TRIZ是俄语“发明问题解决理论”的缩写,TRIZ原理是前苏联G.S.Altshuller及其领导的一批研究人员,自1946年开始,花费近50年时间查阅并研究了世界各国近250万件发明专利,从中总结出了人类在进行发明创造、解决技术问题的过程中所遵循的科学原理和法则,所形成的TRIZ原理成为产品设计中技术创新的重要组成部分。20世纪80年代中期前,该理论对其它国家保密,80年代中期,随一批科学家移居美国等西方国家,逐渐把该理论介绍给世界产品开发领域,对该领域己产生了重要的影响。
创新的核心是在概念设计阶段产生革新的、有市场竞争力的概念,TRIZ在概念设计中主要是用于快速地产生有市场竞争力的创新设计解决方案。概念设计的核心是确定待设计产品新的、有市场竞争力的工作原理,如果已经知道某产品的工作原理,企业中的工程技术人员就能够完成作用原理及后续的技术设计与详细设计。主要介绍基于TRIZ的待设计产品新的或改进的工作原理产生过程的实例分析。
1 产品设计
产品设计是产品开发过程中最重要的环节之一,是制造业的灵魂。产品的功能、造型、结构、质量、成本以及可制造性、可维修性、报废后的处理以及人一机(产品)一环境关系等等,原则上都是在产品的设计阶段确定的。据统计,产品生命周期成本的80%-90%是由设计阶段最早的10%-20%环节决定的。因此,产品创新设计的能力己成为决定企业乃至国家在全球化竞争中地位的首要因素。
产品是提供一定效用的物化商品和非物化服务的总和,可以将其抽象表示为具有核心层、有形层和附加层3个层次的结构。设计是从需求出发寻求产品解的过程。在信息域中,产品设计过程表现为一个对产品信息进行加工的过程。具体来说,产品是设计的对象,设计的实施过程是产生产品定义模型及其数据的过程。
产品设计是从市场开始到求得产品设计解的过程,是一个需要多种专业知识和经验的工作。它是对合理需求给出正确实现的一种创造性活动,是一个从概念设计开始的逐步细化过程,是有步骤的分析与综合,不断从定性到定量的问题求解过程。产品开发过程包括需求分析与定义、发展与配置产品功能、发展与配置技术原理以实现预定功能、发展与配置机构与结构以实现技术原理等的求解发展阶段,它是既分散、分解又综合平衡的求解过程。
每一种产品的设计活动都大体上分为图1所示的4个阶段,它们既有逻辑上的顺序,又有重叠性,实质上表现为并行设计模式。在产品开发活动中,概念设计是最重要的环节之一。概念设计的结果确定了产品的基本特征和主要框架。在概念设计结束后,设计的主要方面就被确定,而后续的过程是保证概念设计结果更具体地实现用户的要求。
图1 产品设计过程阶段划分示意图
由图1可见,概念设计的目标是获得产品的基本形式或形状,是根据产品总的功能要求,创造出相应的产品方案。而且概念设计是一个相当复杂的过程,因为一个好的产品随机方案,既要有合理的功能结构、美观的造型、简便的操作,还要富有创造性。因此,概念设计是一个创造性的过程。