TRIZ是俄語“發明問題解決理論”的縮寫,TRIZ原理是前蘇聯G.S.Altshuller及其領導的一批研究人員,自1946年開始,花費近50年時間查閱并研究了世界各國近250萬件發明專利,從中總結出了人類在進行發明創造、解決技術問題的過程中所遵循的科學原理和法則,所形成的TRIZ原理成為產品設計中技術創新的重要組成部分。20世紀80年代中期前,該理論對其它國家保密,80年代中期,隨一批科學家移居美國等西方國家,逐漸把該理論介紹給世界產品開發領域,對該領域己產生了重要的影響。
創新的核心是在概念設計階段產生革新的、有市場競爭力的概念,TRIZ在概念設計中主要是用于快速地產生有市場競爭力的創新設計解決方案。概念設計的核心是確定待設計產品新的、有市場競爭力的工作原理,如果已經知道某產品的工作原理,企業中的工程技術人員就能夠完成作用原理及后續的技術設計與詳細設計。主要介紹基于TRIZ的待設計產品新的或改進的工作原理產生過程的實例分析。
1 產品設計
產品設計是產品開發過程中最重要的環節之一,是制造業的靈魂。產品的功能、造型、結構、質量、成本以及可制造性、可維修性、報廢后的處理以及人一機(產品)一環境關系等等,原則上都是在產品的設計階段確定的。據統計,產品生命周期成本的80%-90%是由設計階段最早的10%-20%環節決定的。因此,產品創新設計的能力己成為決定企業乃至國家在全球化競爭中地位的首要因素。
產品是提供一定效用的物化商品和非物化服務的總和,可以將其抽象表示為具有核心層、有形層和附加層3個層次的結構。設計是從需求出發尋求產品解的過程。在信息域中,產品設計過程表現為一個對產品信息進行加工的過程。具體來說,產品是設計的對象,設計的實施過程是產生產品定義模型及其數據的過程。
產品設計是從市場開始到求得產品設計解的過程,是一個需要多種專業知識和經驗的工作。它是對合理需求給出正確實現的一種創造性活動,是一個從概念設計開始的逐步細化過程,是有步驟的分析與綜合,不斷從定性到定量的問題求解過程。產品開發過程包括需求分析與定義、發展與配置產品功能、發展與配置技術原理以實現預定功能、發展與配置機構與結構以實現技術原理等的求解發展階段,它是既分散、分解又綜合平衡的求解過程。
每一種產品的設計活動都大體上分為圖1所示的4個階段,它們既有邏輯上的順序,又有重疊性,實質上表現為并行設計模式。在產品開發活動中,概念設計是最重要的環節之一。概念設計的結果確定了產品的基本特征和主要框架。在概念設計結束后,設計的主要方面就被確定,而后續的過程是保證概念設計結果更具體地實現用戶的要求。
圖1 產品設計過程階段劃分示意圖
由圖1可見,概念設計的目標是獲得產品的基本形式或形狀,是根據產品總的功能要求,創造出相應的產品方案。而且概念設計是一個相當復雜的過程,因為一個好的產品隨機方案,既要有合理的功能結構、美觀的造型、簡便的操作,還要富有創造性。因此,概念設計是一個創造性的過程。