基于TRIZ理論的合金絲停止位置改進方向研究

王 芳

（黑龍江省冶金研究所，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 TRIZ理論簡介

TRIZ理論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，其目標是完全解決矛盾，獲得最終的理想解。它不是采取折中或者妥協的做法，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。

2 待解決問題背景

在鋼材的煉制過程中需要向鋼包中加入一定量的金屬，先將這些金屬制成合金絲，然后通過喂線機將合金線注入鋼包中，待注入量達到要求后，退合金絲至指定的位置，在實際操作過程中，通過退絲是靠計算脈沖數來處理的，用霍爾傳感器來檢測被動輪轉過的轉數，按照轉數計算退絲的長度，所以存在檢測誤差和計算誤差，不夠準確。

3 分析工具

3.1 系統分析—九屏圖

根據現有設備的狀態對其過去、將來的子系統進行分析，尋找出一下技術方案：方案1：安裝準確度高的傳感器。方案2：安裝可以隨時觀測合金絲在退絲過程中移動位置的控制系統，并可以計算出停機的提前量或提前位置。

3.2 最終理想解

（1）設計的最終目標。合金絲退到指定位置（直導管的一端）喂線機就停機。（2）最終理想解。合金絲剛剛退到指定位置后機器自己停機。（3）達到理想解的障礙。如何知道合金絲退到指定位置；如何觀察到合金絲的移動情況；現有控制系統信息傳遞誤差大；尋找到一種成本低的控制方法；彎導絲管不能安裝傳感器。（4）出現這種障礙的原因。導管的材料不透明，不易檢測合金絲的位置；普通傳感器精準度低、易受震動影響且信息傳遞有延后；精準度高的傳感器成本高，并且傳感器不易安裝，受震動影響可能會存在誤差；彎導管有溫度，溫度影響檢測結果，不便安裝傳感器。提出技術方案：方案3：直導絲管和彎導絲管的材質用特殊材質替換，這種材質透明或者可觀察到合金絲移動位置。方案4：將直導管、彎導管前端制作成U型，上端開口，導管一周標有刻度線。方案5：彎導絲管用特殊材質替換，這種材質在50℃左右能夠變成透明的或者能夠看到內部物體移動的情況。方案6：在彎導絲管上安裝不受溫度影響的傳感器，檢測合金絲的位置。方案7：給機體安裝減震系統，使震動不影響傳感器的檢測和安裝。方案8：利用磁場原理，在彎導絲管外側安裝磁性物質，當退絲過程中，它能夠隨著合金絲的一端移動，從而知道合金絲的移動位置。

3.3 因果鏈分析

圖1 因果鏈分析圖

提出技術方案：

方案9：更換電機。方案10：改變直導管和彎導管的材質。

3.4 功能分析

系統功能定義：定位合金絲的位置

（1）組件分析

表1

（2）結構分析

表2

（3）功能模型

圖2 系統功能模型圖

提出技術方案：方案11：裁剪傳感器，換位系統外的組件來實現傳遞信息的功能。方案12：降低主動輪對從動輪的傳遞作用。（可以采用增加退絲過程中的摩擦力，進而降低傳遞速度，減少信息傳遞的誤差。）改變從動輪的形狀，使從動輪在進絲過程中能夠抓緊合金絲，促進合金絲前進，此時，是增加了從動輪與合金絲的摩擦力，在退絲過程中，從動輪反向旋轉，此時應減小從動輪與合金絲之間的摩擦力，從而降低退絲速度，從而減少傳感器的誤差。

4 運用TRIZ工具解決問題

4.1 技術矛盾

（1）原問題技術矛盾的表述

圖3 原問題技術矛盾圖

根據圖3確定要解決的技術矛盾發生在功率與速度之間，發生在喂線機工作的時候。

（2）問題模型。對應的39個通用工程參數改善的參數：速度 惡化的參數：功率

（3）解決方案模型。對應查看阿奇舒勒矛盾矩陣表得到參考創新原理為：19，35，38，2

提出技術方案：方案13：增加磁片的數量，進而增加脈沖數，減少誤差。

4.2 物理矛盾

（1）確定物理矛盾：電機功率應該A+大，以滿足合金絲的進入鋼包的速度要求；電機功率應該A-小，以滿足退絲的速度要求。

（2）擬采用空間原理。運用分割法提出技術方案：方案14：進絲、退絲采用不同的電機。

5 技術方案整理與評價

將以上方案整理歸納，有的可行性不高，有的成本高，有的復雜等，經方案評價打分，方案 1，11，13，14 可以進一步研究，以尋找實現目標的具體實施方案。