基于TRIZ理論的校企聯動創新能力培養模式構建

趙潔 聞文

摘?要：高職教育是國家培養技術創新型人才的重要途徑，如何提高高職學生的創新能力至關重要。基于TRIZ理論科學地將企業真實案例引入到課堂教學當中，開展基于TRIZ理論的校企聯動創新能力培養模式構建。從教師的角度將課堂教學作為創新研究的對象，從學生的角度以企業真實案例作為解決技術問題的研究對象，創新性地提出了基于TRIZ理論的校企聯動創新能力培養教學法的設計思路和步驟。在分析高職學生創新能力現狀的基礎上，進一步構建基于TRIZ理論的校企聯動高職院校創新能力培養模式。

關鍵詞：TRIZ創新方法;校企聯動;專業課程設計思路與步驟

創新型人才是建設創新型國家的基礎，創新型人才的培養是職業教育的一項基本任務。將TRIZ創新方法引入到高職院校教師和學生的校企聯動雙向培養中，讓教師將企業工程技術問題帶回課堂，將實際生產經驗與專業理論課程進行互補，從而實現學生創新思維與創新實踐的優質培養。例如《數控加工工藝設計》課程中介紹的理論知識點，是針對常見零件的分析來制定工藝卡片的。然而在生產一線作業的技術人員為了實現高質、高效的生產，所面對的往往是這些被課本所忽略的因素，如果仍按書本的解決辦法，不但降低了企業的生產效率，同時也為生產帶來諸多難題。可以嘗試運用TRIZ創新方法，學生需要對企業真實生產案例進行調研和可行性分析，將所學分散的知識點進行功能模型和因果鏈繪制，重新梳理知識點，將TRIZ創新方法與專業知識相結合，使用TRIZ創新方法工具來分析企業產生技術難題的根本原因，從而能夠更深入了解企業的生產流程和生產要求。

1 TRIZ理論及創新教育中的應用

TRIZ（又稱“萃智”理論）創新方法，是近年來企業普及率較高的一種創新方法。它通過分析專利、生產中已有的技術創新成果，總結出技術系統發展進化的客觀規律，并形成指導人們進行技術創新、發明創新、解決工程問題的系統化的創新方法。以TRIZ創新設計理論為指導，開展工科高職院校學生創新能力培養具有的重要作用，通過TRIZ創新方法的引導，組織學生下企業做調研并布置大作業，增加機械產品的零件加工、機械設計、彈性有限元、自動化控制等相關知識的運用能力，并要求學生根據自己的思維，運用TRIZ創新方法去進創新產品設計和解決企業技術難題，真正的將企業案例與教學內容有機融合，做到將創新教育融入到專業課程中。

2 TRIZ創新方法引入校企聯動課堂

要實現技術創新型人才培養，首先就得從高職院校人才培養新模式入手，實現課堂教學與企業項目分析聯動需要解決的一個重要矛盾，就是既要滿足專業課教學又要融合TRIZ創新方法的企業案例來進行項目驅動式教學。理論教學與企業案例分析都期望占有更多的學時，這就對融合TRIZ理論的高職院校校企聯動項目驅動式教學設計有了很高的要求。從TRIZ的角度來看，理論課堂與企業項目分析形成了一對技術矛盾;而若從高職院校技術技能型人才培養著眼，兩者各自又是物理矛盾。因此，打造“設計驅動、專創融合”的校企聯動創新型教學模式的構建。應用TRIZ創新理論創新教學模式，改善高職院校傳統考核方法，是基于TRIZ理論的校企聯動創新能力培養模式構建的關鍵所在。

下面就以有效解決鋁合金輪轂車削加工劃傷表面問題的企業案例為例說明TRIZ理論是如何實現教學設計的。

2.1 項目來源及背景

人們對汽車外形美觀時尚的追求，造就了鋁合金輪轂外形的美觀化和時尚化。雖然汽車鋁合金輪轂有種種好處，可以減輕重量、提高散熱性、減少耗油量、外觀賞心悅目。但鋁合金輪轂強度、硬度低，易劃傷和損壞，在數控車削加工過程中多種因素都有可能造成鋁合金輪轂表面劃傷的情況出現。可是很多操作者思維定勢的加工習慣，讓操作過程中劃傷情況并未明顯改善，是否有哪些參數或工藝安排不合理造成此問題的產生？那又應該怎樣改進呢？

2.2 初始問題描述

汽車鋁合金輪轂的產生與發展過程，也是遵循TRIZ理論中關于解決技術難題的一般流程和技術系統進化的微觀級進化法則。首先讓我們先了解一下鋁合金輪轂端面車削加工時的結構組成。鋁合金輪轂端面車削系統是由主軸定位夾具、精車刀桿、精車車片、切削液、液壓系統、車輪、鋁屑等幾部分組成，數控車床鋁合金輪轂端面車削系統是將汽車鋁合金車輪轂裝卡在數控車床專用夾具上，當主軸高速旋轉時，帶動車輪轉動，精車刀車削鋁合金輪轂來提高輪轂的端面的表面質量，將車輪正面原鋁合金本色呈現出來。在加工過程中，造成鋁合金輪轂表面出現劃傷的因素主要有主軸定位夾具、精車刀片、切削液、鋁屑、加工參數等方面的問題引起的。下面我們就一起先來認識一下造成鋁合金輪轂出現劃傷問題的各因素。

3 系統分析

3.1 功能分析

分析鋁合金輪轂端面車削系統的結構組成，有助于我們找到問題存在的原因。在TRIZ理論中，我們把這一過程稱之為系統功能分析，在功能分析過程中先進行系統組件分析，根據系統組件之間的相互作用，進而構建系統的功能模型，在功能模型中即可反應系統存在問題的地方。為解決汽車鋁合金輪轂精車端面劃傷問題，我們可以嘗試運用TRIZ理論中系統功能分析的方法來構建鋁合金輪轂端面車削系統的功能模型（圖1）：

3.2 根原因分析

針對鋁合金輪轂劃傷問題運用根原因分析法（圖2），初步分析的結果可以發現，精車鋁合金輪轂端面劃傷的原因主要是因為鋁屑劃傷、刀具磨損造成的。

針對這三方面原因，確定了問題的關鍵點：（1）鋁屑黏附在刀尖形成積屑瘤。（2）斷屑不良。（3）切削液冷卻、潤滑不足。然后針對問題的關鍵點，從而可以尋找該系統的最終理想解。

4 TRIZ工具解決技術問題

4.1 運用技術矛盾得出問題解

解決技術矛盾我們可以把問題參數化，通過39個技術參數中的矛盾矩陣表查出對應的參數和發明原理，利用發明原理產生相應的解決方案，下面我們就利用技術矛盾來解決一下劃傷的問題。可以通過改變加工程序、轉速，使得汽車鋁合金輪轂精車表面不會出現劃傷，從而避免汽車鋁合金輪轂的合格率受到影響。降低主軸轉速的方案帶來的問題就是生產效率降低，低的轉速可以減少刀具磨損以及積屑瘤的產生，但轉速降低隨之進給量也會降低，生產效率降低、產量下降。

4.2 運用物理矛盾得出問題解

現在很多轎車品牌會選擇“亮面”鋁合金輪轂來提高汽車的炫酷感。這時，我們就想到鋁合金輪轂劃傷的問題是否能更好的解決，來保證產品出廠合格率。在精車加工過程中，加工鋁合金輪轂正面輪輻部位時需要加快主軸轉速，縮短加工時間，提高工作效率;加工鋁合金輪轂耳緣部位時又要降低轉速，防止刀片與車輪摩擦嚴重，鋁屑斷屑不良的情況出現，最終導致汽車鋁合金表面劃傷嚴重。也就是說對于精車時的轉速我們既希望它高，又需要它低。這種對系統中同一參數的相反要求，TRIZ創新方法中稱之為物理矛盾，物理矛盾可以通過時間分離、空間分離、條件分離和系統級別分離來尋找解決方案。通過（圖3）可以看出，該物理矛盾中對參數的相反要求是在不同的空間里，得知可以運用空間分離原理。

5 結語

通過對有效解決數控加工工藝設計課程——汽車鋁合金輪轂表面劃傷問題的教學案例，應用TRIZ理論解決精加工的鋁合金輪轂遇到的工藝實際問題進行分析，可看出TRIZ理論是一種可以解決企業實際生產中遇到的技術難題有規律可循的創新方法。教學中的項目模塊為學生提供一個完整的企業真實案例，培養學生運用TRIZ創新方法中的因果鏈、功能模型、S曲線、進化法則、物質場模型等工具將專業知識分析、歸納、總結、解決問題的能力。讓TRIZ創新方法在學生分散、枯燥的專業課學習過程中最大限度地發揮作用。選擇尋求適合學生專業和知識水平的校企資源，通過校企聯動共同設計教學內容，培養具有創新能力的企業真正能用得上的技術技能型人才。

參考文獻：

[1]劉小蘭.基于TRIZ創新方法的伸縮式雨傘[J].內蒙古科技與經濟，2018.

[2]邱立，曹成，鄧長征.基于團隊與個體并重的高校研究生創新能力培養機制初探.高教學刊，2019.

基金：內蒙古自治區高等學校科學技術研究項目（融合TRIZ理論的高職院校校企聯動項目驅動式教學模式構建）編號：NJSY20164

作者簡介：趙潔（1984—?），女，漢族，黑龍江拜泉人，本科，講師，工程師，研究方向：機械設計制造。