TRIZ理論體系指導(dǎo)下的流動(dòng)舞臺(tái)車(chē)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

張奕煒　徐彬

摘 要：對(duì)創(chuàng)新問(wèn)題解決理論（TRIZ）進(jìn)行了闡述，分析了流動(dòng)舞臺(tái)車(chē)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例，并綜合應(yīng)用TRIZ結(jié)論理論給出了解決方案，使流動(dòng)舞臺(tái)車(chē)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程變得簡(jiǎn)單

關(guān)鍵詞：TRIZ；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；技術(shù)創(chuàng)新；流動(dòng)舞臺(tái)車(chē)；工業(yè)設(shè)計(jì)

1 TRIZ研究綜述

在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，工程技術(shù)人員通常會(huì)面臨兩類(lèi)問(wèn)題：一類(lèi)是存在已知的解決方案；另一類(lèi)則是尚未存在既定的解決方案，俄國(guó)學(xué)者阿利赫舒列爾把這類(lèi)問(wèn)題看作是發(fā)明問(wèn)題。一般而言，在發(fā)明問(wèn)題中至少包含一對(duì)技術(shù)矛盾，即當(dāng)提高系統(tǒng)某一技術(shù)參數(shù)時(shí)，另一個(gè)技術(shù)參數(shù)會(huì)惡化。而解決技術(shù)矛盾問(wèn)題行之有效的工具則是技術(shù)矛盾解決矩陣。

俄國(guó)學(xué)者阿利赫舒列爾通過(guò)對(duì)一系列發(fā)明專(zhuān)利的大量研究，抽象歸納出了產(chǎn)生系統(tǒng)矛盾對(duì)立的39項(xiàng)通用技術(shù)參數(shù)，又給出了解決技術(shù)矛盾的40個(gè)創(chuàng)新原理，并建立起它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在矩陣中，期望優(yōu)化的技術(shù)特性為X軸，惡化的技術(shù)特性為表中Y軸，X、Y軸上各技術(shù)特性交點(diǎn)處的數(shù)字則代表解決系統(tǒng)矛盾對(duì)立所使用的創(chuàng)新原理編號(hào)，每一個(gè)創(chuàng)新原理都有詳細(xì)說(shuō)明。

當(dāng)面臨具體問(wèn)題時(shí)，我們無(wú)法直接找到對(duì)應(yīng)解時(shí)，可先將具體問(wèn)題轉(zhuǎn)換為一個(gè)矛盾問(wèn)題，然后從TRIZ系統(tǒng)理論中提取TRIZ的通用解，最后將TRIZ通用解轉(zhuǎn)化為具體問(wèn)題的解，并在實(shí)際問(wèn)題中加以實(shí)現(xiàn)，從而解決矛盾。

2 流動(dòng)舞臺(tái)車(chē)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例

近年來(lái)，對(duì)精神生活的被動(dòng)式消費(fèi)已經(jīng)滿(mǎn)足不了農(nóng)民的需求。其中的舞臺(tái)搭建是難題，要解決這一問(wèn)題需要設(shè)計(jì)一款舞臺(tái)車(chē)，要求車(chē)必須具有演出功能，還要具備普通車(chē)的基本功能。

2.1 運(yùn)用TRIZ理論定義存在的技術(shù)矛盾

舞臺(tái)是給表演提供的空間，必須具備演出的基礎(chǔ)設(shè)備；考慮到我國(guó)南北地區(qū)氣候的特點(diǎn)，使得整車(chē)密封設(shè)計(jì)需要有相應(yīng)的調(diào)整；該車(chē)具有流動(dòng)范圍和周期大的特點(diǎn)，如果過(guò)度壓縮舞臺(tái)面積容易影響整車(chē)耐久性等因素；舞臺(tái)機(jī)械的使用率不高，載荷率較低，但是對(duì)可靠性設(shè)計(jì)則要求很高，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)問(wèn)題就可能造成安全事故。這些都給設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多難題。

我們運(yùn)用TRIZ理論來(lái)分析一個(gè)典型的技術(shù)矛盾，例如在壓縮舞臺(tái)體積時(shí)，在不改變它使用時(shí)的基本形態(tài)的前提下，不可避免會(huì)降低舞臺(tái)的耐受度、穩(wěn)定性和使用可靠性。我們通過(guò)分析39個(gè)通用工程參數(shù)，歸納得出需要優(yōu)化的技術(shù)參數(shù)為舞臺(tái)的靜態(tài)體積，而隨之趨向惡化的技術(shù)參數(shù)則為舞臺(tái)的形狀和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐受度、可靠性這4個(gè)相關(guān)技術(shù)參數(shù)。再?gòu)募夹g(shù)矛盾解決矩陣表中待提高的技術(shù)特性找到第8個(gè)技術(shù)特性：靜止物體的體積；從惡化的技特性分別找到第12、13、14、27個(gè)技術(shù)特性：形狀、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐受度、可靠性。然后，我們從期望提高的技術(shù)特性與惡化的趨向性對(duì)應(yīng)的列與行的交點(diǎn)處得出九個(gè)創(chuàng)新原理，其序號(hào)分別為：N2﹟、N7﹟、N14﹟、N15﹟、N16﹟、N17#、N28﹟、N35﹟、N40﹟。

2.2 綜合產(chǎn)品特性分析并得出具體方案

逐個(gè)查閱TRIZ理論解決矛盾的40個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法得到以下解決方法：

分離法：一是從物體中分離出產(chǎn)生紊亂的部分或?qū)傩浴６菑奈矬w中分離出關(guān)鍵的部分或?qū)傩浴?（2）

套疊法：把一物體嵌入另一物體，然后再嵌入另一物體中。使一個(gè)物體穿過(guò)另一個(gè)物體的空腔。 （7）

曲面化法：一是將原平面的形狀彎曲改善。例如，將立方體倒角成橢圓體。二是考慮采用滾筒、球狀、螺旋狀③借助離心力原理改變直線運(yùn)動(dòng)的固定方式為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 （14）

動(dòng)態(tài)法：一是自動(dòng)調(diào)節(jié)物體，使其在各動(dòng)作階段達(dá)到最佳性能。二是將物體分割成既可變位又相對(duì)稱(chēng)的多個(gè)不同構(gòu)成要素。三是使固定的物體能靈活運(yùn)動(dòng)并且實(shí)現(xiàn)自由動(dòng)靜轉(zhuǎn)換。 （15）

部分超越法：當(dāng)期望的總體效果難以完全實(shí)現(xiàn)時(shí)，適當(dāng)加大動(dòng)作幅度，優(yōu)化問(wèn)題可行性。 （16）

多維法：一是改變物體運(yùn)動(dòng)維度，將空間運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫孢\(yùn)動(dòng)。二是將單層結(jié)構(gòu)的物體優(yōu)化為多層結(jié)構(gòu)。三是改變物體的具體放置角度。 （17）

機(jī)械系統(tǒng)的替代法：一是用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)等一系列感官系統(tǒng)代替部分機(jī)械系統(tǒng)。二是用電場(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)完成物體間的相互作用。三是可變場(chǎng)與恒定場(chǎng)，固定場(chǎng)與移動(dòng)場(chǎng)。四是將鐵磁粒子用于場(chǎng)的作用之中。 （28）

自我修復(fù)與拋棄原理：一是當(dāng)物體作用完成后，物體喪失了其可利用性，物體中的一部分自動(dòng)消失或在操作中自動(dòng)修復(fù)進(jìn)行再利用。二是物體中老化的零件在工作過(guò)程中能有新的利用價(jià)值。 （34）

性能轉(zhuǎn)化法：改變物體的態(tài)、濃度或密度、靈活程度、濕度或體積等一系列性能。 （35）

復(fù)合材料法：采取物理或化學(xué)的方法，在宏觀上將單一的材料變成具備新性能的復(fù)合材料。 （40）

根據(jù)以上十個(gè)參數(shù)原理我們分析得出解決靜止物體體積的一般性方法。在從舞臺(tái)具有應(yīng)用普遍性的前提下，也要具備廂式車(chē)的載員密封等基本功能，所以又有其特殊性。根據(jù)TRIZ理論中的系統(tǒng)完備性法，我們可以對(duì)舞臺(tái)車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí)，其中包含了動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置和控制裝置。隨之我們又將舞臺(tái)車(chē)的系統(tǒng)分為子系統(tǒng)進(jìn)行考察和研究，對(duì)得出的9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解決方案進(jìn)行進(jìn)一步分析與甄選。再依據(jù)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中追求實(shí)現(xiàn)高效美觀實(shí)用的原則，利用第（7），（15），（17），（40）號(hào)解決方案，加之參考市場(chǎng)調(diào)研的結(jié)果，進(jìn)行具體方案的專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，最終形成全新設(shè)計(jì)方案。

整車(chē)運(yùn)用嵌套原理和維數(shù)變化原理改進(jìn)了伸縮燈、腳架、護(hù)欄連桿結(jié)構(gòu)和密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，后臺(tái)則安裝幕布卷筒使舞臺(tái)富有真實(shí)感，結(jié)合動(dòng)態(tài)化原理用于舞臺(tái)車(chē)頂棚和地板的伸展設(shè)計(jì)以及安裝在該車(chē)側(cè)棚頂邊U型鋁的導(dǎo)雨槽設(shè)計(jì)，舞臺(tái)車(chē)的外包圍護(hù)欄也采用了反光材料提高其安全性，具有觀賞性的同時(shí)也起到警示作用。

該設(shè)計(jì)以總分第一名獲得文化部流動(dòng)舞臺(tái)車(chē)采購(gòu)項(xiàng)目，它是配備現(xiàn)代舞臺(tái)技術(shù)車(chē)載設(shè)備的流動(dòng)演出專(zhuān)用車(chē)，擁有便捷安全的操作平臺(tái)和穩(wěn)固精巧的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不但具備以供舞臺(tái)的功能，還具備適應(yīng)各種狀況的廂式車(chē)密封、防腐等基本功能，在平時(shí)和行駛狀態(tài)是一輛普通的廂式汽車(chē)，當(dāng)需要演出時(shí)便能展開(kāi)為一個(gè)平坦結(jié)實(shí)的舞臺(tái)。

3 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用矛盾矩陣解決技術(shù)矛盾問(wèn)題時(shí)，分析實(shí)效性是必要的。相對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)將帶來(lái)多個(gè)不同檢索結(jié)果，只有對(duì)具體問(wèn)題的深入思索才能夠?yàn)槲覀兊漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)尋求更好的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 牛占文，等.發(fā)明創(chuàng)造的科學(xué)方法論 —— TRIZ[J].中國(guó)機(jī)械工程， 1999（1）：84-89.

[2] 趙敏，等. TRIZ入門(mén)及實(shí)踐[M].科學(xué)出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：張奕煒（1989—），男，江西南昌人，碩士，江西水利職業(yè)學(xué)院信息工程系教師。

徐彬（1964—），男，江西南昌人，南昌大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系副教授，碩士生導(dǎo)師。