就转化为速度与结构稳定性的TRIZ技术矛盾冲突。

由上面技术冲突解决问题矩阵表给出的原理中,首先应用第二条原理:抽取,从物体中抽出产生负面影响的部分或属性,车身发飘和侧偏安全隐患的产生,是由于流线型车身的纵截面与飞机机翼的形状相似,从车体上方流过的气体一定比从车体下方流过的快,便会产生一股浮升力。随着速度的升高,下压力的损失会逐渐加大,上升力也随之加大。

然后应用第三条原理:局部质量:将物体、环境或外部作用的均匀结构变为不均匀的,让物体的各部分处于完成各自功能的最佳状态,或新增原理第71条部分或局部弱化有害影响原理,弱化或消除这一有害影响。首先想到的是在车身上装上一个翼,提供与升力相反方向的力,但是由于翼的自重较大,安装困难且空气阻力大而没有被采用。后来又想到在车身上安装前后扰流器,产生了“鸭尾”造型。沿车顶流动的空气,遇到“鸭尾”,产生向下的作用力,使后轮的地面附着力增大,特别是后轮驱动高速行驶时效果更加明显。

3 结论

TRIZ理论能够为设计问题的解决提供成熟的理论体系和方法,其快速简捷地获得解决方案的过程验证了TRIZ理论在汽车造型设计中的重要意义。

参考文献

[1]赵新军.技术创新理论(TR IZ)及应用.北京:化学工业出版社,2004.

[2]www.triz-journal.com/archives/2005/04/01.pdf.

[3]www.triz-journal.com/archives/2001/07/b/index.Htm.

[4]谷正气.汽车空气动力学[M].北京:人民交通出版社,2005.

[5]关欣、李陆山.空气动力学与汽车外形设计.[J]知识就是力量.2002.

[6]黄向东.汽车空气动力学与车身造型[M].北京:人民交通出版社,2000.

TRIZ原理 篇7

溢流阀是一种液压压力控制阀,在液压系统中主要起定压溢流、稳压、系统卸荷和安全保护作用,是液压系统中极其重要的压力阀件。现有的溢流阀按结构和工作原理不同,分为直动式溢流阀和先导式溢流阀。直动式溢流阀具有结构简单、灵敏度高等优点,但压力受溢流量变化的影响较大,调压偏差大,要求调压弹簧具有很高的刚度;而先导式溢流阀克服了直动式溢流阀的缺点,并具有通流能力强、调压范围广、启闭特性好等特点,在实际生产中获得了广泛的运用。

插装式先导型溢流阀(简称溢流阀)由于结构紧凑、调压范围大,因此在工程机械的液压系统中使用广泛。但在实际的生产中,工程机械常常产生了巨大的噪音,经分析,液压系统也是噪音源之一。液压系统中的压力波是一个小的冲击波,本身产生的噪声很小,但随油液传到系统中,如果与某个机械零件发生共振,就可能加大振动和增强噪声。每个阀门由于有弹性元件(弹簧)和运动质量(阀芯)的存在,构成了产生振荡的条件,易在工作时产生共振,发出噪音,溢流阀因其结构特点也是容易产生噪声的元件之一,因此有必要对溢流阀进行改进,以便降低其噪音,延长其工作寿命。

2 问题分析过程

2.1 产生振动的原因

溢流阀的结构如图1所示,其工作原理为压力调节弹簧用于设定压力值,主阀芯密封液压油,溢流时,油液从左边依次经过主阀芯节流孔、缓冲弹簧腔、导阀座节流孔,作用在导阀芯上,当左边的压力增大至调压弹簧设定压力时,导阀芯先打开,控制油液通过沟槽溢流,这时缓冲弹簧面压力逐渐降低,主阀芯向右移动,油液从进油口流向泄油口,完成系统泄压过程。

根据溢流阀的工作原理及结构,其产生噪音的原因如下。

(1)由于导阀部分有弹性元件(弹簧)和运动质量(导阀)的存在,构成了一个产生振荡的条件,而导阀前腔又起到了一个共振腔的作用,所以锥阀发生振动后易引起整个阀的共振而发出噪声。

此外,在高压情况下溢流时,导阀的轴向开口很小,仅有0.003～0.006 cm,过流面积很小,流速很高,可达200 m/s,易引起压力分布不均匀,使锥阀径向力不平衡而产生振动。锥阀和导阀座加工时产生的椭圆度、导阀口黏有脏物及调压弹簧变形等,也会引起导阀芯的振动。因此,先导型溢流阀的导阀是一个易振部位。

(2)主阀芯、缓冲弹簧同样构成了一个产生振荡的条件,在溢流后回位时与主阀座产生碰撞而发出噪音。

(3)系统中液压油产生的流速声主要由油液振动、空穴以及液压冲击等原因产生的噪声。因为流速声涉及整个液压系统,所以不在本文的研究范围以内,下面不作分析。

综上所述,主阀芯在回位时虽然产生了撞击,但是因为其关闭时左右油压的差值较小,同时主阀芯与主阀座为滑动配合连接,所以其产生的噪音较小,本文以降低导阀芯产生的噪音为主要研究对象。而先导阀部分因结构特点为产生振动的主要部位,其产生振动的原因可以分为以下2种:①溢流时导阀芯与导阀座节流口之间碰撞产生噪音。先导阀在开启时,在油压、重力等力的作用下,导阀芯会常常偏离中心,使导阀芯与节流口相互碰撞,发生振动从而产生噪声,如果油压高频变化,导阀芯就会频繁地撞击节流口,甚至产生啸叫现象,增加机器的噪声辐射,同时导阀芯在回位时因偏离了中心,导致回位不准,加速了导阀座损坏的速度。②回位时导阀芯与导阀座碰撞产生噪音。先导阀是利用调压弹簧来平衡导阀芯所受液压油的作用力,因此调压弹簧的刚度要求非常高,这就导致了导阀在开启与关闭时导阀芯与导阀座的阀孔尖边之间产生很大的冲击,从而产生了撞击噪音,如果油中有气泡或油压不均匀等,会造成阀芯频繁地开闭,产生高频的撞击声,也会使导阀在一定的工作时间内因冲击力造成损坏。

2.2 溢流时导阀芯与导阀座碰撞的解决方案

溢流时导阀芯与导阀座节流口碰撞的原因如下:在泄压时,在油压的作用下,导阀芯离开导阀座,因导阀芯与弹簧座之间有间隙,在重力的作用下导阀芯偏离了原来的中心位置,与节流口产生了碰撞,尤其是在油压高频的变化时,两者高频碰撞,产生了较大的噪音。

根据TRIZ理论对物质一场模型的定义,通过上面的分析可知,该问题属于需要改进的系统。油压的作用力是有害的,因此建立了导阀芯与导阀座的有害物场模型(如图2所示)。

根据上述模型产生的有害效应,查找76个标准解中的1.2子级,在表中“1.2物质一场模型的破坏,降低或抵消系统内的有害作用”找到了“S1.22通过改变现有物质来降低有害关系”。该问题的本质是导阀芯在油压、重力等各种力的作用下偏离了中心位置,因此结合标准解可得到解题思路:通过改变导阀芯、弹簧和导阀座三者之间的连接结构来避免导阀芯在油压作用下偏心的问题,进而解决碰撞产生噪音的问题。

综上所述,该问题的解决方案如下:把导阀芯与导阀座的连接结构设计成类似主阀芯与主阀座的连接结构,使导阀芯处于径向约束状态,防止它径向串动,只能进行轴向运动(如图3所示)。

2.3 降低回位时导阀芯与导阀座碰撞产生噪音的解决方案

导阀芯与导阀座的碰撞过程如下:导阀座在左边油压的作用下与导阀座节流口分离,系统开始溢流,系统的油压逐渐降低,某一时刻,右边的油压加上弹簧力大于左边的油压,导阀芯回位,与节流口贴合密封住液压油,溢流过程完毕。

从以上分析可知,产生碰撞的原因是因为调压弹簧推动导阀芯撞击导阀座,要减弱碰撞就需减小推动导阀芯的力,即调压弹簧的推力,由此可推断调压弹簧的推力越小越好,最好是没有。似是,导阀芯和导阀座密封液压油时需要调压弹簧的推力,因此从这个层面来说,这个推力越大越好,最小也要超过所设计的油压要求。

系统在调压弹簧这个组件上产生了矛盾:—方面需要推力大,另一方面需要推力小,即弹簧推力一边需要大,一边需要小。TRIZ理论把这种矛盾定义为物理矛盾。TRIZ解决物理矛盾的方法是实现矛盾双方的分离。TRIZ有以下4种分离方法。

(1)空间分离就是把矛盾双方在不同的空间上分离。当关键子系统矛盾的双方在某一空间只出现一方时,可以进行空间分离。

(2)时间分离是指矛盾双方在不同的时间段上分离,以降低解决问题的难度。当关键子系统矛盾的双方在某一时间段上只出现一方时,可以进行时间分离。

(3)条件分离是将矛盾双方在不同的条件下分离,以降低解决问题的难度。当关键子系统矛盾的双方在某一条件下只出现一方时,可以进行条件分离。

(4)系统级别分离是将矛盾双方在不同的层次分离,以降低解决问题的难度。当关键子系统矛盾的双方在关键子系统层次只出现一方,而该方在子系统、系统或超系统层次不出现时,可以进行系统级别分离。

系统在溢流时需要弹簧力大,而在回位时需要弹簧力小,因此可以运用时间分离方法。查询“分离方法与发明原理对应表”,查看各个原理的应用条件及案例,结合先导阀的结构,最后发现“动态特性原理”较适用,得到解题的思路:改变物体的工作环境,使其在工作的各阶段达到最优状态。结合溢流阀的实际情况,那么最优状态就是改变导阀芯的受力情况,使所需调压弹簧的推力很小,同时又能够达到密封液压油的需要,也就是要降低调压弹簧推动导阀芯的力,即降低弹簧的刚度。

对弹簧的受力情况作进一步分析,可得到密封时导阀芯的平衡公式为p右A右+Ft≥P左A左,其中Ft为溢流阀所设定的系统压力值。将公式进行转化,得到弹簧的受力公式为Ft≥p左A左-p右A右,可得出降低调压弹簧的刚度的方法,即减少导阀芯所受的左右两边的液压力差值。

对改进前的溢流阀结构进行分析,可知原来的结构中导阀座与外壳形成的油腔直接与回油槽接通,密封时,左边的油压全靠调压弹簧平衡,造成调压弹簧的设计弹力偏大,而在溢流后回位时,右边的油压等于左边的油压,再加上弹簧力远大于左边的油压,造成了较大的碰撞力。

应用前面得到的解题思路对溢流阀的先导部分进行改进:改进导阀芯与外壳形成的新油腔,该油腔不直接与回油槽接通,使导阀芯的右边也有油压力,这样就可以减小调压弹簧的设计弹力,进而减小导阀芯回位时的撞击力。改进后的方案如图4所示。

2.4 综合两个方案设计优点,裁剪形成最终方案

将上述两个方案的设计优点进行综合考虑,形成综合解决方案(如图5所示),既解决了溢流时导阀芯与导阀座的偏心碰撞问题,又解决了因结构原因造成调压弹簧设计弹力过大的问题。

综合解决方案虽然降低先导阀部分的噪音,但是此方案增加了一个组件,增加了系统的复杂性,并不是最优方案。按照产品进化定律,产品进化应朝着先复杂化然后简化的方向进化。产品进化过程中简化的实现可以通过系统裁剪来实现。通过裁剪系统的某个组件,然后把该组件提供的有用功能重新分配到其他剩余的组件及超系统组件上,改善技术系统。

TRIZ中的组件被裁剪后,该组件所需提供的功能可根据具体情况选择以下处理方式:①由系统中其他组件或超系统实现;②由受作用组件自己来实现;③删除原来组件实现的功能;④删除原来组件实现功能的作用物。

对溢流阀所有零件按是否可以由其他零件实现本零件的功能进行分析,主阀座、主阀芯、导阀芯、调压弹簧和外壳是必要件,缓冲弹簧可以减弱主阀芯与主阀座之间的碰撞,因此可保留缓冲弹簧,把导阀座和新增的导阀芯固定座裁剪掉,导阀座的功能由主阀芯实现,新增的导阀芯固定座的功能由外壳实现,得到如图6所示的解决方案。

3 结语

本文应用TRIZ理论对溢流阀产生噪音的原因进行了分析,然后应用TRIZ理论的各种解题工具寻找问题的TRIZ通用解,最后形成解决方案。通过应用TRIZ理论和各种工具解决溢流阀噪音的问题,得出了以下结论。

(1)相对传统的问题解决办法,TRIZ理论解决问题更加标准化,有效避免了各种传统创新设计方法的反复探索,让解决产品问题变得有律可循、有术可依,为解决创新中遇到的问题指明了方向,减少了研发工作量。

(2)利用TRIZ找出通用解方案之后,可再利用裁剪寻找到最优方案。

综上所述,通过应用TRIZ理论和各种工具寻找到降低溢流阀噪音的解决方案,给技术创新留下了巨大的、易操作的空间,让创新不再是一个概念或一句口号。

参考文献

[1]檀润华.TRIZ及应用技术创新过程与方法[M].北京:高等教育出版社.2010.