浅谈TRIZ理论在大学生机械创新设计大赛中的应用
田川 董欢欢
摘 要：机械创新设计大赛对大学生创新能力的培养意义重大。针对当前参赛过程中暴露出的主要问题，综合高水平创新理论TRIZ，对TRIZ理论融入备赛实施过程进行了探索研究，以我院第八届大学生机械创新设计大赛参赛作品为案例进行了应用分析。明确了TRIZ理论的应用对参赛学生创新能力的提高、指导创新活动的开展具有重要作用。
关键词：TRIZ理论；大学生；机械创新设计大赛
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.206
1 引言
全国大学生机械创新设计大赛自2004年开始，每两年举办一届，至今已举办到第八届。该项赛事是践行和发展“中国制造2025”战略提出的“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”基本方针的重要体现，是实现我国由制造大国向制造强国转变的重要抓手，是培养制造业创新型人才的重要平台，中国科学院院士杨叔子教授曾四论机械创新设计大赛的重要性[1]。
当前新技术、新材料、新方法、新手段、新媒体、新业态等不断涌现，同时，大赛程序、要求更加规范具体，这使得参赛学生团队必须接受更大、更激烈的挑战。在此背景下，参赛学生，尤其是高职学生，暴露出了如选题不当、能力不足、理念不新、信心不高、协作不畅等问题[2]。“自主创新，方法先行”，为了切实发挥“以赛促学、以赛促教”的目的，提高大学生创新能力、培养大学生创新意识、锻炼大学生创新实践，有必要将先进的创新方法和现代设计理论应用于备赛作品的实施过程中，以期更好地指导大学生开展创新活动。
2 TRIZ理论
TRIZ是俄文“发明问题解决理论”的缩写，被喻为打开智慧之门的“金钥匙”[3]。该方法最早由前苏联科学家阿奇舒勒于1946年提出。TRIZ理论总体有三大特点：一是基于知识的，即TRIZ理论是在对数以百万计的高水平专利文献研究的基础上进行的收集整理和归纳提炼，是人类在发展过程中对创新规律认识的知识结晶；二是面向人的，即TRIZ理论是特定的创新方法学，其应用主体是受过专门学习的人；三是解决发明问题的系统化方法学，即TRIZ理论包含了成套的发现问题、分析问题、解决问题的工具和方法，各种工具方法互为补充，形成体系。
TRIZ理论常用的方法和工具主要包括：技术系统进化法则，冲突分析、物场分析、功能分析、ARIZ算法、发明原理、分离原理、矛盾矩阵、标准解、科学效应库等。
3 TRIZ理论应用于大学生机械创新设计大赛
按时间过程，可将机械创新设计大赛备赛过程分为三个阶段：即前期、中期和后期。前期主要进行的任务包括选题、调研及分析，中期主要进行作品的构思、设计、制造、装配、调试和改进，后期主要是完成作品说明书、申请专利和成果转化。TRIZ理论作为高水平的创新理论体系，重点解决“如何做”的问题。因此笔者认为TRIZ理论可应用于大赛各个阶段，重点可用于第二阶段。下面以我院获第八届全国大学生机械创新设计大赛陕西赛区三等奖作品“便携式苹果采摘器”为例展开论述。
3.1 TRIZ理论应用于大赛前期
TRIZ理论应用于大赛前期主要是利用TRIZ所提供的系统分析工具，包括技术进化八大法则、技术进化理论S曲线、九屏幕法、STC算子法、最終理想解法等，结合调研搜集的资料对拟定的参赛项目进行深入分析，研判项目发展方向，充分考虑现有可用资源，提出切实可行的总体设计目标。针对第八届大赛主题之一辅助人工采摘机械，我院参赛团队利用技术系统进化法则，确定了“轻巧、便携、自动化或柔性化”为设计作品的基本目标。
3.2 TRIZ理论应用于大赛中期
TRIZ理论应用于大赛中期主要是利用TRIZ所提供的问题解决工具，包括冲突矩阵、发明原理、分离原理、效应库、物场模型、标准解、ARIZ算法等对参赛项目实施过程中的具体问题进行创新解决。在便携式苹果采摘器设计过程中，遇到诸多冲突问题，如为了提高装置的可操作性，增加便捷程度，但同时装置的复杂程度无形中会因此提高，为此参赛团队利用TRIZ技术冲突解决原理，查询冲突矩阵，在维数变化等原理的支持启发下，设计出了一款整体自动控制、传递机构可伸缩、执行机构可张和的采摘器，有效解决了相关矛盾。
3.3 TRIZ理论应用于大赛后期
TRIZ理论应用于大赛后期主要是指导学生进行专利规避设计，在确保不侵权的前提下，吸收现有专利技术优点，在短时间内快速改进作品，提高专利申请质量，占领技术产权高地，为后期成果转化奠定基础。
4 总结
没有机械就无所谓工业，没有创新就无所谓发展，没有设计就无所谓功能。大学生机械创新设计大赛为创新人才的发掘和培养提供了有力保障。TRIZ理论作为最有效的发明问题解决方法之一，对创新过程提供了基于逻辑思维的解决模式，使创新过程更加科学可行。因此，将TRIZ理论等高水平创新设计方法应用于大学生机械创新设计大赛的培训、实践等是可行的且必要的。
参考文献：
[1]杨叔子，彭文生，吴波，吴昌林.四论机械创新设计大赛很重要──纪念胡锦涛同志在清华大学建校一百周年庆祝大会上重要讲话一周年[J].高等工程教育研究，2013（01）：8-13+65.
[2]刘莉莉.基于TRIZ理论的大学生创新创业能力研究[J].学校党建与思想教育，2017（14）：73-75.
[3]任工昌，田川，王晨，王宏卫.基于TRIZ的可重构夹具创新设计研究[J].组合机床与自动化加工技术，2016（03）：131-134.
作者简介：田川（1990-），男，陕西宝鸡人，硕士，助教，主要研究方向：机械设计及理论。
