机械类本科毕业设计选题模式研究

机械类本科毕业设计选题模式研究

贾黎明

(安徽工业大学 机械工程学院，安徽马鞍山243032)

摘要：毕业设计选题直接影响毕业设计的质量。针对毕业设计中存在的创新不足、重复性大等问题，将学生兴趣与技术成熟度理论、TRIZ理论以及创造技法相结合，对毕业设计选题的可行性进行初步论证，可提高选题的可行性。

关键词：毕业设计; 选题 ; TRIZ理论 2.基于文献计量学的产品技术成熟度分析方法。有学者认为可以通过文献中性质的变化分析产品技术成熟度。`([8])产品刚研发时，文献的关键词是描述产品技术一般特性，当关键词细化到描述产品的材料特性、工艺特性时，表明产品技术开始步入成熟阶段。 从上述中找出描述产品技术一般特性的词语：弹性联轴器、鼓形齿联轴器、永磁材料联轴器、膜片联轴器继续检索文献。可从文献数量相对较少的鼓形齿联轴器、永磁材料联轴器、膜片联轴器三者中作为选题方向。 再根据适量的(弹性联轴器，鼓形齿联轴器，永磁材料联轴器，膜片联轴器)缩小检索范围，得出鼓形齿联轴器、永磁材料联轴器、膜片联轴器专利数量较少。

Research on Topics of Graduation Project for Mechanical Undergraduates

JIA Li-ming

(School of Mechanical Engineering, Anhui University of Technology, Ma’anshan 243002, Anhui, China)

Key words:graduation design; topics; TRIZ theory

工科院校是培养工程师的摇篮，毕业设计课程是检验学生对已学知识的掌握程度，认真的科学态度，以及创新意识的最关键环节，是将理论与生产实践相链接的桥梁。如何在这一环节培养学生的创新意识和开拓创新精神，是值得探讨的课题。

毕业设计选题是做好毕业论文的关键环节，它直接影响毕业论文质量。爱因斯坦说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”选题正确、恰当与否直接影响毕业设计的质量。对于毕业设计选题现状，教育工作者认为：当前毕业设计选题时存在重复性大，创新不足，关联性差，实用性不高，未充分考虑个人兴趣等问题。[1-3]目前尚无高校或研究机构从个人兴趣、选题的可行性、选题流程等角度对机械类本科毕业设计选题进行模型构建，如果构建这样的模型，将有助于创新型人才的培养。

本文以培养机械类本科生创新意识，普及创新方法为目标，根据学生毕业设计实践，提出一种新的毕业设计选题模式。

一、毕业设计选题模式简介

笔者将学生兴趣与技术成熟度理论、TRIZ理论以及创造技法相结合，构建机械类本科毕业设计选题模式如图1所示。

(一)根据兴趣及导师建议确定选题方向

培养学生对研究的兴趣，是从事科研工作的前提。[4]培养具有创新精神、实践能力的高素质人才对研究的兴趣，是在大学本科阶段教育的重要任务之一。对学生确定的毕业设计课题感不感兴趣，将在很大程度上决定其投入的程度和最终毕业设计的质量。如果能够结合工厂的工程实际问题和生产技术难题，自己发现并选取课题，学生将会投入更多的工作热情。针对在选题过程中兴趣不明确的学生，可由导师指定选题方向。

(二)TRIZ理论及创造技法简介

TRIZ(Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch)理论是由前苏联发明家阿利赫舒列尔(G. S. Altshuller`Z)和他的团队在分析了世界近250万份高水平的发明专利之后总结出来的技术创新理论。该理论包括: 技术系统进化法则，创新思维方法与问题分析方法，技术矛盾解决原理，发明问题解决算法ARIZ，创新问题标准解法，基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库等诸多内容。[5]该理论可以为科研工作者指明方向，缩短发明创造的时间。学生在本科阶段了解TRIZ理论，对于他的未来发展大有裨益。

现代创造学的创始人是美国学者奥斯本，[6]他的头脑风暴法可以帮助参与者思维高度活跃、打破常规的思维方式，从而产生大量的创造性设想。其他的创造技法有列举法、检核表法、设问法、检核表法和联想法等。创造技法可用于辅助创新。

(三)技术成熟度分析方法

目前逐步得到发展的产品技术成熟度分析方法有以下三个方面：

1.基于TRL产品技术成熟度分析方法。[7]TRL由美国NASA公司研发，可以客观地解释武器装备、空间技术、水下装备等国家大型项目产品的技术成熟度，简要、清晰地表达开发状态和技术风险。

3.基于专利的产品技术成熟度分析方法。[9]TRIZ理论中的S型曲线可以描述产品的成熟状态。方法是通过分析大量的专利数据，得出产品性能参数与专利等级、专利数量、经济收益等之间的对应关系。

二、模型的使用流程举例

(一)根据兴趣及导师建议确定选题

在大四第一学期末选取数名学生作模型的流程测试对象。跟据学生的兴趣及导师建议将毕业设计选题方向初定为联轴器方向。

(二)技术成熟度分析

1.基于文献计量学的产品技术成熟度分析(数据来源：CNKI)。在毕业设计选题时以文献的数量为主。以“联轴器”为题名检索最近十年的文献，得到相关论文1120篇(不同数据库的数据会有所偏差)，关键词有：对中误差，同轴度，弹性联轴器，半联轴器，转矩，鼓形齿，永磁材料，激光对中仪，轴承座，优化设计，膜片联轴器，对中传动系统，柱销，液压螺栓，橡胶圈等。除2013年未统计完成的数据外，其他数据呈上升趋势。说明联轴器可以作为研究方向。

被引频次最多的论文集中于2009-2010年，下载次数最多的论文也较多集中于2009-2010年。从被引频次与下载频次可以辅助学生找到高水平文章。

2.基于专利数量的产品技术成熟度分析(数据来源：国家知识产权局)。以“联轴器”为专利名检索最近十年的发明专利和实用新型专利，得到数据2 210件。运用TRIZ理论初步判断联轴器的技术成熟度位于成长期阶段，进一步说明联轴器可以作为选题方向。

中图分类号：G642.0

文献标识码：A

文章编号：1671-9247(2015)03-0099-02

Abstract:Graduation project topics directly affect the quality of graduation design. Regarding problems in graduation design, such as lacking of innovation and repetitiveness, the combination of students' interest and theories of technical maturity, TRIZ and innovative techniques can improve the practicality of topics with an initial demonstration of feasibility of the topics.

收稿日期：2014-06-30

基金项目：安徽工业大学教学研究项目(2012jg58)

作者简介：贾黎明(1978-)，女，河南汤阴人，安徽工业大学机械工程学院讲师。

综合上述两种技术成熟度的判定结果，并遵循“有限目标，能够完成”[4]的选题原则，选取鼓形齿联轴器和膜片联轴器为最终研究方向。

(三)创造技法分析

在已有鼓形齿联轴器和膜片联轴器的论文文献和专利中挑选适量文献作为研究对象，利用缺点列举法和特性列举法对研究对象进行分析，可得到若干改进方案。如：鼓形齿联轴器使用过程中中心偏差过大，齿面相对位移大，材料不佳、齿面硬度过低等问题，可考虑增加对中装置，改善齿面材料性能等方案。

(四)TRIZ理论改善现有技术

在前述(三)选取的研究对象基础上，利用2003年版的TRIZ理论矛盾矩阵表，[9]选取改善的参数为运动物体的尺寸、速度、强度、移动物体的耐久性；恶化的参数为易损坏性。查表结果如表1所示。表中提示最多的为第3条发明原理：局部性质原则。对应的标准解有：同类结构变异类；不同部分实现不同功能；每一部分处于最有利于其运行的条件下。可以得到以下改进方案：改变齿形结构，改变零件间的连接方式等。最终确定选题为：贯穿式鼓型齿联轴器虚拟设计。

表1　矛盾矩阵表提示结果

注：本例仅用于说明模型的操作流程。

三、结语

本文通过毕业设计选题模式的构建和实施，使TRIZ理论、技术成熟度理论、创造技法等技术创新相关方法更好地融入本科毕业设计教学过程中。通过毕业设计的选题模式训练，学生找到利用人类已有的相关科学技术成果进行创新构思的捷径，并意识到专利是一种技术情报，学会从中挖掘技术信息，为以后的工作或科研打下良好的基础。

参考文献：

[1]徐文娟，韩建勇.基于“三大”教育理念指导机械类本科生毕业实习和毕业设计[J].黑龙江教育，2010(4): 85-86.

[2]王红军.以培养学生创新能力为导向的毕业设计教学改革探索[J].中国电力教育，2008(12):139-140.

[3]刘爽，周福君.机械类本科生毕业设计创新性探讨[J].东北农业大学学报(社会科学版)，2008(2):67-68.

[4]张伟刚.科研方法导论[M].北京：科学出版社，2009.

[5]阮汝祥.技术创新方法基础[M].北京：高等教育出版社，2009.

[6]李嘉曾.创造学与创造力开发训练[M].南京：江苏人民出版社，1999.

[7]黄鲁成,赵志华,傅晓阳.产品技术成熟度研究综述[J].科学管理研究,2010(2): 38-41.

[8]Godin B.Research and the Practice of Publication in Industries[J].ResearchPolicy,1996(25):587-606.

[9]杨清亮.发明是这样诞生的:TRIZ理论全接触[M].北京：机械工业出版社，2006.

(责任编辑雨春)