TRIZ在减少人为误差原理上的应用

文/张琳絮

（华北电力大学 河北·保定）

创新是以新思维、新发明、新描述为特征的一种概念化过程，其有着三层含义：更新、创造新的东西、改变。发明创新是社会生产力发展的源泉，当然促进创新的因素也至关重要。面对现代社会高节奏的生活以及高强度的工作，越来越多的人注重了生产效率，产品设计的目的是改造、创造和改进现有产品，提高其工作效率的同时使它们更受用于人。

一、TRIZ概述

TRIZ理论是发明问题解决理论，TRIZ中的发明原理是由专门研究人员对不同领域的已有创新成果进行分析，总结得到的具有普遍意义的经验。TRIZ系列的工具有很多，常用的有矛盾矩阵法。

发明问题解决理论的核心是技术进化原理，按这一原理，技术系统一直处于进化之中，解决冲突是其进化的推动力。进化的速度随技术系统一般冲突的解决而降低，使其产生突变的唯一方法是解决阻碍其进化的深层次冲突。

TRIZ理论认为，一个问题解决的困难程度取决于对该问题的描述或程式化方法，描述的越清楚，问题的解就越容易找到。TRIZ中，发明问题求解的过程是对问题不断描述、不断程式化的过程。经过这一过程，初始问题最根本的冲突被清楚的暴露出来。在利用TRIZ解决问题的过程中，设计者首先将待设计的产品表达成TRIZ问题，然后利用TRIZ中的工具如发明原理、标准解等，求出该TRIZ问题的普适解或称模拟解，最后设计师再把该解转化为领域的解或特解。（图1）

图1 TRIZ解决问题的过程

二、减少人为误差原理概述

（一）原理描述。通过改善使用产品的内部或外部的结构造型，从而降低其带来的工作负荷，减少工作环境带来的影响，提高产品的人机效益来减少人为上的失误率。不良的产品设计，在使用时会因姿势不适等原因，从而大大增加了失误率。

（二）矛盾矩阵。TRIZ理论用39个规范的特征描述矛盾。实际应用中，首先要把组成矛盾的双方内部性能用39个特征中的2个来表示。目的是把实际设计中的矛盾转化为规范的技术矛盾。利用矛盾矩阵论原理可以看出，使用者在使用产品时出现人为误差矛盾恶化最主要的一方是信息的损失，而需要改善的一方则是提高产品的可靠性。

三、原理实例分析

（一）汽车舱内人机界面的实际矛盾。现代汽车设计越来越多的高新技术被引入，因此其人机操作的界面也越来越复杂化，然而复杂的操作空间可能会让使用者在短时间内很难做出准确的判断，从而带来一系列的安全性、可靠性等问题。因此，其矛盾的恶化一方为产品的可操作性。通过TRIZ减少人为误差原理做指导，对汽车的舱内设计进行设计改良。复杂的产品设计往往会带来繁琐的操作，因此汽车舱内的设计应重点考虑使用者的操作性，从而快速精确地做出判断减少因操作不便带来的人为性失误。

（二）如何设计解决汽车舱内人机界面的矛盾

首先是仪表盘的设计。随着人机工程学的不断发展，现代汽车的仪表盘设计大都采用的是指针式读数，指针读数的特点是信息形象，能连续、直观地反映信息变化的趋势。但是，指针式仪表盘的设计上以开窗式表盘设计最佳，其读数的失误率为0.005；实验结果证明，指针的长度对读数误差的影响也很大，当指针与刻度线的距离超过6mm时，距离越大，认读误差就越大；从6mm开始，越接近0，认读的误差就越小。同时，指针应尽量贴近刻度盘，以减少认读的视差。电子和信息技术的不断进步，越来越多的高档汽车仪表采用电子显示屏。这类仪表的特点是显示简单、直接、精确、认读速度快、错误率低，且不易产生视觉疲劳。现代的汽车设计中，为了解决操作性的矛盾，使操作者能够更快、更准确地判断仪表，设计师们都会考虑采用简单直接的电子显示屏进行仪表显示。

其次是控制界面。汽车中的控制界面相当多，如按键、方向盘、操作杆、脚踏板等。本着TRIZ的减少人为误差这一原理，设计师对这些界面的设计要充分考虑人的手、脚、臂长等多方面在人机工程学上的平均值。控制区域按钮设计，应根据操作按钮的重要性，使用频数来确定它们的排列优先权；使用频率较高的控制器，要求躯体不活动，上臂微动，主要由前臂活动操作，分布在以上臂自然下垂状态的肘部附近为中心，活动前臂是手的操作区域，如挡位操作杆的设计；重要常用的操作器要求躯体不动，上臂小动，主要由前臂活动操作，分布在以上臂小幅度活动的条件下，活动前臂时手的操作区域；一般的操作器要求躯体不动，由上臂和前臂活动操作，分布在以躯干不动的肩部为中心，活动上臂和前臂时手的操作区域；不重要、不常用的操作器要求躯体活动，分布在躯干活动中手能够达到的区域。而脚动控制器应布置在操作者正中矢状面操作脚的一侧，偏离中心矢状面75～125cm的范围内；调节座椅后，使大腿与小腿之间的夹角为 90°～110°，以便于操作，若需要大力蹬踩，夹角应加大到160°。不操作时双脚应有足够的自由活动空间。

控制器中按钮设计时，单指操作按键的间隔距离推荐为50d/mm，各个手指都操作的为12d/mm；旋钮设计中单手操作的间隔距离为50d/mm。

通过TRIZ理论的指导，设计师们能够更加准确地对产品设计的矛盾点进行发明创造。这些设计矛盾的不断创造与改进，为的就是让使用者能够更加舒适安全地使用产品。

四、结束语

实践证明，TRIZ理论对创新发明有普遍适应性，合理利用可以大大加快人们创造发明的进程，而且能得出高质量的创新产品。它能够帮助我们系统分析问题情境，快速发现问题本质或者矛盾，它能够准确确定问题探索方向，而且能够帮助我们突破思维障碍，打破思维定势，以新的视觉分析问题，进行逻辑性和非逻辑性的系统思维，还能根据技术进化规律预测未来发展趋势，开发富有竞争力的新产品。

[1]檀润华.创新设计-TRIZ：发明问题解决理论[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]蒋祖华.人因工程[M].北京：科学出版社，2011.

[3]阮宝湘.工业设计人机工程[M].北京：机械工业出版社，2010.