基于Triz理論方法創新的嵌入式隱形插座

彭勇福 柯寒文 何安民

（浙江德力西國際電工有限公司 杭州 310012）

引言

應國家科技創新大會上強調，要推進改革開放和社會主義現代化，實現全面建成小康社會目標，不斷提高人民生活水平，實現中華民族偉大復興，必須從國家發展全局的高度，集中力量推進科技創新。不言而喻，如果要實行科技創新，那一定要有一套好的解決問題的方法，然而在通常情況下，一般使用解決問題的傳統方法有試錯法、頭腦風暴法、形態分析法。但它們不是用來創新方法科技創新的理想手段，而目前更適應使用的是TRIZ 創新理論方法。

1 Triz理論的起源

TRIZ 最初是由俄文譯成拉丁文之后，縮寫為TRIZ,而英語通常將TRIZ 譯作TIPS（Theory of Inventive Problem Solving-發明問題解決理論），漢語譯作“萃智”，關于TRIZ 理論的起緣，還要追溯到20 世紀40年代，前蘇聯G.Altshuler 阿奇舒勒及其領導的一批研究人員提出的發明問題解決理論，經過近半個世紀以來，TRIZ 創新理論已成為技術問題或發明問題最有效的方法，其核心思想也是利用發現矛盾從而解決問題，從而實現技術領域問題的解決。

2 運用TRIZ 創新方法理論的基本思路

TRIZ 作為當前公認的最高效的實用性創新方法，能夠使各工程師在創新過程中不用再依靠試錯和靈感，而是直接采用系統化的思維方式和結構化工具來構建解決方案。作為系統性的創新方法，TRIZ 理念解決問題的基本思路如圖1所示。

圖1 TRIZ 理念解決問題的基本思路圖

第一步：將待解決的具體問題識別出并轉化成Triz通用問題和通用解；

第二步：根據問題的屬性和通用解，并有針對性地應用不同的TRIZ 工具，并采用相應的流程；

第三步：結合實際問題的具體解得到問題的具體解決方案。

第四步：具體解的驗證。

這種解決問題的思路與其它傳統的創新方法存在著本質的不同。TRIZ 創新理論方法主要是圍繞理想化最終結果IFR，進行無限接近理想化的求解，在這過程中，通過問題的系統功能分析及因果分析，資源分析三大分析方法，確定問題的突破點，再將問題轉化，進行裁剪，得到新的系統功能分析圖，然后再運用物場模型方法、運用科學效應和知識庫、技術矛盾的39 個工程通用參數和40 個發明原理及物理矛盾的分離原理，及S 曲線進化法則，最后產生多個解決方案，最后篩選出優先方案。

3 基于TRIZ 創新方法理論的嵌入式隱藏插座實例

通過以下論述簡要說明TRIZ 創新方法理論在開發嵌入式隱藏插座中的應用。

3.1 問題背景

隨著人民用電器具的增多，安全性能也要求的更加嚴格，各種插頭插在插座上的使用的便捷性，及避免插頭插入后盡量為規避家具及其它用電器具擋住插頭（如圖2所示），這就要求插座做成一種可以兼容多種插頭的插座。

圖2 插頭會擋住家具

3.1.1 規范化表述技術系統實現的功能

技術系統（S）：插座；

施加動作（V）：提高；

作用對象（O）：插頭組件；

作用對象的參數（P）：兼容性；

因此，本技術系統的功能可以表達為“提高插座兼容性”。

3.1.2 現有技術系統的工作原理

現在的技術系統是用電器具插頭插在墻面上的插座，插頭會高出25 mm，會導致墻面與家具不平齊。

3.1.3 當前技術系統存在的問題

插頭凸出，易擋住家具或用電器具，占用空間，（如圖2所示）。

3.1.4 問題出現的條件和時間

各種插頭插入插座后，均會出現凸出問題。

3.1.5 問題或類似問題的現有解決方案及其缺陷

現有解決方案描述：把插座尺寸做大，接線盒也跟隨做大，做成市場中特有的，但是使用者不但要買插座，接線盒也要購買會增加成本，不利于已經裝在墻上的小接線盒使用；這種解決方案，會導致成本高，可靠性差，可行性低。

3.1.6 對新系統的要求

保證各種類型的插頭組件插入插座后，家具或用電器具不擋住插頭，保證美觀性及可用性。

3.1.7 最終理想結果IFR：

1）將上蓋面板稍加厚；

2）將墻內的其它組件做??；

3）插頭要足夠小。

3.2 問題分析

3.2.1 系統功能分析：先做成系統分析列表，定義好本系統的功能：兼容性；本系統的作用對象是插頭組件；并分別列出超系統組件，組件和子系統組件。

3.2.2 做出系統功能模型圖，如圖3所示。

圖3 功能模型圖

3.2.3 系統功能分析結論

通過構建系統功能模型圖并進行分析，描述系統組件及其之間的相互關系，確定導致問題存在的功能因素，列舉出系統中存在的所有負面功能如下：

負面功能1（面板高度不足會導致插頭組件插入容易擋住面蓋——不足作用）；

負面功能2（載流組件的總厚度過厚也會導致插頭擋住面蓋——不足作用）；

負面功能3（用戶在接導線時，如果導線過長，會導致空間不夠，以致導線會把載流組件產生干涉——過度作用）。

3.2.4 系統因果鏈分析

因果鏈分析如圖4所示。

圖4 因果鏈分析圖

3.2.3 系統功能分析結論

通過因果分析，確定本系統中導致問題產生的根原因為：

1）插面離墻面不夠深；

2）插頭組件不夠小且種類多；

3）基座壁厚過厚。

3.2.4 資源分析（如表1）

表1 資源分析表

3.2.5 確定問題解決突破點

通過開展系統三大分析（功能分析、因果分析、資源分析），明確了系統中組件之間的相互關系及存在的負面功能，深入挖掘了問題出現的多層次原因，在綜合考慮系統可用資源的基礎上，確定問題解決的突破點如下：

問題解決突破點1：提高面板厚度；

問題解決突破點2：統一插頭類型；

問題解決突破點3：載流組件改??；

問題解決突破點4：盡可能改變接線盒厚度；

問題解決突破點5：將插孔面往墻內移動。

3.3 問題轉化及解決

3.3.1 系統裁剪：基于裁剪的4 大目標，3 大常見策略，可裁剪兩個配件面蓋和面板，如圖5所示。

圖5 功能模型圖

通用裁剪兩配件后得到方案1 和方案2：

方案1：運用裁剪實施規則2，裁剪面蓋后，不存在間隙，不影響家用電器使用，但插頭組件插入嵌入式插座后，會顯得不是很美觀，當然，凸出來的插頭組件也有可能影響到家具的阻擋；

方案2：運用裁剪實施規則2，裁剪面板后，不存在間隙，不影響家用電器的插頭組件使用，但插頭組件插入嵌入式插座后，會顯得不是很美觀，當然，凸出來的插頭組件也會影響到家具的阻擋。

3.3.2 物場模型及標準解

本案例中，針對問題解決突破點，繼續運用了物場模型分析，得到物場模型圖如圖6所示。

圖6 功能模型圖

并通過76 個標準解，得到解決方案3：S2.2.6 構造物質，面板與面蓋二合一，新的物-場模型如圖7所示。

并得到方案4：運用標準解S1.2.4 引入場，改為柔性機械場，讓面蓋改為彈性體，使得家具壓到嵌入式插座后，可以壓縮空間，新的物-場模型如圖8所示。

圖8 功能模型圖

3.3.3 運用科學效應和知識庫進行事中事后補救和進行事先預防，得到了以下幾個方案：

方案5：查詢“壓縮固體”，可運用科學效應“D6形變”。

運用上述效應形成概念方案，即_通過縮短載流組件子組件的高度獲得壓縮尺寸。

方案6：查詢“移動固體”，可運用科學效應“M30機械力” 。

運用上述效應形成概念方案，即通過機械力把功能件移動到產品外部或把功能件在內部的擺布方向發生變化。

方案7：查詢“擴大固體”，可運用科學效應“D6形變”。

運用上述效應形成概念方案，即把面板與板蓋二合一后，增厚尺寸。

方案8：查詢“擴大固體 ”，可運用科學效應“ D6形變” 。

運用上述效應形成概念方案，即把接線盒尺寸。

方案9：查詢“改變固體”，可運用科學效應“C49膠體”。

運用上述效應形成概念方案，即_將面板與面蓋二合一。

方案10：查詢“改變固體”，可運用科學效應“C49膠體”。

運用上述效應形成概念方案，即_載流組件改薄。

方案11：查詢“改變固體”，可運用科學效應“C49膠體”。

運用上述效應形成概念方案，即將面板改厚。

方案12：查詢“改變固體”，可運用科學效應“C49膠體”。

運用上述效應形成概念方案，即接線盒深度加深。

3.3.4 技術矛盾與發明原理

規范化表述系統中存在的技術矛盾為了提高（改善、增強等）系統的適應性 ,可能會導致系統的結構尺寸（產品面板及安裝架高度變高），確定了改善的參數為適應性，惡化的參數為靜止對象的尺寸，和要改善的參數為形狀，惡化的參數為靜止對象的尺寸，因而形成了另外的概念方案：

方案13：運用發明原理No.IP7 嵌套原理，產生新的概念方案，即將面蓋嵌入面板中，使表面相平，以節省高度空間。

方案14：運用發明原理No.IP28 替換機構系統原理，產生新的概念方案，即用移動場代替固定場。

方案15：運用發明原理No.IP1 將對象分成容易組裝（或組合）和拆卸的部分，產生新的概念方案，即功能件做成可拆卸式或說做成做移動式。

3.3.5 物理矛盾與分離原理

為了載流組件壓縮，要求載流組件厚度變?。慌c此同時，為了插頭能貼合載流組件面,要求載流組件足夠厚。因此，本系統中存在對同一個參數“載流組件厚度合適”的互斥要求，即存在物理矛盾。因而形成了概念方案：

方案16：運用空間分離原理產生新的概念方案，即將載流組件做成可移動式，并且做成三檔附帶防水結構。

3.3.6 S 曲線及進化法則

性能描述：性能良好；

發明級別描述：二級；

發明數量描述：數量較少；

經濟收益描述：利潤穩定，銷量大幅上升過程；

綜合考慮以上四方面指標，判斷本系統處于成長期兼成熟期，如圖9所示。

圖9 功能模型圖

并得到形成的概念方案：

方案17：運用_提高理想度法則產生新的概念方案，即面蓋和面板的組合能兼容所有插頭插入。

方案18：運用_動態性進化法則產生新的概念方案，即面蓋和面板的組合做成可旋轉，或載流組件做成可移動式，即IP55 防水等級的可旋轉式面蓋。

方案19：運用子系統不均衡進化法則產生新的概念方案，即保護門、基座改薄。

方案20：運用向微觀進化法則產生新的概念方案，即能改薄的或是改小的零部件改小

3.4 最終實施方案描述

綜合考慮成本、難易、可靠等多個維度，最終采納由“方案一：以柔化險、方案五：改變尺寸、方案九：優化體型、方案十六：做成三檔結構上下自由調節；方案十七：理想組合?！彼M成的綜合方案，即使用硅膠材料將面板與面蓋合為一體，并將插孔面內凹離墻面深，且將載流組件改薄，以節省上下高度的空間能容納更高的插頭，如圖10所示。

圖10 節省上下高度的空間能容納更高的插頭

3.5 最終實施方案的經濟及社會效益分析

該方案成本低，結構簡單，模具制作數量少，還防水，安全性高，可靠性強，解決了生活中使用者各種類型插頭插入插座而不擋住用電器具的困惑；從而解決使用者的痛點。

目前已獲得專利4 項，年銷售額2 000 萬元人民幣左右。

4 結語

綜上所述，TRIZ 是存在著多種解決問題的方案，只有把TRIZ 的各種方案全部都使用上，才能更好地挖掘出更可靠的方案，更能得到最終理想結果IFR。當然，在當今智能化、信息化、制造業高速發展的年代，TRIZ 創新方法理論為實現產品創新設計提供了重要的解決方案，它不但為人們解決了專利的困惑，同時也為人們得到了新的專利的申請，從而彌補了各行各業的創新的不足。