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基于TRIZ理论的创新设计
赵旭
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2017(000)007
【摘要】我国经济高速发展,商品贸易活动频繁,现金的交易量日益增长.发行钞和流通钞的处理量日益增大,传统的手工分钞远不能满足发展的需求.在收取大量面额不等现金的场所,高效便捷地整理钱币的要求也渐渐提高.随着我国推进一元人民币硬币化,硬币清分机会逐步进入市场,其实用性尤为重要.基于TRIZ理论的物-场分析方法、发明创造原理、事件树方法和实验法,从体积小、操作方便和清分准确等观点出发,综合产品的性价比、创新性和实用性等多方面考虑,提出竖式硬币清分机的构想,为硬币的分拣提供了简易的机构,也为解决钱币清分提供了理论基础.
【总页数】6页(P19-24)
【作者】赵旭
【作者单位】吉林大学机械科学与工程学院,吉林长春 130022
【正文语种】中文
【中图分类】F822
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5.基于TRIZ理论的充气管排水采气实验台创新设计 [J], 牛志巍;刘融;李治淼因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于TRIZ理论裁剪法的筷子储存盒设计作者：张简一卫杜倩来源：《设计》2020年第17期摘要：由筷子储存盒的抑菌和便携问题，提出一种基于TRIZ理论功能裁剪法的创新设计方案;通过产品分析和用户研究分析寻求符合大众需求的产品类型，先对产品原型进行功能分析，找出产品存在的问题，再运用功能裁剪法对原型设计进行改进，得出设计方案：设计出了一款集储存、干燥、抑菌和便携于一体的筷子储存盒，优化人们的健康生活;TRIZ理论功能裁剪法对产品设计的创新有效而快速，为其他领域的设计创新也提供了一种行之有效的方法，有很大且广泛的应用价值。
关键词：TRIZ理论筷子储存盒功能分析裁剪法产品设计流程中图分类号：TB47文献标识码：A文章编号：1003-0069 （2020） 09-0140-03引言筷子作为人们日常生活饮食中不可缺少的餐具，使用率非常高。
无论是正常家庭使用，还是外出到餐馆就餐，筷子交叉使用最为频繁，尤其在疫情防控期间，更是增加了致病风险，同时在环保理念驱动下，抵制—次性餐具，使用个人专属用具的理念得到越来越多的认可，因此，对个人专属筷子的收纳储存、抑菌保护、方便携带是一个亟需解决的问题。
目前市场上的筷子储存盒主要分为个人携带式和集体存放式。
个人携带式的多为结构简单、粗略，没有消毒抑菌功能，个人健康无法得到保障，且对于旅行者而言，在途中会产生异响，甚至盒盖意外打开从而影响旅途中的愉悦感;集体存放式即筷子消毒柜和筷子消毒机，主要是存放和收纳的目的，筷子密集堆放，不仅消毒不彻底而且不便于携带。
文中根据产品分析和用户市场需求分析，对筷子储存盒进行创新设计，通过对原型产品进行功能分析发现问题，再运用功能裁剪法得出设计方案，设计出了一款集储存、干燥、抑菌和便携于一体的筷子储存盒，优化人们的健康生活;为其他领域的设计创新也提供了一种行之有效的方法，有广泛的应用价值。
一、TRIZ理论TRIZ理论是前苏联发明专家阿奇舒勒等人自1946年开始，在研究世界各国大量高水平专利的基础上提出的具有完整体系的发明问题解决理论。
基于TRIZ理论的40个原理案例分析在创新和问题解决领域中，TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving，创新问题解决理论）是一种被广泛运用的理论方法。
TRIZ通过研究创新的基本原则，提出了40个创新原理，这些原理为解决问题、创造新产品和优化流程提供了指导。
本文将基于TRIZ理论，分析40个原理的案例应用，以揭示其在实际问题解决中的价值。
1. 分割原理（Segmentation）分割原理适用于将整体分割为互不相关的部分，从而解决问题。
例如，将汽车座椅分割成一个个独立的单元，以便更好地进行调整和维护。
2. 提前预防原理（Taking out）提前预防原理强调在问题发生之前采取措施，防止其发生。
例如，通过使用优质材料或加强机器部件的设计，可以减少故障率和维修成本。
3. 局部质量原理（Local Quality）局部质量原理着眼于提高系统中的局部性能，以实现整体效益的提高。
例如，在电池管理系统中，通过改进电池的密封性能，提高整体能量存储效率。
4. 渐进变化原理（Progressive Change）渐进变化原理指出，在改进产品或技术时，应采取逐步渐进的变化，以减少不确定性和风险。
例如，推出新版软件时，可以先进行小规模测试和反馈，再逐步进行升级和改进。
5. 扩展原理（Expanding）扩展原理适用于提高系统的某个参数或指标，以增加其效能。
例如，在太阳能电池中，通过扩大电池的表面积，可以提高能量捕捉和转换效率。
6. 反向原理（Reversal）反向原理是指通过反向思考问题，找到解决方案的方法。
例如，在设计自动门时，通过反向思考，可以将门锁设计为只需一定的力量即可打开，以提高便利性和舒适度。
7. 促进型因素原理（Catalysis）促进型因素原理关注如何提高或引入促进因素，以改善系统性能。
例如，在生产线中，引入自动化设备和机器人，可以提高生产效率和质量。
8. 对称性原理（Symmetry）对称性原理指出，通过引入对称或平衡因素，可以对系统进行改进。
基于TRIZ理论的产品创新设计作者：宗红春来源：《创新科技》 2012年第6期文/ 宗红春G.s.Altshuller）在二十世纪40年代创立的，TRIZ是“发明问题解决理论”的俄文缩写。
经过几十年的时间，TRIZ理论逐渐成为世界发达国家研究与应用的热点。
本文对TRIZ理论在产品创新设计过程中的应用进行了探讨。
应用该理论可快速有效地找到问题的解决方案，并以3D放映设备的创新设计为例说明了TRIZ理论的应用方法和程序。
TRIZ理论的基本原理TRIZ理论是前苏联发明家阿奇舒勒及其领导的一批研究人员在分析了世界各国250多万件高水平专利的基础上，所提出的具有普遍适用性的一套发现问题并找到解决办法的发明理论。
TRIZ的原理可理解为：所有技术系统的进化都遵循一定的客观规律。
这些规律揭示出在技术系统的进化过程中，对其中任何一个已达到最佳运行状态的部分进行改善会引起和另一部分的矛盾冲突。
这种冲突会最终引起进化程度较差部分的改善。
这种持续的推进系统将系统推至接近理想状态。
应用TRIZ理论解决问题的总体思路是将具体问题一般化，得出一般解，再将一般解具体化。
具体步骤：首先，将待解决的问题（矛盾）抽象转化为TRIZ标准问题；然后，应用发明原理，找到TRIZ通用解；最后，分析通用解，得出最终的解决方案。
TRIZ理论的基本内容TRIZ理论解决技术系统问题的最重要的基本内容是：将待解决的矛盾冲突问题，转化为TRIZ的实际问题模型。
当一个技术系统出现问题时，其表现形式是多种多样的，解决问题的手段也是多种多样的，关键是要区分矛盾冲突问题的属性和产生冲突的根源。
TRIZ原理认为将这一矛盾冲突分为技术矛盾和物理矛盾，根据矛盾问题的所表现出来的参数、结构、资源属性，归纳为四种问题模型：技术矛盾、物理矛盾、物质—场问题、知识技能问题。
与此相对应TRIZ提出了解决问题的工具：技术系统进化法则、最终理想解、技术冲突、40个发明原理、39个工程参数及阿奇舒勒冲突矩阵、物理冲突和四大分离原理、物一场模型与标准解、How To模型与知识库、发明问题的解决算法（ARIZ）等。
基于TRIZ理论的传统剪刀创新设计学生姓名：***学号：S*******所在学院：工程学院专业：农业工程摘要目前人们所使用的传统剪刀, 数年来没有太大的变化。
然而它在使用上却存在了许多问题还未解决, 人们也没有很好的去关注。
着重分析了传统剪刀存在的一些弊端, 而且运用TRIZ理论分析、解决这些弊端, 提出了具体方案, 使传统剪刀的设计更符合人机工程学, 符合人性化设计的要求。
关键词:TR IZ理论；创新设计；传统剪刀；人性化AbstractThe trad itiona l sc issors people used now have little changes fo r seve ra l years.H owever,m any prob lems o f it haven t' been solved. The peop le have pa id little a ttention to them. Som e de fects of trad-itiona l sc isso rs were em phatically analyzed, and the TRIZ theory system w as used to analyze and so lve thesedeficienc ies, and the concre te plan was proposed tom ake the design o f the trad itiona l scissorsm ore conformableand m eet the requ irem ent o fm an-m ach ine eng ineer ing and humaniza tion design.K ey words:TRIZ theory; innova tive des ign; trad itiona l sc issor; hum an ization目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录..................................... 错误!未定义书签。
1.TRIZ理论 (4)2. 传统剪刀在设计方面的弊病分析 (4)2.1手握式剪刀的传统形态的设计 (4)2.2传统剪刀手握部分的材料设计 (4)3. 传统剪刀所存在的弊端的解决 (5)3.1利用TRIZ原理的第4个理论——不对称原理(1) (5)3.2利用TRIZ原理的第4个理论——不对称原理(1) (5)4.结语 (6)参考文献 (7)经济与科技的发展, 产品的种类越来越多, 其设计也越来越人性化。
然而, 传统剪刀却一直停留在原来的基础上, 未取得实质性的发展。
传统剪刀在使用上还存在着弊端, 一直以来, 这些弊端却没有得到很好的解决。
目前, 人性化设计的呼声响应了整个设计界, 人们也在探索如何来解决传统剪刀所存在的问题。
下面我们就基于TRIZ理论来指导传统剪刀的创新设计, 分析并解决传统剪刀所存在的一些弊端。
1．TRIZ理论TRIZ是“创造性问题解决理论”的俄语缩写。
它是当前世界上著名的发明问题解决理论, 是通过对上百万件发明专利的分析研究而得出来的[1]。
TRIZ理论是基于知识、面向人的发明问题解决系统化方法学, 它是由解决技术问题、实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系。
这个体系包含许多系统、科学、富有可操作性的创造性思维方法和发明问题分析方法。
在新产品的开发中, 运用TRIZ理论可解决矛盾和冲突, 可发现和消除冲突的突破性概念, 快速突破性地解决工程的基本问题。
2 传统剪刀在设计方面的弊病分析2. 1手握式剪刀的传统形态的设计工具是人类四肢的扩散。
使用工具使人类增加动作范围、力度, 提高了工作效率。
为了适合精密作业, 人手解剖学机能及工具的构造都曾被做过大量的研究[ 2]。
人们在工作、生活中一刻也缺少不了工具, 使用的工具大部分还没有达到最优的形态, 其形状与尺寸等因素也不符合人机工程学原则, 很难使人有效并安全的操作。
人们在作业或日常生活中长久使用不良的手握式工具和设备, 造成很多的身体不适、损伤与疾患, 降低了生产效率, 甚至使人致残。
因此, 操作工具设计的好坏对人们的影响是很大的。
剪刀的操作全过程与人的手是脱离不开的。
剪刀作为一种手握式工具, 也应该按照人机工程学的原则去设计。
然而,传统剪刀的设计却不符合这一原则, 还没有达到最优的形态。
这就使操作者在操作剪刀的过程中, 长久使用时手肘部位感到特别的疲劳,从而降低我们的工作效率,见图1。
图1 传统剪刀2. 2传统剪刀手握部分的材料设计人们在使用传统剪刀的时候, 如果使用很长的一段时间,而且在使用时也需要用稍大一点力, 这时, 就会感觉到手指特别的疼痛, 甚至手指会出现水肿、破皮的现象。
出现这种情况的原因, 主要是传统剪刀手握部分的材料使用的是钢铁。
人们在操作剪刀时, 手指与剪刀不断的摩擦, 在加上在操作时用力又大, 也没有缓冲这些力的结构, 这就让我们在长时间使用剪刀后, 不但手指会感到不适, 而且会让我们的工作受到一定程度上的阻碍, 使我们的工作效率大大的降低。
3 传统剪刀所存在的弊端的解决3. 1利用TRIZ原理的第4个理论——不对称原理( 1)不对称原理( 1) 的内容: 将物体的形状由对称变为不对称[ 1] 。
从抓握动作来看, 可分为着力抓握和精确抓握。
使用剪刀的方式是属于着力抓握的方式。
着力抓握就是指抓握轴线和小臂几乎垂直, 稍屈的手指与手掌形成夹握, 手指着力。
在这样状态下使用剪刀时人们就会特别舒适[ 2]。
目前人们使用传统剪刀, 手处于非正常的状态, 会感觉到特别的不舒适, 而这种非正常状态是人手的尺侧偏状态。
手握式工具设计原则里面有一条: 工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳[ 2]。
这是由解剖学因素决定的。
手在操作工具时, 要保持手腕处于顺直状态。
因为手腕顺直操作时, 腕关节处于正中的放松状态。
这样, 人们在使用这种工具操作的时间会大大的增加, 而且手腕也不容易疲劳。
但当手腕长时间处于尺偏别扭的状态时, 就会引起许多生理上的不好症状。
传统剪刀的手握部位是采用对称式直线结构。
人们在操作时必须使手腕处于尺侧偏的状态, 让人从生理上就不会适应其操作的方式。
而且处于这种状态下, 人的手部力量不会被完全发挥出来, 从而限制了人们工作效率的提高。
基于上面的分析, 传统剪刀顺直式样操作时手腕所处的状态与人机工程学手腕保持顺直状态相违背, 这就要求我们必须改变传统剪刀的外在形状来适应人的手腕特征。
一般认为, 将工具的把手与工作部分弯曲10°左右, 这种状态下的效果是最好的。
3. 2 利用TRIZ原理的第24个原理——中介物原理( 1) [ 1]中介物原理( 1) 的内容: 使用中介物传递某一物或某一种中间过程。
产品都是为人而设计的, 就体现了设计为人服务的目的。
"为人服务"的最基本的表现形式是以设计物来适应人的生理特点, 满足人的生理需求和精神要求[ 3]。
这就要求我们对物的结构、材料、功能等因素进行恰当的合理设计。
而人类的设计和设计物总是体现了一定时期人们的审美意识、伦理道德、历史文化和情感等精神因素, 这就体现了物的人性化。
中国古人们所追求的“天人合一”的思想就是反映了设计与物的和谐融洽。
它也是几千年来中国历史艺术家所遵循的美学原则[ 4- 5]。
所以在我们的设计中, 要时刻把人看作为设计的主体。
长久使用剪刀产生手痛甚至破皮。
其原因除了剪刀形态还没有达到最优化的状态外, 还有一种原因是手握部分的材料。
1) 传统剪刀的手握部分的材料绝大多数是钢铁。
在使用的时候, 手必然会与剪刀进行强烈的摩擦、挤压, 这就使得手指疼痛, 若长时间的用力使用, 手指还会被磨破。
要改变这种情况, 可以用柔软的塑料来缓冲用力使用剪刀时的压力和摩擦力, 从而达到解决上述所产生的问题。
2) 手在接触钢铁时, 会产生一种冰冷的、钢硬的、毫无人情味的感觉, 在使用产品时自然会和剪刀这个操作工具产生一种心理上的距离。
这种材料的使用就脱离了以人为本的设计观念。
所以, 就得用一种有亲和力的材料来代替它[6- 7]。
由于要使人的手部不与钢铁接触, 这就要求设计者采用新的具有亲和力的材料去取代钢铁。
即选择比较实惠的、柔软的、具有一定弹性的塑料。
如果剪刀手握部分( 塑料)与剪刀刀身(钢铁)的直接连接, 会让剪刀的牢固性大大的降低。
这样的话, 使用起剪刀来,所用的力气就会有很大程度上的限制。
基于上面的原因, 将弹性塑料附属在剪刀的握手部位, 见图2。
这样做不仅在很大程度上减轻手指的疼痛,避免破皮的危险, 而且给人一种舒适的心理感觉和亲和力。
图2 新式剪刀4．结语传统剪刀作为人们的日常使用工具, 在使用时, 却长时间的损害着人们的身体健康。
而且, 它在设计上存在的一些弊端往往被人们所忽视[ 8]。
本文从传统剪刀的形态和手握部分的材料的角度, 对传统剪刀从人机工程学和人性化方面做了一些研究。
利用TR IZ理论体系分析了传统剪刀存在的一些弊病,并有效地改进了传统剪刀形态和手握部分的材料, 使传统剪刀在使用时更加舒适。
尤其在剪刀的形态设计上, 突破了传统的样式, 让产品更加的符合人机工程学的原理, 并且也使传统剪刀更加人性化, 符合了设计的最终目的。
‘参考文献:[ 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] 丁玉兰. 人机工程学[M ] . 修订版. 北京: 北京理工大学出版社,2000.[ 3]荆雷. 设计概论[M ] . 石家庄: 河北美术出版社, 1997.[ 4] 李泽厚. 美学三书[M ] . 天津: 天津社会科学院出版社, 2003.[ 5] 诸葛铠. 设计艺术学十讲[M ] . 济南: 山东画报出版社, 2006.[ 6] 吕艳红. 非物质社会产品设计特征及研究方向[ J] . 包装工程,2005, 26( 3 ): 197- 199.[ 7] 杨明朗, 郭林森. 信息产品的符号与符号消费初探[ J] . 包装工程, 2005, 26 ( 3) : 183.[ 8] 诺曼·唐纳德·A. 设计心理学[M ] . 北京: 中信出版社, 2006。
