TRIZ理论在电力设备质量管理中的研究及应用

刘文权 邓海力 王铁柱 蔡素雄 陈晓鹏 张扬

摘   要：为解决人们日益增长的电力稳定性需求与旧有的电力设备质量管理模式不匹配的矛盾，本文通过将TRIZ理论应用在电力设备质量管理中，以最终理想解为目标，进化法则为发展路线，综合应用第3、4、5级标准解实现解决策略，通过技术系统在结构上的进化，引进大数据与智能管理，构建数字化闭环管理机制，从而解决旧有的设备质量管理问题。

关键词：质量管理、创新方法、电力设备、数字化管理

1 电力设备质量管理发展需求及问题

随着我国经济的不断发展，作为衡量经济发展的重要指标——电力变得越来越重要，同时人们对于电力生产与供给也提出了更高的要求[1]。中国南方电网公司在“十三五”改革发展中提出“将公司中心城区客户平均停电时间降至1小时以内，第三方客户满意度不能低于80分”的目标[2]。不论是减少停电时长还是提升客户满意度都需要电力设备质量的有效管理与有力保障。然而，当前对于电力设备质量管理还存在诸多问题[3-4]：（1）在设备生产过程中，许多供应商为了能够降低成本，获得更大利润，以次充好，弄虚作假从而导致质量出现问题;（2）在设备运输过程中，会因环境变化、运输不当对设备质量造成损伤，如漏油、漏气、变形等;（3）在设备验收过程中，主要依靠验收人员主观判断，可能出现漏验、错验，无法对设备质量有效把关;（4）在设备安装调试过程中，会因调试人员在现场进行技术指导，造成潜在的设备质量问题。

2 TRIZ理论在电力设备质量管理中的资源分析

TRIZ理论是发明问题解决理论，能够有效的引导实践者进行创新，不局限于传统的解决方式，打破思维惯性，并且其程式化的操作属性，能够清晰明了的制定出解决策略[5]。接下来本文将TRIZ理论应用在电力设备质量管理中，针对上述存在的问题，提出有效的解决策略。

2.1 最终理想解分析

TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解，以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解。对于最终理想解使用原则有四点[6]：①保持原系统的优点;②消除原系统的不足;③不使系统变得更复杂;④不引入新的缺陷。简而言之，即最终理想解希望达到“自我服务”的效果，那么对于电力设备质量管理来说，其最终理想解就是在设备生产、运输、验收、安装调试、运维的全过程中，实现设备质量的自我管理。

2.2 九屏法分析

通过最终理想解的分析找到了解决问题的目标，下面再通过九屏法分析，利用系统在时间与空间上的拓展，来寻找实现最终理想解所需要的资源。将电力设备定义为当前系统，在空间上的拓展分为超系统，系统和子系统;在时间上的拓展分为之前的状态，现在的状态和之后的状态，然后对其进行具体分析，如图1所示。

3 TRIZ理论在电力设备质量管理中的解决策略

通过对电力设备质量管理的资源分析，清楚了可利用的资源，接下来将结合当前资源对问题进行解决。

3.1 进化法则确定发展路线

通过对大量的专利分析发现，产品及其技术的发展总是遵循一定的客观规律，而且同一条规律往往在不同的产品技术领域被反复应用，即任何领域的产品改进、技术變革过程都是有规律可循的，所有技术的创造与升级都是向最强大的功能发展的。在当前设备质量管理所面临的问题中，究其根本原因不仅仅是电力设备这个系统自身的问题，如开发商偷工减料、设备所处的环境恶化、验收人员资质不深、安装人员技术水平参差不齐，更多涉及到人、环境、条件等超系统资源中的问题，所以只从当前系统来考虑解决策略，已经不能满足当前系统的发展。TRIZ“进化桥”向超系统进化法则[7]指出：当一个系统自身化资源发展到极限时，系统会向着超系统的方向进化，通过这种进化，使原系统升级到一种更高的水平。

3.2 发明问题的标准解法实现解决策略

对于一个探险者来说，知道了目的地与前进的路线，那么是徒步、驾车还是乘船前往，就需要根据具体的路途来确定交通方式。对于我们所探索的问题来说，最终理想解是目标，向超系统进化是路线，那么接下来就需要确定达到目标的方式。

TRIZ理论中对于创新问题解决提供了76种标准解法，标准解法是不同领域创新问题的通用解法，具有应用的广泛性、一致性和有效性。76个标准解法根据所解决的问题，具体分为5级，每级中又包含若干个子级，每个子集代表着一个可选的问题解决方法，为了便于检索和应用，人们规定级、子级、解的编号方式为“SN.M.X”，如“S3.1.5”表示为“标准解之第三级第一子级第五解”[8]。76个标准解法数量庞大，想要快速找到合适的标准解法就需要理清76个标准解法间的逻辑关系，掌握问题解决过程中标准解法的选择程序。应用标准解法一般遵照下列四个步骤进行：第一步，确定所面临问题类型;第二步，若面临的问题是对系统改进，则选择第1、2级对应的标准解;第三步，若面临的问题是对系统有检测或测量的需求，则选择第4级标准解;第四步，当获得对应的标准解法和解决方案，检查模型是否可以应用第5级的标准解法来简化。由应用步骤可得如图2所示，为标准解法流程图。

根据图2的标准解法流程，对电力设备质量管理问题进行求解，设备质量管理的本质是需要对设备各项指标数据进行检测与测量，判断设备的健康程度，从而对设备质量进行有效管理。所以对于当前问题，首先应当选择第4级标准解进行求解，找到所属子级S4.5测量系统的进化方向确定解S4.5.1向双系统和多系统转化，应用解S4.5.1可以在超、子系统资源中采集更多的设备质量数据，以达到全面的记录与监管。然后根据流程再流转到第3级标准解进行求解，找到所属子级S3.1向双系统和多系统转化确定解S3.1.2加强双多系统间的链接，应用解S3.1.2可以将每个过程中设备质量数据连续记录，以达到全过程的记录与监管。最后应用第5级的标准解法来进行求解，找到所属子级S5.1引入物质确定解S5.1.3物质的“自消失”，应用解S5.1.3可以引入互联网，当设备质量数据上传网络之后，引入的互联网在系统中“自消失”，避免繁杂的记录与监管工作，简化对应的解决方案。具体解决策略流程已在标准解法流程图中用红色标注，如下图3所示。

解S4.5.1对系统资源进行空间上的拓展，解S3.1.2对系统资源进行时间上的拓展，两者的结合全面全过程地反应了设备质量水平，能使设备质量在生产、运输、验收、安装调试、运维各个过程中得到监管与把控，消除了人、环境、条件对设备质量的影响，解S5.1.3通过引入互联网，不仅可以将大量的设备质量数据进行数字化处理，简化记录与监管工作，而且还可以在网上进行数据共享，使设备时刻处于“曝光”状态，并且对这些数据进行大数据分析，预测可能出现的问题，制定相应的解决策略，从而真正实现对设备质量全过程的自我管理。本文以最终理想解为目标，进化法则为发展路线，综合应用第3、4、5级标准解实现解决策略，对电力设备质量管理问题进行求解，从而得到最优化的解决方案。

4 结论

基于TRIZ理论对设备质量管理求解分析，搭建一个电力设备质量数字化管理平台，包括系统资源单元、大数据分析单元以及智慧管理服务单元，其结构示意见图4所示。数字化管理平台可对生产、运输、验收、安装调试、运维各个过程中设备的各项指标数据和状态信息进行采集，使设备质量实现全过程透明化监控，从而有效消除人以及外界环境等因素的干扰。数字化管理平台可对采集数据进行大数据分析，并预测设备可能出现的质量问题，通过智慧管理服务单元制定和采取相应的措施进行处理。综上所述，本文通过搭建电力设备质量数字化管理平台，形成一个完善的闭环管理机制，最终实现了设备质量的自我管理。

参考文献

[1]王旭.对电力行业供给侧结构性改革的理解及研究[J].大科技，2019，000（004）：226-227.

[2]时娟娟.城市“十三五”配电网发展规划研究[D].2016.

[3]郑喜.电力设备质量管理存在的问题及应对策略探讨[J].华东科技（综合），2019，000（011）：P.1-1.

[4]雍继磊.电力设备质量管理的方法与策略[J].神州，2018，000（023）：245-245.

[5]刘训涛，曹贺，陈国晶.TRIZ理论及应用[M].北京大学出版社，2011.

[6]张明勤.TRIZ入门100问[M].机械工业出版社，2012.

[7]宋保華.TRIZ理论中的技术系统进化原理[J].智能制造，2004（7）：95-95.

[8]刘训涛，曹贺，陈国晶.TRIZ理论及应用[M].北京大学出版社，2011.

责编/马铭阳