TRIZ理论在科技馆展品研发和维修中的应用

刘立伟

摘 要 本文主要介绍了TRIZ理论的概述以及TRIZ理论在科技馆展品研发和维修过程中的应用，并以运用TRIZ理论解决“对流”展品水分蒸发问题举例说明。

关键词 TRIZ理论；科技馆；展品研发；维修

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）186-0068-02

1 TRIZ理论的概述

TRIZ意译为发明问题的解决理论，该理论成功揭示了创造发明的内在规律和原理，前苏联发明家、教育家G.S.Altshuller及其团队通过对成千上万的发明专利进行研究，发现大部分发明都是利用前人已知的想法或概念，加上新奇方法。通过不断的总结和研究G.S.Altshuller坚信发明问题的基本原理是客观存在的，这些客观存在可以被整理而形成一套理论，掌握该理论的人不仅可以提高发明成功率、缩短发明周期，也可使发明问题的解具有可预见性。这套理论就是TRIZ理论的前身，20世纪80年代中期以后，随着苏联的解体，有些TRIZ专家移居发达国家，逐渐把该理论介绍给世界，对产品开发与创新领域产生了重要影响。全世界的学者对TRIZ理论进行了补充，逐步形成了今天的TRIZ理论。笔者作为现代科技馆展品展项研发和维修的工作人员，在接触了TRIZ方法之后，一直在想是否可以将TRIZ理论应用到科技馆展品展项研发和维修工作之中，要想说明这个问题首先要从科技馆展品展项的特点说起，科技展品的特点就是展示科学、普及科学知识的产品，大多鼓励观众动手参与，在操作、观察、思维的过程中学习到科学知识，满足广大观众的求知欲。另外，观众参展经常动手触碰甚至操作展品，容易对展品展项造成破坏，维修维护工作量很大。

2 TRIZ创新方法在展品研发中的应用

科技馆的展品展项都是一些非标设备，每个展品展项在研发过程中都会遇到很多问题。作为展品研发人员，在展品研发过程中为了更好地发挥展品展项的科普功能，总会想使展品的功能越多越好，但展品功能越多就势必会使展品结构复杂，展品结构复杂势必带来可靠性的下降，增加维修的工作量。这是一个矛盾，更是展品研发中的难题。经过对TRIZ创新方法的学习，上述问题可以用冲突解决理论来解决，装置复杂性为恶化特性，可靠性为改进特性，两者为技术冲突。对应的发明原理为：1.分割；13.反向；35.参数变化①。得到以上3个原理解之后，笔者在以后的研发中如果遇到上述矛盾，就会考虑用上述方法去解决。当然，每个展品的情况不同，原理解的应用要在具体的设计中去考虑。以上只是TRIZ创新方法在展品设计过程中的一个简单的例子，笔者在以后的展品设计工作中一定会多多运用TRIZ创新方法，使展品设计的更合理、更可靠。

3 TRIZ创新方法在展品维修中的应用

科技馆的展品由于观众互动频繁及野蛮操作，展品故障和维修率很高，展品维修工作也是笔者负责的一项重要工作。在展品维修过程中经常会遇到某个展品总会出现相同故障的情况，维修之后相同的故障还是会出现，在这种情况下，由于维修人员的思维定式，很难找到一劳永逸的解决方法。这时，TRIZ创新方法就会起作用，其实展品、观众操作的动作以及展品在观众操作后的展示效果可以构成一个物质-场模型，使展品在观众的操作下表现出它的展示效果这是我们追求的效应，即有效完整功能。展品可以看做这个系统中的物质S1，而展示效果为S2，而观众的操作为场F。展品S1通过观众作用其上的场F达到展示效果S2。对这个物质-场进行分析不难看出，可以改变的只有S1和F，因为展品的表现效果S2是我们想要的，不能改变，所以如展品总是出现问题就要从展品本身和观众操作的方式来解决，如改变展品动力传递机械结构或将观众的直接机械操作方式改为电机带动的方式等，这就需要具体问题具体分析，下面就介绍一个利用TRIZ理论解决展品实际问题的例子。

4 运用TRIZ理论解决“对流”展品水分蒸发问题

4.1 问题的提出

“对流”展品的介绍：对流展品主要是由展台、照射光源、水缸和成像屏四部分组成。具体的演示方式是：按动展台上的按钮，开启光源和加热器，对水缸中的液体加热，引起液体内部产生热对流，光源把对流现象投射在屏幕上，参与者可清晰地观察。目前存在的水缸內的水由于观众频繁操作总是需要添加，如水忘记添加不但看不到对流现象还会造成干烧，有很大的安全隐患。

4.2 问题的初步分析

水缸内的水之所以会蒸发是由于加热棒的加热，那么加热棒不加热水就不会蒸发，也就是说温度升高就会引起水分减少。结合TRIZ方法中关于技术冲突的定义：当我们想要改善技术系统（“对流”展品演示装置）中的某一参数（升高温度）时，常常会引起系统中另一个参数恶化（水分减少）。这就是明显的技术冲突的例子，下面就可以利用矛盾矩阵表来解决。

4.3 利用TRIZ方法找到发明原理

由以上论述可以看出，本系统为技术冲突，根据TRIZ理论，技术冲突可以用矛盾矩阵表来解决。

改进特性：温度（17）——恶化特性：物质损失（23）②。

查询矩阵表本技术冲突对应的发明原理为：（21），（36），（29），（31）③。

（21）紧急行动：由于加热柱的加热过程是缓慢加热的，故紧急行动对于本冲突不适用。（36）状态变化：水分蒸发是水由液态变成气态，那么如果能快速的将水蒸气液化使之流回到原溶液中重复利用是最好的结果，此发明原理可用。（29）气动与液压结构：通过气动或液压结构使气体液化？就自己的知识结构来说，没有太多的想法。（31）多孔材料：多孔材料可以增加水蒸气与材料的接触面积，更有利于水蒸气的液化，此发明原理可用。

终上所述，以上4个发明原理如（36）状态变化、（31）多孔材料都有可能解决本系统中的技术冲突，若两个发明原理相结合效果应该更理想。

4.4 将发明原理联系实际最终解决问题

结合初步解决方案提出的想法，本系统中想采用多孔材料与状态变化两个发明原理来解决本问题。状态变化：使水从水蒸气变成水，需要降温才能达到作用。

多孔材料：使水蒸气流经温度较低的多孔材料才能使水蒸气尽快的变成水。

通过上述分析可进行如图1的设计。

设计原理：使加热棒加热水产生的水蒸汽，通过经冷凝水冷却的多孔材料尽快的回到水中。至此，水分蒸发的问题得到完美解决。

以上就是笔者如何利用TRIZ理论解决实际工作过程中问题的一些介绍，TRIZ理论作为高效的创新方法已经得到了许多企业产品研发人员的认可，本文主要是将TRIZ理论在科技馆展品研发和维修领域做了一些探索，相信随着学习的深入，TRIZ理论作为一种工具将更好地为笔者日后的工作服务。

注释

①TRIZ理论的40个发明原理.

②TRIZ理论矛盾矩阵表.

③TRIZ理论的40个发明原理.

参考文献

[1]檀润华.TRIZ及应用：技术创新过程与方法[M].北京：高等教育出版社，2010.