基于TRIZ理論的多功能瓷磚設計

□滕 磊 朱 團

瓷磚將來的發展將更加迅速，且一直保持低碳、綠色、環保新型高科技術的制造方法。瓷磚用多孔材料做坯體，體積密度在0．6～1．0左右，再在坯體表面施釉處理，使之既具有多孔材料的保溫節能效果，又具有釉面磚的特點。開發出比現有陶瓷磚更薄更輕的、能漂在水面上的多功能瓷磚。此瓷磚可用于制造新型材料。研發出透水能力加強路面瓷磚，可透水，避免路面積水。瓷磚在各行各業有著非常廣泛的應用，應用TRIZ理論進行分析，開發出具有良好的使用價值和廣泛的推廣價值的多功能瓷磚。

一、TRIZ理論簡介

(一)概念。TRIZ理論是建立在辯證唯物主義觀點之上，是辯證唯物主義在工程技術領域的最好詮釋。其核心觀點就是技術系統在產生和解決矛盾中不斷進化。所有問題都可以被濃縮為三個不同類型，并表現為三種相應的結構模型:管理問題，技術問題和物理問題。TRIZ理論自始至終強調運用積極的思維克服慣性思維的束縛。

(二)發明問題解決理論的核心是技術進化原理。按這一原理，技術系統一直處于進化之中，解決沖突是其進化的推動力。阿奇舒勒依據世界上諸多著名的發明專利，研究了消除沖突的方法并建立了一系列基于各學科基礎知識的發明創造模型。這些模型包括發明原理、發明問題解決算法及標準解等。在利用TRIZ解決問題的過程中，設計者首先將待設計的產品表達為TRIZ問題，然后利用TRIZ中的工具，如發明原理、標準解等，求出該TRIZ問題的普適解或稱模擬解，最后設計者再把該解轉化為該領域的解或特解。圖1表明了利用TRIZ進行問題求解的全過程。

(三)TRIZ理論的特點和優勢。相對于傳統的創新方法，比如試錯法，頭腦風暴法等，TRIZ理論具有鮮明的特點和優勢。它成功地揭示了創造發明的內在規律和原理，著力于澄清和強調系統中存在的矛盾，而不是逃避矛盾，其目標是完全解決矛盾，獲得最終的理想解，而不是采取折衷或者妥協的做法，而且它是基于技術的發展演化規律研究整個設計與開發過程，而不再是隨機的行為。實踐證明，運用TRIZ理論，可大大加快人們創造發明的進程而且能得到高質量的創新產品。它能夠幫助我們系統分析問題情境，快速發現問題本質或者矛盾，它能夠準確確定問題探索方向，不會錯過各種可能，而且它能夠幫助我們突破思維障礙，打破思維定勢，以新的視覺分析問題，進行邏輯性和非邏輯性的系統思維，還能根據技術進化規律預測未來發展趨勢，幫助我們開發富有競爭力的新產品。

圖1

二、問題分析及解決方法

(一)問題描述。現在市場上的瓷磚都有著這樣或者那樣的問題，例如:一般瓷磚都有輻射，對人的身體不好，尤其對嬰幼兒;瓷磚鋪在地上時間久了，會粘有很多不易清洗的污漬;在冬天，低溫情況下，容易起拱;瓷磚在地上鋪久了，經過長時間的擦洗，還容易破碎。下面用TRIZ理論的方法來對瓷磚進行一個創新設計，爭取想出一款功能更加完善，實用性更強的多功能瓷磚。

表1 瓷磚優缺點比較

(二)應用TRIZ理論的阿奇舒樂勒矛盾矩陣。

表2

1．解決瓷磚輻射污染的問題。改善的技術特性參數:14#強度——光的強度不同;18#光照度——物體的適當亮度、反光性、和色彩;33#可操作性——瓷磚是具有多孔的;31#物體產生的有害因素——使得人體疲勞。惡化的技術特性參數:36#結構的復雜性——要減少輻射污染必然使得結構較復雜的瓷磚而言更難改善。查沖突解矩陣可知使用的解決原理是:26，35，32，17(表2)。

解決方案:利用35和32#兩原理中的物理狀態和顏色改變，使物體的物理狀態、濃度、粘度、柔性、顏色為之改變，減少污染系數。

2．解決瓷磚耐磨性弱的問題。改善的技術特性參數:34#物體產生的有害因素——使得人體疲勞。惡化的技術特性參數:36#裝置的復雜性——其形狀必將更加的復雜。查沖突解矩陣可知使用的解決原理是:19，1，31(表3)。

表3

解決方案:利用1和31#分割原理中的物體能容易組裝和拆卸，和多孔材料作增強耐磨性。

3．解決瓷磚越冷越起拱問題。改善的技術特性參數:35#適用性及多樣性。惡化的技術特性參數:36#裝置的復雜性。查沖突解矩陣可知使用的解決原理是:15，29，37，28(表4)。

表4

解決方案:利用37#熱膨脹原理中的熱膨脹和熱收縮材料，組合不同膨脹系數的材料，來減少膨脹系數。

4．解決瓷磚難清洗的問題。改善的技術特性參數:27#可靠性——瓷磚是否能夠可靠的將地板上的水吸干凈。惡化的技術特性參數:26#物質或事物的數量——很可能需要增加某一具有強吸附能力的物質。查沖突解矩陣可知使用的解決原理是:21，28，40，3(表5)。

表5

解決方法:用3和40#改變局部和復合材料原理，用復合材料來替代單一材料，和把物體的每個部分處于各自動作的最佳位置，來便于清洗。

(三)五個W兩個H。又稱七何分析法，是二戰中美國陸軍兵器修理部首創。簡單、方便，易于理解、使用，富有啟發意義，廣泛用于企業管理和技術活動，對于決策和執行性的活動措施也非常有幫助，也有助于彌補考慮問題的疏漏。

圖2

WHERE——原料來自哪里?

所需的原材料大多是金屬氧化物。多年來，三種金屬氧化物是瓷磚生產最重要的三種氧化物:粘土、粉狀石英、和長石。

WHAT——制造瓷磚的設備有哪些?

壓機、球磨機、窯爐、干燥塔、磨邊線、拋光線。

WHO——一線工作者是誰?

機器，專業人員和非專業人人員。

WHEN——一個流程多長時間?

一般在10-20小時。

WHY——為什么產品的制造要經過這么多環節?

經過這些環節后，可以達到更好的效果和想要的結果。

HOW TO——怎樣才能使產品更加美觀大方?

在其中摻加一些復合材料與之原氧化物結合。

HOW MUCH——功能指標達到多少?

分別達到各自的百分率。

(四)和田十二法(管理創新方法72變)。創意是創造生意的源泉，是否具備創新精神，就在于你平時是否善于思考，樂于嘗試新事物、新方式和新方法。

創意不是天生的，而是后天通過對規律的思考，對事物的判斷，不斷地演練形成的，培養創意的方法舉不勝舉，關鍵在于實用。

表6

三、資源分析

一是把這些弊端互相利用，摻插些其他物質，可能會達到有效的效果。二是瓷磚本身就有許多的小孔，可以利用這些小孔，來增強瓷磚的強度。三是利用清洗劑里的一些化學試劑與瓷磚的組成成分反應，并且可以快速清洗污漬還可以加強硬度。四是利用外面的強光來消除瓷磚的輻射，改善瓷磚本身就有的熱脹冷縮的性質。

四、理想解、解決問題

(一)瓷磚輻射污染。利用35#和32#兩原理中的物理狀態和顏色改變，使物體的物理狀態、濃度、粘度、柔性、顏色為之改變，減少污染系數。

(二)瓷磚耐磨性弱。利用1#和31#分割原理中的物體能容易組裝和拆卸，和多孔材料作增強耐磨性。

(三)瓷磚越冷越起拱。利用37#熱膨脹原理中的熱膨脹和熱收縮材料，組合使不同膨脹系數的材料，來減少膨脹系數。

(四)瓷磚難清洗。利用3#和40#改變局部和復合材料原理，用復合材料來替代單一材料，和把物體的每個部分處于各自動作的最佳位置，便于清洗。

五、結語

瓷磚在各行各業有著非常廣泛的應用，并且多功能瓷磚具有良好的使用價值和廣泛的推廣價值，瓷磚在家庭裝修中是不可缺少的建材，多功能瓷磚易清潔、防水、防潮，被運用于油煙比較多的廚房，還有潮濕的衛生間，多功能瓷磚的應用越來越廣，在美化空間上有了自己獨特的味道，韻味十足的曲線，千變萬化的色彩，居室環境更豐富多彩，是個能體現主人喜好與品位的重要細節。

［1］曹福全．創新思維與方法概論——TRIZ理論與應用［M］．哈爾濱:黑龍江教育出版社，2009

［2］周勝生，丁雷，李超凡，李楠，廖佳佳．基于TRIZ理論的創造性輔助判斷法——“矛盾法”探析［J］．科技管理研究，2012

［3］薩拉馬托夫．怎樣成為發明家:50小時學創新［M］．莫斯科:教育出版社，1990

［4］古特良夫切夫．尋找直接解決技術問題的方法［M］．莫斯科:河源出版社，1991