应用TRIZ理论解决收纳盒薄片介质漏检问题

张承业，张宪民，尹广军

（1.广州广电运通金融电子股份有限公司，广州510663；2.华南理工大学机械与汽车学院，广州510641）

1 引言

在金融设备领域，为了实现对金融票券等薄片介质的收纳，通常设有收纳该薄片介质的收纳盒。薄片介质按特定的路径传输至收纳盒中堆叠存放，为实时了解收纳盒中薄片介质的收纳状况，通常设有传感器以提醒客户是否需要清理或进行其他操作。由于薄片介质的下落堆叠过程是不受控的，且在传输中易受到静电、速度等因素的影响而异常堆叠，处于传感器的可检测范围之外，从而引发传感器的信息误报，导致金融设备对该笔交易操作出现错误。针对上述问题，应用TRIZ工具对收纳盒漏检问题进行系统分析，给出了解决方案，并将其应用于同类产品中，降低了成本，产生了显著的效益。

2 TRIZ理论

TRIZ是俄文“发明问题解决理论”的词头，是一套供研发人员解决问题的系统化的理论方法[1]。TRIZ不仅提供了分析工程问题所需的方法，包括功能分析、资源分析和物场分析等；还提供了相应的问题求解工具，包括解决矛盾的发明原理、解决物理矛盾的分离原理、科学原理知识库和发明问题标准解法等。在问题分析的基础上，针对不同的问题类型，可选择不同的TRIZ工具进行解决。

产品创新的核心是解决设计中的冲突或矛盾。TRIZ提出了用于描述冲突的39个通用工程参数和用于解决冲突的40个发明原理，通过建立工程参数与发明原理的联系，通过矛盾矩阵的指示得到所适用的发明原理[2]。

3 薄片介质收纳盒问题分析

正常状态下，薄片介质从传输通道中脱离后，被收纳盒壁右侧壁阻挡而自由落下，并在收纳盒底部堆积成叠状，如图1所示。在收纳盒的顶部和底部布置了一对对射传感器，如检测光路被薄片介质阻挡，控制系统将会发出收纳盒中有薄片介质存在的信息。当薄片介质因某种原因未能正常堆叠而处于直立状态，如图2所示，从而脱离收纳盒对射传感器的可检测范围，造成传感器的信息误报，导致金融设备对该笔交易的操作出现错误。

图1 收纳盒正常处理状态

图2 收纳盒非正常收纳状态

4 对收纳盒的改进

为了解决薄片介质收纳的漏检问题，利用基于TRIZ理论的问题分析和解决流程对漏检问题进行原因分析和问题解决。

4.1 现象分析

用高速摄像机拍摄收纳盒非正常收纳现象，当第一张介质脱离传输通道，进入收纳盒中，被收纳盒右侧壁阻挡而处于自由状态。由于静电或其他原因，第一张介质会在收纳盒内悬浮一段时间；此时第二张介质经传输通道进入盒内，与第一张介质前端发生撞击，如图3所示，使得介质不能在重力作用下平稳堆叠于收纳盒底部，而出现图2中的非正常收纳状态。

4.2 问题分析

结合原因分析得知，出现非正常收纳状态的原因是薄片介质在传输通道中产生了静电，静电可以通过加静电毛刷等途径消减，但不能完全消除。同时对于漏检问题，最直接的解决办法就是在收纳盒底部侧壁增加一对对射传感器，如此会增加系统的复杂性和成本。

定义该问题系统的理想解为：在不增加系统复杂度和成本的前提下，保证进入收纳盒区域内的薄片介质均能被检测到。

图3 非正常收纳状态现象分析

4.3 定义技术冲突

增加一对能够检测直立介质的对射传感器，虽解决了问题，但增加了系统复杂度及成本。属于技术冲突，分析后将改善的参数定义为可靠性27，所带来的恶化的参数为物质损失23和系统的复杂性36。通过查找矛盾矩阵，得到适用的发明原理分别为 1，10，13，29，35，39。

4.4 初步解决方案

对通过技术冲突原理所得到的解决方法逐一分析确定对应的解决方案。

①采用原理1分割所提供思路无直接方案。

②根据发明原理10预先作用，在介质脱离传输轮进入收纳盒时，增加装置使薄片介质下落过程受控。

图4 采用预先作用原理所得技术方案

在传输通道的末端，增加风火轮（如图4），介质脱离传输轮的控制后，在风火轮页片夹持下堆叠于收纳盒的底部。但需要增加风火轮及相关动力机构，成本高，系统复杂。此方案未能满足理想化要求，不予采用。

③采用发明原理13反向作用的设计思路，将原先安装于顶部和底部的一对对射传感器变换位置安装于靠近底部的前后侧壁上，如图5所示，同时在收纳盒底部增加凸棱特征，使得原本平躺的介质成倾斜状，可检测直立和平躺两种状态的介质。此方案不增加额外资源，仅是变换传感器的位置，即可解决问题，故可采用。

图5 采用反向原理所得技术方案

④根据发明原理29气动和液压结构，在收纳盒的顶部增加可向下发出气流的装置，对进入收纳盒的介质形成向下的冲击力，消除带静电介质在收纳盒空间内的停留时间。

但金融设备中无气动结构，需额外增加完整气动装置；另向下的气流可能会使收纳盒中已堆叠好的介质吹乱，此方案有缺陷，不予采用。

⑤基于发明原理35改变参数，可通过降低介质的传输速度，保证在有静电存在的情况下，第一张介质悬浮未下落前，第二张介质也不会运动至第一张介质停留位置处，从而避免撞击。但介质传输速度为决定金融设备性能的重要参数，在方案设计阶段即已确定，故此方案不可行。

⑥发明原理39为惰性环境，因本设备中无惰性环境产生和存在的可能，故此原理不适用。

4.5 最终方案

结合该问题系统的理想化目标，并考虑设备的使用环境和可行性要求，对所形成的解决方案进行评价，最终选定原理13所形成的方案为较理想的解决方案。

如图6所示技术方案[4]，对射传感器安装于靠近收纳盒底部的前后壁上，收纳盒底部设有凸棱特征，可将平躺的介质顶起成斜坡状，检测光路可被整叠介质阻挡，可被传感器检测到。凸棱中间有断开的特征槽孔，使得当介质处于直立状态时，如图7所示，检测光路不被凸棱遮挡，依然能被检测到，达到项目目标要求。

图6 介质平躺的状态

图7 介质直立的状态

新方案解决了收纳盒漏检问题，较好地实现了理想解主要目标；新方案没有增加原系统的复杂性，易于在实际工程应用中实现。

5 结语

①利用TRIZ理论问题分析与解决流程成功解决了薄片介质收纳盒漏检问题；

②通过方案评价得到的最终解决方案未增加系统的复杂度，较好地满足了系统的理想化目标，该方案已经在公司同类产品上推广使用；

③该方案已于2014年7月申请发明专利，专利名称为《一种薄片介质收纳装置》，专利申请号为：201410345933.4。