为避免闭合过程中出现剧烈的碰撞而造成门体破坏,闭门装置还应当具有控速功能。在进行创新方案设计时,将这样的功能也整合到闭门装置中,以增加闭门装置的实用性。设计开发的这款关门装置将开门时的能量收集在能量收集模块中,待关门时能将存储能量转换得到的加速度转变为匀速,从而完成自动平稳关门动作。它能够帮助用户快速自动关门,在门自动回弹的过程中达到匀速效果,减小对门体及门边框之间的冲击力,同时也避免因为忘记关门而造成的安全隐患或能源浪费,应用领域十分广泛。
为确立安全节能闭门装置的最佳设计方案,对TRIZ闭门装置的理想解进行了整理,得出了最终理想解分析表。每一个关门过程都必然先有一个开门过程,为利用开门这部分的能量来实现关门目的,将其开门时的能量储存起来,在没有额外能量消耗的情况下,利用其自身存储能量实现自动闭门的目的,做到低碳节能。
2TRIZ解决方案
闭门装置的减速模块是保证实现自动关门的核心构件,对其进行改良和优化有助于提升闭门装置的整体性能。在前期的TRIZ分析基础上,提出了三种闭门装置设计解决方案。
2.1方案一
将门板与门框之间用弹簧连接,开门时弹簧被拉伸产生的弹性势能存储,松手后弹簧收缩门闭合。利用离心原理在减速模块中的使用重锤,利用其甩出与外壁产生的摩擦力达到减速的目的,以达到控制关门速度的预期设计目标。即使用传动机构带动摩擦盘高速旋转,使重锤依靠重力甩出与外壁摩擦产生制动力从而控制速度。
2.2方案二
为了获得匀速关门效果,在方案一的设计基础上进行了改进。将开门过程中剩余能量储蓄在闭门装置中的弹簧内,手离开门后弹簧开始释放能量,弹簧伸长带动齿条移动,移动的齿条拨动主齿轮让主齿轮转动,经过高传动比的齿轮组带动摩擦盘高速旋转,最后高速转动的摩擦盘将内部的重锤甩出,并与外壁相互摩擦产生制动力从而控制门闭合的速度。3.3方案三方案二中提到的摩擦盘和其转轴是完全固定的,因而不论开门还是关门都会带动摩擦盘转动,这样会导致开门比较费力,浪费能量,为解决这一弊端添加棘轮机构,将摩擦盘和棘轮机构外圈固定在一起,转轴与棘轮内圈相对固定,因棘轮具有单向转动特性,所以开门时棘轮外圈不转动,只有关门时棘轮机构才锁死带动摩擦盘高速转动,借助产生的摩擦制动力达到减速效果。运用TRIZ创新理论,研究分析得到三种闭门装置设计方案,最终确定方案三为闭门装置的最佳创新设计方案。
3TRIZ创新设计总结
3.1方案技术评价
该方案采用成熟稳定的齿轮机构,使用富有创意的机械摩擦减速模块代替易损耗的橡胶密封圈,提升了该闭门装置的安全技术指标,延长了整个闭门装置的使用年限,并且所用材料均为现代工业大量使用的材料,采购便捷,现有加工工艺完全可以满足技术要求,本设计方案不失为现有闭门装置的一个良好的代替方案。
1.什么是TRIZ
2.TRIZ理论的核心
2.1.TRIZ理论的基本内容
2.2.技术系统的进化论
阿奇舒勒技术系统进化论中认为技术系统的进化不是随机的，而是遵循着一定的客观进化模型，所有的系统都趋向“最终理想化”进化。阿奇舒勒的技术系统进化论包括主八个进化法则，运用这些法则可以解决技术难题，预测技术系统的发展，同时还可以产生并加强创造性问题的解决。技术系统法则包括：1）向微观级和增加场应用的进化法则；2）增加集成度再进行简化法则；3）减少人工介入的进化法则；4）动态性和可控性进化法则；5）提高理想度法则；6）子系统协调性进化法则；7）技术系统的S曲线进化法则；8）子系统的不均衡进化法则。
2.3.TRIZ解决发明技术问题的方法
如何应用TRIZ理论解决问题呢？首先，要对一个实际问题进行细致地分析和准确地定义；然后，依照TRIZ理论提供的方法，把需要解决的实际问题归纳为一个类似的TRIZ标准问题模型；接着，针对不同的标准问题模型，应用TRIZ理论已终结、归纳出的类似的标准解决方案，找到对应的TRIZ标准解决方案模型；最后，将这些类似的解决方案模型，应用到具体的问题中，演绎得到问题的最终解决方法。
TRIZ理论将能够运行某个功能的事物定义成为技术系统。如果一个技术系统出现问题，其表现形式通常有许多，解决问题的方式也有很多，关键是要区分技术系统的问题属性和产生问题的根源。根据问题所表现出来的参数属性、结构属性和资源属性，TRIZ的问题模型共有4种形式：技术矛盾、物理矛盾、物-场模型、HOWTO模型。与之相对也，TRIZ的工具也有4中：矛盾矩阵、分离原理、知识库与效应库和标准解系统。
1)创新原理和技术矛盾
在TRIZ理论中技术矛盾是技术系统的某个参数或特性得到改善的同时，导致另一个参数或特性发生恶化而产生的矛盾。TRIZ理论将导致技术矛盾的因素总结为39个通用工程参数，建立了矛盾矩阵表，提供了40个解决技术矛盾的创新原理。矛盾矩阵是40x40的矩阵，矩阵的第一行表示39个需要改进的技术参数，第一列表示39个引起恶化的技术参数，行与列的交叉处形成技术矛盾，并列有解决技术矛盾所推荐的创新原理序列号。
2)物理矛盾和分离原理
物理矛盾是指对技术系统的同一个参数有相互排斥的、甚至截然相反的需求、解决物理矛盾的核心是实现矛盾双方的分离。40个创新原理中的分离原理可以用来解决物理矛盾。分离原理的主要内容是将矛盾双方分离，并将其分别构成不同的技术系统，以系统与系统之间的联系代替内部联系，从而将内部矛盾外部转化。
3)标准解与物-场模型
4)HOWTO模型与知识库和效应库
HOWTO模型指通过构建系统的抽象功能模型，明确系统所处的生命周期阶段、组成部分及相互作用，用功能模型全面的描述和理解系统。HOWTO模型的解法是查询知识库与科学原理效应库。效应是各领域的定律，它涵盖了多学科领域的原理。TRIZ通过对专利技术的研究分析，按照从技术到实现的原则，收集了1400多种效应。
5)ARIZ——发明问题解决算法
ARIZ（AlgorithmforInventiveProblemSolving）被称为发明问题解决算法，它是解决发明问题的完整算法。在解决一些复杂问题时，由于不能分析出明显的矛盾，无法直接依靠矛盾矩阵和物质-场分析解决。ARIZ提供了独特的算法步骤，将复杂、模糊不清的问题情境转化为明确的发明问题。运用ARIZ提供的步骤流程，初始问题最根本的冲突被清楚地显示出来，是否能够求解非常清晰。
3.传统创新方法与TRIZ的比较
传统的创新方法例如头脑风暴法，它们抛开了不同领域中的基本知识，具有形式化的倾向，这使得在实际运用中会受到使用者经验、技巧和知识积累水平的限制。传统的创新方法过分依赖于非逻辑思维，其实际效果存在很大波动，具有较大的培训难度，这不利于在大范围中进行推广。由于这些限制使得运用传统方法解决创新问题时效率较低，而在面对较高级别发明问题时，也往往也无法使用传统的创新方法。
与传统的创新方法相比，TRIZ理论具有鲜明的特点和优势。它成功的为创新工作者揭示了创新发明的内在规律及原理，帮助我们快速的确认并解决系统中存在的矛盾。同时它是以技术发展进化规律为基础来研究整个产品的发展过程，因此，运用TRIZ理论可大大的加快发明创造的速度，并提升产品的创新水平。TRIZ理论为解决创新性问题、创新性矛盾提供更好的创意和更合理的结局方案。它帮助我们打破思维定势，激发创新思维，让我们可以从更广的视角看待问题。
4.总结
21世纪以来TRIZ被认为是可以帮助人们挖掘和开发自己创造潜能、全面系统地阐述了发明创造和实现技术创新的理论，它帮助我们对问题的情境进行系统分析，快速地发现问题的本质，准确的定义创新性问题和矛盾。TRIZ理论被欧美等地的专家认为是“超级发明术”，在国内也有许多企业及大学开始重视和应用TRIZ理论。
1概述
创新是发展的动力，是世界发展的潮流。创新在国家的发展中起着非常重要的作用。传统创新方法易于掌握、易于传播、易于普及，能产生一些创新设想，但命中率低，速度慢，难以解决复杂的技术问题。创新能力都来自于人的潜能，并可以通过学习和训练来激发和提升。创新是有规律可循的，这些规律潜藏于解决各种工程技术问题的过程中，通过长期实践中的观察、总结，可以发现这些规律。在这些理论方法中，TRIZ理论体现出其独有的优势，TRIZ的作用在各种实践中发挥得越来越明显。TRIZ可以帮助我们进行系统创新，深入了解问题并获得解决方案，简化系统以及克服心理惯性。
2TRIZ的发展
TRIZ即发明问题解决理论，它是一套技术创新理论和方法，是一套解决各类工程技术问题的工具。它的核心在于提供一种有规律可循的非常客观的创新方法。它系统总结了人类以往在发明和创新方面的想法，从中提炼出一系列有效的法则，用以指导人们系统、高效地解决未来的问题。TRIZ创新方法源于前苏联，由一位伟大的工程师兼发明家阿奇舒勒和他的同事们创立的，他们分析归纳总结全世界250多万份高水平专利成果后，在1946年总结出一套理论。根据创新程度的不同，将这些专利技术解决方法分为5个“创新等级”。
TRIZ自创立以来，经历了三个发展阶段：第一个阶段为创立阶段。这个时期主要创新和完善了TRIZ体系，并在苏联少量应用。但因为苏联封锁这个理论，外界很少有人知道。这个时期形成的主要理论有40个发明原理、发明问题解决算法（ARIZ）、最终理想解、科学效应库、物-场模型、标准解和进化法则等；第二个阶段为传播阶段。苏联解体后，大量的科学家移民到了美国、欧洲、亚洲，创办了一系列的公司，开发基于TRIZ理论的软件系统，并为一些公司提供咨询服务。这时，其他国家的工程师们才开始了解这个理论。少量公司在这个时候开始引入TRIZ理论，如1995年开始的宝洁公司和1998年开始的三星公司；第三个阶段为应用阶段。从2005年开始更多世界知名大公司开始引入TRIZ理论，并开始在内部推广，如通用电气公司、西门子公司、飞利浦公司、因特尔公司等。中国的企业，特别是一些国有大型企业也开始利用TRIZ来培训员工，解决难题。
3TRIZ理论思维方法
TRIZ理论创新思维方法有多屏幕法、STC算子法、RTC算子法、金鱼法、小矮人法等。
金鱼法求解问题，首先将问题分解成现实部分和不现实部分，利用系统资源，找出可以将幻想变成现实的条件。它是一个反复迭代分解的过程。它的反复迭代区分现实和幻想两部分，并集中求解幻想部分的问题，其中幻想部分方案求解可以结合多屏幕法获得可利用资源。金鱼法还有一个思路是针对问题产生的思路，将这些思路区分为现实方案和不现实方案，而后集中对不现实方案进行求解，从而获得解决方案。
小矮人法是将系统功能、部件用不同的小矮人来替代，通过对小矮人群的重组、位置改变等实现创新的解决方案。
TRIZ中技术系统的理想化水平与有用功能之和成正比，与有害功能之和成反比。理想度可以对创新思维方案、技术系统解决方案进行评价，最后选择理想度高的方案进行实施。要提高创新思维方案和技术系统解决方案的理想度可以增加有用功能或减少有害功能，也可对方案各个层面进行各层次分析，进而获得理想解。
4TRIZ解决问题的方法
TRIZ理论具有很强的实践性，可广泛地应用于各个领域，它可以扩展人的创新性思维，从而寻求解决问题的办法，为不同行业的技术创新问题提供启发和参考建议。用TRIZ解决问题，首先要把问题转换为问题的模型，然后从TRIZ解决问题的工具中找到解决问题的模型。TRIZ理论在解决技术问题时主要用技术进化工具、矛盾矩阵工具、物-场分析工具和科学效应库工具。
4.1技术进化工具
技术进化工具是TRIZ理论核心内容之一，它表明技术处于进化过程中并且有规律可循，可预测。技术进化规律包括S曲线和进化法则。其中进化法则包括完备性法则、能量传递法则、协调性法则、提高理想度法则、动态性进化法则、子系统不均衡进化法则、向微观级进化法则、向超系统跃迁法则。S曲线：技术系统进化过程分为婴儿期、成长期、成熟期、衰退期，提高理想度法则贯穿技术系统的全生命周期。对于待解决技术系统，根据S形进化曲线原理分析技术系统所处阶段，而后依次用进化法则，最后获得建议方案，并结合实际技术系统，建立解决方案。技术进化工具应用过程体现了技术系统由量变到质变，技术进化工具有时只需根据实际情况应用一个或者几个即可建立解决方案。
4.2矛盾矩阵工具
4.3物场分析
阿奇舒勒创建了一套精准的体系归纳系统中存在的问题，并提出相应的解决方案称为物场分析。物场分析原理认为，功能都由两种物质和一种场这三元素组成。它用三角形模式来解读每个问题的功能，在此模型中下面两个元素代表两种物质，用S表示；上面一个元素表示场，用F表示。场表示物质之间相互作用。复杂的系统经过分解，可运用多个组合三角形模型表示。
一种物质作用于另一种物质便可以提供某种功能。功能可能有利，也可能有害；可能是完美的，也可能有不足之处。物场模型聚焦于功能分析，把功能做正确，在解决问题时提升系统理想度。通过三角形功能建模，能以图示的方式表明功能形成过程中存在的问题。
4.4科学效应库工具
效应指应用本领域，特别是其他领域的有关定律，解决设计中的问题。效应是特定条件下，在技术系统中实施自然规律的结果，是场与物质之间的互动结果。效应也能看作是一种功能，它是物质、场或两种的组合，将输入作用转变为所需的输出作用。通过选择不同的效应、物质参数，可以控制效应的转换效果。
科学效应库是将物理效应、化学效应、生物效应和几何效应等集合起来组成一个知识库。利用科学效应库有利于突破设计人员只是对其专业知识熟悉的局限性，发散思维从其他领域找问题的解。科学效应库解决问题的流程为：第一，分析待解决的问题，确定解决此问题能实现的功能；第二，根据功能确定与此功能相对应的代码；第三，确定与功能代码相应的科学效应和现象；第四，查找优选出来的每个科学效应和现象的详细解释，并应用于此问题的求解，形成解决方案。
4.5ARIZ算法
ARIZ是一个分步解决问题的过程，每个步骤都有相适应的工具。ARIZ由五个步骤构成，分别是：定义问题；揭示系统矛盾；分析系统矛盾并形成“最小问题”；猎取资源；发展概念性解决方案。从流程上看ARIZ的工作内容主要表现在了解问题和寻找资源方面，只是到了最后一步才转到问题的解决方案上来。但在践中，使用者随时都可以发现解决问题的想法，尤其在了解问题阶段，这些想法可以用来解决问题。
ARIZ适用于解决比较复杂的问题，它能够帮助我们一步一步找到解决方案。这种方法涵盖问题的面很广，步骤多，比较有效，但是过程较长，不是一种快速解决问题的方法。ARIZ的作用主要体现在了解问题的性质，并找到最好的资源，解决遇到的问题。ARIZ是TRIZ解决问题的主导程序，是一种非常强大和精准的方法，能指引人们有序地工作，找到最佳的解决问题的方法。
5结语
本文介绍了TRIZ理论发展及其理论体系，并对其解决问题的方法进行研究，为后续TRIZ理论在各领域的应用提供了参考。遇到问题时，可以用TRIZ理论去寻找具体的解决方案，TRIZ能使我们在遇到复杂问题时保持清晰的思路。随着遇到的问题越来越多，TRIZ理论方法也在不断完善与发展，它需要不断与新技术、新理论进行结合才能够适应现代的需求。随着研究的深入，TRIZ还可应用于经济管理等非技术领域。
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1.应用背景
扇形段修复车间是机制公司新成立的车间之一，主要工作是为型钢炼钢厂1#机进行扇形段修复，扇形段是型钢炼钢厂生产H型钢的备件，根据生产的H型钢规格不同，在线使用10天左右就要求下线修复。刚刚开始修复扇形段时，由于我们对连铸机生产工艺不熟悉，与连铸生产结合少，对扇形段常出现的问题了解少；经常出现部分上线产品对不上弧、有划痕等质量问题。随着车间各项管理制度的日益完善，以及职工对扇形段标准化操作的认真学习，扇形段工作已经逐步步入正轨。但车间厂房设施还存在一些问题，严重制约着扇形段修复工作的正常开展，所需解决的就是车间的行车吊运扇形段问题。
2.问题阐述及分析思路
扇形段修复厂房为以前成品库的旧厂房，行车为30t,目前行车起升高度为8米，相对扇形段修复工作，行车还存在一些问题：
（1）扇形段在进行翻个时，需要同时使用行车主副钩，由于目前行车小车主副钩距离过小，造成翻个时小钩钢丝绳与小车接触，磨损钢丝绳，造成作业的不安全。因此需要加大主副钩的距离。
（2）目前行车起升高度为8米，扇形段长度在5米左右，采用2米的绳子起吊，钢丝绳夹角过大，用3米的钢丝绳，即使在翻件区翻个，扇形段离地距离也仅有0.5米，极易造成扇形段上的喷淋管、金属软管等在翻个过程中损坏。
（3）由于目前整体对弧台即将投入使用，而在将扇形段吊入整体对弧台时，必须同时使用主副钩，以保证能够将扇形段竖立起来，确保扇形段安全的装入对弧台。
通过以上几个问题阐述，我们研究分析必须要对30吨行车加以改造，改造的的目的就是要提升行车起吊高度以及增加主副钩间距，那么我们就要应用TEIZ理论原理，来进行分析和解决这个问题。
3.应用TRIZ理论分析过程
为了能够提升行车起吊高度以及增加主副钩间距，更好的完成扇形段修复工作，我们应用TRIZ理论，来分析解决问题，厂房高度受限，已不能再提高，钢丝绳长度也受扇形段限制，不能再缩短，那么，只能从行车本身去解决问题了。如何解决行车自身起吊高度以及主副钩间距问题呢？应用物理矛盾分析：此问题应属于运动物体尺寸的矛盾问题，因此，查表2003矛盾矩阵，由运动物体的尺寸可查出，通用工程参数为17.01.03.35.14.04.15。现在我们逐个分析。
3.1编码17：多维化原理
A、将物体右一维变为二维或由二维变成三维。
B、利用多层结构代替单层结构。
C、将物体倾斜或侧向放置。
D、利用物体给定面的背景。
通过分析，行车存在小车，正是把行车从一维变为二维，且是利用多层代替单层。所以解决问题，也可以从小车上入手。
3.2编码01：分割原理
A、将一个物体分割成几个独立的部分。
B、使物体成为可拆卸的。
C、提高物体的分割程度。
通过分析，将一个物体分割成几个独立的部分，行车的小车正是应用了这一原理。
3.3编码03：局部特性原理
A、将物体由同类结构变为异类结构。
B、使物体的不同部分具有不同功能。
C、物体的各部分都处于最有利执行工作的条件下。
通过分析，原理B正是使行车小车具有行车功能的原理。
3.4编码35：状态和参数变化原理
A、改变物体的物理状态。
B、改变物体的浓度和密度。
C、改变物体的柔性程度。
D、改变物体的温度和体积。
E、改变压力。
通过分析，原理D改变行车的体积，正是利用行车小车可以解决的问题。
通过以上几个原理分析，解决行车提升高度问题，只有从行车小车入手，才是最简单快捷的办法。因此，制定以下改造方案：
重新设计及制作新的小车，加大主副钩之间的间距，由原来的980mm改为2000mm；加高小车架，由原来的520mm增加至1520mm。将现有小车整体更换，旧小车用作其它行车备件。
通过以上方案，正好可以解决行车起吊高度以及主副钩间距过小问题，并且不会受到厂房以及扇形段跨度的影响，满足扇形段修复生产要求。
4.取得的成效
经过一个月的行车小车改造后，车间扇形段工作有条不紊的进行，没有出现任何问题，车间工作安排进展更加顺利，在扇形段吊运以及翻转过程中也没有出现磨损钢丝绳以及碰坏扇形段备件等现象，有效地满足了车间的生产任务。[科]
【参考文献】
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中图分类号：G76文献标识码：B
1TRIZ理论
TRIZ意译为发明问题的解决理论（theoryofinventive
本次研究设计对象属于一种书架，尤其是指一种适合残疾人使用的书架。本次设计完全基于TRIZ理论的创新思维方法，为特殊人群提供方便。现有大多数书架不能满足残疾人取书便利快捷的要求，没有针对残疾人这类特殊群体而设计的书架。本实用新型提供一种旋转式残疾人书架，以解决目前书架不适合残疾人使用的问题。
2将TRIZ理论应用于书架的整个设计流程
待解决的问题对现有的残疾人书架进行进一步的优化处理，列举出当前书架存在的问题：
问题一：书架耗能量是否很大？
问题二：如遇突况，书架如何工作？
问题三：书架无法准确转到指定位置怎么办？
三轴分析法通过TRIZ中的三轴分析法分析出当前系统存在问题的原因，如图1所示。
最后确定解决问题的入手点：
入手点一：书架由电动机提供旋转动力后，虽然完成了自动化的流程，但是在无人时也自转而消耗能量，如何实现有人时书架转，无人时书架停止转动呢？
入手点二：在电动机的带动下，书架可以正常运转，但是当供电设施不可用时，即当没有电源时，书架无法运作怎么办？
入手点三：书架无法准确转到指定位置怎么办？
入手点四：每次书架转的时候都是两侧书架同时转动，能否做到当书架的哪一侧有人时，哪一侧转动，无人那一侧不转动？
对系统提出的新要求按照解决问题的思路，对当前系统提出一个新的改进方向，即对系统提出新要求：
1）方便残疾人取书放书的同时，考虑突况发生时，系统也能满足残疾人的需求；
2）提高系统自动化程度，尽量少些人工参与的环节；
3）尽量节省能源和成本，系统不宜太过复杂。
该系统的IFR：以最小的改动和成本使书架可自适应残疾人取放书。
该系统的次级IFR：系统可自主控制开关装置，适用性强，节省能源和成本，且对于停电问题的出现，可以有替代的装置出现。
3基于TRIZ理论的残疾人旋转书架改进方案
针对入手点一书架由电动机提供旋转动力后，虽然完成了自动化的流程，但是在无人时也自转消耗能量，如何在有人时书架转，无人时书架停止转动呢？提取一对技术矛盾：改善参数为自动化程度，恶化参数为能量损失。通过查找矛盾矩阵，对应的发明原理为：
23.反馈原理：在系统中引入反馈；
28.机械系统替代原理：用声学系统替代机械系统。
利用反馈原理形成方案一，如图2所示；利用机械系统替代原理形成方案二。
方案一：应用反馈原理，将红外感应开关和电动书架旋转开关相结合。
针对入手点二在电动机的带动作用下，书架可以正常运转，但是当供电设施不可用时，即当没有电源时，书架无法运作怎么办？
提取一对物理矛盾：改善参数为操作方便性，恶化参数也为参座方便性。
10.预先作用原理：预先对物体施加必要的改变；
11.事先防范原理：采用事先准备好的应急措施，补偿物体相对较低的可靠性。
当有电时，电机带动减速齿轮组进行系统运转；当停电时，利用脚踏板/手摇杆通过连杆带动曲轴转动，从而带动整个系统的运作，最终形成方案三和方案四。
针对入手点三书架无法准确转到指定位置怎么办？
建立物场模型，如图3所示。
不充分作用：控制力不足，书架没有转到指定位置或转过指定位置。
通过查找得知解决此模型应用第2类增强物场模型中“S2.1.1链式物场模型”，间歇性传动装置如图4所示。
针对入手点四每次书架转的时候，都是两侧书架同时转动，能否做到当书架的哪一侧有人时，哪一侧转动，无人那一侧不转动？
提取一对技术矛盾：改善参数为适用性通用性，恶化参数为系统复杂性。
通过查找矛盾矩阵找到其对应的发明原理为：
15.动态特性原理：如果一个物体整体是静止的，使之移动或可动；
28.机械系统替代原理；
29.气压和液压结构原理；
37.热膨胀原理。
运用动态特性原理形成方案六，如图5所示。
综合以上方案，得到一个全新的旋转式残疾人书架，如图6所示。其工作原理：电机通过减速齿轮组带动链条运动，链条带动大齿轮二转动，小齿轮二再通过另一根链条带动大齿轮一转动，齿轮一带动槽轮运作；这时根据取书者所面对的书架某侧，通过电磁铁将槽轮吸到此面，然后槽轮带动花键轴一或花键轴二转动，从而带动书框一或书框二转动；当所需书夹转动到面前时，取下书夹，再取出其中的书，并放回书夹。当停电时，需通过脚踏板的上下踩动，带动连杆和曲轴运动，由于曲轴上的圆盘通过轴连接在两个书架外框之间，所以圆盘只能转动，从而通过曲轴上的圆盘外侧的外齿轮带动齿轮二转动。
4设计小结
本书架的优点是针对残疾人的人性化设计点与书架自身属性所需提高的因素，通过机械结构的设计巧妙地融合，不仅仅是单纯地为残疾人的取书方便提供了条件，也满足了书架自身性能的提高。且结构新颖，通过间歇性自锁装置，解决了旋转书架的旋转弊端，通过旋转式取书的新颖结构，实现方便于残疾人的取书模式，更好地优化了残疾人看书取书的过程，服务于残疾人等特殊群体。
TRIZ理论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。实践证明，运用TRIZ理论，可加快人们创造发明的进程，而且能得到高质量的创新产品[1]。
如图1所示，TRIZ工程问题解决的流程为将待解决的工程问题的分析过程，转化为TRIZ的问题模型，然后应用TRIZ解决问题模型，提出解决方法，并将解决方案落实到实际问题中。本文以解决铸型刮砂成型过程中型砂坍塌问题为例，讨论TRIZ理论在解决工程问题中的应用。
1问题描述
大型铸钢件表面缺陷通常采用磁粉湿法探伤，为保证喷洒至铸件表面的磁悬液基底中磁粉粒子同时具有良好的流动性和显像效果，配制及取用的磁悬液需要适宜的浓度。磁悬液搅拌设备采用机械搅拌的方式使磁粉能够均匀分散在水基载体中，但由于磁粉粒子因自身重力而下沉，且液体中各处的搅拌强度不同，导致同一桶中不同深度处或是不同部位处抽取的磁悬液浓度差异较大，影响磁粉探伤检测准确性。如何保证磁悬液浓度的均匀性，成为当务之急。
2问题分析
2.1功能分析
为实现磁悬液的搅拌均匀，使用磁粉搅拌设备拌，该设备由搅拌机构（电机、传动轴、叶片）、配液桶、水、磁粉、称量桶等部件组成，如图2所示。将磁粉和水按规定的比例分别加入搅拌桶中，通过搅拌机构将其充分搅拌后，使用梨形瓶采样测定浓度，若在浓度范围内即可使用，否则需要对磁粉或水基载体进行调整。
该磁悬液搅拌系统的作用对象是磁悬液，各组件之间的相互关系以及作用为：电动机驱动传动轴，传动轴驱动搅拌叶片，搅拌叶片搅拌磁悬液，液料桶容纳磁悬液，液料桶支撑电动机，梨形瓶称量磁粉。超系统组件与系统组件的相互关系与作用为：空气（环境）改变磁悬液温度，喷壶盛装磁悬液，磁悬液喷洒在铸件上，磁场磁化磁悬液，相互作用如图3所示。在实际生产中，由于电机对传动轴固定不稳定，导致传动轴在旋转的过程中摆动幅度大，叶片容易撞击到桶壁，造成叶片的损坏。另外由于叶片对液料的搅拌强度不足，导致液料不均匀。
2.2因果分析
磁悬液搅拌过程中，磁悬液不均匀的原因可使用图4所示的因果链分析，由于搅拌强度的不足，导致磁粉不均匀，究其根本原因有两点：其一是电动机传动轴太长，导致搅拌叶片水平摆动幅度大，降低搅拌叶片的速度，从而提供的搅拌力不足；其二是搅拌叶片数量太少。
3问题解决
3.1技术矛盾
所谓技术矛盾是指用已知的原理和方法改进系统某部分或某些参数时，不可避免地出现系统的其它部分或参数变坏的现象[2]。例如：质量和强度、汽车的速度和燃料耗费等等。
A1tshuller通过对大量发明专利的研究，抽象出39项产生系统矛盾对立的典型技术特性，又在此基础上给出了40个发明创造原理[2]，提示设计者最有可能解决问题的方法，成为解决技术矛盾的关键。
在本文研究的问题中，针对根本原因“搅拌叶片数量少”，采取增加搅拌叶片的数量，如图5，从而提出技术矛盾如下。
技术矛盾1：增加搅拌叶片数量，叶片搅拌磁悬液的力就会增加，磁粉浓度均匀性提升，但是搅拌叶片的摆动幅度就会更大，容易损坏搅拌叶片和液料桶；
技术矛盾2：不增加搅拌叶片数量，搅拌叶片的摆动幅度就会不变大，也不会更容易损坏搅拌叶片和液料桶，但是叶片搅拌磁悬液的力就不会增加，磁粉浓度均匀性差。
从以上技术矛盾中找到改善的技术参数是10“力”，恶化的技术参数是31“物体产生的有害因素”。为了解决这一矛盾，对照阿奇舒勒矛盾矩阵[1]，提供了4种发明原理，分别为3“局部质量原理”、13“反向作用原理”、24“借助中介物原理”、36“相变原理”。通过对这些原理的比较，从发明原理3中提出概念方案1：电动机转动轴下方增加限位工装，减少搅拌叶片水平方向的摆动，增加垂直方向的搅拌叶片；概念方案2：配料桶中不加磁粉，在配料桶出口处增加磁粉加入装置，取样的过程中，利用水的流动搅拌磁粉，达到均匀的目的；从发明原理13中提出概念方案3：电动机安装在配料桶下方，在液料桶底部增加搅拌叶片数量；概念方案4：电动机带动配料桶旋转，搅拌叶片不旋转，增加搅拌叶片数量；从发明原理24中提出概念方案5：电动机转动轴下方增加限位工装，减少搅拌叶片水平方向的摆动，并且增加搅拌叶片数量。
3.2物理矛盾
在一个系统中，任何问题均可以尝试运用物理矛盾进行分析和解决，基于物理矛盾和技术矛盾的密切关系，可以从技术矛盾中提炼物理矛盾，从另外角度思考解决方案。本文研究的问题中，针对根本原因“搅拌叶片数量少”，提出物理矛盾如下：
物理矛盾1：为了满足磁悬液搅拌充分，搅拌叶片的数量要多；
物理矛盾2：为了满足搅拌系统的水平摆动小，搅拌叶片的数量要少。
本文针对搅拌叶片的数量，提出了相反要求的物理矛盾，基于“空间分离原理”提出概念方案6：电动机转动轴下方搅拌叶片尺寸大，上部搅拌叶片尺寸小；概念方案7：电动机转动轴下方搅拌叶片密度大，上部搅拌叶片密度小。
3.3剪裁
剪裁是一种现代TRIZ理论分析问题的工具，是指将一个或一个以上的组件去掉，而将其所执行的有用功能利用系统或超系统中的剩余组件来替代的方法[3]。
在本文研究的问题中，功能模型如图3，电机对传动轴固定不稳定，叶片对液料的搅拌强度不足，导致磁悬液浓度不均匀。利用剪裁的思路，提出概念方案8：剪裁掉搅拌叶片、传动轴、电动机等，改用气动搅拌的方式搅拌磁悬液；概念方案9：剪裁掉搅拌叶片、传动轴、电动机等，液料桶旋转90°，使其自己转动实现搅拌均匀；概念方案10：剪裁掉搅拌叶片、传动轴、电动机、液料桶等，使用小喷壶替代电动机搅拌系统，每次使用前，小壶加入定量的磁粉和水，使用手动摇晃促使磁悬液均匀。
3.4物场模型
物场模型在解决效应不足的问题时，提供的一般解法有3种：1）增加另外一个场F2（或者F2和S3一起）替代原来的场F1（或者F1及S2）；2）增加另外一个场F2来强化有用的效应；3）一个物质S3并加上另一个场F2来提高有用效应[1]。
在本文研究的问题中，针对搅拌叶片S2对磁悬液S1的搅拌作用不充分，导致磁粉在液料中浓度不均匀、刮板对树脂砂的作用不充分，利用物场模型进行分析，建立物场模型如图7所示，搅拌叶片通过机械场对磁悬液有搅拌的作用，但是此作用不充分，属于效应不足的完成模型，应用物场模型-标准解2.2.5构造场，利用异质的或可调的有组织结构的场代替同质的或非组织结构的场来增强物场模型，提出概念方案11：用压缩空气通入的方法，增强磁悬液的搅拌效果，将压缩空气管从液料桶底部接入，并且通过叶轮的搅动促进磁悬液的混合；概念方法12：选取一种可控性好的搅拌装置，例如磁场搅拌代替机械搅拌的方法，能更加充分的使磁粉和液料混合均匀。
3.5方案评价
从消除矛盾、产生新的危害、投入成本、复杂性以及可行性5个方面，按照0/1/2三个等级，分值越大代表越有利于消除矛盾，产生的新危害越小，投入的成本越低，系统越简单，可行性越高，对以上解决方案进行评价，并对5种解决方案进行优先级排序。如表1所示，得分最高的方案8为优选方案，其次是方案11、方案5、方案1、方案9。
采用概念方案5，设置如图8气动搅拌装置，包括电机1、鼓风机2、气压表3、进气软管4、P旋型进气管5、搅拌桶6、蓄水池7、抽水泵8、进水阀门9、进水管10、出水阀门11、出水管12、进料口13、水位刻度表14，对磁悬液配料系统设备进行改进，实现气动搅拌替代目前电动搅拌系统，解决了磁悬液浓度不均匀的问题。
4结论
本文通过应用TRIZ基本理论，结合磁悬液配料系统搅拌不均匀的问题，探讨了如何利用TRIZ分析工具分析实际问题，并且转化成TRIZ问题模型，然后利用TRIZ工具解决问题，对此问题提出解决方案，最后通过各方案的评价筛选出最优的解决方案。
责编/刘红伟
[1]曹福全.创新思维与方法概论――TRIZ理论与应用[M].黑龙江教育出版社.2009.
培养学生创新能力的有效途径
为了提高学生的创新能力，我们可以从许多途径开展工作。而且，课堂教学创新永远是培养学生创新能力的主要渠道。在教学过程中，教师应多启迪学生，引导学生独立发现问题并解决问题，注重培养创新意识。但是，这种层面上的教育过程，并不能让学生深层次理解创新的技法及创新的规律。TRIZ理论在科技界盛行，为创新教育领域注入了新鲜的活力，提供了有力的工具和系统的方法。
前苏联发明家阿奇舒勒创立了“发明问题解决理论”——TRIZ（TheoryofInventiveProblemSolving）理论。此理论是从250万份专利中仔细研究、寻找规律、总结分析而得出。许多技术问题可以利用其他领域或相似问题的原理和方法得到解决，也就是发明创造是有规律可寻和有法可依的。
TRIZ理论的核心思想主要包括三个方面：第一，无论是一个简单的产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循客观规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式；第二，各种技术难题和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力；第三，技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大效益的功能。这样的思想指导了许多发明创造的诞生，推动了人类社会的飞速发展和社会的不断进步。
TRIZ理论与高职院校创新型人才培养相结合的实践
笔者认为，TRIZ理论与高等职业教育的结合点主要在“教”和“学”两个方面。
“教”具有双层含义，既是指“教师”，又是指“教学过程”。教师作为施教者，需要培养自身的创新能力，深入学习理解TRIZ理论，掌握创新技法；教学过程是培养学生创新意识和创新能力的第一阵地，直接决定了学生独立思考、创新实践的程度。TRIZ理论在高职院校中怎样成为一个重要课题。目前，一般以专业课渗透TRIZ理念，选修课和社团课系统学习TRIZ方法论。
“学”同样也有两个意思，既指“学生”又指“学习过程”。学生作为受教者，接受各项专业知识、技能的同时，需要发散思维，甚至需要“异想天开”。同时，系统学习TRIZ理论时，更应耐心品味，寻找现实生活中的事例。学习过程不仅仅局限在课堂中，更包括课外学生的“自主学习”及“自主实践”。唯有如此，学生才能既在创新思维上得到训练，又在创新方法上得到提高。
下面以我院的高职创新型人才培养工作为例，谈谈具体的实践经验。
TRIZ是什么？它是俄文缩写转换为拉丁文字，其意义为“发明问题解决理论”，也有中国专家给它取了一个中国化的名字叫“萃智”理论。
“举个例子，要让干果、种子的外壳和果实分开不是一件容易的事，但是专家对许多物理现象和发明专利进行研究后发现，通过缓慢加压（大气压）然后瞬间减压，就可以使紧贴在一起的物理性状不同的物质分离开。掌握了这个规律，许多问题就触类旁通了。TRIZ就是这样一门研究发明创造背后的规律、培养创新思维的理论。”创造学专家张武城教授说。
据介绍，TRIZ理论是前苏联学者阿奇舒勒历经50多年，对数以百万计的专利文献加以整理、归纳、提炼和重组，建立起的一整套实用的理论方法体系。
在前苏联，以TRIZ为核心的创新方法学的教育非常普及，TRIZ是理工科本科生和研究生的必修课。
在我国，以TRIZ理论为基础的创新教育刚刚起步。高校开展的TRIZ理论教育培训，都选择了与目前市场上唯一的专业咨询服务机构---亿维讯科技有限公司合作。该公司创新产品业务部总经理林岳，就是中国第一位专门研究TRIZ理论的博士。
创新理论应用成效明显
“TRIZ是解决发明创新问题最有力的理论工具，而CAI（计算机辅助创新）是解决发明创新问题最有力的信息化工具，二者的结合解决了无数的工程难题，也为高校创新教育提供了现实路径。”林岳说。
TRIZ作为一种舶来品，能否与中国教育顺利嫁接？林岳介绍说，前苏联国家的TRIZ教育重在数理分析，而中国高校在开展TRIZ培训时，弱化推理而强调兴趣引导，注重生活案例和工业案例分析。
在开设TRIZ课程或进行毕业设计时，教师要求学生提交具体问题，在学习期间运用TRIZ理论获得解决方案。在此过程中，学生的创新思维被激发，一大批成果脱颖而出。2007年4月，北京联合大学在毕业设计中引入CAI高校解决方案，学生全部顺利完成毕业论文撰写和答辩，其中机械工程及自动化专业学生刘峰完成的“手机电池弹片塑料热熔焊接机设计”目前正在申请专利；天津工业大学2004年下半年开始在创造学课程中开展创新能力拓展培训，20余名大学生在校期间就申请了专利；东北林业大学31名博士、教授在TRIZ师资培训的过程中，申请了两项专利。
与此同时，一大批接受TRIZ培训的学生在全国创新设计大赛中获奖。
创新教育需进一步拓展范围
创新理论教育要想在高校中产生更大影响，尚需进一步拓展范围。在日前举办的一场创新教育论坛上，与会专家认为，TRIZ理论培训的核心是培养学生的创造性思维，它是一种思想武器和“方法论”，不仅仅适合理工科学生，而是具有一定的普适性。据了解，复旦大学正计划将TRIZ理论引入艺术人才的培养领域。
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.179
1TRIZ概述
2发明等级
TRIZ将世界上各个技术领域的发明创新划分出了五个等级，各等级描述如表1所示[1]。TRIZ理论认为，绝大多数专利属于第1-3级，而真正推动技术文明进步的发明是属于目前国外有少数学者提出将TRIZ理论中的发明等级理论应用于创造性的判断，如SteveHickman直接将TRIZ发明等级理论与现有的KSR、USPTO、EPO和JPO的审查标准进行了对比，认为USPTO和JPO的审查标准大体承认第3-5级发明的创造性，而第1-2级的发明则被认为无创造性[2]。
3技术矛盾与发明原理
唯物辩证法中，矛盾是对立统一的。TRIZ理论认为，矛盾是指内在要素、作用或主张彼此不一致或相反的情境。TRIZ将工程问题中常见的矛盾分为两种：技术矛盾和物理矛盾。当想要改善系统中某一特性、参数时，常常会引起系统中另一特征参数或特性的恶化，此时技术矛盾出现。如下图所示，当研发人员面对特定的技术问题时，通过39个工程参数来表征该技术问题里需要改善的因素与被恶化的因素，进而将特定的问题转化为一般性问题，然后针对这一般性问题中的工程参数查找矛盾矩阵，找到推荐的发明原理来指导研发创新工作。
上文介绍了利用技术矛盾与发明原理来解决特定技术问题的一般思路，这属于发明的正向思维模式。在发明的实质审查过程中，由于查员是在了解了发明内容之后才做出判断，因而容易对发明的创造性估计偏低，从而犯“事后诸葛亮”的错误[4]。当采用评判创造性最基本的方法――三步法时，为了保证创造性评判的客观性，应当需要不断的还原发明创造，不仅要考虑研发人员从研发原点是如何做出改进来解决该技术问题，也要考虑与衡量该技术手段对现有技术做出的贡献，即应当同时从“正向思维模式”和“逆向思维模式”来反复实践。
参考文献：
[1]创新方法研究会.创新方法教程[M].北京：高等教育出版社，2012.
2TRIZ理论在分析化学教学中的应用
3结论
综上所述，我们将TRIZ理论应用在分析化学课程教学中。从分析化学的教学内容、教学方法、成绩评价方式等方面，全方位的论述了分析化学教学改革的思路，有助于打破原有的教学模式，系统分析和解决问题，并且能在很大程度上提升学生的创新意识。基于TRIZ理论的课题教学改革，能使学生在课程学习中发挥主导作用，培养学生的创新意识和创新思维，调动学生学习的主动性和积极性，培养学生的创造性思维。
作者:张金磊谢瑞刚隆金桥单位:百色学院
［1］武汉大学．分析化学［M］．北京:高等教育出版社，2007．
［2］黄昊文．分析化学课程教学改革与实践探析［J］．当代教育理论与实践，2011，3(3):42－44．
［3］张锦荣，黄健求．浅谈TRIZ理论在高校教学中的应用［J］．创新，2009(7):43－44．