畢業(yè)設(shè)計（論文）基于TRIZ的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計研究

1、目 錄1.引言- 4 -1.1發(fā)明問題解決理論（triz）- 4 -1.2創(chuàng)新設(shè)計方法與理論簡介- 4 -2 基于triz理論的創(chuàng)新設(shè)計方法的應(yīng)用實例- 5 -2.1出瓶裝置的創(chuàng)新設(shè)計- 5 -2.1.1突問題描述及其標(biāo)準(zhǔn)化- 5 -2.1.2 創(chuàng)新設(shè)計的確定- 5 -2.2創(chuàng)新設(shè)計在扳手設(shè)計中的應(yīng)用研究- 6 -2.2.1 扳手的設(shè)計任務(wù)- 6 -2.2.2 扳手的創(chuàng)新機構(gòu)- 7 -2.2.3 扳手的設(shè)計評價- 8 -2.3 基于triz的刨纖類人造板調(diào)施膠系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計- 10 -2.3.1 創(chuàng)新的核心問題- 10 -2.3.2沖突的定義與分類- 10 -2.3.3 沖突解決- 11 -2.

2、3.4 確定調(diào)施膠系統(tǒng)沖突的qfd過程- 17 -3 結(jié)論- 25 -基于triz的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計研究摘要不斷的進行技術(shù)創(chuàng)新，是企業(yè)能夠快速持久發(fā)展的保障。在眾多的創(chuàng)新法中，前蘇聯(lián)g.s.altshuller提出的發(fā)明問題解決理論(triz)得到了廣泛的應(yīng)用。triz理論將設(shè)計理論和方法有效結(jié)合起來，使設(shè)計過程具體化，可以縮短創(chuàng)新設(shè)計周期。在計算機技術(shù)高度發(fā)達的今天，計算機輔助創(chuàng)新將多個領(lǐng)域的知識有機地綜合起來，更加有助于設(shè)計者進行技術(shù)創(chuàng)新。論文首先介紹了triz的定義、基本原理及其基本內(nèi)容，提出了新的triz體系圖，體系圖包含了triz的主要研究內(nèi)容，并且表達出各研究內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系。為了形

3、象的描述運用triz解決問題的步驟，提出了triz解決問題流程圖，該流程圖能夠使設(shè)計者甚至對triz不太熟悉的設(shè)計者更快的找到解決問題的方法，加快技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展。關(guān)鍵詞：triz理論 創(chuàng)新設(shè)計 技術(shù)創(chuàng)新 實際問題 應(yīng)用 abstractconstant technical innovation，is the enterprise can quickly the guarantee of the lasting development. in numerous innovative method，the former soviet union g.s.a ltshuller the invent

4、ion of the proposed theory of problem solving (triz) has been widely used. triz theory combine design theory and method is effective，shape design process，innovation can shorten the design cycle. in todays highly developed computer technology，computer aided innovation will organically combine multipl

5、e areas of knowledge，more help to the designer for technical innovation. paper first introduces the definition，basic principle and basic content of triz，puts forward a new system of triz diagram，system diagram contains the main research content of triz，and express the inner link between the research

6、 content. to the description of the image using the triz the steps to solve the problem，put forward the flow chart of triz solution， the flowchart allows designers to triz even less familiar designer to find the methods to solve the problem faster，speed up the development of technology innovation.ke

7、y words: theory of triz innovative design technology innovation practical problems1.引言1.1發(fā)明問題解決理論（triz）triz 理論（發(fā)明問題解決理論）由蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇阿奇舒勒創(chuàng)立，是基于技術(shù)的發(fā)展演化規(guī)律研究整個設(shè)計與開發(fā)過程。經(jīng)過多年發(fā)展，triz 理論1已成為基于知識、面向人的解決發(fā)明問題的系統(tǒng)化方法學(xué)，成為一套解決新產(chǎn)品開發(fā)實際問題成熟的經(jīng)典理論體系。triz 解決發(fā)明創(chuàng)造問題的一般方法2為：將要解決的特殊問題加以定義、明確；根據(jù)triz 理論提供的方法，將需要解決的特殊問題轉(zhuǎn)化為類似的標(biāo)準(zhǔn)問題，

8、針對標(biāo)準(zhǔn)問題已經(jīng)總結(jié)、歸納的類似標(biāo)準(zhǔn)解決方法；根據(jù)類似的標(biāo)準(zhǔn)解法解決用戶需要解決的特殊問題。1.2創(chuàng)新設(shè)計方法與理論簡介創(chuàng)新設(shè)計是解決發(fā)明問題的設(shè)計，經(jīng)歷了產(chǎn)品設(shè)計要求、概念設(shè)計、通常設(shè)計、最終設(shè)計結(jié)果四個階段。其中核心階段是概念設(shè)計，創(chuàng)新設(shè)計主要是在概念設(shè)計階段解決設(shè)計中的沖突。對于創(chuàng)新而言，國內(nèi)外的技術(shù)人員面臨著巨大的困難，一方面，局限于技術(shù)人員的經(jīng)驗，由于技術(shù)人員的經(jīng)驗參差不齊，所能想到的技術(shù)創(chuàng)新方法也就不同，經(jīng)驗多的可能想到的創(chuàng)新方案多，經(jīng)驗少的可能比較匿乏。另一方面，局限于技術(shù)人員的專業(yè)，現(xiàn)在的產(chǎn)品發(fā)展向多元化，綜合學(xué)科發(fā)展，由于技術(shù)人員的經(jīng)歷有限，不可能對每一個領(lǐng)域都熟悉。因此專業(yè)

9、之間的差異造成了創(chuàng)新的障礙。目前，創(chuàng)新設(shè)計出現(xiàn)了許多成功的設(shè)計方法和理論，設(shè)計方法有:試湊法、頭腦風(fēng)暴法、聯(lián)想類比法等；設(shè)計理論有:日本專家水野滋(shigeru mizuno)3和赤尾洋二(yoji akao)4提出的質(zhì)量功能配置(quality function deployment，qfd)， palh及beitz5的普適設(shè)計方法學(xué)、sub的公理性設(shè)計、價值工程(value engineering，ve)，網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計、功能方法樹、設(shè)計目錄、形態(tài)學(xué)矩陣等。這些設(shè)計方法和理論較為獨立，缺乏聯(lián)系，不能形成一個有效整體系統(tǒng)。在創(chuàng)新設(shè)計過程中，這些方法和理論沒有給設(shè)計人員太多的規(guī)則可循，支持提

10、出及實現(xiàn)可能特征的工具集十分有限，設(shè)計完全建立在設(shè)計人員的經(jīng)驗上。對于經(jīng)驗不足的設(shè)計人員或有一定的設(shè)計經(jīng)驗但經(jīng)驗含量不高的人員，設(shè)計不一定有效。并且這些創(chuàng)新方法和理論的起點過高，對設(shè)計人員的經(jīng)驗要求嚴(yán)格，為創(chuàng)新設(shè)計增加難度。而triz理論將設(shè)計理論和方法合起來，使設(shè)計過程具體化。這些理論降低了設(shè)計的難度，大大縮短創(chuàng)新設(shè)計周期。發(fā)明問題解決理論(triz)當(dāng)今在發(fā)達國家已經(jīng)成為現(xiàn)代科技創(chuàng)新實踐必須依靠科學(xué)的理論指導(dǎo)。2 基于triz理論的創(chuàng)新設(shè)計方法的應(yīng)用實例2.1出瓶裝置的創(chuàng)新設(shè)計2.1.1突問題描述及其標(biāo)準(zhǔn)化triz 理論認(rèn)為發(fā)明問題的核心是解決矛盾，阿奇舒勒將矛盾劃分為管理矛盾、技術(shù)矛盾和

11、物理矛盾。其中，技術(shù)矛盾是指一個作用同時導(dǎo)致有用及有害兩種結(jié)果，也可指有用作用的引入或有害效應(yīng)的消除導(dǎo)致一個或幾個子系統(tǒng)或系統(tǒng)變壞。技術(shù)矛盾常表現(xiàn)為一個系統(tǒng)中兩個子系統(tǒng)之間的矛盾，解決技術(shù)矛盾采用阿奇舒勒矛盾矩陣，能夠更加高速、有效、大幅度提高創(chuàng)新的成功率。要想使洗瓶機不會停機，需要提高生產(chǎn)率，這就會使出瓶裝置結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，同時使直徑較大的西林瓶通過，是為了提高機器的適應(yīng)性及多用性，這也會使裝置結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。經(jīng)過分析得出需要改善的參數(shù)為生產(chǎn)率和適應(yīng)性及多用性，惡化的參數(shù)為設(shè)備復(fù)雜性。查找triz矛盾矩陣，如表1 所示 惡化的參數(shù)改善的參數(shù) 發(fā)明原理序號設(shè)備復(fù)雜性生產(chǎn)率 12，17，28，24

12、適應(yīng)性及多用性 15，29，37，28 表1 洗瓶機出瓶裝置的阿奇舒勒矩陣從阿奇舒勒矩陣中得出，推薦的洗瓶機出瓶裝置的發(fā)明原理序號共7個。分別為12、17、28、24、15、29、37，對應(yīng)的發(fā)明原理為12等勢、17維數(shù)變化、28機械系統(tǒng)的替代、24中介物、15動態(tài)化、29氣壓或液壓結(jié)構(gòu)、37熱膨脹6。2.1.2 創(chuàng)新設(shè)計的確定綜合以上對發(fā)明原理的分析，采用可視化電子裝置，會極大提高裝置的復(fù)雜性，造成設(shè)備的價格過高，而采用自復(fù)位偏移裝置，利用簡單的機構(gòu)就能解決此問題，成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，直接安裝在原立式超聲波洗瓶機上，實現(xiàn)出瓶碎瓶零故障，提高生產(chǎn)效率，易清潔，不會對車間造成污染，符合制藥機械規(guī)范

13、，符合gmp 要求。所以最終采用的解決技術(shù)方案是采用自復(fù)位偏移裝置，利用偏移聯(lián)軸器實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整，具體裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。該自復(fù)位偏移裝置安裝在立式超聲波洗瓶機出瓶部件上，偏移聯(lián)軸器在保證傳遞扭矩的同時，輕微偏移出瓶撥盤中心線，以調(diào)配西林瓶與滑塊間的間隙余量，使大直徑西林瓶不至于被擠壓碎裂，再由中間兩組環(huán)形片彈簧提供復(fù)位力，使大直徑西林瓶通過后出瓶撥盤中心線返回正常置。目前此實用新型已申請專利。圖1 洗瓶機出瓶拔盤自復(fù)位偏移裝置2.2創(chuàng)新設(shè)計在扳手設(shè)計中的應(yīng)用研究目前，大家常見的扳手主要有兩大類: 一是通用扳手， 例如成組的呆扳手或活扳手；二是專用扳手，例如氣動扳手、液動扳手、電動扳手、內(nèi)六角

14、扳手等。如果將以前的各種扳手的優(yōu)點集合起來，利用上述提到的機械創(chuàng)新原理組合成一類新的扳手，將是很具有創(chuàng)造性和開發(fā)性的8。2.2.1 扳手的設(shè)計任務(wù)現(xiàn)在的機械產(chǎn)品越來越復(fù)雜，越精細，有很多螺栓類工件都在很小的空間下工作，如何快速高效的擰下它們是當(dāng)前研究的一個重要課題。圖2所示是該工具的一個方案:市場需求確定功能扳手工作原理及動作過程扳手執(zhí)行動作及機構(gòu)的選擇方案組成及方案評價綜合最優(yōu)方案運動循環(huán)圖確定扳手機構(gòu)選擇扳手執(zhí)行機構(gòu)綜合及仿真方案評價指標(biāo)及方法圖2 創(chuàng)新設(shè)計的過程該產(chǎn)品是一種快速、靈活的擰螺栓的工具，不僅保持了類似棘輪機構(gòu)的優(yōu)點， 而且能夠在小角度情況下，高效率的工作。它主要解決扳手加速擰

15、螺栓與雙向擰螺栓的問題， 結(jié)合綜合創(chuàng)新理論將該兩個功能合并一起，實現(xiàn)方便高效擰螺栓的目的。在實現(xiàn)雙向擰螺栓的原理上，與棘輪扳手機構(gòu)不同，是通過手柄與旋轉(zhuǎn)軸的嚙合與分離達到雙向擰螺栓和調(diào)節(jié)手柄位置的目的，同時通過行星機構(gòu)的加速原理實現(xiàn)快速擰轉(zhuǎn)螺栓的功能。該扳手不僅具有類似棘輪機構(gòu)的靈活的優(yōu)點，而且能夠達到加速擰緊與松開螺栓的目的，使用方便、靈活、省時、省力，可提高工效。2.2.2 扳手的創(chuàng)新機構(gòu) (1)加速機構(gòu): 將平常汽車上應(yīng)用的行星齒輪減速器逆向思維，行星齒輪結(jié)構(gòu)亦可用來加速，結(jié)合分離創(chuàng)新理論和移植創(chuàng)新理論，將該機構(gòu)的優(yōu)點應(yīng)用于扳手上，行星齒輪結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了能高速帶動軸承套筒的作用，當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄帶

16、動行星齒輪機構(gòu)的行星輪轉(zhuǎn)動時，行星齒輪帶動太陽輪轉(zhuǎn)動7，其傳動比的計算公式: i 傳動比=z套筒/z軸承齒輪，通過改變套筒的齒數(shù)和軸承齒輪的齒數(shù)就可以調(diào)節(jié)傳動比的大小，能快速擰下螺栓類構(gòu)件(見圖3):圖3 加速結(jié)構(gòu) (2)循環(huán)機構(gòu):該扳手在手的操作位置有一可循環(huán)的按鈕，當(dāng)按鈕按下時，手柄上的卡軸正好卡在軸的齒輪間，轉(zhuǎn)動手柄便可帶動行星齒輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)動；再按一次按鈕，手柄上的卡軸與軸上的齒輪脫離，手柄便可不受力地轉(zhuǎn)動到任何位置，解決了小角度情況下擰螺栓的目的，可不用重復(fù)取下工具進行工作(見圖4)9。2.2.3 扳手的設(shè)計評價對一個方案進行評價的方法有很多種，如評分法、模糊綜合評價法、系統(tǒng)工程評價法

17、等，本文以加權(quán)計分法為例，對扳手的設(shè)計方案進行評價，各項評價指標(biāo)的重要性不盡相同，為反映評價指標(biāo)的重要程度，應(yīng)根據(jù)各項指標(biāo)的相對重要性設(shè)置加權(quán)系數(shù)。各項指標(biāo)的重要性取決于該項指標(biāo)所代表的內(nèi)容對整個方案的影響程度，影響大的加權(quán)系數(shù)值就越大，反之就小。表2是評價指標(biāo)。 表2 扳手設(shè)計的評價指標(biāo)圖4 循環(huán)機構(gòu)便于計算，取各項評價指標(biāo)的加權(quán)系數(shù) 1，且 = 1。每項評價指標(biāo)的加權(quán)系數(shù)可以根據(jù)經(jīng)驗確定，也可以才可以采用判別表法計算求出。在進行方案總分計算時，應(yīng)將各指標(biāo)的分值 乘以加權(quán)系數(shù)值后再求和，即 (1)式中: n 為方案總分， 為各評價指標(biāo)的分值； 為各評價指標(biāo)的加權(quán)系數(shù)。以上述實例為例，扳手的設(shè)

18、計方案總分得: n = 5 0. 2+ 4 0. 15+ 4 0. 15+ 50. 1+ 4 0. 1+ 5 0. 05+ 4 0. 05+ 4 0.05+ 5 0. 05+ 5 0. 1= 4. 5， 說明該扳手的設(shè)計方案滿足價值優(yōu)化原理，總體評價較好。從上述例子中可以看出，使用創(chuàng)新設(shè)計方法設(shè)計出來的扳手突破了以前普通扳手的限制，實現(xiàn)了加速擰螺栓和雙向擰螺栓的目的，并且可以實現(xiàn)在小角度情況下擰螺栓的目的，不僅具有新穎性， 而且按照科學(xué)理論創(chuàng)新設(shè)計出來的扳手更具有實用性，解決了現(xiàn)代機械行業(yè)中遇到的螺栓難擰的問題。扳手創(chuàng)新設(shè)計方案的思路、原理及設(shè)計過程都具有很好的新穎性、科學(xué)性和實用性，表明創(chuàng)新

19、設(shè)計方法能較好的應(yīng)用于手動扳手的設(shè)計中。2.3 基于triz的刨纖類人造板調(diào)施膠系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計2.3.1 創(chuàng)新的核心問題產(chǎn)品是多種功能的復(fù)合載體，為了實現(xiàn)這些功能，產(chǎn)品就要由多個零部件組成。為了提高產(chǎn)品的市場競爭力，需要根據(jù)市場需求不斷地對產(chǎn)品的某個或某些性能進行改進或創(chuàng)新設(shè)計11。當(dāng)改變某個零部件的設(shè)計，即提高產(chǎn)品某方面的性能時，可能會影響到與被改進零部件相關(guān)聯(lián)的零部件，結(jié)果就可能導(dǎo)致產(chǎn)品的另一方面的性能受到影響。如果由于改進而產(chǎn)生的影響是負(fù)面影響，則改進設(shè)計就出現(xiàn)了沖突。因此可以說，創(chuàng)新設(shè)計要做的工作就是解決改進設(shè)計過程中的各種沖突，將主要工作聚焦于“沖突”這一焦點上。2.3.2沖突的定義與

20、分類 altshuller將沖突分為三類，即:管理沖突(administrative contradictions )、物理沖突(physical contradictions)與技術(shù)沖突(technical contradictions )，其中技術(shù)沖突是設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的一類沖突12。管理沖突是指為了避免某些現(xiàn)象或希望取得某些結(jié)果，需要做一些事情，但不知道如何去做。如希望提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低原材料的成本，但不知道如何實現(xiàn)。管理沖突本身具有暫時性，而沒有而解決。(1)技術(shù)沖突技術(shù)沖突是指一個功能同時導(dǎo)致有用及有害兩種結(jié)果，也可指有用功能的引入或有害功能的消除導(dǎo)致一個或幾個子系統(tǒng)或系統(tǒng)變壞。技術(shù)沖

21、突常表現(xiàn)為一個系統(tǒng)中兩個子系統(tǒng)之間的沖突。技術(shù)沖突的數(shù)學(xué)模式如圖5所示。技術(shù)沖突出現(xiàn)的幾種情況:1)在一個子系統(tǒng)中引入一種有用功能，導(dǎo)致另一子系統(tǒng)產(chǎn)生一種有害功能，或加強了己存在的一種有害功能；2)消除一種有害功能導(dǎo)致另一種子系統(tǒng)的有用功能變壞；3)有用功能的加強或有害功能的減少使另一子系統(tǒng)或系統(tǒng)變得太復(fù)雜。啟發(fā)價值，它的解決需要依賴技術(shù)沖突或物理沖突的解決。xyzxyxxy合金容器酸膠有洞零件圖5 技術(shù)沖突的三種數(shù)學(xué)模式(2)物理沖突物理沖突是指為了實現(xiàn)某種功能，一個子系統(tǒng)或組件應(yīng)具有一種特性，但同時出現(xiàn)了與該特性相反的特性。物理沖突出現(xiàn)的幾種情況:1)一個子系統(tǒng)中有用功能加強的同時導(dǎo)致該子

22、系統(tǒng)中有害功能的加強:2)一個子系統(tǒng)中有害功能降低的同時導(dǎo)致該子系統(tǒng)中有用功能的降低。2.3.3 沖突解決沖突解決理論是triz的工具之一，應(yīng)用這種工具可以使設(shè)計人員對于任何沖突給出多個解，而后根據(jù)實際條件確定一個或幾個可能解。 (1)技術(shù)沖突的解決技術(shù)沖突是指系統(tǒng)一個方面得到改進時，卻削弱了另一方面的期望，如刨花之間相互摩擦?xí)鸁?，使膠產(chǎn)生提前固化的技術(shù)沖突。創(chuàng)新就是要消除技術(shù)沖突，改善沖突的一個方面，同時又不會降低另一方面的期望，如圖6所示。altshulle:通過對沖突的深入研究發(fā)現(xiàn)了技術(shù)類的39個標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)，任何一個技術(shù)沖突都可用其中的一對參數(shù)來描述；且任一技術(shù)沖突都有創(chuàng)新解，求該創(chuàng)

23、新解的方法被歸納成 40條創(chuàng)新原理。這39個標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)如表4-1所示。圖6 triz與傳統(tǒng)創(chuàng)新策略的比較 表3 39個通用工程參數(shù)altshuller通過對上百萬件發(fā)明專利的分析研究，抽出了40條發(fā)明創(chuàng)造所遵循的原理，這40條發(fā)明原理成為沖突問題的解決核心。每個原理都有原理名、原理內(nèi)容、應(yīng)用實例、實例圖解等部分組成，其基本組織結(jié)構(gòu)都是如圖7所示發(fā)明原理原理應(yīng)用形式原理應(yīng)用形式原理應(yīng)用形式原理應(yīng)用形式原理應(yīng)用實例原理應(yīng)用實例原理應(yīng)用實例原理應(yīng)用實例實例圖解實例圖解實例圖解實例圖解圖7 發(fā)明原理組織結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中如何選用發(fā)明原理作為產(chǎn)生創(chuàng)新概念的指導(dǎo)是一個具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義的問題10。altsh

24、uller據(jù)此建立了一個40行40列沖突矩陣(如表4 )，其中第1行為惡化的特征參數(shù)，第衛(wèi)列為改善的特征參數(shù)。除第1行與第1列外，其余39行與39列形成一個矩陣，每個矩陣元素表示惡化特征和改善特征對應(yīng)的原理序號。表4 沖突矩陣no.1no.2.no.39no.1 no.2 no.3 no.3915，8，29，3435，3，24，371，28，15，3535，26，24，37，28，27，15，3，18，4，28，38根據(jù)該沖突矩陣，設(shè)計者針對一個具體的問題進行分析，當(dāng)確認(rèn)它是屬于技術(shù)沖突之后，要用問題所屬的技術(shù)領(lǐng)域中的特定術(shù)語描述該沖突。然后，要將沖突的描述翻譯成一般術(shù)語，由這些一般術(shù)語選擇標(biāo)

25、準(zhǔn)參數(shù)描述沖突。標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)確定的是一般化問題，并可查詢沖突矩陣選擇解決原理。一旦某一原理被選定后，必須根據(jù)特定的問題應(yīng)用該原理以產(chǎn)生一個特定的解(如圖8所示)。對于復(fù)雜的問題，一條原理是不夠的，原理的作用是使原系統(tǒng)朝著改進的理想化方向進行。程序化沖突項目類型選擇選用原始矩陣設(shè)計需求技術(shù)類發(fā)明原理及實例庫管理類矩陣管理類原理及實例庫可行性分析創(chuàng)新解原理與實例庫圖8 技術(shù)沖突解決簡單流程(2)物理沖突的解決在實現(xiàn)某種功能時，對一個系統(tǒng)同時提出相反的要求，因而就出現(xiàn)了物理沖突。物理沖突的解決有4條分離原則，從時間、空間、條件、部分和整體四個方面進行解決。同樣，物理沖突的分離原則與技術(shù)沖突的創(chuàng)新原理也存

26、在關(guān)系。對于一條分離原則，可以有多條創(chuàng)新原理與之對應(yīng)，由這些內(nèi)容豐富的發(fā)明原理點燃設(shè)計者的靈感，從而設(shè)計出具有市場競爭力的產(chǎn)品。物理矛盾的解決有以下4條分離原則:1)空間分離原則空間分離原則是將沖突雙方在不同的空間分離，以降低解決問題的難度。當(dāng)關(guān)鍵子系統(tǒng)沖突雙方在某一空間只出現(xiàn)一方時，空間分離是可能的。應(yīng)用該原理時，應(yīng)先回答如下問題:沖突一方在整個空間中呈現(xiàn)“正向”或“負(fù)向”變化?在空間中的某一沖突一方是不是可以不按一個方向變化?若沖突一方不按一個方向變化，則利用空間分離原理是可能的。例如:早期中密度纖維板施膠控制系統(tǒng)采用儲膠灌分別存儲表層與芯層膠液，解決了同一時刻需要兩種膠液的物理矛盾。2)

27、時間分離原則時間分離原則是將沖突雙方在不同的時間段分離，以降低解決問題的難度。當(dāng)關(guān)鍵子系統(tǒng)沖突雙方在某一時間段只出現(xiàn)一方時，時間分離是可能的。應(yīng)用該原理時，應(yīng)先回答如下問題:沖突一方在整個時間段中呈現(xiàn)“正向”或“負(fù)向”變化?在時間段中的沖突一方是不是可以不按一個方向變化?若沖突一方不按一個方向變化，則利用時間分離原理是可能的。3)基于條件的分離原則基于條件的分離原則是將沖突雙方在不同的條件下分離，以降低解決問題的難度。當(dāng)關(guān)鍵子系統(tǒng)沖突雙方在某一條件下只出現(xiàn)一方時，基于條件的分離是可能的。應(yīng)用該原理時，應(yīng)先回答如下問題:沖突一方在所有的條件下是否都要求“正向”或“負(fù)向”變化?在某些條件下，沖突一

28、方是不是可以不按一個方向變化?若沖突一方不按一個方向變化，則利用基于條件的分離原理原則是可能的。4)總體與部分的分離原則該分離原則是將沖突雙方在不同層次的分離，以降低解決問題的難度。當(dāng)沖突雙方在關(guān)鍵子系統(tǒng)層次只出現(xiàn)一方，而該方在子系統(tǒng)、系統(tǒng)或超系統(tǒng)層次內(nèi)不出現(xiàn)時，總體與部分的分離原則是可能的。分離原則與發(fā)明原理之間有一定的關(guān)系。技術(shù)沖突總是涉及到兩個基本參數(shù)a與b，當(dāng)a得到改善時，b變得更差。從技術(shù)沖突出發(fā)確定物理沖突的核心是確定另一參數(shù)或物體，該參數(shù)或物體控制著技術(shù)沖突的兩個參數(shù)a與b。物理沖突僅涉及系統(tǒng)一個子系統(tǒng)或部件，而對該子系統(tǒng)或部件提出了相反要求。技術(shù)沖突的存在往往隱含物理沖突的存在

29、。物理沖突是比技術(shù)沖突更難克服的沖突，但設(shè)計中若能確定，則較容易解決。物理沖突的確定可通過對問題的詳細分析及深刻理解來確定，也可通過對已有技術(shù)沖突的進一步分析來確定。英國bath大學(xué)的mann教授研究提出，解決物理沖突的分離原則與解決技術(shù)沖突的發(fā)明原理13之間存在密切的關(guān)系，對于一條分離原則，可以有多條發(fā)明原理與之對應(yīng)。表5是其研究結(jié)果。 表5 分離原則和發(fā)明原理之間的關(guān)系 圖9 triz理論物理沖突解決問題流程圖2.3.4 確定調(diào)施膠系統(tǒng)沖突的qfd過程(1)物理流量的檢測及存在的問題包j纖類人造板調(diào)施膠技術(shù)14的關(guān)鍵是對膠液和物料(如刨花、纖維等)的計量與控制。對物料和膠液進行流量檢測系統(tǒng)

30、是一個隨動系統(tǒng)，以刨花板調(diào)施膠系統(tǒng)為例，刨花和膠有慣性，刨花比膠有滯后，膠液和刨花到達攪拌器存在時差，時差值與管道長短和供膠流速等因素有關(guān)。所以，對刨花檢測時盡量縮短距離，在離拌膠機最近的地方安裝檢測刨花流量的裝置。對刨花的流量檢測方法和裝置有電機轉(zhuǎn)速、沖量流量計、電子皮帶秤和計量料倉。1)電機轉(zhuǎn)速相當(dāng)多的生產(chǎn)線是通過改變刨花出料螺旋轉(zhuǎn)速和供膠泵轉(zhuǎn)速調(diào)整施膠量的，把二者的轉(zhuǎn)速比作為控制目標(biāo)，這種間接控制方法是很不科學(xué)的。在實際運行中，出料螺旋內(nèi)刨花的堆積密度是隨料倉料位高低、搭橋程度及刨花樹種等多重因素變化的，無法保證“螺旋轉(zhuǎn)速”與刨花流量(重量)成正比，因此不能利用“螺旋轉(zhuǎn)速”變化替代刨花流

31、量變化，甚至?xí)a(chǎn)生錯誤的控制結(jié)果；同理，由于供膠泵的磨損程度、膠液勃度及管路暢通程度(有時內(nèi)部結(jié)膠)等因素影響，“膠泵轉(zhuǎn)速”變化亦不能替代膠液流量變化。2)沖量流量計利用沖量定理測量流量的流量計稱沖量式流量計。其測量原理是當(dāng)被測介質(zhì)從一定高度h自由下落到有一傾斜角的檢測板上產(chǎn)生一個沖力，沖力的水平分力與質(zhì)量流量成正比，垂直力由系統(tǒng)機械機構(gòu)抵消，水平力引起擋板的水平移動，通過差動變壓器式傳感器(也可以是其它方法)檢測出水平力的大小，而水平力與流量之間存在近似的線性關(guān)系，根據(jù)這種線性關(guān)系來實時檢測物料的瞬時流量。在一些刨纖類人造板生產(chǎn)線，多用沖量流量計測量物料的流量。這種測量方法客觀上要求物料以一

32、定的角度下落(否則無法分解出水平分力)，物料能完全并均勻的打在擋板上，物料反彈并重新回落到擋板的量盡可能的少，而這些因素是造成測量結(jié)果誤差的原因。沖量注計算公式: (2)若己口物體的速度v1， v2，可用沖量流量計鋇”得沖量了f(t)dt，由此求得物料的質(zhì)量ma該方案的優(yōu)點是測量距離近，在入口前加，能夠反應(yīng)隨動情況缺點是精度不高，時間有漂移，易受震動影響，有阻尼裝置，且有時機器本身的震動也會產(chǎn)生力。3)電子皮帶秤在刨花板生產(chǎn)線中，電子皮帶秤安裝在拌膠機之前，通過檢測到的刨花流量信號，控制供膠泵的供膠量，實現(xiàn)調(diào)施膠過程自動控制。采用電子皮帶秤進行物料流量計量的方法屬于重量計量的方法，是在傳送帶輸

33、送碎料過程中同時進行碎料連續(xù)自動稱重的一種計量方式。當(dāng)傳送帶上所運輸?shù)乃榱贤ㄟ^有效稱量段時，稱重傳感器將重量轉(zhuǎn)換成電信號進行數(shù)據(jù)處理，通過對刨花瞬時流量、累積量的處理分析，處理后的信號反饋到施膠設(shè)備，完成刨花與膠料的隨動控制；但也存在計量不準(zhǔn)確的問題，原因如圖10所示。計量不準(zhǔn)確皮帶效應(yīng)現(xiàn)場使用條件稱重托輥非準(zhǔn)直度皮帶張力皮帶運行阻力溫度灰塵濕度振動圖10 皮帶計量不準(zhǔn)的原因皮帶秤的進化發(fā)展模式大致經(jīng)過了四個階段，如圖11所示： 圖11 皮帶秤的進化發(fā)展模式應(yīng)用在刨纖類人造板生產(chǎn)中的電子皮帶秤主要由秤體、稱重傳感器、稱重顯示變送器及輸送皮帶四個主要部分組成。按秤體結(jié)構(gòu)不同，皮帶秤可分為自舉式和

34、失衡式兩種。稱重傳感器是將非電量的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件。測速傳感器是將非電量的速度轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件。 圖12 皮帶秤進化圖自舉式電子皮帶秤為整體式稱量結(jié)構(gòu)，全部秤體由3或4只稱重傳感器支撐(拉式或壓式)，傳感器上的承載重量為秤體自重和刨花重量。皮帶秤安裝以后，先調(diào)整皮帶秤本身皮重，通過變送器進行去皮、校準(zhǔn)及標(biāo)定刨花流量信號。生產(chǎn)中，當(dāng)刨花進入皮帶秤以后，皮帶秤上的整體重量增加，由稱重傳感器測得“總重”信號，數(shù)字變送器根據(jù)皮帶速度推算出刨花的實際流量信號。自舉式電子皮帶秤的特點:準(zhǔn)確、誤差小，但是自舉式電子皮帶秤的稱重傳感器需要支撐包括刨花在內(nèi)的全部秤體重量，因此計量精度受到一定影響，多

35、用于mdfhdf失衡式皮帶秤為“杠桿”式結(jié)構(gòu)，安裝1只拉式或壓式稱重傳感器，傳感器上的承載重量為刨花的“失衡”重量。皮帶秤安裝以后，先進行預(yù)調(diào)平衡，校準(zhǔn)、標(biāo)定刨花流量信號。生產(chǎn)中，當(dāng)刨花進入皮帶的稱量區(qū)以后，導(dǎo)致“杠桿”失去平衡，由稱重傳感器測得“失衡”量，數(shù)字變送器根據(jù)皮帶速度進而推算出刨花的實際流量信號。失衡式電子皮帶秤的特點是精度較高，其缺點是使用長時間后，秤體有粉塵，需要定期清零操作，如果維修和使用不當(dāng)，會造成傳感器過載而損壞，而且無法避免諸如稱重托輥的非準(zhǔn)直度，皮帶張力及其變化、皮帶運行阻力、皮帶剛度、皮帶自重的變化、以及皮帶輸送機的結(jié)構(gòu)性能、皮帶速度等“皮帶效應(yīng)”對稱重產(chǎn)生的不良影

36、響，從而使得皮帶秤在使用過程中暴露出穩(wěn)定性和可靠性不很好的缺點。多用于刨花板生產(chǎn)線。4)計量料倉料倉是人造板生產(chǎn)線中不可缺少的設(shè)備，如在刨花板生產(chǎn)中它設(shè)置在削片機與刨片機之間用以貯存木片；在刨片機與干燥機之間用以貯存刨花。刨花板生產(chǎn)過程是自動化程度較高的連續(xù)生產(chǎn)線，不能因某個設(shè)備發(fā)生故障而使全線停產(chǎn)。料倉是在刨花板生產(chǎn)線中前、后工序之間起緩沖作用的一個設(shè)備。其主要作用是:貯備足夠的原料，當(dāng)前工序出現(xiàn)故障時，其貯備的原料能維護后續(xù)工序一定時間的連續(xù)生產(chǎn)，以便有足夠的時間排除前工序的故障；由于生產(chǎn)線中的前、后工序設(shè)備的生產(chǎn)能力不一定完全匹配，用料倉來協(xié)調(diào)其生產(chǎn)能力，保證整條生產(chǎn)線能連續(xù)生產(chǎn)；備料設(shè)

37、備的出料不一定均勻，通過料倉的出料系統(tǒng)，容易保證對后續(xù)工序均勻供料，從而控制后續(xù)工序的加工質(zhì)量，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量；此外，料倉在貯存原料過程中還能起到均衡原料含水率的作用。計量料倉主要由倉體、出料皮帶運輸機及一組回掃輥等主要部分組成。其中，出料皮帶速度可調(diào)，可通過電磁調(diào)速或變頻調(diào)速實現(xiàn)；回掃輥一般為3-4個尼龍針輥，靠出料口端的最后一個回掃輥(定厚輥)高度可調(diào)，用以改變出料皮帶上的刨花高度，其它回掃輥高度固定，只起回掃作用。在生產(chǎn)中，通過改變出料皮帶速度來改變刨花出料量，在更改生產(chǎn)規(guī)格(主要是板厚)時，可以調(diào)整定厚輥的高度。(2)膠料流量的計量與存在問題對膠料流量計量的常用方法有:1)齒輪泵改變

38、泵的轉(zhuǎn)速即可調(diào)節(jié)膠液的流量，結(jié)構(gòu)簡單、成本低。齒輪泵輸送膠液的過程中，輪齒是一對一對相互嚙合的，因此其瞬時流量是脈動的。物料的脈動程度取決于輪齒的彈性模量和輪齒的多少，齒數(shù)越少，齒間越深，脈動越大。為了減少脈動，可增加齒數(shù)，通常輪齒都多于16個。缺點:當(dāng)齒輪磨時間長發(fā)生內(nèi)泄，引起流量變化；又由于膠粘性大，若間斷使用管道和泵均易產(chǎn)生粘結(jié)，而且泵的出口端總是有一段膠液存在，本身就易使管道粘結(jié)、固化，失常或者損壞；固化劑是強酸弱堿溶液，容易腐蝕，造成軸磨損、固死；齒輪泵密封性差產(chǎn)生漏氣。2)液體流量計進行在線檢測流量計種類: 電子流量計:內(nèi)部管路，非接觸測量。缺點是掛蠟，并影響精度。常用于人造板生產(chǎn)

39、線； 彎管流量計:測流體在轉(zhuǎn)彎處的離心力。常用于石油化工行業(yè)； 橢圓齒輪流量計:其內(nèi)部轉(zhuǎn)子為兩個橢圓齒輪，對流體粘度不敏感，靠流體推動齒輪旋轉(zhuǎn)，可以用于高粘度流體的測量。成本低、安裝簡單、性能穩(wěn)定但不耐高壓。常用于石油化工行業(yè)。3)失重法失重法指膠在外界條件作用下，容器內(nèi)流出物料，本身重量發(fā)生變化(減少)，通過稱重方式測定單位時間內(nèi)重量的變化值，得到流體瞬時流量，這種測定“失去重量”的方法，即稱為失重法。目前是一種主流的方法，德國迪芬巴赫公司較早采用，國內(nèi)傅萬四等于1993年在河南西華縣人造板廠成功應(yīng)用此方法取得較好的效果。fffc補料稱重傳感器圖13 失重法示意圖稱重傳感器將重量信號變送到流

40、量控制器“fc，控制器計算出流量，與人為給定sp”比較，得出偏差，并對偏差進行運算后輸出控制信號到變頻器了，進而調(diào)節(jié)變頻電機轉(zhuǎn)速以達到控制流量的目的。設(shè)儲膠罐的荷重傳感器測出膠液的質(zhì)量m /kg，則供膠流量鳥/(kgmin_imin)為: (3)采用模擬方法，可由mg經(jīng)微分器和調(diào)標(biāo)后求得；采用數(shù)字化方法，由計算機算出，其中t取采樣時間間隔，mg為所測膠液質(zhì)量的變化值。 (4)式中:皮帶秤測得的刨花質(zhì)量(kg): v 一皮帶速度(mmiri )； l皮帶有效秤量長度(m) o采用模擬方法，p可由m，和?經(jīng)模擬積算器和調(diào)標(biāo)后求得；采用數(shù)字化方法，p由計算機算出，并假定在采樣時間間隔里，刨花質(zhì)量和皮

41、帶速度恒定。 對和積分，可分別求出膠液和刨花用量。（3）功能分析在對上述物料與膠料流量監(jiān)測方法和設(shè)備及存在的問題進行全面分析的基礎(chǔ)上，開展功能分析，建立相應(yīng)功能模型。(1)功能分析1)功能分析的步驟一個技術(shù)系統(tǒng)的主要目的是滿足一項或幾項功能，可以使用功能來描述問題或設(shè)計要求。在triz中功能分析使用獨特的術(shù)語和語法描述工程系統(tǒng)。首先需定義組件、產(chǎn)物和超系統(tǒng)，在功能模型中以形狀來分別，矩形代表組件或元件，六角形代表超系統(tǒng)，而橢圓形代表產(chǎn)物，其圖形如圖14所示。系統(tǒng)作用對象超系統(tǒng)組件系統(tǒng)組件子系統(tǒng)組件組件超系統(tǒng)級別系統(tǒng)級別子系統(tǒng)級別圖14 技術(shù)系統(tǒng)組件分析系統(tǒng)由元件組成，如同一個產(chǎn)品的組成零件，小從齒輪、螺絲，大到整個由許多零件組成的傳動系統(tǒng)，都可以視為一個組件。產(chǎn)物可視為系統(tǒng)所要實現(xiàn)的目的或主要功能。超系統(tǒng)為可影響整個分析系統(tǒng)的要素，但無法針對此加以改進。2)功能的圖形化描述方式功能是一個抽象的概念，物理上并不存在，沒有物理屬性；技術(shù)系統(tǒng)通常實現(xiàn)許