前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的風(fēng)電產(chǎn)品設(shè)計論文，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

1TRIZ理論介紹

TRIZ是由發(fā)明家阿奇舒勒創(chuàng)立的，包含發(fā)明問題解決理論的意思。1946年，阿奇舒勒和一批研究人員通過分析世界近250萬份高水平的發(fā)明專利，總結(jié)出各種技術(shù)發(fā)展進(jìn)化遵循的規(guī)律模式，以及解決各種技術(shù)矛盾和物理矛盾的創(chuàng)新原理和法則，建立了一個由解決技術(shù)問題，實現(xiàn)創(chuàng)新開發(fā)的各種方法、算法組成的綜合理論體系，并綜合多學(xué)科領(lǐng)域的原理和法則，建立起TRIZ理論體系。TRIZ理論是基于知識的、面向設(shè)計者創(chuàng)新問題的解決系統(tǒng)化方法學(xué)，適用于各行業(yè)。TRIZ理論體系以辯證法、系統(tǒng)論和認(rèn)識論為哲學(xué)指導(dǎo)，以自然科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和思維科學(xué)的分析和研究成果為根基和支柱，以技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則為理論基礎(chǔ)和核心思想，包括了解決工程矛盾問題和復(fù)雜發(fā)明問題所需的各種分析方法、解題工具和算法流程。

2TRIZ的矛盾理論及矛盾分析解決過程

在產(chǎn)品設(shè)計和改進(jìn)過程中，首先需要保證或提高產(chǎn)品的某些性能，這可能會導(dǎo)致產(chǎn)品的其他性能受到影響。如果由于設(shè)計和改進(jìn)而產(chǎn)生的影響是負(fù)面的影響，則設(shè)計改進(jìn)過程就出現(xiàn)了矛盾。因此可以說產(chǎn)品設(shè)計改進(jìn)的重點就是解決設(shè)計改進(jìn)過程中出現(xiàn)的各種矛盾。TRIZ理論解決問題的根本就是消除矛盾，矛盾的消失意味著問題的解決，其本質(zhì)是在解決問題過程中，為得到理想結(jié)果，找到問題中的關(guān)鍵矛盾并克服矛盾得到創(chuàng)新性解決方案的方法論。TRIZ理論認(rèn)為在一般產(chǎn)品設(shè)計改進(jìn)中存在兩種矛盾：技術(shù)矛盾和物理矛盾，對這兩種矛盾的解決是TRIZ理論研究的重點。下面對這兩種矛盾及解決原理分別進(jìn)行介紹。

2.1技術(shù)矛盾及其解決原理

技術(shù)矛盾是指在一個技術(shù)系統(tǒng)中兩個參數(shù)之間的矛盾。為了改善技術(shù)系統(tǒng)中某個參數(shù)，導(dǎo)致該技術(shù)系統(tǒng)的另一個參數(shù)惡化，因而這兩個參數(shù)之間產(chǎn)生了矛盾。TRIZ用數(shù)學(xué)上比較常見的矩陣方式來簡單地表述找到解決辦法的途徑。TRIZ理論的發(fā)明者通過研究總結(jié)出一般技術(shù)問題中39個系統(tǒng)矛盾對立的技術(shù)參數(shù)，并且提煉出了解決矛盾的40個標(biāo)準(zhǔn)方法，進(jìn)而由39個矛盾對立的技術(shù)參數(shù)和40個標(biāo)準(zhǔn)解組成了矛盾矩陣。在阿奇舒勒的矛盾矩陣中，將39個通用工程參數(shù)橫向、縱向順次排列，橫向代表惡化的參數(shù)，縱向代表改善的參數(shù)，在工程參數(shù)縱橫交叉的方格內(nèi)的數(shù)字代表建議使用的40個發(fā)明原理的序號，39個通用工程參數(shù)和40個發(fā)明原理可參考文獻(xiàn)[3]。利用TRIZ矛盾矩陣表，將特定的問題準(zhǔn)確地描述后，應(yīng)用39個技術(shù)參數(shù)，使其變?yōu)橐话阈再|(zhì)的問題；從表中的40個解中找到解決問題的一般方法；結(jié)合實際工程情況，形成特定的解決方法。

2.2物理矛盾及其解決原理

物理矛盾是指在一個技術(shù)系統(tǒng)中同一個參數(shù)的矛盾。采用分離原理是解決物理矛盾的有效手段，包括時間分離、空間分離、條件分離、整體與部分分離（系統(tǒng)級別分離）。各個分離原理與多種發(fā)明原理對應(yīng)，可結(jié)合工程實例幫助設(shè)計人員盡快確定新的設(shè)計方法。

2.3矛盾分析及解決過程

對于產(chǎn)品設(shè)計改進(jìn)中出現(xiàn)的無論是技術(shù)矛盾還是物理矛盾，TRIZ理論采用一系列的分析工具，先將特定的產(chǎn)品設(shè)計改進(jìn)問題抽象為標(biāo)準(zhǔn)的或一般的問題，即找出矛盾的類型，然后采用技術(shù)矛盾或物理矛盾的解決原理找出標(biāo)準(zhǔn)的解決方法，最后結(jié)合問題實際得到特定的解。利用TRIZ矛盾理論分析解決步驟為：對具體問題進(jìn)行分析；提取問題中出現(xiàn)的通用工程參數(shù)（39個），形成技術(shù)矛盾或提取問題中出現(xiàn)的問題參數(shù)，形成物理矛盾，將問題轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的或一般的問題；應(yīng)用矛盾矩陣或分離原理分析問題；通過矛盾矩陣或根據(jù)分離原理找到相符合的發(fā)明創(chuàng)新原理；以創(chuàng)新原理作為指導(dǎo)和啟示，結(jié)合實際問題得到具體解決方案。

3TRIZ的矛盾理論在風(fēng)電產(chǎn)品設(shè)計上的應(yīng)用

近些年，風(fēng)電行業(yè)迅速發(fā)展，為快速響應(yīng)市場需求，提高產(chǎn)品競爭力，風(fēng)電企業(yè)必須不斷提高產(chǎn)品性能，降低設(shè)計成本。應(yīng)用TRIZ理論，則可以高效快速地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，提高產(chǎn)品競爭力。在具體工程實際問題中，TRIZ的矛盾理論應(yīng)用最為廣泛。下面是在風(fēng)電產(chǎn)品具體設(shè)計中利用TRIZ矛盾理論解決產(chǎn)品設(shè)計問題、提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品成本的2個應(yīng)用實例。

3.1應(yīng)用實例1的問題描述與提取矛盾

1）問題描述。

在某兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組主傳動系統(tǒng)設(shè)計中，鎖定盤與主軸通過螺栓連接，以實現(xiàn)對軸承內(nèi)圈的預(yù)緊和葉輪的鎖定。現(xiàn)有設(shè)計方案為鎖定盤通過直徑φ2020節(jié)圓上均勻分布的60個螺栓與主軸連接，經(jīng)計算該設(shè)計方案中連接螺栓對軸承內(nèi)圈的預(yù)緊不夠，需要增大螺栓預(yù)緊力。

2）提取矛盾。

增大螺栓預(yù)緊力的主要措施是：增大螺紋直徑和長度；增加螺栓數(shù)量；增大螺栓分布節(jié)圓直徑。因其他結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，螺紋直徑和長度不能增加；考慮扳手空間，螺栓數(shù)量不能增加，故只能通過增大螺栓分布節(jié)圓直徑的措施增大預(yù)緊力。該鎖定盤結(jié)構(gòu)若增大60個螺栓均勻分布節(jié)圓直徑，則會與加強筋干涉，連接螺栓數(shù)量只能設(shè)計為24個，預(yù)緊力反而會降低。根據(jù)問題描述，首先從39個通用工程技術(shù)參數(shù)中選取并確定一對技術(shù)矛盾：預(yù)改善的參數(shù)：力（10）；惡化的參數(shù)：物質(zhì)或事物的數(shù)量（26）。對照矛盾矩陣，TRIZ矛盾理論建議的發(fā)明原理序號為：35，14，3，對應(yīng)的發(fā)明原理為35為參數(shù)變化，14為曲面化，3為局部質(zhì)量。

3）發(fā)明原理應(yīng)用。

利用局部質(zhì)量的發(fā)明原理，使組成物體的不同部分實現(xiàn)不同的功能，使組成物體的每一部分都最大限度地發(fā)揮作用。結(jié)合該問題實際，解決方案為：在直徑φ2020圓上均勻分布36個螺栓孔，在直徑φ2420圓上均勻分布24個螺栓孔，經(jīng)分析計算，該方案可滿足連接螺栓對軸承內(nèi)圈的預(yù)緊力要求。

3.2應(yīng)用實例2的問題描述與提取矛盾

1）問題描述。

某大兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組機艙部分整體尺寸為15m×7m×7m，重量約245t，整體發(fā)運至吊裝現(xiàn)場存在超高、超重等問題，故需分體發(fā)運，其中前機架部分的運輸是難點，需制作相應(yīng)的運輸支架，滿足運輸要求。在風(fēng)機機艙各部分發(fā)運至現(xiàn)場后又需整機安裝支架進(jìn)行現(xiàn)場裝配，完成整機裝配后再進(jìn)行整機吊裝工作。前機架的運輸支架約6t，現(xiàn)場安裝支架約14t，如果運輸支架和安裝支架有部分可以通用、互換使用，則可減低設(shè)計制造成本，提高利用率。

2）提取矛盾。

首先建立矛盾模型，前機架指分體運輸中需要專門制作運輸支架的主要部分，機艙指現(xiàn)場裝配的機艙整體部分，支架既指運輸支架，亦指安裝支架。運輸支架設(shè)計要求在保證不超過運輸尺寸的情況下，重心盡可能地接近地面；安裝支架要求現(xiàn)場安裝的各零部件與支架、地面之間互不干涉，且可進(jìn)行安裝的空間盡可能大。故該問題的矛盾為物理矛盾：支架在運輸時高度分析尺寸盡可能低，在用于安裝時盡可能高。

3）解決方案。

基于以上對該技術(shù)問題矛盾的分析，運輸時要求支架低，安裝時要求支架高。利用實用TRIZ理論的空間分離、時間分離法對矛盾進(jìn)行分析，結(jié)合工程問題實際解決方案為：將該機艙運輸安裝支架設(shè)計為底座和法蘭筒體兩部分，底座高度為640mm，法蘭筒體高度為440mm，底座用于機艙運輸，將法蘭筒體通過螺栓連接在底座上，用于機艙現(xiàn)場安裝，支架用于安裝時總高度為1080mm，機艙各部分裝配與支架、底面不存在干涉。底座約10.9t，法蘭筒體約3.4t，用于機艙運輸安裝的支架總重14.3t，實現(xiàn)了運輸支架和安裝支架的部分通用性和互換性，同時降低了重量。

4結(jié)論

經(jīng)過實踐的檢驗，應(yīng)用TRIZ理論已為風(fēng)電產(chǎn)品設(shè)計提供了很多有效的創(chuàng)新方法和創(chuàng)新思路，大大提高了設(shè)計效率，降低了設(shè)計成本，提高了產(chǎn)品競爭力。如今TRIZ理論已在全世界廣泛應(yīng)用，經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，TRIZ理論和方法已經(jīng)發(fā)展成為一套解決新產(chǎn)品開發(fā)實際問題的成熟理論和方法體系，是有效的創(chuàng)新方法與技術(shù)手段。為此，各企業(yè)單位和研發(fā)機構(gòu)應(yīng)大力推廣TRIZ理論在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用，為企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

作者：薛曉云 趙志剛 單位：太原重工股份有限公司