基予TRIZ理論有效解決汽車玻璃結霧問題的教學案例研究

王秀蓮 吳永志

摘要：TRIZ理論作為目前國際上360余種創新方法中比較系統、應用效果好的方法體系之一，在企業創新及高校創新中發揮了非常重要的作用。本文主要從創新方法實際教學案例出發來闡述TRIZ理論及應用。

關鍵詞：創新方法；TRIZ理論；教學案例

創新是民族進步的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力。近幾年，經過龍江創新團隊不斷地實踐摸索，得出了一套獨特的培訓理論體系和模式。將TRIZ理論作為技術創新的主要方法之一應用于企業生產實踐，大學生創新創業，中學生創新能力培養取得了顯著成效。

何為TRIZ理論？TRIZ理論如何應用？下面就以有效解決汽車玻璃結霧問題的教學案例為例詳細說明TRIZ理論是如何應用的。

案列：有效解決汽車玻璃結霧問題

1 項目來源及背景

該項目來源于汽車領域，高速行車時，前后車窗起霧，不僅遮擋駕車員的視野，嚴重影響駕駛安全，用現有除霧設備進行除霧短時問不能有效解決。普通家用轎車使用空調冷風除霧大約需要5分鐘，若以高速100公里/小時的速度行駛，5分鐘之內汽車會向前行駛8公里，比較危險。

2 初始問題描述

當前除霧系統的工作原理：空調冷風吹走附著在玻璃表面的小水滴。操作模式：選擇前窗除霧模式，將風速調到最大，然后打開A/C空調制冷，將溫度調到最低進行除霧，或者調節溫度到最高模式進行除霧。

主要問題：遇到雨雪天氣變化，由于車外比車內溫度低，車內的水蒸氣遇冷在玻璃上凝結成小水滴，附著在玻璃內表面，導致車內玻璃起霧。現有除霧設備霧時間相對較長。

限制條件：行駛狀態下除霧設備不影響司機駕駛；除霧方法操作簡單、快速，成本低。

3 解決方案簡述

3.1系統分析

利用九屏圖對當前系統空調除霧系統進行分析，得出未來超系統未來可以一種采用新型玻璃，子系統未來可以是柔性旋風導流管裝置、雙數風機加大功率，風道可采用多維風道。經過分析，明確未來汽車發展方向。

2）因果鏈分析

這部分主要可以從兩個方而進行因果分析，一方面是當前系統除霧效果不理想是因為除霧設備除霧時間長，除霧時間長主要原因為風對霧氣作用不足，從而分析出空調出風口角度單一、布置位置不合理，風量、風速不夠級，空調熱風溫度不足等原因。另一方面從玻璃結霧的角度進行分析，找到是由于玻璃內外溫差、玻璃材料容易附著霧氣及霧氣凝聚現象的原因；再進行深入分析得出玻璃導熱系數過快、水和玻璃之間浸潤現象等，經過因果鏈分析，找到了要解決問題及為什么會出現這樣的問題。

3）功能分析

通過進行組件分析得出外冷空氣冷卻玻璃，水蒸氣附著在玻璃上并形成霧氣，風扇驅動冷風，由換熱器加熱后經過風道，出風口把風輸送到玻璃表而從而消除霧氣。再通過結構分析找到功能載體作用于功能客體，有害的進行避免或消除，作用不足的加以強化和改善。最終得到系統功能模型圖如下：

3.2最終理想解

最終理想解的應用流程分為6步：（1）設計的最終目標？（2）最終理想解？（3）達到理想解的障礙是什么？（4）出現這種障礙的原因是什么？（5）不出現這種原因的條件是什么？ （6）創造這些條件所用的資源是什么？通過對本案例進行分析，將有效解決汽車玻璃結霧為最終目標，玻璃自己不結霧為最終理想解。玻璃在溫度變化條件下無法避免小水珠附著或玻璃在溫度變化條件下小水滴無法形成，出現這種障礙的原因是因為玻璃內外溫差變化、水汽低溫凝聚現象。要想不出現這種原因，前提條件是玻璃內壁溫度與車內溫度相同，水汽無法形成凝聚現象。最后創造這些條件所用的資源有風能、熱能、化學能、空氣和陽光等。

3.3運用TRIZ工具解決問題

3.3.1運用技術矛盾解決方法提出原理解

技術矛盾的定義為當改善技術系統中某一特性或參數時，同時引起系統中另一特性或參數的惡化。本案中從當前除霧系統除霧時問長這個矛盾出發，將提高空調風速、避免霧氣凝結、導致能量消耗增大作為本案的主要一對技術矛盾。通過建立問題模型對應的39個通用工程參數，改善的參數選定為物體產生的有害作用，惡化的參數為能量損失，對應查看阿奇舒勒矛盾矩陣表得到參考創新原理為：21快速法、35性能轉化法、2提取法、22變害為利法。

3.3.2運用物理矛盾解決方法提出原理解

物理矛盾是指在一個技術系統中對同一個參數提出了相反的或是不同要求時，就出現了物理矛盾。本案中從當前除霧系統考慮將為了消除霧氣，所以要提高空調風速，為了減小能量損耗，所以要降低空調風速定為一對物理矛盾。

運用空問分離原理找到3號局部質量改善原理、17號維數變化原理；運用時間分離原理找到9號預先作用原理、19號周期性原理；運用條件分離原理找到7號嵌套原理、24號中介物、25號自服務原理；運用整體與部分分離原理找到31號多孔材料原理、36號相變原理、39號惰性環境。

3.3.3運用物一場分析解決方法

通過物-場分析模型1和模型3中霧氣對玻璃有害作用，加入一種隔離材料來阻止有害作用或增加一個熱場抵消原來有害場的效應。通過物-場分析模型2風對霧氣效應不足，增加聲場來強化有用的效應。

3.4產生方案

通過運用九屏圖、因果鏈分析、功能分析、最終理想解等進行系統分析，運用TRIZ工具技術矛盾、物理矛盾及物一場模型等解決問題，最終概念方案19個，同時對這些方案進行專利檢索，部分方案己申請過相關專利，進一步驗證了TRIZ得到概念方案可行性。列表如下。

最后經過成本、復雜性、可行性、消除矛盾、產生新危害等五個方面進行綜合測評，方案17、方案11、方案12、方案1為本案的最理想方案。

4 結語

通過對有效解決汽車玻璃結霧問題的教學案例中應用TRIZ理論解決高速行駛中的汽車遇到的實際問題進行分析，表明TRIZ理論是一種可以解決人類生活生產中遇到的難題的簡單有效的有規律可尋的創新方法。通過TRIZ理論工具的應用，我們能夠迅速找出問題的主要矛盾并提出具有針對性和可行性的解決方案，對于解決我們生活中遇到的實際問題具有指導意義。

案例中可能存在不恰當之處，懇請各位專家指正，本人會不斷完善本教學案例。

參考文獻

[1]成思源等主編，技術創新方法——TRIZ理論及應用[M].清華大學出版社，2014.

[2]曹俊強.TRIZ理論基礎教程與創新實例[M].黑龍江：科學技術出版社，2013.

[3] 張武城著，技術創新方法概論[M].科學出版社，2010.