基于QFD與TRIZ的系統創新研究

李可用 羅海有 朱佳俊

（遼寧工業大學，錦州 121001）

創新為企業的發展提供了強勁的動力，提高了企業的競爭力，并由此占領市場先機，獲得極高的產品附加值，從而為產品的再創新和企業的快速發展提供更多的資金支持。因此，走創新發展的良性循環道路，是企業的唯一正確選擇。鑒于此，本文以質量功能配置（Quality Function Deployment，QFD）與發明問題解決理論（Theory of the Solution of Inventive Problems，TRIZ）為基礎，深度發掘用戶需求，進而構建系統創新設計模型，并以工業加濕器為例演繹了系統創新過程。

1 QFD與TRIZ

1.1 QFD法

QFD是由日本質量管理大師赤尾洋二和水野滋于20世紀70年代初提出的分析理論，旨在尋找顧客明示的需求，并積極探索顧客的未知需求，以此進行產品規劃和工藝設計，盡最大努力使產品符合顧客期望。目前，該方法已經大量應用于諸多領域，并取得了顯著成效，其核心為“質量屋”，在產品創新優化設計時不可或缺[1-2]。QFD的四階段模式展開過程如圖1所示。整個QFD過程劃分為4個階段：產品規劃階段、零部件配置階段、工藝設計階段和生產/質量控制階段。每個階段構建一個矩陣，設計輸出為產品的技術參數、零部件特征和生產工藝要求。

由圖1可以看出，QFD四階段模式的每個階段的矩陣構成一個清晰的質量屋，各個階段的質量屋形成一個完整系統承接關系，即上一過程的輸出是下一過程的輸入，從而將上一過程的顧客需求轉變為下一過程的技術特性。產品規劃矩陣3將顧客需求轉化為技術特性；零部件開發過程將產品規劃過程的技術特性作為輸入，以此分析影響該技術特性的零部件特性（如技術參數、大小尺寸、材料等），并進行產品設計，利用最重要的零件特征構建產品質量屋。

1.2 TRIZ

TRIZ是由蘇聯發明家阿奇舒勒總結了世界上大量發明專利后提出的。該理論的核心是為創新設計中存在的沖突提供解決辦法，通過技術矛盾解決矩陣，尋找矛盾的最優解決方案。它由39個通用工程參數和40個發明創造原理及它們之間的對應關系組成[3]，主要應用于技術創新領域，揭示產品創新優化所遵循的規律模式，從而為創新設計指明方向。其主要的解題邏輯如圖2所示。

2 基于QFD/TRIZ的系統創新模型構建

在產品創新的過程中，QFD能夠將不同來源的需求轉換為相應的工程參數語言，使設計人員明白“需要什么樣的設計”；TRIZ則提供設計方法，指明需要“如何設計”。通過兩者的系統整合，在實現創新目標的同時，解決了產品創新設計過程中的各種矛盾[4]?；赒FD與TRIZ的創新流程如圖3所示。

3 系統創新實例分析

本文以工業加濕器為研究對象，詳細分析了基于QFD與TRIZ的系統創新過程，主要方法步驟如下：第一，對國內外加濕器的現狀進行研究分析，以明確未來工業加濕器發展創新的需求；第二，將需求轉化為設計要求，從而根據QFD建立工業加濕器的簡化質量屋；第三，分析和確定參數相關關系，并根據TRIZ將呈負相關的關系參數轉換為技術矛盾，并建立矛盾矩陣表；第四，根據40個發明原理找出問題解決方法，最終確定方案并完成工業加濕器的創新設計。

3.1 車間對工業加濕器的需求分析

工業加濕器的創新應當立足于工業生產所需，通過調查當地的車間，得出車間對工業加濕器的需求指標，即能夠自主移動、能夠智能檢測空氣濕度、能夠清理灰塵、外形尺寸合理、價格適中、節能、運行靜音以及能提供更多功能。

3.2 質量屋及矛盾矩陣表構建

質量屋是QFD的主要技術工具，根據車間需求分析構建的工業加濕器的簡化質量屋，如圖4所示。

從圖4分析得出，功能多樣和質量兩個指標之間存在負相關關系，即在實現加濕器功能多樣的同時，勢必會增加加濕器自身的質量，因此“功能多樣”與“質量”之間存在負相關關系，是設計過程中的技術沖突。根據TRIZ矩陣表，可將該沖突轉化為TRIZ標準工程參數（新）中的適應性、通用性（32）和運動物體的質量（1）之間的技術沖突[5]。

3.3 技術矛盾解決及加濕器創新設計

根據TRIZ矩陣表，基于TRIZ解決上述技術矛盾的發明原理內容、實際問題分析及結果如圖5所示。

為了解決加濕器創新優化中存在的技術沖突，可采用多用性原理、反向作用原理、曲面化原理、柔性殼體原理以及多孔材料原理等。本著設計多功能車間加濕器的初衷，將自主移動、加濕和智能識別功能集于一身，對加濕器的外形進行簡化，以減輕其質量。通過使用柔性輕質外殼，一方面可減輕加濕器的質量，另一方面可以為加濕器設計必要構件。最終將加濕器與360°旋轉輪底座組合，使其具備智能加濕和自主移動的功能，從而消除創新設計過程中的技術矛盾沖突。根據以上創新設計思路，完成工業加濕器的創新優化設計如圖5所示。

4 結語

QFD與TRIZ的集成實現了創新的一體化、流程化，明確了創新思路，抓住了顧客的主要需求和設備的關鍵特性，避免了設計的盲目性，縮短了開發周期，降低了生產成本。在工業加濕器設計過程中，為了達到車間的濕度需求：首先，繪制工業加濕器的質量屋，找出負相關的參數進行沖突分析；其次，根據TRIZ理論建立矛盾矩陣表；最后，利用阿奇舒勒矛盾矩陣提供的40個發明原理消除矛盾。與同類工業加濕器相比，新設計的加濕器具備自主移動功能，能夠自動識別各區域的濕度情況，并實現均衡加濕，從而達到為滿足車間空氣濕度而創新的設計初衷。