淺談TRIZ理論在大學生機械創新設計大賽中的應用

田川 董歡歡

摘 要：機械創新設計大賽對大學生創新能力的培養意義重大。針對當前參賽過程中暴露出的主要問題，綜合高水平創新理論TRIZ，對TRIZ理論融入備賽實施過程進行了探索研究，以我院第八屆大學生機械創新設計大賽參賽作品為案例進行了應用分析。明確了TRIZ理論的應用對參賽學生創新能力的提高、指導創新活動的開展具有重要作用。

關鍵詞：TRIZ理論；大學生；機械創新設計大賽

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.206

1 引言

全國大學生機械創新設計大賽自2004年開始，每兩年舉辦一屆，至今已舉辦到第八屆。該項賽事是踐行和發展“中國制造2025”戰略提出的“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化、人才為本”基本方針的重要體現，是實現我國由制造大國向制造強國轉變的重要抓手，是培養制造業創新型人才的重要平臺，中國科學院院士楊叔子教授曾四論機械創新設計大賽的重要性[1]。

當前新技術、新材料、新方法、新手段、新媒體、新業態等不斷涌現，同時，大賽程序、要求更加規范具體，這使得參賽學生團隊必須接受更大、更激烈的挑戰。在此背景下，參賽學生，尤其是高職學生，暴露出了如選題不當、能力不足、理念不新、信心不高、協作不暢等問題[2]。“自主創新，方法先行”，為了切實發揮“以賽促學、以賽促教”的目的，提高大學生創新能力、培養大學生創新意識、鍛煉大學生創新實踐，有必要將先進的創新方法和現代設計理論應用于備賽作品的實施過程中，以期更好地指導大學生開展創新活動。

2 TRIZ理論

TRIZ是俄文“發明問題解決理論”的縮寫，被喻為打開智慧之門的“金鑰匙”[3]。該方法最早由前蘇聯科學家阿奇舒勒于1946年提出。TRIZ理論總體有三大特點：一是基于知識的，即TRIZ理論是在對數以百萬計的高水平專利文獻研究的基礎上進行的收集整理和歸納提煉，是人類在發展過程中對創新規律認識的知識結晶；二是面向人的，即TRIZ理論是特定的創新方法學，其應用主體是受過專門學習的人；三是解決發明問題的系統化方法學，即TRIZ理論包含了成套的發現問題、分析問題、解決問題的工具和方法，各種工具方法互為補充，形成體系。

TRIZ理論常用的方法和工具主要包括：技術系統進化法則，沖突分析、物場分析、功能分析、ARIZ算法、發明原理、分離原理、矛盾矩陣、標準解、科學效應庫等。

3 TRIZ理論應用于大學生機械創新設計大賽

按時間過程，可將機械創新設計大賽備賽過程分為三個階段：即前期、中期和后期。前期主要進行的任務包括選題、調研及分析，中期主要進行作品的構思、設計、制造、裝配、調試和改進，后期主要是完成作品說明書、申請專利和成果轉化。TRIZ理論作為高水平的創新理論體系，重點解決“如何做”的問題。因此筆者認為TRIZ理論可應用于大賽各個階段，重點可用于第二階段。下面以我院獲第八屆全國大學生機械創新設計大賽陜西賽區三等獎作品“便攜式蘋果采摘器”為例展開論述。

3.1 TRIZ理論應用于大賽前期

TRIZ理論應用于大賽前期主要是利用TRIZ所提供的系統分析工具，包括技術進化八大法則、技術進化理論S曲線、九屏幕法、STC算子法、最終理想解法等，結合調研搜集的資料對擬定的參賽項目進行深入分析，研判項目發展方向，充分考慮現有可用資源，提出切實可行的總體設計目標。針對第八屆大賽主題之一輔助人工采摘機械，我院參賽團隊利用技術系統進化法則，確定了“輕巧、便攜、自動化或柔性化”為設計作品的基本目標。

3.2 TRIZ理論應用于大賽中期

TRIZ理論應用于大賽中期主要是利用TRIZ所提供的問題解決工具，包括沖突矩陣、發明原理、分離原理、效應庫、物場模型、標準解、ARIZ算法等對參賽項目實施過程中的具體問題進行創新解決。在便攜式蘋果采摘器設計過程中，遇到諸多沖突問題，如為了提高裝置的可操作性，增加便捷程度，但同時裝置的復雜程度無形中會因此提高，為此參賽團隊利用TRIZ技術沖突解決原理，查詢沖突矩陣，在維數變化等原理的支持啟發下，設計出了一款整體自動控制、傳遞機構可伸縮、執行機構可張和的采摘器，有效解決了相關矛盾。

3.3 TRIZ理論應用于大賽后期

TRIZ理論應用于大賽后期主要是指導學生進行專利規避設計，在確保不侵權的前提下，吸收現有專利技術優點，在短時間內快速改進作品，提高專利申請質量，占領技術產權高地，為后期成果轉化奠定基礎。

4 總結

沒有機械就無所謂工業，沒有創新就無所謂發展，沒有設計就無所謂功能。大學生機械創新設計大賽為創新人才的發掘和培養提供了有力保障。TRIZ理論作為最有效的發明問題解決方法之一，對創新過程提供了基于邏輯思維的解決模式，使創新過程更加科學可行。因此，將TRIZ理論等高水平創新設計方法應用于大學生機械創新設計大賽的培訓、實踐等是可行的且必要的。

參考文獻：

[1]楊叔子，彭文生，吳波，吳昌林.四論機械創新設計大賽很重要──紀念胡錦濤同志在清華大學建校一百周年慶祝大會上重要講話一周年[J].高等工程教育研究，2013（01）：8-13+65.

[2]劉莉莉.基于TRIZ理論的大學生創新創業能力研究[J].學校黨建與思想教育，2017（14）：73-75.

[3]任工昌，田川，王晨，王宏衛.基于TRIZ的可重構夾具創新設計研究[J].組合機床與自動化加工技術，2016（03）：131-134.

作者簡介：田川（1990-），男，陜西寶雞人，碩士，助教，主要研究方向：機械設計及理論。