ＴＲＩＺ理论应用淬火工艺的案例

车间得到一份订单，对很大的金属零件进行热处理。要进行这项工作，吊车司机必须从炼铁炉中吊出通红的铸铁，将它运到一 个油池上方并使其落人油槽。 工作了几天之后，吊车司机找到老板抱怨说：“这样干我很难呼吸。我的控制室离房顶很近，所有从油槽里升起的烟都向我飘来，我不干了。”烟雾本来不是问题，因为处理小部件时，车问里的通风设备满足要求；现在，在处理大型部件时，烟就变成了主要问题。因为处理过程不能改变，老板面临一个典型的管理局面：得想出 一种办法，但他还不知办法在哪里。

从定义上来说，一个技术系统应该有三种成分：两种物质和一个场(能量)。要解决问题，首先应明确引起问题的技术系统。在这个例子中，引起问题的技术系统是油池里的油、金属部件，以及该部件的热能。烟是这个过程的副产物，对吊车司机造成危害。

现在，需要确定在技术系统中必须改善的特性。为做到这一步，我们来填写

附表１，指出需改善的特性。

1.标明技术系统的名称 金属处理过程

2.指出技术系统的 系统对大型金属部件进行过油处理

3.列出该技术系统中的主要成分及相应作用

4.描述技术系统的操作 本例中，吊车司机将通红的部件放到装满油的油槽中，金属部件一接触油就会激起浓烟，污染环境。

5.表示出应该改善或取消的特性：例如通过取消烟雾或减少烟雾所造成的危害，改善吊车司机的工作条件。利用附表2构建技术矛盾。（填写附表2，能够有助于清楚地确定问题中的技术矛盾。）在问题中，从1a项到1d项都与问题无关，因为不是要改善技术系统的特性。相反，我们是想去除有害的作用。2a.“讲明需要减掉、去除或使其中性化的负面特性”。这个特性就是烟雾。2b.“列出传统的减掉、去除该特性或使该特性中性化的方法”。利用金属盖来覆盖油槽，这样可以防止油烟四散。2c.“写出在2b项条件中更加恶化的特性”。系统的复杂性和重量增加。2d.“构建技术矛盾如下”：

技术矛盾1：如果利用金属盖将(油烟雾带来的有害)特性减少(去除)，则系统的复杂性增加。

技术矛盾2：如果利用金属盖将(油烟雾带来的有害)特性减少(去除)，则系统的重量特性增加。

与特性“由烟雾带来的有害作用”最接近的是表中31行的“由一物引起的有害因素”，与复杂性最接近的是表中36列的“由一物引起的复杂性”。在表中31行和36列的交叉处是表示指向解决技术矛盾的最合适的原则(参看技术矛盾表1)。

让我们分析一下这些原理：

原理19"离散法"指出：

a.用间歇行动来代替持续行动。

b.如果行动已是间歇的，改变间歇频率。

c.利用脉冲之间的停顿来提供附加行动。

应用原理19意味着间歇地将金属部件放入油槽加温，着只有通过打开和关闭油池的盖子才能实现。不幸的是，现存的条件不允许我们这样做，所以这一原

理不适用。

原理1"分离法"意味着：

a．将物体分成互相独立的部分。

b．将一物分割。

c．提高一物的分割程度。

应用原理1a意味着将盖子分成不同的部分，应用lb将盖子分割程度增加至成千上万，甚至上百万份，进一步延伸这一概念，盖子即可由非常细小的球体(或甚至是液体或气体)构成。这样的活动盖就不会影响将炽热部件放入油中。

原理31"孔化法"表示：

a．将一物做成孔状，或运用有孔的辅助物(插入或遮盖)。

b．如果一物已经是孔状物，事先在孔中加入某种物质。

运用原理31a意味着用孔状物作成盖子。将原理31a和原理31b结合，使我们想到用有孔的小球或液体来做油池盖。有孔材料可以吸收烟雾。

分析第二个技术矛盾（技术矛盾表2）

原理35“性能转换法”，即：

a．改变系统的物理状态。

b．改变浓度或密度。

c．改变灵敏程度。

d．改变温度或体积。

原理35建议改变系统的物质性能，即将目前固态的系统变成液态或气态。在谈技术矛盾1时已提到利用液态。将油槽盖转换成气态是很有趣的一项建议。但我们如何实现呢?一种比空气重的惰性气体，可以覆盖在油的表面而充当油池盖。

原理22“变害为利法”：

a．利用有害因素—特别是环境方面—取得有利的效果。

b．将一有害因素和另一有害因素结合起来，以去除该有害因素。 c．提高有害性至某种程度，以至丧失有害性。

原理22c提出增加烟雾使其成为在油和氧气问的屏障，而防止油池冒烟。

原理1 “分离法”重新提出，参看我们上文的解释。

最后原理39，“惰性环境法”提出：

a．将正常环境转换成惰性环境。

b．将一中性物质或添加物加入一物体。

c．在真空中操作。

结论：将原理39a和原理35a结合，提出对该问题的简单的解决方法。用一种液体或惰性气体形成的油池盖来防止油槽冒烟，既未使系统复杂化也不妨碍吊机司机的工作

纺织工艺流程的改进

应用背景： 纺织印涂工艺过程中，织物要经过印涂辊进行印涂。印涂辊的结构中，有一个存放涂敷混合物的料槽。涂敷混合物是一种乳液状的粘着剂。凹版印辊的表面是一些雕刻好的印刷单元，它的一半浸在料槽里面的涂敷混合物中，当凹版印辊转动的时候，印辊表面上那些雕刻好的印刷单元在槽中被涂上涂料。这些涂料经过一个修理铲的休整，印辊表面多余的涂层被清除，被清除的涂敷混合物回到料槽中被再次利用。印辊休整后，与一个向下扎压的橡皮辊相遇。织物就是从这两个辊之间通过，织物在印辊和橡皮辊之间受到扎压。在扎压的过程中，会产生一个微小的真空。涂敷混合物由于真空的吸合而离开印刷滚筒，涂在织物的表面。这个特殊的涂敷过程使布料表面产生涂层，因而不再用浸泡织物的方法来产生涂层。经过这个工艺的织物含有湿涂层，接着该织物被卷入到加热的干燥罐中进行脱水，这样涂层就粘着在织物的面上。

有何经济效益和社会效益：在生产过程中，生产线的生产速度就意味着产品的成本。制作某种产品越快，就意味生产该产品的速率也就越高（每小时或每班生产的产量），因而生产该产品就更廉价。在产品占用较多资金时，生产率就是公司的效益，它有时也会给消费者带来效益。努力提高生产率，会给公司在此行业中保持竞争力。高的生产率是与机器的生产量相关联，这是许多正在成长的公司所需要的。

问题描述：

印涂辊的结构有如下部分组成：1、橡皮辊；2、凹版印辊；3、涂敷混合物；4、修理铲；5、织物。

系统存在的技术矛盾有：在这个操作中，机器的速度提高了，但是涂层的重量减轻了。我们需要的是一种方法来使我们增加涂敷速度的同时提供足够的涂层重量。

系统存在的物理矛盾有：处理过程同时必须既快又慢。

解决思路和关键步骤：

本实例应用TRIZ理论来解决问题。

利用创新原理， 生产过程图示描述如下

图1:涂敷过程的图形说明

在生产过程中,我们要求涂敷部件应能完成这样的操作：增加涂敷速度的同时使织物有足够的厚涂层。

我们利用技术矛盾矩阵来尝试解决上面提出的问题。

矩阵表中，使系统提高的技术特性是：速度（Speed），表中第9号参数；

矩阵表中，使系统恶化的技术特性是（矛盾的特性）：移动物体的重量

（Weight of moving object），表中第1号参数。

最终结果：

由矩阵表的显示，我们得出最可能解决矛盾的四个创新原理，这四个创新原理分别是：

11#创新原理：事先对策预防

35#创新原理：物体的物理或化学状态变化

27#创新原理：用便宜、寿命短的物品替代

28#创新原理：机械系统的替代

应用以上四个创新原理，可以得出如下解决方案：

A 应用11＃创新原理

建议：改进过程中，通过事先使用某些对策，来增加物体的可靠性。

要解决的问题：涂层重量随涂敷速度增加而减少。

解决方向：改变织物的物理特性或涂敷物的物理特性，增加相互间的吸附能力。

解决方案：

1、对织物进行化学处理：添加某种化学物质来改进织物的湿面特性，织物增加了对涂敷物的吸附能力，这样就能保证织物在涂敷速度增加的同时吸附上更多的涂敷物。

2、对涂敷物进行化学处理：添加某种化学物质，使涂敷物的粘性增加，更利于涂敷物在织物的表面吸附。

B 应用35＃创新原理

建议：改变物体的各种状态参数，如改变物体的密度，弹性程度或温度等。 要解决的问题：涂层重量随涂敷速度增加而减少。

解决方向：改变织物的组成或改变涂敷物的物理特性。

解决方案：如果织物改为100%的棉织物，织物能成功地吸附涂敷物，这是由于棉纤维固有的棉芯吸附特性，但这样的改变将会完全改变我们的最终产品。这

种改变，既改变最终产品的物理特性（抗张强度，延展性和手感），又改变织物本身的成本（100%的棉织物比棉/化纤比例为50/50的合成纤维织物昂贵的多）。

在织物的涂敷过程之前，可应用预热方法使织物在涂敷过程中吸收涂敷物。预热方法有利于织物的干燥，也有利于涂敷物的吸收。加热涂敷物之后，涂敷物的粘度（2,500 cps）会降低到将近1,000 cps。这优化了涂敷物的流体特性，更利于涂敷物从涂敷部件转移到织物上。

C 应用27＃创新原理

建议： 以便宜的东西代替昂贵的东西，这个方案可改进现存的系统，但不能解决系统中的根本问题。

要解决的问题：涂层重量随涂敷速度增加而减少。

解决方向：更换部件，用更好的部件来完成涂敷过程。

解决方案：将钢性修理铲用一个便宜的塑料铲来替代。从专利中我们发现，塑料铲更可靠，并适合更好的涂敷重量控制。

D 应用28＃创新原理

建议：用一个光学系统，声学系统或气味的系统来代替机械系统，即更换物质场。

要解决的问题：涂层重量随涂敷速度增加而减少。

解决方向：改变或改善系统的作用场。

解决方案：当前的捏合辊，涂敷过程中，会在织物上的形成压力，它有一个硬橡皮层，印辊则是由坚固的钢制造。因为辊的橡皮相当硬，当它和印辊接触时没有弹性。这就使橡皮辊和印辊间的接触面积较小。当压力一定时，如果使用一个更软一点更富有弹性的橡皮辊，橡皮辊和印辊之间的接触面积将增加。这将增加织物吸附涂敷物的滞留时间。印辊得到的机械压力来自捏合辊，捏合辊也可用一个充气辊来代替，充气辊是中空的辊，可通过中间充气或放气来增加辊的硬度。

结论：

通过理论上的分析,我们利用创新原理，最终解决了问题。

即：使用更软一点的辊，,涂层重量大大增加了,涂敷速度就可以在一定范围内增加。

生产线速度相对涂层重量关系图如下:

根据研究结果,我们改变原来的硬度为90(邵氏硬度)的橡皮辊，取而代之的是硬度为60(邵氏硬度)软一点的橡皮辊。我们期望总涂层重量为大约2.50 oz./yd2（盎司/平方码）。以前以30 yds./min（码/分钟）速度运行涂层重量大约2.35 oz./yd2（盎司/平方码）。改变辊的硬度后，得出结果如下图:

TRIZ发明创造原理举例

1 分割

1)火车车厢之间是单独的个体，可调整车厢的数量

2)圆珠笔的笔心与笔套是两个可分的部分，笔心可以换

3)电风扇的三片叶片是三个独立的个体，可拆卸

4)田地里的浇水水管系统，每一段用一个接头连接。

5)自行车、摩托车等的链条是一环一环相接的，每环都是可以取下来的

2 分离

1)石油加工中，将一些油渣或其他有害物质提炼分离，已获得精度较高的汽油或柴油。

2)子弹发出后，弹芯与弹壳分离

3)电脑键盘与鼠标分开，为的是方便人们跟好的操作

4)火箭在冲出大气层的过程中将已经燃完燃料的部分解体分离

5)现在用在建筑中的隔音材料将噪音吸收或隔离，从而使噪音被分离出我们所处的环境

3 局部质量

1)锤子的一边做成平的一边做成扁的，增加了锤子的切削功能（采石场专用锤）。

2)自动笔。将笔心上作一对耳朵，再加一根弹簧。

3)电钻的钻头作成螺旋状，增加了打孔时的稳定性，防止打滑

4)三键模式的电脑鼠标，改变了原先单键的麻烦与不便。

5)改变杯子的开口，在上面做一个切口，可以最大程度的防止在倒水时泄漏（暖瓶

外皮的口也是这样的）

4 不对称

1)衣服上的拉链，一边又拉头另一边没有。

2)电风扇的叶片

3)有天线的手机不对称

4)大刀从侧面来看是不对称的

5)眼镜的两个镜片因人眼近视程度不同，镜片度数不同

5 合并

1）将火车每个车厢合并在一起，增加载客。

2）电话的话筒与听筒合并在一个盒子里，可以方便人们打电话时可以腾出一只手来干别的事情。

3）农场里喂养牲畜的食槽连在一起，可以节省喂食的时间，提高效率。

4）将室内的多个等串联在一起，共用一个开关。

5）凳子上加一个靠背，两者合并成为椅子

6 多用性

1）键盘可以用来打字，也可以用来打游戏。

2）多功能手机

3）瑞士军刀（最多的功能可到五十多种)

4) mp3既可以听歌,也可以存储资料.

5) 现在的打印机集打印复印于一体

7 套装

1）墨水、笔心、笔套套在一起

2）电视机的室内天线

3) 雨伞的伞柄

4）保温杯、暖瓶也是套装原理制成的

5）消防车和起重机

8 质量补偿

1）气垫船，内充空气，使船漂浮。

2）液压千斤顶

3）潜艇使用排放水来实现升浮

4）风筝利用风对其向上的升力而升到空中

5）将气球内部充入氢气（而不是空气），可以使气球飘起来

9 预加反作用

1）降落伞

2）手机按钮按下后，能自动恢复原位

3）汽车减震器

4）船利用水对船的反作用力（浮力）

5）儿童蹦蹦床利用反作用力将儿童弹起

10 预操作

1）易拉罐的开口

2）注射药品按量与品种放在固定瓶内，并贴标签。

3）食品袋的切口，方便人们撕开

4）印刷时先将要印刷的内容排版

5）在打字时先将电脑打开

11 预补偿

1）洗衣机、微波炉等在未关舱门之前，无法进行工作，以保证安全。

2）保温杯上的软皮套，可以防止被子打滑或烫手

3）摩托车前的保险杠，防止车体滑倒时损坏车子

4）飞机起落架有三种起落方式（自动、机械、人工），后两者是对前一种方式的补偿

5）摩托车有点子打火启动和脚动启动两种，互相补偿。

12 等势性

1）椅子多了占用空间，设计成折叠椅

2）现在的公交系统中提倡讲公交车的车门底部与候车亭地面相平，方便残疾人上下车

3）有些门让人们搞不懂是推还是拉，这样的场合可设计成推拉门

4）用来吹气球的充气仪

5）台式风扇可以旋转，可以吹到不同方向的人们

13 反向

1）篮球。打球时球利用地对其反作用力弹起

2）电梯运动，人不动。改变了楼梯不动人费力爬楼的艰难。

3）安装螺丝钉用的手持机器，正转是安装，反转是拆卸。

4）电冰箱利用吸收箱内的热量达到降温

5）运动会上赛跑用的助力器，运动员利用它对脚的反作用力提高加速度。

14 曲面化

1）过山车采用急剧曲线运动产生的向心力，使其不会掉下来。

2）杯子设计成圆柱形，与其他形状相比容量更大，也易于拿握。

3）车轮用的都是圆形

4）车轮表面为增加摩擦，上面是凹凸不平的纹路

5）螺丝钉与螺帽采用螺旋相接，增加了结合力和稳定性

15 动态化

1）学校用的电铃，当到下课或上课时间时，小锤震动敲打铃。