基于TRIZ理論的家庭火災自救逃生裝備設計研究

李偉民　韓麗　單會姿

摘要：在家庭火災自救逃生裝備的設計研究中，以發明問題解決理論（Theory of the Solution of Inventive Problems，TRIZ）為指導，發現在家庭火災自救逃生裝備設計中所出現的物理矛盾和技術矛盾，利用現代TRIz理論解決問題的三大步驟及相應工具，找到設計過程中解決矛盾的方法。并且以此為基礎，進行了個人設計的實踐與研究，探索出更合理的家庭火災自救逃生裝備設計方法。

關鍵詞：家庭火災；自救逃生裝備；TRIZ；物理矛盾；技術矛盾

一、前言

家庭火災自救逃生裝備的研究目的之一在于當家庭火災發生的第一時間內，可以有效的幫助遇險者進行逃生自救，減少人員的傷亡；其研究目的之二在于借助先進的技術手段和人機工程學理論，從家庭火災自救逃生裝備的功能的使用、形態的認知、產品的易用性及使用者的需求上進行創新設計，從而探索出符合我國家庭結構及室內火災特點的家庭火災自救逃生裝備，最終建立一個完整的產品以及系統架構。

本文以TRIZ理論為基礎，以家庭火災自救逃生裝備設計為研究對象，利用TRIZ理論中的問題識別、問題解決、概念驗證三大步驟及相應工具對家庭火災自救逃生裝備設計進行優化，從而得到更滿足用戶需求的產品。

二、TRIZ理論

TRIZ理論最先是由是俄國學者阿奇舒勒（G.s.Altshuller）在1946年提出的，并不斷完善至今。TRIZ理論即發明問題解決理論。TRIZ理論認為發明問題的核心是解決沖突，未克服沖突的設計不是創新設計。產品進化的過程是不斷解決產品所存在沖突的過程。一個問題解決的困難程度取決于對該問題的描述或程式化的方法，描述的越清楚，問題的解決方法就越容易找到。

三、基于TRIZ理論的矛盾分析及解決

（1）物理矛盾

物理矛盾是指同一個參數具有相反的并且合乎情理的需求。物理矛盾通常可以用分離矛盾需求，滿足矛盾需求，繞過矛盾需求三種方法來解決。分離矛盾需求是指造成物理矛盾的單一參數在不同的條件下有不同的需求，可以按照相應的條件進行分離，讓工程系統在相應的條件下具備某種特性而滿足這種需求。其解決方法分為基于空間分離，基于時間分離，基于關系分離，基于方向分離，基于系統級別分離。

在家庭火災自救逃生裝備設計的研究中，最基本的物理矛盾就是“大”與“小”的矛盾。即裝備箱既要滿足容量大，達到可以有足夠的空間容納自救逃生裝備的目的，又要滿足體積小，達到在不使用時節省空間的目的。自救逃生裝備箱為了實現收納的功能，同時出現了兩種矛盾的特征，即對空間利用的逆向追求。以自救逃生箱為例，使用時需要有足夠的空間容納各種自救逃生裝備：儲存時需要節省家庭室內空間。用抽象的語言可以得到時間分離法所適用的條件，即在指定的時間段中矛盾的一方如果可以不按一個方向發展，則時間分離法是可行的。

在確定可以使用基于時間分離法來解決這個物理矛盾后，可以嘗試用以下幾個發明原理來尋求解決方案：

發明原理9：預先反作用.發明原理10：預先作用.發明原理11：事先防范

發明原理15：動態特性.發明原理34：拋棄或再生.

通過對自救逃生裝備箱的實際分析后，其中最優化的發明原理10預先作用描述為如下：

預先對物體（全部或至少部分）施加必要的改變。

預先安置物體，使其在最便利的位置開始發揮作用而不浪費輸送時間。

（2）技術矛盾

技術矛盾是指一個作用同時導致有利和有害兩種結果，也可指有用作用的參與或者有害效應的消除導致一個或幾個子系統或系統變壞。常表示為一個系統中兩個子系統之間的矛盾。

在家庭火災自救逃生裝備設計的研究中，不可避免的出現技術矛盾。對此可以描述為：自救逃生裝備的裝置復雜化的設計，會同時導致有利及有害兩種結果。有利的結果是裝置的復雜化有利于自救逃生裝備更好地實現多種功能；有害的結果是裝置復雜化的同時，導致這個裝置系統出現連接構件脫落的幾率增大，即變相地降低了整個裝置系統的穩定性。所以，在概念設計中要求到達這樣的預期：既要使自救逃生裝備的功能多樣化、重量輕，又要使該自救逃生具備較好的穩定性。

在參照TRIZ理論提出的39個通用工程參數的標準描述后，可以將自救逃生裝備的需求進行分析，即描述為希望改善的通用工程參數是裝置的復雜性（N0.36），但是因此而帶來的矛盾，惡化了其他的某些通用工程參數，即結構的穩定性（N0.13）。

由矛盾矩陣表可知，2、22、17、19都是發明原理中推薦的解決方法，其中最優化的是發明原理17，描述為如下的維數變化：

將物體變為二維（如平面）運動，以克服一維直線運動或定位的困難；或過渡到三維空間運動以消除物體在二維平面運動或定位的問題；單層排列的物體變為多層排列；將物體傾斜或側向放置。

四、結語

本文以研究家庭火災自救逃生裝備的設計流程中所出現的物理矛盾以及技術矛盾為核心，以TRIZ理論為指導，分別利用了分離原理與發明原理，提出了物理矛盾和技術矛盾的解決方法。然后將家庭火災自救逃生裝備陌生化，回到最初的設計原點，這樣的思索過程造就了更合理更人性化的設計。