TRIZ方法及工具在工藝優(yōu)化中的應(yīng)用

梁曉珍++蔣靜++袁航宸++江定卿

摘 要：針對(duì)制造工藝中的工藝技術(shù)問題，運(yùn)用TRIZ方法及工具來優(yōu)化將提高問題的處理速度。該文在工藝實(shí)例中先對(duì)工藝問題進(jìn)行瓶頸分析，再運(yùn)用TRIZ理論的40個(gè)發(fā)明原理和矛盾矩陣表進(jìn)行優(yōu)化，提高問題的處理效率。

關(guān)鍵詞：TRIZ 矛盾矩陣 工藝管理 工藝優(yōu)化

中圖分類號(hào)：F273.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（a）-0138-02

工藝是生產(chǎn)制造中極其重要的內(nèi)容，工藝與產(chǎn)品的質(zhì)量直接相關(guān)。復(fù)雜產(chǎn)品、精密產(chǎn)品的制造水平在很多時(shí)候取決于其生產(chǎn)工藝技術(shù)的水平。

生產(chǎn)流程及工藝問題的優(yōu)化方法很多，相關(guān)的研究成果也碩果累累。由于TRIZ方法與工具在技術(shù)優(yōu)化方面的強(qiáng)大優(yōu)勢，越來越多的專家學(xué)者研究將其運(yùn)用到工藝優(yōu)化中，并取得了不錯(cuò)的成果。石宇強(qiáng)、吳雙運(yùn)用IE方法分析生產(chǎn)工藝流程中的瓶頸問題，對(duì)瓶頸問題使用矛盾矩陣及最終理想解進(jìn)行問題求解[1]；趙晶晶、段倩倩運(yùn)用TRIZ的40個(gè)原理和物理矛盾解決方法來優(yōu)化F-111戰(zhàn)斗轟炸機(jī)機(jī)翼能耗的問題并取得了成功[2]；李有堂等人應(yīng)用了TRIZ的矛盾分析及最終理想解優(yōu)化了液壓制動(dòng)主缸相貫孔圓角偏離的問題[3]。

1 TRIZ理論的方法與工具概述

TRIZ理論是阿奇舒勒和他的研究團(tuán)隊(duì)在對(duì)數(shù)百萬份高水平發(fā)明專利基礎(chǔ)上總結(jié)出來的有關(guān)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律，它擁有解決各種技術(shù)矛盾和物理矛盾的創(chuàng)新方法及算法，為技術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)化提供強(qiáng)有力的方法和工具。

TRIZ理論體系中內(nèi)容豐富，下面簡單介紹使用到的40個(gè)發(fā)明原理及矛盾矩陣。

阿奇舒勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)提煉出了具有普遍用途的40個(gè)發(fā)明原理并總結(jié)出了表述系統(tǒng)性能的39個(gè)通用參數(shù)，這些參數(shù)涉及了物理、幾何和技術(shù)性能等方面。他用39×39個(gè)通用工程參數(shù)和40個(gè)發(fā)明原理構(gòu)成了矛盾矩陣表[4]。在處理技術(shù)矛盾時(shí)，只要找出需要改善的參數(shù)和惡化的參數(shù)，查找矛盾矩陣表，得到對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理，利用這些發(fā)明原理進(jìn)一步分析可得到解決方法。

2 運(yùn)用TRIZ工藝優(yōu)化的實(shí)例分析

2.1 工藝實(shí)例

下面以工藝技術(shù)問題為例進(jìn)行優(yōu)化，為工藝的友好處理提供思路及方法。

車間反饋某預(yù)裝部件B的預(yù)裝時(shí)間較長，影響生產(chǎn)效率。工藝人員接到反饋后，對(duì)部件B的工藝流程進(jìn)行分析，認(rèn)為該部件生產(chǎn)工藝流程中存在著瓶頸環(huán)節(jié)，制約了生產(chǎn)效率。工藝工程師統(tǒng)計(jì)相關(guān)崗位的操作工時(shí)，查找瓶頸環(huán)節(jié)。部件B工藝操作順序說明如表1所示。

繪制出的部件B的預(yù)裝工藝流程則如圖1所示。

2.2 問題分析

現(xiàn)在來對(duì)以上工藝流程進(jìn)行詳細(xì)的問題分析。從工藝流程圖中可以看出，工序2的操作時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他工序，顯然是該流程中的瓶頸工序。按照瓶頸理論的指導(dǎo)思想，非瓶頸工序的工作計(jì)劃都得服從瓶頸工序，系統(tǒng)的有效產(chǎn)出決定于資源鏈上的薄弱環(huán)節(jié)——約束因素（瓶頸）。工序2是造成部件B預(yù)裝時(shí)間長、生產(chǎn)效率低的根本原因。在不增加工人的前提下，只有打破瓶頸工序2，才能縮短部件B的預(yù)裝工時(shí)，提高生產(chǎn)效率。

工藝工程師在分析工序2費(fèi)時(shí)較多的原因時(shí)發(fā)現(xiàn)手工焊接航插是耗時(shí)過多的根本原因。而采用手工焊接的原因是該印制板是異型柔性印制板、外形不規(guī)則、剛度低、柔軟、易彎曲，無法采用SMT工藝進(jìn)行表貼器件焊裝。因此生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量離散性大，無法保證質(zhì)量一致性，產(chǎn)品只能采用目測方法檢驗(yàn)焊點(diǎn)，效率低又容易漏檢。

2.3 運(yùn)用TRIZ方法優(yōu)化的過程

從以上的問題分析過程中，可以看出要打破瓶頸，攻克工序2操作時(shí)間過長的問題，最好的辦法是把手工焊接更改為SMT貼片，可以大大提高生產(chǎn)效率。既不改變?cè)械牟牧霞靶螤钣忠岣咂淇芍圃煨裕瑒t需要增加材料或物品來輔助。根據(jù)TRIZ理論矛盾矩陣應(yīng)用的第一步確定技術(shù)參數(shù)則可以選擇“32可制造性”作為欲改善的參數(shù)，而選擇“26物質(zhì)或事物的數(shù)量”作為被惡化的參數(shù)。第二步，查找TRIZ矛盾矩陣，表2是摘抄的需要查找的阿奇舒勒矛盾矩陣表。

從矩陣表中查找32與26對(duì)應(yīng)的方格，方格中對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理序號(hào)共有4個(gè)，分別是1、23、24和35。這4個(gè)發(fā)明原理與TRIZ理論40個(gè)發(fā)明原理一一對(duì)應(yīng)，分別是：1-分割，23-反饋，24-中介物，35-物理/化學(xué)參數(shù)變化。下面就這些發(fā)明原理進(jìn)行分析，查找解決的方法。

1-分割。此原理體現(xiàn)在3個(gè)方面：（1）將一個(gè)物體分割成獨(dú)立的部分。（2）使物體分成容易組裝和拆卸的部分。（3）增加物體被分割的程度。這個(gè)方法會(huì)破壞柔性印制板的外形，對(duì)本問題的解決不適用。

23-反饋。此原理體現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）引入反饋以改善過程或動(dòng)作。（2）如果反饋已經(jīng)存在，改變反饋控制信息的大小或靈敏度。此原理對(duì)問題的徹底解決貢獻(xiàn)不大。

24-中介物。此原理體現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）通過中介物來傳遞某一個(gè)物體或某一中間過程。（2）把一個(gè)容易移動(dòng)的物體和另一個(gè)物體暫時(shí)結(jié)合。此原理對(duì)問題的徹底解決幫助最大，借助中介物可以不改變?cè)瓉砣嵝杂≈瓢宓牟馁|(zhì)及外形。

35-物理/化學(xué)參數(shù)變化。此原理體現(xiàn)在4個(gè)方面：（1）改變物體的物理狀態(tài)，即物體在氣態(tài)、液體、固態(tài)方面進(jìn)行改變。（2）改變物體的濃度或密度。（3）改變物體的柔性。（4）改變問題。此原理建議改變物體的柔性，而該問題中不能改變?nèi)嵝杂≈瓢宓牟馁|(zhì)，此原理也不適用。

綜合以上分析，可以得出24號(hào)原理中介物是符合解決此次問題的原理。從此原理出發(fā)，工藝工程師采用借助輔助工裝的方法來解決此問題。工藝工程師根據(jù)異型柔性印制板的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了SMT焊接輔助裝置。該輔助裝置采用航空鋁合金制成托板，在托板上加工成型4個(gè)整體定位點(diǎn)和12個(gè)單件印制板定位點(diǎn)以及固定單件異型柔性印制板的定位銷，可以同時(shí)將6件異型柔性印制板精確定位、固定在托板上。

采用此輔助工裝后，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，可以采用SMT工藝同時(shí)加工6件異型柔性印制板，SMT一次完成流程只需要10 min，連續(xù)生產(chǎn)則只需要6 min。每件異型柔性印制板由原來手工焊接的15 min減少到每件1 min或1.67 min，生產(chǎn)時(shí)間大幅減少并且可以采用飛針檢測，產(chǎn)品質(zhì)量的一致性得到保證。

3 結(jié)語

從此工藝實(shí)例優(yōu)化過程中，采用TRIZ的矛盾矩陣及40個(gè)發(fā)明原理來解決工藝技術(shù)問題大大縮短了技術(shù)問題的處理時(shí)間，提高了問題的處理效率，提高了生產(chǎn)效率。因此，在工藝技術(shù)問題中，運(yùn)用TRIZ方法和工具是可行的。

參考文獻(xiàn)

[1] 石宇強(qiáng)，吳雙.TRIZ理論在生產(chǎn)流程優(yōu)化中的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2009，31（4）：4-6.

[2] 趙晶晶，段倩倩.國內(nèi)外軍工企業(yè)TRIZ創(chuàng)新方法推廣應(yīng)用研究[J].科技和產(chǎn)業(yè)，2013，13（12）：82-85.

[3] 李有堂，崔杰，解普.基于TRIZ的加工工藝4步驟設(shè)計(jì)法[J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，2009（3）：108-112.

[4] 劉訓(xùn)濤，曹賀，陳國晶，等.TRIZ理論及應(yīng)用[M].北京：北京大學(xué)出版社，2011.