TRIZ理论体系指导下的流动舞台车创新设计

张奕炜　徐彬

摘 要：对创新问题解决理论（TRIZ）进行了阐述，分析了流动舞台车创新设计实例，并综合应用TRIZ结论理论给出了解决方案，使流动舞台车的创新设计过程变得简单

关键词：TRIZ；产品设计；技术创新；流动舞台车；工业设计

1 TRIZ研究综述

在进行产品设计时，工程技术人员通常会面临两类问题：一类是存在已知的解决方案；另一类则是尚未存在既定的解决方案，俄国学者阿利赫舒列尔把这类问题看作是发明问题。一般而言，在发明问题中至少包含一对技术矛盾，即当提高系统某一技术参数时，另一个技术参数会恶化。而解决技术矛盾问题行之有效的工具则是技术矛盾解决矩阵。

俄国学者阿利赫舒列尔通过对一系列发明专利的大量研究，抽象归纳出了产生系统矛盾对立的39项通用技术参数，又给出了解决技术矛盾的40个创新原理，并建立起它们之间的对应关系。在矩阵中，期望优化的技术特性为X轴，恶化的技术特性为表中Y轴，X、Y轴上各技术特性交点处的数字则代表解决系统矛盾对立所使用的创新原理编号，每一个创新原理都有详细说明。

当面临具体问题时，我们无法直接找到对应解时，可先将具体问题转换为一个矛盾问题，然后从TRIZ系统理论中提取TRIZ的通用解，最后将TRIZ通用解转化为具体问题的解，并在实际问题中加以实现，从而解决矛盾。

2 流动舞台车创新设计实例

近年来，对精神生活的被动式消费已经满足不了农民的需求。其中的舞台搭建是难题，要解决这一问题需要设计一款舞台车，要求车必须具有演出功能，还要具备普通车的基本功能。

2.1 运用TRIZ理论定义存在的技术矛盾

舞台是给表演提供的空间，必须具备演出的基础设备；考虑到我国南北地区气候的特点，使得整车密封设计需要有相应的调整；该车具有流动范围和周期大的特点，如果过度压缩舞台面积容易影响整车耐久性等因素；舞台机械的使用率不高，载荷率较低，但是对可靠性设计则要求很高，因为一旦出现问题就可能造成安全事故。这些都给设计带来了许多难题。

我们运用TRIZ理论来分析一个典型的技术矛盾，例如在压缩舞台体积时，在不改变它使用时的基本形态的前提下，不可避免会降低舞台的耐受度、稳定性和使用可靠性。我们通过分析39个通用工程参数，归纳得出需要优化的技术参数为舞台的静态体积，而随之趋向恶化的技术参数则为舞台的形状和结构的稳定性、耐受度、可靠性这4个相关技术参数。再从技术矛盾解决矩阵表中待提高的技术特性找到第8个技术特性：静止物体的体积；从恶化的技特性分别找到第12、13、14、27个技术特性：形状、结构的稳定性、耐受度、可靠性。然后，我们从期望提高的技术特性与恶化的趋向性对应的列与行的交点处得出九个创新原理，其序号分别为：N2﹟、N7﹟、N14﹟、N15﹟、N16﹟、N17#、N28﹟、N35﹟、N40﹟。

2.2 综合产品特性分析并得出具体方案

逐个查阅TRIZ理论解决矛盾的40个标准方法得到以下解决方法：

分离法：一是从物体中分离出产生紊乱的部分或属性。二是从物体中分离出关键的部分或属性。 （2）

套叠法：把一物体嵌入另一物体，然后再嵌入另一物体中。使一个物体穿过另一个物体的空腔。 （7）

曲面化法：一是将原平面的形状弯曲改善。例如，将立方体倒角成椭圆体。二是考虑采用滚筒、球状、螺旋状③借助离心力原理改变直线运动的固定方式为回转运动。 （14）

动态法：一是自动调节物体，使其在各动作阶段达到最佳性能。二是将物体分割成既可变位又相对称的多个不同构成要素。三是使固定的物体能灵活运动并且实现自由动静转换。 （15）

部分超越法：当期望的总体效果难以完全实现时，适当加大动作幅度，优化问题可行性。 （16）

多维法：一是改变物体运动维度，将空间运动转变为平面运动。二是将单层结构的物体优化为多层结构。三是改变物体的具体放置角度。 （17）

机械系统的替代法：一是用视觉、听觉、嗅觉等一系列感官系统代替部分机械系统。二是用电场、磁场或电磁场完成物体间的相互作用。三是可变场与恒定场，固定场与移动场。四是将铁磁粒子用于场的作用之中。 （28）

自我修复与抛弃原理：一是当物体作用完成后，物体丧失了其可利用性，物体中的一部分自动消失或在操作中自动修复进行再利用。二是物体中老化的零件在工作过程中能有新的利用价值。 （34）

性能转化法：改变物体的态、浓度或密度、灵活程度、湿度或体积等一系列性能。 （35）

复合材料法：采取物理或化学的方法，在宏观上将单一的材料变成具备新性能的复合材料。 （40）

根据以上十个参数原理我们分析得出解决静止物体体积的一般性方法。在从舞台具有应用普遍性的前提下，也要具备厢式车的载员密封等基本功能，所以又有其特殊性。根据TRIZ理论中的系统完备性法，我们可以对舞台车系统进行全面的认识，其中包含了动力装置、传动装置、执行装置和控制装置。随之我们又将舞台车的系统分为子系统进行考察和研究，对得出的9个标准解决方案进行进一步分析与甄选。再依据产品创新设计中追求实现高效美观实用的原则，利用第（7），（15），（17），（40）号解决方案，加之参考市场调研的结果，进行具体方案的专项设计与开发，最终形成全新设计方案。

整车运用嵌套原理和维数变化原理改进了伸缩灯、脚架、护栏连杆结构和密封结构设计，后台则安装幕布卷筒使舞台富有真实感，结合动态化原理用于舞台车顶棚和地板的伸展设计以及安装在该车侧棚顶边U型铝的导雨槽设计，舞台车的外包围护栏也采用了反光材料提高其安全性，具有观赏性的同时也起到警示作用。

该设计以总分第一名获得文化部流动舞台车采购项目，它是配备现代舞台技术车载设备的流动演出专用车，拥有便捷安全的操作平台和稳固精巧的内部结构，不但具备以供舞台的功能，还具备适应各种状况的廂式车密封、防腐等基本功能，在平时和行驶状态是一辆普通的厢式汽车，当需要演出时便能展开为一个平坦结实的舞台。

3 结语

应用矛盾矩阵解决技术矛盾问题时，分析实效性是必要的。相对复杂的设计将带来多个不同检索结果，只有对具体问题的深入思索才能够为我们的产品设计寻求更好的解决方案。

参考文献：

[1] 牛占文，等.发明创造的科学方法论 —— TRIZ[J].中国机械工程， 1999（1）：84-89.

[2] 赵敏，等. TRIZ入门及实践[M].科学出版社，2009.

作者简介：张奕炜（1989—），男，江西南昌人，硕士，江西水利职业学院信息工程系教师。

徐彬（1964—），男，江西南昌人，南昌大学艺术与设计学院工业设计系副教授，硕士生导师。