TRIZ理论的产品创新设计范文

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摘要：

本文在对triz理论的研究基础上，论证其在产品创新设计中发挥作用的可能性。在构建产品创新设计过程及步骤方面做出了初步的尝试，将TRIZ理论工具应用于产品创新设计过程中。以订书机为实例，说明了基于TRIZ理论产品创新设计的应用过程，同时验证了这种方法的有效性。最终使订书机产品创新设计由理论走向现实。

关键词：

TRIZ,产品创新设计，订书机

TRIZ是基于逻辑和专利数据统计的创新问题解决理论，成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，可以普遍适用于各种工程技术创新问题。它具有逻辑结构严密，可重复性等特点，受到诸多国际知名企业的青睐，已经成为帮助企业解决生产技术问题、提升企业核心竞争力的战略“法宝”[1]。TRIZ理论传入我国以来，日益受到学界的重视，取得了一定的科研成果：河北工业大学谭润华教授利用TRIZ中的技术进化法则建立了一种产品过程的设计模型，并将其用于解决企业中遇到的实际技术问题[2]。陕西科技大学任工昌博士分析了TRIZ理论是以深度技术知识为基础，建立了从专利中获取启发式原理和技术效应的方法[3]。我国社会经济高速发展，正处于“中国制造”到“中国创造”的转型期，结合“中国制造2025”发展战略，大力开展TRIZ理论应用研究具有重要现实意义。本文着眼于工业产品的创新设计，探讨TRIZ在产品创新设计实践中的应用模式与支持作用，为更好地设计开发工业产品和TRIZ理论应用提高借鉴。

1.TIRZ理论为产品设计提供理论

依据产品设计的核心特点是创新，从本质上说就是创造性地发现问题和解决问题的过程，TRIZ理论的强大作用正在于它为创新过程提供系统的理论和方法工具。因此，近年来在产品设计的研究和应用领域很多应用。TRIZ理论实现产品由初始状态通过单步或多步变换，最终实现或接近理想状态，完成产品创新设计的过程，已经成功地解决了产品设计中的许多难题。[4]将TRIZ的理论成果应用于产品设计是现代产品设计方法及理论发展的需要。借助TRIZ是有助于提高设计效率、减少设计时间，又易于操作的设计理论。[5]至今国内外还未形成专门针对产品设计利用的系统创新理论[6]，本文将TRIZ理论应用于产品创新过程中，对其创新工具进行归纳和整理，尝试构建基于TRIZ的产品创新设计的过程和流程。

2.基于创新工具支持的产品设计流程构建

产品设计的完整过程可划分为四个关键步骤：设计计划的提出（发现问题阶段）、调研分析阶段（寻找关键问题，完成设计定位）、设计展开阶段（思维发散、创意激发）、设计实施阶段（方案确定的评价及优化阶段）四个阶段。分别将TRIZ工具融入产品设计的每一个环节，恰当应用可以提高产品创新水平。

2.1设计计划提出：将TRIZ理论中初始形势分析应用其中，对产品原型问题情境进行整理，快速发现问题本质，准确定义创新性问题。

2.2调研分析阶段：应用九屏图，因果分析、功能分析等分析问题工具，对创新问题进行系统的梳理，从更广的视角看待问题，充分发掘关键问题，寻求解决方向和思路。

2.3设计展开阶段：借助矛盾分析、物场分析工具，将产品设计将关键问题转化成矛盾问题或缺陷；应用发明原理，打破思维定势，激发创新思维，提供更合理的解决方案和更好的创意。

2.4设计实施阶段：以技术系统进化规律准确确定探索方向，预测产品发展潜质，以最终理想解的实现程度完成方案评价，实现技术突破，完成产品优化。

3.订书机产品创新设计实例分析

3.1基于初始形式分析的设计计划提出：订书机作为常用办公品在生活中使用范围很广，目前的订书机在装订时需要反复摆放订书机位置，装订深度难以控制，也很难将订书钉装订整齐，经常出现装订歪斜，装订深度不齐等现象，影响装订文本的整齐和统一，对于较为正式的文件更是影响其权威性。初始形式分析有助于发现易被忽略的问题，为创新设计提供更多机会。

3.2应用因果链条进行调研分析整理：利用TRIZ工具因果分析，可以全面分析文件装订不整齐现象出现的原因，梳理思路，并找到两次操作是导致装订不整齐的关键，进而明确产品设计方向，很大程度上提高了创新效率。

3.3借助解决问题工具实现方案展开技术矛盾表述：a如果为了保持装订效果整齐的要求，就需要增加组件，提高订书机的一次性出针数。b如果系统组件不增加，装订效果不佳。确定工程参数为：改善的参数为：No.35可靠性No.34可操作性恶化的参数为：No.45装置的复杂性No.46控制的复杂性通过查询2003版矛盾矩阵，得知可能的解集是M35-45=[5,35,13,33,15,29,03,17]和M34-46=[1,25,37,2,3,10]。经过评估和应用假设实验，确定符合本问题的创新原理有：1分割原理、5组合原理、15动态化原理。分离原理的应用：将订书机的某些系统组件进行分离，实现在不同距离下同时装订的功能要求；组合原理的应用：1)增加一个订书机系统，并让增加的系统能够始终保证与与原系统在一条直线上运动。2)将订书机分离为可拆卸和组装的系统，增加适应性的同时，保证了其系统的简洁性；动态化原理的应用：1)将订书机的某些组件（如托板和手柄）设计成两层，并同时支持两层组件左右移动；2)连接支架设计为伸缩结构，可调整装订距离，保证整齐性。技术矛盾配合发明原理完成思维发散，提出可行方案。

3.4最终理想解及技术进化法则完成最终方案评价以最终理想解中消除矛盾程度、是否产生新的危害、成本、复杂性、可行性等属性为评价标准，帮助筛选出最终方案：将两个订书机以可伸缩支架连接，可拆卸组合，调整距离，订书机按压把手可旋转，并通过键槽卡位，一次按压完成双钉装订，整齐定位。拆分后不影响订书机单独使用，规格适中便于存放。用动态性进化法则验证铰链连接、可伸缩结构的可行性，完备性法则帮助完善产品结构细节。

4.结论：

TRIZ理论是产品创新设计的有效开发工具。本文将TRIZ工具应用于产品创新设计流程中，形成TRIZ理论支持产品创新设计的应用模式。产品设计前期建立系统问题分析情境，产品设计中期快速发现关键问题本质和矛盾，明确问题探索方向，突破思维惯性，形成创新概念解，产品设计后期以全面视角对方案进行评价，提供系统评价标准，实现定性与定量评价的统一，并对技术系统未来发展趋势进行预测。通过订书机产品创新设计实践表明，该创新设计流程可以有效引导创新思路的形成，提高创新效率和创新程度。

参考文献：

[1]周美玉，黄妮，王倩，张俊伟.TRIZ理论在产品感性设计中的应用研究《包装工程》[J].2011,（4）:62-65

[2]谭润华，苑彩云，张瑞红等.基于技术进化的产品设计过程研究[J].机械工程学报，2002，38（12）：60-65.

[3]任工昌,张优云,刘永红.面向产品创新的深度技术知识的获取与研究[J].机械设计，2003，20（10）：14-16.

[4]刘亮，陈涛.在产品设计中TRIZ理论的应用[J]．《湖南农机》,2012,39（7）:23-25

[5]李敏，张明勤，张瑞军，苏谦.《起重运输机械》,2010,（03）:20-23

[6]牛占文，徐燕申，林岳，等．发明创造的科学方法论—TRIZ[J]．中国机械工程，1999（1）：84-89.

作者：张颖 李飞 刘文灵 单位：黑龙江八一农垦大学工程学院