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《创新思维训练方法》课程论文

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TRIZ理论与实际问题的解决

摘要：

创新性思维是人们从事创新时头脑中发生的思维活动，创新能力是当今企业核心竞争力的重要标志，而思维定势往往成为创新思维的严重阻碍。

TRIZ理论提供了更多独到的克服思维定势的创新思维方法。

作为一种创新工具，TRIZ理论对打破思维定势，激发创新潜能，培养创新意识解决实际问题有重要作用。

关键词：

创新性思维；TRIZ；花生去壳；毕业课题设计

引言：

TRIZ是“发明问题解决理论”的俄文缩略词的英译，它的出现，给创新这一现代社会中最活跃的元素带来了革命。

TRIZ提供的不仅仅是一种纯粹的创新理论，还是一种思维模式，能够帮助我们形成一种系统的、流程化的创新设计思考模式，有助于人们在几乎所有事情中找到创新的方法。

其规律性发现可以给人们的实践以理论上的指导，创新活动中方向明确，方法正确，从而提高创新的预见能力和工作效率。

1.TRIZ理论的主要内容 

TRIZ理论的主要内容分为：

冲突解决理论；物-场模型分析方法；发明问题解决算法；应用TRIZ理论的一般过程四个部分。

1.1冲突解决理论 

冲突解决原理可以详细分为技术冲突解决原理以及物理冲突解决原理两个部分。

   1.1.1技术冲突解决原理 

技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，TRIZ提出描述技术冲突的39个通用工程参数[1]。

为了解决技术冲突，TRIZ理论提出了40项发明原理，如分割、分离、局部质量、不对称等。

通过研究，Altshuller提出了冲突矩阵[2]，该矩阵将描述技术冲突的39个工程参数与40条发明原理建立了对应关系，解决了设计过程中选择发明原理的难题[3]。

例如在汽车造型设计中，TRIZ理论技术冲突解决原理就有重要应用，通过创新设计解决了困扰汽车的动力性与舒适性以及动力性与安全性两对矛盾等汽车造型问题。

1.1.2物理冲突解决原理 

TRIZ提出采用分离原理解决物理冲突的方法，包括空间分离和时间分离、基于条件的分离、整体与部分的分离。

例如根据液压缸活塞密封的问题分析,定义了液压缸活塞密封的物理冲突和技术冲突.基于TRIZ技术矛盾解决矩阵的创新原理和解决物理冲突的分离原理,构思出液压缸活塞密封技术中密封与磨损,双向受压与轴向尺寸限制问题[4]的无妥协解决方案,为具体液压缸活塞密封技术实施提供了典型的密封方式和结构形式。

1.2物—场模型分析方法 

物—场分析是用符号表达技术系统变换的建模技术,产生于1947—1977年，每一次的改进都增加了新的可用的知识，现在已经有了76种标准解[5]。

物—场分析为我们提供了一种方便快捷的方法，利用这种方法，可以在汲取基本知识的基础上产生不同想法。

1.2.1技术系统及其变换

  TRIZ理论认为，技术系统构成要素S1、作用体S2、场F三者缺一就会造成系统不完整。

而当系统中某一物质的特定机能没有实现时，系统就会产生问题。

为了控制这一物质产生的问题，有必要引入另外的物质[6]。

由此产生这些物质之间的相互作用并伴随能量（场）的产生、变换、吸收等，物—场模型也从一种形式变换为另一种形式。

因此各种技术系统及其变换都可用物质和场的相互作用形式表述。

1.2.2解决问题的具体步骤

利用物—场分析方法分析系统存在的问题，建立系统的物—场模型，并提出问题解决对策的步骤依次为指定物体S1；指定场；建立物—场初期模型；指定作用体S2；生成所希望的物—场模型；提出解决问题的对策。

1.3发明问题解决算法 

  ARIZ（Algorithm for Inventive Problem Solving）称为发明问题解决算法是TRIZ的一种主要工具，是解决发明问题的完整算法，主要针对问题情境复杂，矛盾以及相关部件不明确的技术系统[7]。

它是一个针对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析，问题转化直至问题解决。

1.4应用TRIZ的一般过程 

  TRIZ解决问题的一般过程被划分为五个步骤：

分析，原理，预测，效应，评价。

1.4.1分析 

分析是TRIZ的工具之一，是解决问题的一个重要阶段。

1.4.2原理 

原理是获得冲突解的方法。

有技术与物理两种冲突解决原理。

TRIZ引导设计挑选能解决特定冲突的原理，其前提是要按标准参数确定冲突。

有40条原理。

1.4.3预测 

   预测又称为技术预报。

TRIZ确定了8种技术系统进化的模式。

当模式确定后，系统、子系统及部件的设计应向高一级的方向发展。

1.4.4效应 

效应指应用本领域，特别是其他领域的有关定律解决设计中的问题。

如采用数学、化学、生物等领域中的原理，解决设计中的创新问题。

1.4.5评价 

该阶段将所求出的解与理想解进行比较,确信所作的改进不仅满足了技术需求而且推进了技术创新。

TRIZ中的特性传递（feature transfer）法可用于将多个解进行组合以改进系统的品质。

参考文献：

[1]赵新军.技术创新理论（TRIZ）及应用.化学工业出版社，2004，（3）：

36

[2]www.triz-

[3]www.triz-

[4]Heinzk,Muller,BernardsNau.流体密封技术-原理与应用.机械工业出版社,2002,（4）:

56

[5]戴庆辉,耿翔字．TRlZ理论中物质-场的不同应用[J].重型机械科技,2006,（3）:

7-9

[6]杨清亮．发明是这样诞生的.TRIZ理论全接触[M].机械工业出版社,2006,（8）:

14

[7]牛占文,徐燕申.实现产品创新的关键技术-计算机辅助创新设计[J].机械工程学报，2000,

（1）：

11-14

2.具体案例一分析

2.1问题描述：

传统的花生去壳方法撞击法典型的设备是甩料盘,撞击速度越大花生壳越容易裂开，但是速度太大也会使花生果实撞碎。

同时加强甩料盘的结构更有利于脱壳可是同时也会增加机构的复杂性和加大装置的功率。

如果花生水分太大那么外壳的韧性增加，不容易去壳，如果花生的水分太小花生壳的韧性和强度降低，脆性增加容易去壳,但含水率小，果实的粉末大口感不好。

2.2TRIZ应用之用TRIZ的39个通用工程参数将上述冲突抽象成一般问题的描述，希望改善的参数如下：

2.2.1结构的稳定性（No．13）

花生去壳装置的整体结构设计应紧凑合理并简单。

2.2.2运动物体的能量（No．19）

花生去壳装置的发电机及电能不能太大，否则撞击速度太大会使花生果实撞碎。

2.2.3功率（No．21）

在撞击的速度不是很大的情况下增加一个摩擦装置使去壳效率提高。

2.2.4物质或事物的数量（No．26）

为了使撞击速度不太大的时候花生也能脱壳，增加一个摩擦装置。

2.3TRIZ的应用之导致恶化的参数有：

2.3.1可制造性（No．32）

物体或系统制造过程中简单方便的程度。

2.3.2装置的复杂性（No．36）

系统中原件数目及多样性。

2.3.3制造精度（No．29）

系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差。

2.4解决问题的具体方法：

为了不用提高速度也能提高脱壳的效率想到可不可以增加一个摩擦装置，使装置在不用提高速度的情况下脱壳的效率也提高了。

然后想到碾搓法，花生荚果在固定磨片和运动着的磨片间受到碾搓作用，使荚果的外壳可以被撕开一个口子。

装置可以由一个固定圆盘和一个转动圆盘组成。

荚果经进料口入定磨片和动磨片的间隙中，动磨片转动的离心力使籽粒沿径向外运动，也使荚果与定磨片间产生方向相反的摩擦力；花生经过两个齿盘的碾搓再进入喂料盘，随后利用撞击法对花生进行脱壳。

3.具体案例二分析

3.1问题描述：

很多毕业设计题目、设计内容雷以及传统的毕业设计过程管理松散，学生毕业设计又与找工作时间重叠，实际投入到毕业设计的时间有限，所以学生毕业设计存在一定的突击、抄袭、拷贝，甚至花钱请人完成的现象。

学生毕业设计质量逐年下降，甚至有些人认为应该取消本科生毕业论文答辩。

针对本科毕业设计存在的问题，尝试将TRIZ理论引入到毕业设计中，在师资队伍、毕业设计选题、开题答辩、结构设计与过程管理中采用TRIZ理论融入模式开展教学。

3.2选题分析以及解决方法

若毕业设计选题缺乏创新,在课题选择时，应用TRIZ理论进行产品S进化曲线分析，研究机械产品的发展阶段，寻找机械产品现阶段存在的矛盾，从而确立待选课题，并尽量使课题处于TRIZ理论1到4级发明阶段，力争做到选题科学、合理、新颖、先进。

3.3开题分析以及解决方法：

我们在开题阶段可以使用TRIZ理论。

应用TRIZ理论进行九屏法分析，研究课题的系统、子系统、超系统，以及系统、子系统和超系统的过去、现在与未来系统，查找整个系统以及操作区中可利用的资源，找出要解决的问题，通过对问题的抽象，运用TRIZ理论建立矛盾。

如果是技术矛盾,依据矛盾矩阵表和40个创新原理查找解决方案；如果是物理矛盾采用时间分离、条件分离、空间分离、整体与部分分离原理进行解决，或者通过对结构进行物场分析，应用标准解查找解决方案，并利用PRO/nnovator的专家评价系统或者机械系统设计中学到的方案选择原则对各个方案进行打分，选择最优的设计方案。

3.3毕业设计考核分析以及解决方法

应用TRIZ理论动态化、周期化和分割原理，将毕业设计的考核分割量化，将毕业设计考核由一点单一考核变成多点分段动态考核。

教研室教师集体制定各考核点，学生最后的毕业设计成绩由各个考核点成绩组成，加强过程管理。

用分割法将毕业设计成绩分割成毕业实习、开题答辩、中期答辩、教师定期指导、最后答辩几部分。

在毕业设计初就列出每一部分考核的具体时间，让学生根据阶段考核时间表自动校正自己的毕业设计进程，同时每个阶段考核都由教研室组织教师进行成绩评定，并将成绩立公布，任何一部分成绩不合格可不允许参加毕业答辩。

参考文献：

[1]林岳,史晓凌.创新思维与问题分析方法-“TRIZ理论”以及创新知识方法介绍.中小企业管理与科技,2013,（25）:

294

[2]赵鹏睿,崔彦彬.TRIZ理论技术冲突解决原理在汽车造型设计中的应用.科技经济市场,2012,（5）:

5-6

[3]张付英,刘卉,张林静.基于TRIZ冲突解决原理的液压活塞密封技术研究.润滑与密封,2006,（8）:

26-27

[4]周长青,彭伟.TRIZ理论物-场模型的演化及应用.轻工机械,2010,（8）:

15

[5]王林生..TRIZ理论中的发明问题解决算法-ARIZ.CAD/CAM与制造业信息化,2004,（10）:

54-56

[6]檀润华,王庆禹,苑彩云,段国林.发明原理解决理论-TRIZ-TAIZ过程.工具及发展趋势,2001（7）:

66-67

[7]刘尚明,刘东亮,刘恒义.TRIZ理论及其在机械产品创新设计中的应用.现代制造技术与装备,2007,（3）:

25

[8]王丽丽,陈广胜，赵辉,基于TRIZ理论的蓝莓采摘机器人设计Ⅲ,2009，37（6）：

45—47

[9]刘波粒,刘泽军.浅谈本科生毕业设（论文）质量滑坡的原因及其对策[J].中国高教研究,2007,（7）:

89-90.

[10]马苏常,王健民,王宪成.应用TRIZ理论提升职技高师学生毕业设计创新能力的探索[J].职业技术教育,2009,（32）:

79-81.

[11]刘训涛,赵存友,徐鹏.TRIZ理论与大学生创新能力的培养[J].高教论坛,2011,（3）:

29-30