基于可拓创新方法的改进TRIZ研究

作者:楼炯炯;桂方志;任设东;谢智伟;赵燕伟; 刊名:计算机集成制造系统 上传者:黄英

【摘要】针对TRIZ在解决矛盾问题时存在的初始问题分析难、发明原理具体化难和概念方案量化评价难的问题,进行了基于可拓创新方法的改进TRIZ研究。首先利用基元模型形式化表达的SVOP模型描述系统的目标和条件,得到根源冲突,并利用TRIZ求解工具消解矛盾得到原理解;然后利用可拓事元形式表达该原理解,直接变换零部件得到概念方案;最后结合模糊优度评价和TRIZ理想度法则对其方案进行定量化评价。通过在裁剪传送系统上的应用,证明了所提方法的有效性和正确性。

全文阅读

0引言发明问题解决理论(Theory of Inventive Prob-lem Solving,TRIZ)[1-2]由前苏联发明家根里奇.阿奇舒勒(Genrich Altshuller)于1946年提出,用于解决创新问题的方法。TRIZ研究致力于抽象出有限的创新规则用于无限的发明创造中,为此,阿奇舒勒与其弟子研究了上万份高水平发明专利和大量自然科学知识[3],并归纳总结出矛盾矩阵、物—场原理、分离原理、发明原理、标准解系统等工具。由于其在解决矛盾问题时能利用多领域知识启发工程师进行突破性创新,较头脑风暴法、经验法、试错法等速度更快、创新水平更高,目前已被三星电子、宝洁、中兴、中石油等国内外诸多公司采用,并产生创新成果。可拓创新方法[4-5]是中国原创的用于求解矛盾问题的理论,其特点为操作流程形式化、定性与定量相结合,以拓展和变换为手段,研究事物的可变性。但因为其解决矛盾问题时,求解模型建立过程完全依赖于人对问题的理解,问题求解过程并无外部知识对人进行启发,所以在工业应用中很难单独使用而得到突破性创新成果。由于TRIZ和可拓创新方法均以矛盾问题为研究对象,存在一定的关联性,国内外学者对二者进行了综合研究:台湾远东技术学院张祥唐等[6]从可拓学和TRIZ方法各自解决问题的流程出发,研究了两者的差异性,并尝试结合可拓变换和TRIZ矛盾矩阵进行创新设计;南京理工大学仇成等[7]从两者的理论、方法等对两者进行了全面比较,提出两者的思想,并指出二者具有共性,但方法体系、理论基础和研究对象存在差异;西南交通大学周贤永等[8-9]将TRIZ 40条发明原理用可拓变换方法逐一表述,验证了两种方法在理论上具有互通性;广州大学江帆等[10]通过将可拓工具和TRIZ工具融合,改进了手推叉车的设计,初步验证了两者结合能够有效降低设计难度;浙江工业大学赵燕伟等[11,21]总结两者各自的优缺点,指出集成研究是未来发展的趋势。上述研究大多仍停留在对两者理论工具差异性和共通性的对比研究以及两者理论的交叉应用,而针对TRIZ出现的分析难、具体化难和量化评价难的问题并未提出系统化的解决方案,因此其研究虽然初步证明了基于可拓创新方法改进TRIZ的可行性,但工业应用价值无法体现。为此,本文提出基于可拓创新方法改进TRIZ,针对分析难问题、结合基元模型和SVOP(system-verb-object-parament)模型描述系统的目标和条件,并通过可拓分析方法[12]逐步找到根源矛盾;针对具体化难的问题,从发明原理中抽取其变换的本质,并利用事元形式表述直接操纵零部件变型得到具体解;针对量化评价难的问题,结合模糊优度评价方法[13]和TRIZ理想度法则[2],实现对概念方案的量化评价。将该方法应用于裁剪传送系统的改进设计中,证明了该方法在面对复杂对象时,能够有效降低TRIZ的使用难度。1 TRIZ创新过程及问题分析1.1 TRIZ创新过程分析TRIZ创新过程[14]包括抽象—求解—具体化3个步骤,如图1所示。(1)抽象设计工程师首先根据具体的工程问题定义出表象问题,然后以此为节点展开思索,得到问题需求与现实条件的矛盾,形成该问题的一组矛盾参数。(2)求解针对上述抽象得到的矛盾参数,在矛盾矩阵表中查找,得到解决该问题的发明原理。因为TRIZ基于对知识的归纳和分类,所以该求解过程为黑箱。(3)具体化在上述原理解的基础上,工程师再结合自身工程经验和知识,突破自身的思维惯性,形成概念解。1.2 TRIZ存在问题分析可见,TRIZ具有丰富且简单实用的工具箱,由于包含的知识来源于各行各业,TRIZ

参考文献

引证文献

问答

我要提问