TRIZ理論在科技館展品研發和維修中的應用

劉立偉

摘 要 本文主要介紹了TRIZ理論的概述以及TRIZ理論在科技館展品研發和維修過程中的應用，并以運用TRIZ理論解決“對流”展品水分蒸發問題舉例說明。

關鍵詞 TRIZ理論；科技館；展品研發；維修

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）186-0068-02

1 TRIZ理論的概述

TRIZ意譯為發明問題的解決理論，該理論成功揭示了創造發明的內在規律和原理，前蘇聯發明家、教育家G.S.Altshuller及其團隊通過對成千上萬的發明專利進行研究，發現大部分發明都是利用前人已知的想法或概念，加上新奇方法。通過不斷的總結和研究G.S.Altshuller堅信發明問題的基本原理是客觀存在的，這些客觀存在可以被整理而形成一套理論，掌握該理論的人不僅可以提高發明成功率、縮短發明周期，也可使發明問題的解具有可預見性。這套理論就是TRIZ理論的前身，20世紀80年代中期以后，隨著蘇聯的解體，有些TRIZ專家移居發達國家，逐漸把該理論介紹給世界，對產品開發與創新領域產生了重要影響。全世界的學者對TRIZ理論進行了補充，逐步形成了今天的TRIZ理論。筆者作為現代科技館展品展項研發和維修的工作人員，在接觸了TRIZ方法之后，一直在想是否可以將TRIZ理論應用到科技館展品展項研發和維修工作之中，要想說明這個問題首先要從科技館展品展項的特點說起，科技展品的特點就是展示科學、普及科學知識的產品，大多鼓勵觀眾動手參與，在操作、觀察、思維的過程中學習到科學知識，滿足廣大觀眾的求知欲。另外，觀眾參展經常動手觸碰甚至操作展品，容易對展品展項造成破壞，維修維護工作量很大。

2 TRIZ創新方法在展品研發中的應用

科技館的展品展項都是一些非標設備，每個展品展項在研發過程中都會遇到很多問題。作為展品研發人員，在展品研發過程中為了更好地發揮展品展項的科普功能，總會想使展品的功能越多越好，但展品功能越多就勢必會使展品結構復雜，展品結構復雜勢必帶來可靠性的下降，增加維修的工作量。這是一個矛盾，更是展品研發中的難題。經過對TRIZ創新方法的學習，上述問題可以用沖突解決理論來解決，裝置復雜性為惡化特性，可靠性為改進特性，兩者為技術沖突。對應的發明原理為：1.分割；13.反向；35.參數變化①。得到以上3個原理解之后，筆者在以后的研發中如果遇到上述矛盾，就會考慮用上述方法去解決。當然，每個展品的情況不同，原理解的應用要在具體的設計中去考慮。以上只是TRIZ創新方法在展品設計過程中的一個簡單的例子，筆者在以后的展品設計工作中一定會多多運用TRIZ創新方法，使展品設計的更合理、更可靠。

3 TRIZ創新方法在展品維修中的應用

科技館的展品由于觀眾互動頻繁及野蠻操作，展品故障和維修率很高，展品維修工作也是筆者負責的一項重要工作。在展品維修過程中經常會遇到某個展品總會出現相同故障的情況，維修之后相同的故障還是會出現，在這種情況下，由于維修人員的思維定式，很難找到一勞永逸的解決方法。這時，TRIZ創新方法就會起作用，其實展品、觀眾操作的動作以及展品在觀眾操作后的展示效果可以構成一個物質-場模型，使展品在觀眾的操作下表現出它的展示效果這是我們追求的效應，即有效完整功能。展品可以看做這個系統中的物質S1，而展示效果為S2，而觀眾的操作為場F。展品S1通過觀眾作用其上的場F達到展示效果S2。對這個物質-場進行分析不難看出，可以改變的只有S1和F，因為展品的表現效果S2是我們想要的，不能改變，所以如展品總是出現問題就要從展品本身和觀眾操作的方式來解決，如改變展品動力傳遞機械結構或將觀眾的直接機械操作方式改為電機帶動的方式等，這就需要具體問題具體分析，下面就介紹一個利用TRIZ理論解決展品實際問題的例子。

4 運用TRIZ理論解決“對流”展品水分蒸發問題

4.1 問題的提出

“對流”展品的介紹：對流展品主要是由展臺、照射光源、水缸和成像屏四部分組成。具體的演示方式是：按動展臺上的按鈕，開啟光源和加熱器，對水缸中的液體加熱，引起液體內部產生熱對流，光源把對流現象投射在屏幕上，參與者可清晰地觀察。目前存在的水缸內的水由于觀眾頻繁操作總是需要添加，如水忘記添加不但看不到對流現象還會造成干燒，有很大的安全隱患。

4.2 問題的初步分析

水缸內的水之所以會蒸發是由于加熱棒的加熱，那么加熱棒不加熱水就不會蒸發，也就是說溫度升高就會引起水分減少。結合TRIZ方法中關于技術沖突的定義：當我們想要改善技術系統（“對流”展品演示裝置）中的某一參數（升高溫度）時，常常會引起系統中另一個參數惡化（水分減少）。這就是明顯的技術沖突的例子，下面就可以利用矛盾矩陣表來解決。

4.3 利用TRIZ方法找到發明原理

由以上論述可以看出，本系統為技術沖突，根據TRIZ理論，技術沖突可以用矛盾矩陣表來解決。

改進特性：溫度（17）——惡化特性：物質損失（23）②。

查詢矩陣表本技術沖突對應的發明原理為：（21），（36），（29），（31）③。

（21）緊急行動：由于加熱柱的加熱過程是緩慢加熱的，故緊急行動對于本沖突不適用。（36）狀態變化：水分蒸發是水由液態變成氣態，那么如果能快速的將水蒸氣液化使之流回到原溶液中重復利用是最好的結果，此發明原理可用。（29）氣動與液壓結構：通過氣動或液壓結構使氣體液化？就自己的知識結構來說，沒有太多的想法。（31）多孔材料：多孔材料可以增加水蒸氣與材料的接觸面積，更有利于水蒸氣的液化，此發明原理可用。

終上所述，以上4個發明原理如（36）狀態變化、（31）多孔材料都有可能解決本系統中的技術沖突，若兩個發明原理相結合效果應該更理想。

4.4 將發明原理聯系實際最終解決問題

結合初步解決方案提出的想法，本系統中想采用多孔材料與狀態變化兩個發明原理來解決本問題。狀態變化：使水從水蒸氣變成水，需要降溫才能達到作用。

多孔材料：使水蒸氣流經溫度較低的多孔材料才能使水蒸氣盡快的變成水。

通過上述分析可進行如圖1的設計。

設計原理：使加熱棒加熱水產生的水蒸汽，通過經冷凝水冷卻的多孔材料盡快的回到水中。至此，水分蒸發的問題得到完美解決。

以上就是筆者如何利用TRIZ理論解決實際工作過程中問題的一些介紹，TRIZ理論作為高效的創新方法已經得到了許多企業產品研發人員的認可，本文主要是將TRIZ理論在科技館展品研發和維修領域做了一些探索，相信隨著學習的深入，TRIZ理論作為一種工具將更好地為筆者日后的工作服務。

注釋

①TRIZ理論的40個發明原理.

②TRIZ理論矛盾矩陣表.

③TRIZ理論的40個發明原理.

參考文獻

[1]檀潤華.TRIZ及應用：技術創新過程與方法[M].北京：高等教育出版社，2010.