創新設計理論在機械產品創新設計中的應用探討

摘 要：創新設計理論也叫做TRIZ理論，是目前設計中的核心，在機械產品創新設計中被廣泛應用，可以體現企業的競爭實力。這篇論文主要講述了RTIZ理論起源以及發展、各種沖突的概念以及解決措施。以實例說明RTIZ理論在機械產品創新設計中的作用。最后，針對RTIZ理論如何在國內制造企業進行推廣，提出了策略。

關鍵詞：TRIZ理論，創新設計，機械產品，

二十一世紀全世界范圍內機械產品激烈競爭，各個國家都很重視如何提高產品的設計水平，增強其競爭實力。而產品設計最主要的目標就是對產品進行創新，滿足消費者的需要并且占據市場更重要的位置，所以，要想增強機械產品自身的競爭實力，最根本的途徑就是重視創新設計。創新設計理論又叫做TRIZ理論，是設計的核心理論，目前已經在機械產品創新設計中被廣泛應用，可以提現企業的核心競爭力。1946年，前蘇聯G.S.Altshuller創立了TRIZ理論，指的是發明問題的解決理論。以這個理論為基礎，軍事工業得到了很大的發展。二十世紀九十年代開始流入美歐，在某些企業當中開始應用并且推廣，取得了很多發明專利，隨之也產生了經濟效益，當很多國家興起了TRIZ理論研究和推廣的熱潮。1998年之后，TRIZ理論開始在中國出現，不少科研機構把TRIZ理論作為技術創新的首選，積極的進行探索。這篇論文主要是探討TRIZ理論主要內容以及在機械產品創新設計中的應用。

1.TRIZ理論基本內容概述

TRIZ理論的觀點是，發明問題的關鍵是解決沖突，而解決沖突需要遵守相關的原則：對系統的某個零部件或者性能進行改進時，不可以影響到系統或者相鄰的其他零部件以及性能。沖突主要包括技術沖突和物理沖突，物理沖突指的是如果對一子系統出現相反的要求時所出現的沖突，系統的某個部分同一時間出現兩種相反的狀態，主要是由一個參數造成的。技術沖突的含義是系統的某個部分性能增強造成了有害以及有用兩種結果，也可以理解為有益作用被引入或者有害作用被消除，造成其他的一個或者幾個子系統性能降低，這種問題主要是由兩個參數造成的。

G.S.Altshuller在理論當中提出了四十條沖突解決原理，也就是發明原理以及沖突解決矩陣的含義，各種領域的相互沖突的特性通過高度的概括，抽象成為三十九個技術特性參數（也叫做通用工程參數），矩陣中的行代表沖突惡化的參數，列代表沖突改善的參數。針對技術沖突，可以以沖突矩陣為基礎，找到對應的發明原理，從而找到解決問題的辦法；針對物理沖突，通常利用分離原理了可以找到解決辦法，發明原理和分離原理之間具有一定的關系，一條分離原理，可以對應很多條發明原理。

2.TRIZ理論在機械產品創新設計中應用

2.1.TRIZ理論在機械創新設計中應用的步驟程序

將TRIZ理論應用到機械創新設計當中，主要的步驟是：對機械系統問題進行分析，明確關鍵的技術功能，找到造成系統中問題的參數，對沖突的類型進行判斷。如果系統中的問題主要是由一個參數造成的，屬于物理沖突；如果是由兩個參數造成的，屬于技術沖突。可以通過分離原理解決物理沖突，對分離方法進行確定，包括時間分離、空間分離、整體和部分的分離、基于條件的分離，根據實際的分離原理和解決沖突的發明原理的對應關系，找到解決問題的辦法。技術沖突，第一步要確定惡化技術特性參數和改善技術特性參數，再以沖突矩陣為基礎，找出對應的發明原理，從而找出解決問題的辦法。最后，把推薦的對應的發明原理應用的具體的問題上，對每一個原理在具體問題上的實現和應用進行探討。

2.2.呆扳手的創新設計案例

設計初期的呆扳手在松開或者擰緊六角螺母或者螺栓時，因為螺母或者螺栓受力點在兩條棱邊，很容易變形，因此無論是松開還是擰緊都比較困難。而新的設計需要避免原來設計當中的缺陷。后來美國一項以沖突矩陣為基礎的專利解決了這個問題。這個專利是從三十九個通用工程參數當中選擇一對特性參數：1）提高質量的參數：物體所產生的有害因素，可以對螺母或者螺栓減少磨損。2）可以造成負面影響的參數：制造精度，全新的改進有可能造成制造的困難。然后把上面的兩個參數代進沖突矩陣，可以得到下面四條發明理論，即是：維數變化、小對稱、拋棄與復制、修復。通過分析維數變化以及小對稱這兩條發明原理可知，經過創新的呆扳手工作面的某些點可以和螺母或者螺栓的側面相接觸，而不僅僅是接觸棱邊，因此解決了這個問題。

通過這個實例可以說明，機械產品的某些參數或者特性進行改進之后會造成其他參數和特性的惡化，可以通過沖突矩陣來解決這種技術沖突，這說明在機械產品設計當中應用TRIZ理論時具有價值的。

2.3.某飛機的航空發動機引擎罩的創新設計案例

某飛機的航空發動機引擎罩在設計時，表現出來的技術沖突是：一方面希望發動機可以吸入較多的空氣，另一方面又希望發動機罩和地面之間的距離可以不減少。把它轉化為物理沖突：應該將發動機罩的直徑加大，這樣有利于吸入空氣，但是直徑又不宜過大，避免機罩和路面的距離減少。

這個物理沖突可以用空間分離原理進行解決。空間分離所對應的發明原理當中有No.4不對稱原理。根據這個原理，可以把原來的對稱設計變更為不對稱的設計。如下圖所示。

圖1：發動機罩改進設計方案示意圖

3.結束語

中國的機械產品比較落后、缺乏技術創新力量、市場比較低迷，主要是因為企業缺乏適應市場需要的新產品開發以及技術創新的能力和機制。尤其是國內很多中小型企業資金匱乏、開發新產品的能力比較差，亟需相關新產品開發技術的支持。而TRIZ理論可以推動技術創新在機械產品設計中的應用。

作者簡介：董海明 ，男，1991年2月出生，本科，主要從事機械設計制造及其自動化方面工作。