TRIZ理论在汽车内饰件的应用（续 1）

吴立秋 延伟华

（泛亚汽车技术中心有限公司）

近10年是中国汽车产业大规模发展的时期，技术创新是势在必行的趋势。多家大型车企开始加大对企业创新研发能力的投入，其中对于TRIZ理论的引入和研究在近年来逐步开展。该理论通过研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，并将之归纳总结，形成能指导实际新产品开发的理论方法体系。运用这一理论可大大加快车企创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。文章将对TRIZ方法理论进行简述，并研究其应用于解决汽车内饰件系统设计开发过程中遇到的问题的实际方法。

1 TRIZ理论解决问题的思路

TRIZ理论作为近年来技术创新类课题的主要方法之一，它是基于解决矛盾的方法来处理创新问题。TRIZ理论解决问题的方法是将实际遇到的问题转换为TRIZ理论中的问题模型[1]（物理矛盾、技术矛盾、功能化模型、物场模型），然后通过TRIZ特有的理论工具（矛盾矩阵、分离原理科学效应及76标准解等）进行分析，求得可能解决TRIZ问题的多个通用解，再根据实际问题的周边限制，将其转换为具体的最优化解。

这样先发散后收敛的寻找问题答案的方法，是TRIZ特有的一种充分最大化利用现有知识体系，并平衡问题实际情况得出最优结果的思路。通过实际案例可以对其有一个比较清晰的了解。

一般来说，可以通过实际问题所归属的TRIZ问题模型选择所使用的工具以及创新方案模型[2]。首先通过功能图分解各子系统或零部件需执行的功能，判定问题的产生原因是由于参数互相矛盾还是由于功能不足。如果存在矛盾的参数，则判定是物理矛盾还是技术矛盾，技术矛盾通过矛盾矩阵，物理矛盾通过分离原则，寻找40发明原则的解决方案；如果是功能不足，且难以找到矛盾参数，则通过物场分析和76标准解，寻求解决方案，如图1所示。

图1 TRIZ解决问题的一般思路

因此对于文章中的具体案例，将先对实际遇到的问题存在的系统中所涉及的各单元进行功能模型建立，了解各功能单元之间的逻辑与因果关系，从而识别出影响系统最终结果的各个功能。通过矛盾分析的方法，针对这些功能进行功能分析。然后采用定义最终理想解（IFR）、资源分析、矛盾矩阵、建立物场模型并运用76标准解等分析方法来寻找所研究的系统问题的最优方案。

由于篇幅限制，文章将着重对于汽车内饰零件设计开发时遇到的C柱饰板难安装案例中所使用的最具TRIZ解题思路的工具（IFR法、功能图及物场模型分析法）进行较为详细的论述，其他工具进行简单概括。

用TRIZ方法解决此类问题的整理归纳思路为：1）明确饰件安装系统的功能定义；2）确立饰件系统的功能图；3）通过寻找最终理想解等方法找出饰件系统可用的资源；4）通过饰件系统的物场分析法寻找问题的标准解；5）寻找解决问题的最优方案。

2 运用TRIZ方法寻找内饰立柱饰板系统的安装匹配问题实例

2.1 内饰件的常见问题介绍

在内饰立柱饰板的设计开发过程中，会遇到各种棘手的问题，甚至某些方案的工程指标参数是互相冲突的。一个零件系统中的多个参数之间是相互关联的，某一参数的变化可能影响到其他参数的变化。当试图提高系统的某个参数时，会引起系统的另一个参数的恶化，它恰巧对应着TRIZ理论中对于技术矛盾的定义，可直接用TRIZ技术矛盾解决原理来解决，并实现产品的设计创新。在具体实例中，以某车型C柱饰板难安装问题为例，运用TRIZ方法寻找解决该问题的方案。

2.2 明确问题系统的功能定义

在TRIZ理论中，分析某个系统的问题时，关注的是这个系统中所包含的物质产生的功能，而不是这个物质本身。因此，功能定义就是把所要求的功能进行抽象描述的过程，将所分析的系统中包含的物质对象所应该具有的各种功能，用一个动词加上一个名词来表达。并将其用图形化的形式来形象化地表述，便于将研究对象与其所具有的功能分离。这个图就叫功能分析图，通过该图来更好地理解系统本质，找出系统问题所在，再利用TRIZ方法来解决问题。

在选择了C柱饰板难安装问题为应用TRIZ方法的课题之后，首先要做的是对于问题进行清晰的分析，以便找出该问题属于什么类型的矛盾问题，从而有针对性地进行分析并寻找解决方案。因此，采用功能图来进行问题本质分析。

根据对C柱饰板难安装问题的描述，对整个安装系统进行功能分析：某车型目前安装C柱饰板的方式为先将C柱饰板下端的卡脚插入衣帽板边缘的卡槽内；然后通过本身自带的定位销将饰板在车身钣金上定位；随后通过本身自带的卡子（CLIP）插入钣金上的开孔来连接。因此，该系统的功能图，如图2所示。

图2 C柱饰板安装问题系统功能分析图

通过图2可以看出，在这个C柱饰板安装系统中，存在着多个互相影响和作用的因素。接下来，将运用TRIZ的各项工具来发现各矛盾点，并寻找解决方案。

2.3 选择TRIZ方法寻找问题方案

2.3.1 定义最终理想解（IFR）

TRIZ的IFR方法的思维方式是先抛开各种客观限制条件，以取得最终理想结果作为终极目标；然后针对具体问题的发生情景，设定最优的理想模型。这种绝对理想的系统状态实际是不存在的，而产品的创新进化就是不断接近理想化模型的一个过程。系统不断向着理想化状态进化是TRIZ理论的一个假设基础。

因为传统的思维方式中，要完成某一系统提供的某一功能，必须使用机构或设备来完成。而TRIZ的思维方式是，要完成此功能而不需要机构或设备。理想化的系统就是：无需机构、设备；使用很少的成本、空间及能量；最大化地利用各种资源[3]。

根据这个思维方式，使用IFR方法来建立安装C柱饰板的理想化模型，是把系统、过程、资源、方法及机器等理想化成一种完美的状态，不考虑现有状态的限制，从而拓宽思路，最大化地发散思维。按照寻找和定义IFR方法的一般思路，使用IFR方法来对C柱饰板安装系统进行思考。

1）什么是系统的最终目的？C柱饰板安装到位。

2）什么是理想化的最终结果？工人能轻松安装C柱饰板到位。

3）哪些事情阻止完成理想化最终结果？安装力太大，工人安装费力；C柱饰板定位失效，出现偏移；C柱饰板安装不到钣金上；C柱饰板与周边零件匹配差。

4）这些事情为什么阻止完成理想化最终结果？工人抱怨安装C柱饰板时人机工程差；车身安装孔不符合设计定义；C柱定位销不符合设计定义；C柱饰板连接结构不符合设计定义；衣帽板卡槽不符合设计定义；C柱饰板在安装过程中与周边零件产生干涉；C柱饰板材料不符合设计定义；衣帽板材料不符合设计定义；顶篷材料不符合设计定义；风挡黑边不符合设计定义；风挡黑胶涂胶工艺控制问题；C柱饰板与周边对手件搭接设计问题。

5）如何使前项“阻碍因素”消失？a.理想机器：新的安装工具。b.理想过程：新的安装方向或角度。c.理想技巧：新的安装手势。d.理想物质：更换C柱饰板材料，提高形状保持性能；更换衣帽板材料，提高卡槽的支撑强度；更换C柱饰板卡子材料，控制安装插入力；更换钣金材料/壁厚，提高安装孔区域的支撑强度。e.理想方法：新的C柱饰板与车身钣金的连接方式；新的C柱饰板定位方式；新的C柱饰板与对手件的界面关系。

6）可以使用哪些资源构建环境？C柱饰板、衣帽板、车身钣金、注塑设备、焊接设备、冲压设备、标准白车身、试验工装、CAE模拟分析软件及人机装配模拟分析软件。

通过IFR工具，不难找出查询相关专利的关键词：自动安装；贴合；饰板变形；钣金变形；衣帽架变形；无工具；无卡子；自连接；无旋转；非卡接。接下来，可通过这些关键词，进行专利查询，通过现有的专利，找到可以解决问题的潜在解决方案。

2.3.2 矛盾矩阵法

当一个问题发生，其中可能存在着矛盾。在零件设计和生产过程中，存在的矛盾一般都能转化为技术矛盾和物理矛盾。这2类矛盾，也是TRIZ问题的主要解决对象。技术矛盾就是问题系统中某参数或特性的改善会引起另一个参数或特性的恶化，因为这2个参数是相互影响相互制约的。TRIZ就是将可能导致技术矛盾的参数总结成39个通用参数，组成一个39×39的矩阵，就是“矛盾矩阵”。

物理矛盾就是问题系统中对同一个参数具有相反的需求，这就构成了物理矛盾。对于问题系统中存在的物理矛盾，则可以使用分离原则，通过时间分离、空间分离、系统分离或条件分离，找到对应的40发明原则；或将物理矛盾转换为技术矛盾，再通过矛盾矩阵找到可以改进的资源参数值。然后通过相关专利的查找，获得解决问题的潜在解决方案[4]。

使用矛盾矩阵法，首先需要把技术问题转换为TRIZ的表述形式，即找出技术矛盾的改善与恶化的参数。然后在已经建立的矛盾矩阵中，寻找对应的发明原理解决方案，再利用科学效应库，获得解决具体问题的方法，如图3所示。

图3 解决技术矛盾的矛盾矩阵过程模型

矛盾矩阵是分析技术矛盾的一个良好工具，它的每一行每一列都分别对应着39个通用工程参数。找到系统问题的技术矛盾后，可通过40发明原则，找到改进的资源参数值。

矛盾矩阵的查找方法为：

1）根据分析所确定的工程参数，确定欲“改善的参数”和会“恶化的参数”；

2）在欲改善的参数的行中选择希望改善的参数，在列中找出会恶化的参数；

3）相应横列和纵列相交的方格中有一系列数字，这些数字就是建议解决此矛盾的发明原理的序号，按序号查找发明原理汇总表，得到发明原理名称；

4）将所推荐的发明原理逐个应用到具体问题的解决方法上，分析每个发明原理在该问题上如何应用和实现。

在C柱安装系统中，存在多个技术矛盾，下面用举例使用矛盾矩阵法来寻找解决某一个技术矛盾问题的方法。比如，通过减薄C柱饰板的壁厚，来减轻C柱饰板质量，可以便于工人安装，但减薄壁厚也会让C柱饰板安装时容易变形。对于“质量”这个参数，虽然希望能有改善，但这样做会使“形状”这个参数恶化。因此，在矛盾矩阵中，通过这2个参数，来寻找可以解决问题的发明原则。

通过矛盾矩阵中“质量”和“形状”的行列交集，可找到对应的发明原则（28：更换机械系统；2：抽取/分离；10：预先动作；27：取代以便宜寿命短的物件；26：复制；39：惰性环境；1：分割；40：复合材料），从而找到可改进的资源（10：预先动作；40：复合材料）。进而从“预先动作”以及“复合材料”入手，根据C柱安装系统的实际情况，可以找出诸如“使用新型抗冲击材料”的潜在解决方案。

（待续）