基于TRIZ理論的燃?xì)庠罹邉?chuàng)新設(shè)計(jì)*

周 亮，李志強(qiáng)

（廣東萬和新電氣股份有限公司，廣東佛山 528305）

0 引言

TRIZ意為解決發(fā)明創(chuàng)造問題的理論，英文為Theory of Inventive Problem Solving，縮寫為 TIPS，TRIZ為俄文首字母的縮寫[1]。它是以前蘇聯(lián)G.S.Altshuller為首的專家經(jīng)過五十多年對千百萬計(jì)的專利文獻(xiàn)加以搜集、研究、整理、歸納、提煉和重組而創(chuàng)建的一整套科學(xué)、高效的理論和方法[2]。經(jīng)過多年的發(fā)展，TRIZ理論已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空，機(jī)床，汽車，電子，醫(yī)藥，電器等各行各業(yè)中，并成為解決發(fā)明問題和技術(shù)問題的強(qiáng)有力的方法。

燃?xì)庠罹呤侨粘Ｉ畋匦璧膹N房加熱烹飪器具，在日常對燃?xì)庠罹叩那鍧嵾^程中，因?yàn)榛鹕w放置不到位從而導(dǎo)致火蓋與分氣座的配合處出現(xiàn)漏火，繼而使得火蓋和分氣座變形導(dǎo)致燒壞，存在非常嚴(yán)重的安全引患。運(yùn)用TRIZ理論進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，為解決燃?xì)庠罹呗┗饐栴}提供了思路和方法，更好地解決了問題。

1 基于TRIZ理論的燃?xì)庠罹呷紵鲃?chuàng)新設(shè)計(jì)

1.1 TRIZ求解問題的模式

TRIZ理論是一個(gè)完整的體系，包括技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化理論，沖突解決原理，物質(zhì)-場分析法，ARIZ解決發(fā)明問題的算法，效應(yīng)，48個(gè)通用工程參數(shù)，40個(gè)創(chuàng)新發(fā)明原理等內(nèi)容[3-4]。它不是針對某個(gè)具體研究領(lǐng)域，而是建立了解決發(fā)明創(chuàng)造問題的通用模型和方法，可以廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，具有非常大的普適性。TRIZ求解問題的模式如圖1所示。首先，將待解決的實(shí)際問題進(jìn)行抽象，轉(zhuǎn)化為TRIZ的標(biāo)準(zhǔn)問題，應(yīng)用TRIZ工具得到TRIZ的標(biāo)準(zhǔn)解，然后針對具體問題，應(yīng)用專業(yè)知識將TRIZ的標(biāo)準(zhǔn)解轉(zhuǎn)化為實(shí)際問題的最終解[5]。

圖1 TRIZ求解問題的模式圖

1.2 漏火問題的分析

現(xiàn)在國內(nèi)家用燃?xì)庠罹呱a(chǎn)企業(yè)的燃燒器主要為大氣式燃燒器，結(jié)構(gòu)如圖2。燃燒器火蓋與分氣座采用一個(gè)平面密封與一個(gè)軸向密封相結(jié)合的裝配結(jié)構(gòu)，在正常使用時(shí)，燃?xì)鈴幕鹕w上方的火槽噴出燃燒形成火焰，而火蓋與分氣座配合的其余部分為密封狀態(tài)，沒有火焰，其密封結(jié)構(gòu)如圖3所示。火蓋材料為鉛黃銅HPb59-1，分氣座材料為鋁合金ADC12。

圖2 改進(jìn)前的燃燒器

圖3 改進(jìn)前的燃燒器密封結(jié)構(gòu)圖

在實(shí)際使用過程中，很多消費(fèi)者清潔燃?xì)庠罹吆螅鹕w不容易放置到原來的密封狀態(tài)，從而導(dǎo)致燃?xì)庠罹吖ぷ鲿r(shí)，其配合處溢出的燃?xì)獗稽c(diǎn)燃，出現(xiàn)了漏火，火焰長期加熱使得火蓋變形，分氣座被燒壞導(dǎo)致燃?xì)庠罹卟荒苷Ｊ褂茫踔脸霈F(xiàn)安全事故。因此漏火問題主要在于火蓋進(jìn)行清潔維護(hù)時(shí)拆卸后的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1.3 應(yīng)用TRIZ工具求標(biāo)準(zhǔn)解

在TRIZ理論中，技術(shù)矛盾是指系統(tǒng)中一個(gè)作用同時(shí)導(dǎo)致有用及有害兩種結(jié)果，也可指有用作用的引入或有害效應(yīng)的消除導(dǎo)致一個(gè)或幾個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)變壞。技術(shù)矛盾用48個(gè)通用工程參數(shù)中的兩個(gè)工程參數(shù)來表示，分為改善的參數(shù)和惡化的參數(shù)。

根據(jù)上述對漏火問題的分析可知，希望改善的參數(shù)為21結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，惡化的參數(shù)為34可操作性。矛盾矩陣表如表1所示，表中的行表示惡化的參數(shù)，列表示改善的參數(shù)。行列交匯處單元格中數(shù)字為推薦的解決此問題的發(fā)明原理序號（共40個(gè)發(fā)明原理）[6-7]。

表1 矛盾矩陣表

查矛盾矩陣表可得，最適應(yīng)于該問題的發(fā)明原理序號為24，03，35，04，19，13，25。經(jīng)分析篩選，發(fā)明原理03（局部特性原理），35（狀態(tài)和參數(shù)變化原理）和04（不對稱原理）這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解可以用來解決漏火問題[8]。

1.4 創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)

根據(jù)得出的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解，逐一分析并設(shè)計(jì)漏火問題的解決方案。

（1）03局部特性原理：改變一個(gè)物體或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從均質(zhì)變成異質(zhì)。在此燃燒系統(tǒng)中，火蓋材料為鉛黃銅HPb59-1，分氣座材料為鋁合金ADC12。在使用過程中，一旦出現(xiàn)火蓋與分氣座沒有完全密封好，就會出現(xiàn)漏火，鋁合金的ADC12的熔點(diǎn)較低，從而導(dǎo)致分氣座被燒壞。因此將分氣座的配合部分局部使用耐高溫的材料，可以解決漏火后分氣座變形的問題，同時(shí)避免全部使用耐高溫材料而導(dǎo)致分氣座的成本過高。

（2）35狀態(tài)和參數(shù)變化原理：改變物體或系統(tǒng)的狀態(tài)和參數(shù)。現(xiàn)燃燒器中，火蓋與分氣座密封采用一個(gè)平面密封與一個(gè)軸向密封相結(jié)合的裝配結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)密封狀態(tài)，軸向薄壁在加工過程中產(chǎn)生的跳動(dòng)較大，加工精度難以保證，增大了漏火的機(jī)率。因此將原來的平面密封與軸向密封組合的密封狀態(tài)改變?yōu)槠矫婷芊馀c平面組合的密封狀態(tài)，可以降低零件的加工難度，提高加工精度，保證密封效果良好，從而杜絕了火蓋與分氣座密封處漏氣。

（3）04不對稱原理：利用不對稱的形狀，取代對稱的形狀。在燃?xì)庠罹呤褂眠^程中，火蓋放不到密封位置，消費(fèi)者不容易發(fā)現(xiàn)而繼續(xù)使用是造成漏火變形的主要原因，因此將原來的火蓋設(shè)計(jì)成在圓周上增加一突出的定位腳，與分氣座相應(yīng)的凹槽配合，如果火蓋不放置到位，則燃?xì)庠罹邿o法點(diǎn)著火，不能正常使用。

2 最終實(shí)施方案和效果

根據(jù)發(fā)明原理35改變火蓋與分氣座的密封狀態(tài)是能從根源上解決漏火問題；發(fā)明原理04通過在火蓋與分氣座上增加非對稱的定位配合可以有效預(yù)防漏火問題的產(chǎn)生，但是增加了消費(fèi)者操作的難度，也會給售后服務(wù)增加新的困難；而發(fā)明原理03通過改變分氣座局部材料提高其耐溫性能，在出現(xiàn)漏火的情況下，一定程度上可以延緩漏火造成的分氣座變形和損壞，但是卻沒有從源頭上解決問題，長時(shí)間的漏火仍舊會使得火蓋和分氣座變形損壞，甚至出現(xiàn)安全事故。

基于以上分析研究得出的創(chuàng)新方案，最終采取了原理35和原理04的方案相結(jié)合的方法。燃燒器最終具體實(shí)施方案如圖4所示，圖5為其密封結(jié)構(gòu)圖。改進(jìn)后的火蓋與分氣座裝配更加容易，密封效果更好。同時(shí)加工難度降低，加工精度容易保證。另外火蓋上的定位腳必須與分氣座凹槽配合到位后，燃?xì)庠畈拍苷｜c(diǎn)著火。這樣避免了消費(fèi)者無法發(fā)現(xiàn)火蓋沒有與分氣座配合好造成漏火而繼續(xù)使用。

通過反復(fù)的測試和試驗(yàn)，該方法可從源頭上解決漏火，從而杜絕了火蓋與分氣座變形及損壞的問題，避免了安全隱患。同時(shí)經(jīng)市場驗(yàn)證和統(tǒng)計(jì)，公司家用燃?xì)庠罹呗┗饐栴}的售后維修率降低60%以上，效果非常顯著，對廣大燃?xì)庠畹纳a(chǎn)企業(yè)具有實(shí)際指導(dǎo)作用。

圖4 改進(jìn)后的燃燒器

圖5 改進(jìn)后的燃燒器密封結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)束語

以上基于TRIZ理論中標(biāo)準(zhǔn)解的求解模式，從技術(shù)矛盾角度分析燃?xì)庠罹叩穆┗饐栴}，運(yùn)用TRIZ理論中的矛盾矩陣和發(fā)明原理求得標(biāo)準(zhǔn)解，對燃?xì)庠罹呷紵到y(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，通過改進(jìn)燃?xì)庠罹呷紵鞯幕鹕w與分氣座的裝配與密封結(jié)構(gòu)成功解決了燃?xì)庠罹叩穆┗饐栴}。從該問題的研究可以看出，TRIZ理論是一套科學(xué)成熟的理論和方法體系，是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的有效開發(fā)工具。利用TRIZ理論可以全面地解決產(chǎn)品開發(fā)過程中的實(shí)際問題。同時(shí)該課題的研究，證明了TRIZ理論在燃?xì)饩咝袠I(yè)應(yīng)用的可行性，為燃?xì)饩叩膭?chuàng)新設(shè)計(jì)提供了具有實(shí)際指導(dǎo)意義的借鑒方法[9]。

［1］王亮申.TRIZ創(chuàng)新理論與應(yīng)用原理［M］.北京：科學(xué)出版社，2010.

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