基于TRIZ理論的多功能瓷磚設計

□滕 磊 朱 團

瓷磚將來的發(fā)展將更加迅速，且一直保持低碳、綠色、環(huán)保新型高科技術的制造方法。瓷磚用多孔材料做坯體，體積密度在0．6～1．0左右，再在坯體表面施釉處理，使之既具有多孔材料的保溫節(jié)能效果，又具有釉面磚的特點。開發(fā)出比現(xiàn)有陶瓷磚更薄更輕的、能漂在水面上的多功能瓷磚。此瓷磚可用于制造新型材料。研發(fā)出透水能力加強路面瓷磚，可透水，避免路面積水。瓷磚在各行各業(yè)有著非常廣泛的應用，應用TRIZ理論進行分析，開發(fā)出具有良好的使用價值和廣泛的推廣價值的多功能瓷磚。

一、TRIZ理論簡介

(一)概念。TRIZ理論是建立在辯證唯物主義觀點之上，是辯證唯物主義在工程技術領域的最好詮釋。其核心觀點就是技術系統(tǒng)在產生和解決矛盾中不斷進化。所有問題都可以被濃縮為三個不同類型，并表現(xiàn)為三種相應的結構模型:管理問題，技術問題和物理問題。TRIZ理論自始至終強調運用積極的思維克服慣性思維的束縛。

(二)發(fā)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(tǒng)一直處于進化之中，解決沖突是其進化的推動力。阿奇舒勒依據(jù)世界上諸多著名的發(fā)明專利，研究了消除沖突的方法并建立了一系列基于各學科基礎知識的發(fā)明創(chuàng)造模型。這些模型包括發(fā)明原理、發(fā)明問題解決算法及標準解等。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為TRIZ問題，然后利用TRIZ中的工具，如發(fā)明原理、標準解等，求出該TRIZ問題的普適解或稱模擬解，最后設計者再把該解轉化為該領域的解或特解。圖1表明了利用TRIZ進行問題求解的全過程。

(三)TRIZ理論的特點和優(yōu)勢。相對于傳統(tǒng)的創(chuàng)新方法，比如試錯法，頭腦風暴法等，TRIZ理論具有鮮明的特點和優(yōu)勢。它成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內在規(guī)律和原理，著力于澄清和強調系統(tǒng)中存在的矛盾，而不是逃避矛盾，其目標是完全解決矛盾，獲得最終的理想解，而不是采取折衷或者妥協(xié)的做法，而且它是基于技術的發(fā)展演化規(guī)律研究整個設計與開發(fā)過程，而不再是隨機的行為。實踐證明，運用TRIZ理論，可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進程而且能得到高質量的創(chuàng)新產品。它能夠幫助我們系統(tǒng)分析問題情境，快速發(fā)現(xiàn)問題本質或者矛盾，它能夠準確確定問題探索方向，不會錯過各種可能，而且它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(tǒng)思維，還能根據(jù)技術進化規(guī)律預測未來發(fā)展趨勢，幫助我們開發(fā)富有競爭力的新產品。

圖1

二、問題分析及解決方法

(一)問題描述。現(xiàn)在市場上的瓷磚都有著這樣或者那樣的問題，例如:一般瓷磚都有輻射，對人的身體不好，尤其對嬰幼兒;瓷磚鋪在地上時間久了，會粘有很多不易清洗的污漬;在冬天，低溫情況下，容易起拱;瓷磚在地上鋪久了，經(jīng)過長時間的擦洗，還容易破碎。下面用TRIZ理論的方法來對瓷磚進行一個創(chuàng)新設計，爭取想出一款功能更加完善，實用性更強的多功能瓷磚。

表1 瓷磚優(yōu)缺點比較

(二)應用TRIZ理論的阿奇舒樂勒矛盾矩陣。

表2

1．解決瓷磚輻射污染的問題。改善的技術特性參數(shù):14#強度——光的強度不同;18#光照度——物體的適當亮度、反光性、和色彩;33#可操作性——瓷磚是具有多孔的;31#物體產生的有害因素——使得人體疲勞。惡化的技術特性參數(shù):36#結構的復雜性——要減少輻射污染必然使得結構較復雜的瓷磚而言更難改善。查沖突解矩陣可知使用的解決原理是:26，35，32，17(表2)。

解決方案:利用35和32#兩原理中的物理狀態(tài)和顏色改變，使物體的物理狀態(tài)、濃度、粘度、柔性、顏色為之改變，減少污染系數(shù)。

2．解決瓷磚耐磨性弱的問題。改善的技術特性參數(shù):34#物體產生的有害因素——使得人體疲勞。惡化的技術特性參數(shù):36#裝置的復雜性——其形狀必將更加的復雜。查沖突解矩陣可知使用的解決原理是:19，1，31(表3)。

表3

解決方案:利用1和31#分割原理中的物體能容易組裝和拆卸，和多孔材料作增強耐磨性。

3．解決瓷磚越冷越起拱問題。改善的技術特性參數(shù):35#適用性及多樣性。惡化的技術特性參數(shù):36#裝置的復雜性。查沖突解矩陣可知使用的解決原理是:15，29，37，28(表4)。

表4

解決方案:利用37#熱膨脹原理中的熱膨脹和熱收縮材料，組合不同膨脹系數(shù)的材料，來減少膨脹系數(shù)。

4．解決瓷磚難清洗的問題。改善的技術特性參數(shù):27#可靠性——瓷磚是否能夠可靠的將地板上的水吸干凈。惡化的技術特性參數(shù):26#物質或事物的數(shù)量——很可能需要增加某一具有強吸附能力的物質。查沖突解矩陣可知使用的解決原理是:21，28，40，3(表5)。

表5

解決方法:用3和40#改變局部和復合材料原理，用復合材料來替代單一材料，和把物體的每個部分處于各自動作的最佳位置，來便于清洗。

(三)五個W兩個H。又稱七何分析法，是二戰(zhàn)中美國陸軍兵器修理部首創(chuàng)。簡單、方便，易于理解、使用，富有啟發(fā)意義，廣泛用于企業(yè)管理和技術活動，對于決策和執(zhí)行性的活動措施也非常有幫助，也有助于彌補考慮問題的疏漏。

圖2

WHERE——原料來自哪里?

所需的原材料大多是金屬氧化物。多年來，三種金屬氧化物是瓷磚生產最重要的三種氧化物:粘土、粉狀石英、和長石。

WHAT——制造瓷磚的設備有哪些?

壓機、球磨機、窯爐、干燥塔、磨邊線、拋光線。

WHO——一線工作者是誰?

機器，專業(yè)人員和非專業(yè)人人員。

WHEN——一個流程多長時間?

一般在10-20小時。

WHY——為什么產品的制造要經(jīng)過這么多環(huán)節(jié)?

經(jīng)過這些環(huán)節(jié)后，可以達到更好的效果和想要的結果。

HOW TO——怎樣才能使產品更加美觀大方?

在其中摻加一些復合材料與之原氧化物結合。

HOW MUCH——功能指標達到多少?

分別達到各自的百分率。

(四)和田十二法(管理創(chuàng)新方法72變)。創(chuàng)意是創(chuàng)造生意的源泉，是否具備創(chuàng)新精神，就在于你平時是否善于思考，樂于嘗試新事物、新方式和新方法。

創(chuàng)意不是天生的，而是后天通過對規(guī)律的思考，對事物的判斷，不斷地演練形成的，培養(yǎng)創(chuàng)意的方法舉不勝舉，關鍵在于實用。

表6

三、資源分析

一是把這些弊端互相利用，摻插些其他物質，可能會達到有效的效果。二是瓷磚本身就有許多的小孔，可以利用這些小孔，來增強瓷磚的強度。三是利用清洗劑里的一些化學試劑與瓷磚的組成成分反應，并且可以快速清洗污漬還可以加強硬度。四是利用外面的強光來消除瓷磚的輻射，改善瓷磚本身就有的熱脹冷縮的性質。

四、理想解、解決問題

(一)瓷磚輻射污染。利用35#和32#兩原理中的物理狀態(tài)和顏色改變，使物體的物理狀態(tài)、濃度、粘度、柔性、顏色為之改變，減少污染系數(shù)。

(二)瓷磚耐磨性弱。利用1#和31#分割原理中的物體能容易組裝和拆卸，和多孔材料作增強耐磨性。

(三)瓷磚越冷越起拱。利用37#熱膨脹原理中的熱膨脹和熱收縮材料，組合使不同膨脹系數(shù)的材料，來減少膨脹系數(shù)。

(四)瓷磚難清洗。利用3#和40#改變局部和復合材料原理，用復合材料來替代單一材料，和把物體的每個部分處于各自動作的最佳位置，便于清洗。

五、結語

瓷磚在各行各業(yè)有著非常廣泛的應用，并且多功能瓷磚具有良好的使用價值和廣泛的推廣價值，瓷磚在家庭裝修中是不可缺少的建材，多功能瓷磚易清潔、防水、防潮，被運用于油煙比較多的廚房，還有潮濕的衛(wèi)生間，多功能瓷磚的應用越來越廣，在美化空間上有了自己獨特的味道，韻味十足的曲線，千變萬化的色彩，居室環(huán)境更豐富多彩，是個能體現(xiàn)主人喜好與品位的重要細節(jié)。

［1］曹福全．創(chuàng)新思維與方法概論——TRIZ理論與應用［M］．哈爾濱:黑龍江教育出版社，2009

［2］周勝生，丁雷，李超凡，李楠，廖佳佳．基于TRIZ理論的創(chuàng)造性輔助判斷法——“矛盾法”探析［J］．科技管理研究，2012

［3］薩拉馬托夫．怎樣成為發(fā)明家:50小時學創(chuàng)新［M］．莫斯科:教育出版社，1990

［4］古特良夫切夫．尋找直接解決技術問題的方法［M］．莫斯科:河源出版社，1991