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关于2013-2014年度全国“讲理想、比贡献,奋力实现中国梦”活动先进集体、创新团队、创新标兵和优秀组织者入选名单公示的通知

 全“讲、比”组办发〔2014〕11号

   为深入贯彻党的十八大、十八届三中全会精神和习近平总书记系列重要讲话精神,服务实施创新驱动发展战略,进一步推动“讲理想、比贡献,奋力实现中国梦”活... >> 详细

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创新方法

2011/11/11
TRIZ技术进化理论的应用研究

文/山东建筑大学TRIZ研究所 曲胜 张明勤

TRIZ理论认为发明创造是有规律可循的,在大量发明创造背后隐藏着客观的基本规律。产品技术成熟与否、技术发展未来走势和进化路线是可以根据TRIZ理论提出的方法进行预测分析的。TRIZ技术进化理论就是专门研究技术系统进化预测的重要分支。

技术系统进化理论

在技术系统向新的技术系统进化过程中,必然遵循一定的规律,这些规律就是技术系统进化理论。TRIZ理论核心内容之一就是技术系统进化理论。它可以根据技术系统进化规律预测其未来发展趋势,帮助企业开发有竞争力的产品。技术系统进化理论基本涵盖了各种产品核心技术进化规律,每条规律又包含了不同数目的具体进化模式和路线。目前,已经发现的产品进化路线已有300多条,典型进化路线有20余条。这些进化路线对于研究产品创新设计具有重要意义。

在经典TRIZ中,有八大类的技术系统进化法则:1.技术系统完备性法则;2.技术系统能量传递法则;3.技术系统动态性进化法则;4.技术系统提高理想度法则;5.技术系统子系统不均衡进化法则;6.技术系统向超系统进化法则;7.技术系统向微观级进化法则;8.系统协调性进化法则。

运用这些法则,我们能够判断当前研发的产品处于技术系统进化模式中的哪个位置,然后根据法则的提示能够预测技术系统未来发展的方向。系统进化模式可以在过去的专利发明中发现,所有系统都是向理想化最终结果方向进化的,并且用来指导新产品开发,避免盲目尝试和浪费时间。当然,与TRIZ中的其他内容相比,技术系统进化理论不算是非常成熟的理论,还有许多值得进一步研究和发展的地方。

进化模式与进化路线

技术系统的进化路线是指一个系统从结构进化的特点描述产品核心技术所处的状态序列,每一种进化模式都包括多种进化路线。进化路线的实质是从产品一种核心技术转移到另一种核心技术,产品沿进化路线进化的过程是新旧核心技术交替的过程。产品进化过程实质上是产品结构的进化过程,因此,TRIZ理论中进化理论是预测产品结构的进化理论。技术进化的一般趋势由理想化进化模式,即增加系统的理想化水平决定的;而增加系统的理想化水平通常是通过增加系统的动态性(柔性化)、维数变化(多维化)和向超系统进化(集成化)等进化模式来完成,进化模式层次如图1所示。

图1.jpg

1 进化模式层次图

应用案例

目前,在公共场所、景区及社区,车挤绿地、停车难等问题已越来越突出。为了解决停车车位占地面积与住户商用面积的矛盾,立体车库具有平均单车占地面积小的独特特性,其应用前景已被广大业内人士所关注。机械式立体停车设备将是未来几年内停车设备发展的主要方向。在有限的土地上建设立体车库,必将成为许多大城市解决停车难问题的首选之举。这给立体车库行业带来了很好的发展机遇,一方面促进了立体车库行业的发展,另一方面也加剧了企业之间的竞争。在这样的背景下,企业想在立体车库行业中站稳市场,必须加大对立体车库的开发与创新。

根据图1所示的进化模式,在控制方面立体车库基本上已经达到全自动控制,在该路线的发展潜力不大。在结构上,立体车库的结构由升降横移式(图2a)发展到堆垛式立体车库(图2b),根据曲面化进化模式,立体车库的结构状态可能发展到柱体或球体结构状态。于是,参照摩天轮的结构形式可以将立体车库设计为单环垂直旋转结构(图2c)。

A1.jpg

(a)

B1.jpg

 (b)

C1.jpg

(c)

2 立体车库进化示意图

整体车库外形为垂直旋转的圆环型结构,好像一个巨大的摩天轮。立体车库的直径需要大一些,以增加泊车位数量;但是又不能太大,以减少占地面积和存取车所需的时间。在此基础之上,根据技术系统进化理论中的多维化进化模式,可以对此结构作进一步预测。为了存储更多的车辆,最大限度地利用空间,将单环单层设计为单环双层(图3)或多层。

图3.jpg

3 单环设计到双环设计示意图

为了实现车库内外环自由存取车,车库可以设计成单侧支撑方式,提出一种L型单吊点悬挂式载车台的垂直旋转立体车库(图4)。这种结构形式不但可以使结构变得简单,更重要的是可以实现单侧多环结构(图5),也可以实现双侧多环结构形式(图6),这样设计就可以达到停放更多车辆的目的。

图4..jpg

4L型单吊点悬挂式立体车库示意图

.图五.jpg

5单侧多环结构立体车库示意图

图6.jpg

6 双侧多层结构立体车库示意图

综合以上分析结果,停车设备可能的下一代产品结构应为垂直旋转式,工作原理应与摩天轮相似。为了使立体车库在有限的空间内停放尽量多的车辆,在保持车库直径不变的情况下,将单层设计改为双层或多层,也可以在圆环的两侧都安装载车台,这样可以实现在有限空间停放更多的车辆。将立体车库这样设计有着明显的优点:一方面,其最大存取车距离仅为半个圆周,可以提高存取车效率;另一方面,其结构新颖,可以成为小区及公共场所一道亮丽的风景线。当然这还需要进一步设计研究来满足其他需求。

从上述案例中,我们可以得出以下结论:为了合理地利用和配置各种资源,企业不仅需要了解当前产品技术状况,更要把握其未来发展趋势,因此,准确的进行产品技术预测具有重要的意义。TRIZ技术系统进化理论是通过对世界专利库的分析研究得到的,具有很强的客观性和实用性,其预测结果有很高的可靠性。本文用TRIZ进化理论对未来立体车库的的发展趋势作了预测研究,当然设计还存在待优化的部分,需要在TRIZ理论指导下进一步改进设计,完善其结构。

                                责编/吴浪

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