TRIZ在減少人為誤差原理上的應用

文/張琳絮

（華北電力大學 河北·保定）

創新是以新思維、新發明、新描述為特征的一種概念化過程，其有著三層含義：更新、創造新的東西、改變。發明創新是社會生產力發展的源泉，當然促進創新的因素也至關重要。面對現代社會高節奏的生活以及高強度的工作，越來越多的人注重了生產效率，產品設計的目的是改造、創造和改進現有產品，提高其工作效率的同時使它們更受用于人。

一、TRIZ概述

TRIZ理論是發明問題解決理論，TRIZ中的發明原理是由專門研究人員對不同領域的已有創新成果進行分析，總結得到的具有普遍意義的經驗。TRIZ系列的工具有很多，常用的有矛盾矩陣法。

發明問題解決理論的核心是技術進化原理，按這一原理，技術系統一直處于進化之中，解決沖突是其進化的推動力。進化的速度隨技術系統一般沖突的解決而降低，使其產生突變的唯一方法是解決阻礙其進化的深層次沖突。

TRIZ理論認為，一個問題解決的困難程度取決于對該問題的描述或程式化方法，描述的越清楚，問題的解就越容易找到。TRIZ中，發明問題求解的過程是對問題不斷描述、不斷程式化的過程。經過這一過程，初始問題最根本的沖突被清楚的暴露出來。在利用TRIZ解決問題的過程中，設計者首先將待設計的產品表達成TRIZ問題，然后利用TRIZ中的工具如發明原理、標準解等，求出該TRIZ問題的普適解或稱模擬解，最后設計師再把該解轉化為領域的解或特解。（圖1）

圖1 TRIZ解決問題的過程

二、減少人為誤差原理概述

（一）原理描述。通過改善使用產品的內部或外部的結構造型，從而降低其帶來的工作負荷，減少工作環境帶來的影響，提高產品的人機效益來減少人為上的失誤率。不良的產品設計，在使用時會因姿勢不適等原因，從而大大增加了失誤率。

（二）矛盾矩陣。TRIZ理論用39個規范的特征描述矛盾。實際應用中，首先要把組成矛盾的雙方內部性能用39個特征中的2個來表示。目的是把實際設計中的矛盾轉化為規范的技術矛盾。利用矛盾矩陣論原理可以看出，使用者在使用產品時出現人為誤差矛盾惡化最主要的一方是信息的損失，而需要改善的一方則是提高產品的可靠性。

三、原理實例分析

（一）汽車艙內人機界面的實際矛盾。現代汽車設計越來越多的高新技術被引入，因此其人機操作的界面也越來越復雜化，然而復雜的操作空間可能會讓使用者在短時間內很難做出準確的判斷，從而帶來一系列的安全性、可靠性等問題。因此，其矛盾的惡化一方為產品的可操作性。通過TRIZ減少人為誤差原理做指導，對汽車的艙內設計進行設計改良。復雜的產品設計往往會帶來繁瑣的操作，因此汽車艙內的設計應重點考慮使用者的操作性，從而快速精確地做出判斷減少因操作不便帶來的人為性失誤。

（二）如何設計解決汽車艙內人機界面的矛盾

首先是儀表盤的設計。隨著人機工程學的不斷發展，現代汽車的儀表盤設計大都采用的是指針式讀數，指針讀數的特點是信息形象，能連續、直觀地反映信息變化的趨勢。但是，指針式儀表盤的設計上以開窗式表盤設計最佳，其讀數的失誤率為0.005；實驗結果證明，指針的長度對讀數誤差的影響也很大，當指針與刻度線的距離超過6mm時，距離越大，認讀誤差就越大；從6mm開始，越接近0，認讀的誤差就越小。同時，指針應盡量貼近刻度盤，以減少認讀的視差。電子和信息技術的不斷進步，越來越多的高檔汽車儀表采用電子顯示屏。這類儀表的特點是顯示簡單、直接、精確、認讀速度快、錯誤率低，且不易產生視覺疲勞。現代的汽車設計中，為了解決操作性的矛盾，使操作者能夠更快、更準確地判斷儀表，設計師們都會考慮采用簡單直接的電子顯示屏進行儀表顯示。

其次是控制界面。汽車中的控制界面相當多，如按鍵、方向盤、操作桿、腳踏板等。本著TRIZ的減少人為誤差這一原理，設計師對這些界面的設計要充分考慮人的手、腳、臂長等多方面在人機工程學上的平均值。控制區域按鈕設計，應根據操作按鈕的重要性，使用頻數來確定它們的排列優先權；使用頻率較高的控制器，要求軀體不活動，上臂微動，主要由前臂活動操作，分布在以上臂自然下垂狀態的肘部附近為中心，活動前臂是手的操作區域，如擋位操作桿的設計；重要常用的操作器要求軀體不動，上臂小動，主要由前臂活動操作，分布在以上臂小幅度活動的條件下，活動前臂時手的操作區域；一般的操作器要求軀體不動，由上臂和前臂活動操作，分布在以軀干不動的肩部為中心，活動上臂和前臂時手的操作區域；不重要、不常用的操作器要求軀體活動，分布在軀干活動中手能夠達到的區域。而腳動控制器應布置在操作者正中矢狀面操作腳的一側，偏離中心矢狀面75～125cm的范圍內；調節座椅后，使大腿與小腿之間的夾角為 90°～110°，以便于操作，若需要大力蹬踩，夾角應加大到160°。不操作時雙腳應有足夠的自由活動空間。

控制器中按鈕設計時，單指操作按鍵的間隔距離推薦為50d/mm，各個手指都操作的為12d/mm；旋鈕設計中單手操作的間隔距離為50d/mm。

通過TRIZ理論的指導，設計師們能夠更加準確地對產品設計的矛盾點進行發明創造。這些設計矛盾的不斷創造與改進，為的就是讓使用者能夠更加舒適安全地使用產品。

四、結束語

實踐證明，TRIZ理論對創新發明有普遍適應性，合理利用可以大大加快人們創造發明的進程，而且能得出高質量的創新產品。它能夠幫助我們系統分析問題情境，快速發現問題本質或者矛盾，它能夠準確確定問題探索方向，而且能夠幫助我們突破思維障礙，打破思維定勢，以新的視覺分析問題，進行邏輯性和非邏輯性的系統思維，還能根據技術進化規律預測未來發展趨勢，開發富有競爭力的新產品。

[1]檀潤華.創新設計-TRIZ：發明問題解決理論[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2]蔣祖華.人因工程[M].北京：科學出版社，2011.

[3]阮寶湘.工業設計人機工程[M].北京：機械工業出版社，2010.