基于TRIZ的產品創新設計研究及軟件開發

張玉靜 呂震宇

摘 要：企業想要獲得持續有效的發展，技術創新是必不可少的，目前，應用比較廣泛的創新方法是發明問題解決理論（TRIZ），該理論的應用有效的結合了設計理論和方法，將設計的過程更加詳細的展示出來，達到了減少設計時間的目的，提高了產品研發設計的效率。本文重點探討了在此理論背景下產品創新設計的分析和軟件部分的開發情況。

關鍵詞：TRIZ;產品創新;產品設計研發;軟件開發

1 緒論

計算機和網絡技術的不斷發展，也使得產品的創新設計變得智能化和現代化，尤其表現在機械創新設計上，這對于社會和國家的發展具有重要的意義。產品的創新可以為企業的發展帶來更多的經濟收益，并且具有一定的市場價值。所以，在企業的發展中，創新設計方面的研發是非常關鍵的階段。本文在闡述了TRIZ理論以及技術進化理論，在此理論的基礎上，以扳手技術創新作為案例進行分析，對扳手的進化模式以及路線進行分析和選擇，從中分析出扳手的結構是不是需要進行創新設計，進而獲得優化后的扳手。

2 TRIZ理論及技術進化理論概述

2.1 TRIZ的定義及原理

TRIZ是建立在知識和面向發明人的系統性的一種方法學。其包含三個方面的方法：知識的方法、面向人的方法以及系統化的方法。TRIZ在產品的新設計以及設計的初始階段可以幫助設計者提供產品設計的過程模型、工具以及方法，涉及的內容包括產品進化論、沖突解決、物質-場分析等等。TRIZ的基本原理涉及到三個方面：第一，企業以及科學技術中所出現的問題及解決辦法總是重復出現;第二，兩者的發展變化也是重復的;第三，高校的創新性活動不屬于專業領域內的科學知識。

2.2 TRIZ解決問題的流程

一般情況下，對待工程的問題，TRIZ的使用率是比較高的，想要更好的應用TRIZ，這就需要更加明確其解決問題的流程，其應用的步驟主要有以下幾個：（1）分析定的問題;（2）分析后一旦發現有沖突，需要利用原理解決，一旦問題明確但是不知應該怎樣解決，需要利用效應解決;（3）預測創新技術系統過程，明確進化的模式，選擇進化的路線;（4）形成解決問題的原理解;（5）評價該原理是不是可以滿足實際的需求，可以不可以解決問題，假如能夠滿足，就可以實施后邊的設計任務，假如不能夠滿足，那么就需要繼續分析分析和后面的步驟。

2.3 技術進化理論

TRIZ中的技術進化理論，是以世界專利庫中的數據新型作為分析的基礎，并發現以及明確產品技術結構上進化的未來發展方向，也就是技術進化模式和進化路線。首先是產品的技術預測，技術預測的作用主要是可以達到增加企業決策的質量，對技術的性能、進步、替代以及成功率等方面的預測，預測的方法一般有：探索型的預測方法、規范型的預測方法以及邏輯性的預測方法。其次是技術進化理論，該理論是利用世界專利庫的分析，發現并明確技術結構上存在的發展趨勢，該理論可以很好的指導產品的創新新技術的設計和發展，其進化周期分為嬰兒時期、成長時期、成熟時期以及退出時期。

3 基于TRIZ的產品創新設計及軟件開發案例分析

在機械制造業中，扳手是必備的工具，扳手的種類比較多，在發展的進化過程中，應該向那個方面發展是重點分析的問題，本文在基于RTIZ理論和軟件系統進行分析和闡述。

3.1 進化模式及路線

根據軟件系統，對扳手的技術進化模式和路線為：

（1）模式1：進化方向為理想化水平發展，路線：內部添加-外部添加-環境中添加-物體間添加;

（2）模式2：技術系統集成化進而簡化，路線：單系統-雙系統-三系統-多系統;

（3）模式3：添加動態和可控制性，路線：剛性體-一個鉸接-多個鉸接-彈性體-分析結構（包括氣體和液體）-場;

（4）模式：添加自動化，降低人工操作，路線：人-人工操作（手工）-人工操作（動力）-人工操作（半自動）-人工操作（自動化）-全自動化工具;

（5）模式：宏觀系統發展為微觀系統，路線：大規模-小規模;

（6）模式：向系統的幾何結構模式進化，路線：零維-一維-二維-三維。

3.2 扳手的進化潛能

根據本次設計的分析得出：扳手進化潛能方向為模式3。依照軟件系統的進化模塊的增加動態性路線。軟件系統為基礎設計出扳手（一個鉸接）。

當增加了縱向手柄后，其占據的空間比較大，是不方便攜帶或者是儲存，那么為了解決這個問題，這就需要采用軟件矛盾矩陣模塊。解決的方案主要為：手柄臨近橫向工作場所的時候，縱向手柄可以將其進行折疊，之后再放到橫向手柄上，同時通過橫向手柄擰緊或者是松開螺母，當手柄需要旋轉到臨近縱向時，則可以將縱向的手柄實施打開，通過縱向手柄把螺母擰緊或者是松開，之后就可以獲得優化和創新之后的扳手。

在分析了目前扳手在各個模式以及路線下的情況為基礎，依照產品進化的現狀，進而預測出扳手是不是需要進行結構創新以及發展的方向，并聯系軟件對模式和路線的解釋，實施扳手結構的優化，在產品創新設計中，技術沖突問題的解決方案是矛盾矩陣模塊，之后獲得了創新結構的扳手。

4 結語

在我國的機械制造企業中，TRIZ理論及技術進化理論的應用是非常關鍵的，本次重點對技術進化理論進行了分析和研究，在此基礎上，設計和開發出了基于TRIZ的產品創新設計，在介紹了TRIZ理論基本原理的基礎上，描述了TRIZ解決問題的具體流程，同時對技術進化理論進行了分析，結合實際的案例應用，整理出多種技術進化模式和路線，并進行深入的分析，并預測出扳手的進化過程和發展趨勢，并獲得了扳手的創新結構，證明了TRIZ理論及軟件系統的高效及實用性。

參考文獻：

[1]沈寒玉.基于TRIZ理論的鍋爐用安全閥研究[J].閥門，2019（06）：16-18.

[2]高碩，張榕晏，劉建華，王雙林.基于TRIZ創新方法的“傘族”構建[J].現代制造技術與裝備，2019（11）：53-54.

[3]梁原.創新設計方法在產品設計中的應用研究[J].工業設計，2019（10）：138-139.

[4]陳亮，竇昊，魏煌，劉曉敏，陳博文.基于QFD、TRIZ和仿生的產品創新設計[J].中國機械工程，2019（09）：12-15.