《科技创新与品牌》杂志社创新方法

嵌套法在PE盘管运输中的应用实例


        在TRIZ中,把工程中所出现的种种矛盾归结为三类:一类是管理矛盾,一类是物理矛盾,一类是技术矛盾。通俗来讲,管理矛盾是指子系统之间产生的相互影响。物理矛盾就是指系统中的问题是由一个参数导致的,其中的矛盾是,系统一方面要求该参数正向发展,另一方面要求该参数负向发展。技术矛盾就是指系统中的问题是由两个参数导致的,两个参数相互促进、相互制约。
        TRIZ理论认为,创造性问题是指包含至少一个矛盾的问题。当技术系统某个特性或参数得到改善时,常常会引起另外的特性或参数劣化,该矛盾称为“技术矛盾”。解决技术矛盾问题的传统方法是在多个要求间寻求“折中”,也就是“优化设计”,但每个参数都不能达到最佳值。而TRIZ则是努力寻求突破性方法消除冲突,即“无折中设计”。
        系统的管理矛盾出现后,要进一步分析子系统的物理矛盾或技术矛盾,最终依靠解决物理矛盾或技术矛盾来消除冲突,化解矛盾,实现变革。

        应用实例背景概况

        2008年5月初,老客户绥化市喷灌机械厂与我公司续订5850米dn50 PE盘管供货合同,原有(2007年合同)技术要求及包装要求不变,即每盘卷130延长米(必须130米单独盘卷包装,不允许连续盘卷),共45盘卷,运费含在管材总价格之中。
        在2007年第18届“哈洽会”上,该厂和我公司签订了一单dn50 PE管供货合同,在签订合同时,张厂长说,你们的产品质量堪比省外同类厂家,两公司距离较近,不但可以节省运费支出,也会给售后服务带来方便,而且还可以做到分批次订货,有利于双方资金运用。

等待装车运输的PE盘管

等待装车运输的PE盘管


        按PE管执行标准,盘管架内径应不小于管材外径的18倍,dn50管材盘架直径应不小于900mm,第一批次定货2600m(130m×20盘),该厂来车自提时,车装18盘(车厢底面积2×5m),运费1600元,余下2盘配货发出每盘150元运费,20盘运费总额为1900元。第二批次定货2600m(130m×20盘),采用配货站发运,每盘150元,运输20盘总费用为3000元。
        进入2008年以来,由于油料持续上涨,运费上调,经实际调查测算,如采用配货方式发运,每盘管材运价将超过150元,45盘管材总运费将在6750元以上;如采用整车发运要两车次,每车次运费2700元,总运费5400元。这高昂的运费,成为制约双方签定合同的焦点,也成为履行合同的难点,运输与运输费用之间,形成管理矛盾。
        “TRIZ之父”——前苏联发明家根里奇•阿奇舒勒指出:“普通的问题只需解决物理矛盾,例如,分离时间或空间矛盾特性。解决复杂的问题通常关系到改变问题思路—放弃最初的心理惯性约束,直至得到显著的解决方法。为了正确理解问题,需要解决发明问题不能立即准确提出的问题。解决过程实质上是问题校正过程。”

        问题的提出——管理矛盾

        所谓管理矛盾是指,在一个系统中,各个子系统已经处于良好的运行状态,但是子系统之间产生不利的相互作用、相互影响,使整个系统产生问题。比如:一个部门与另一个部门的矛盾,一个工艺与另一个工艺的矛盾,一个机器与另一个机器的矛盾,虽然各个部门、各个工艺、各个机器等都达到了自身系统的良好状态,但对其他系统产生副作用。
        我们将供需合同看成一个系统,运输与费用是其子系统,两者之间存在管理矛盾。
        本实例中归纳的管理矛盾是:运输与高昂的运输费用。

        问题的深入——物理矛盾

        TRIZ理论中,当系统要求一个参数向相反方向变化时,就构成了物理矛盾,例如,系统要求温度既要升高,也要降低;质量既要增大,也要减小;缝隙既要窄,也要宽等。这种矛盾的说法看起来也许会觉得荒唐,但事实上在多数工作中都存在这样的矛盾。
        本实例中归纳的物理矛盾是:系统要求既要增加装运盘数,还要减小体积。换句话来说就是,在既定的体积内,要做到增加装运盘数。

        问题的解决——技术矛盾

        所谓的技术矛盾就是由系统中两个因素导致的,这两个参数相互促进、相互制约。TRIZ将导致技术矛盾的因素总结成通用性参数。TRIZ的发明者阿奇舒勒通过对大量发明专利的研究,总结出工程领域内常用的表述系统性能的39个通用参数,通用参数一般是物理、几何和技术性能的参数。
        分析其技术矛盾为:物质或事物的数量与运动物体的体积两个参数。
        我们谈妥使用带有高护栏的小解放汽车运输,该车厢底面积6.2m×2.1m,护栏有效高度1.8m。在这有限的容积内,怎样才能多装运,也就是说,在运输时希望所装管材越多越好,因为这样会使运输费用降低,但若要多装管材,势必要增加车厢体积,运输费用将会提高。这样在运输费用控制上,数量和体积之间就产生了矛盾,PE盘卷管材的数量和体积分别对应在矛盾矩阵中“物质或事物的数量”(要改善的)和“运动物体的体积”(恶化的)两个技术参数。方法矩阵在上述两参数的交叉处向我们提供了三个创新原理供参考,分别为29号、30号、7号创新原理。
        29号气压或液压原则(压力法):用气体结构和液体结构代替物体的固体部分。
        30号利用软壳或薄膜原则(柔化法):利用软壳和薄膜代替一般的结构;用软壳和薄膜使物体同外部介质隔离。
        分析后,显然29号和30号创新原理对本方案的改进意义不大,因此单独采用7号嵌套原则(套叠法)。
        7号嵌套原则(套叠法):一个物体位于另一物体之内,而后者又位于第三个物体之内等;一个物体通过另一个物体的空腔。
        解决方案为:将PE盘管盘架改为两个不等直径的,A盘架直径900mm,B盘架直径1600mm,这样,A盘架盘卷130m管材后,盘卷外径最大为1500mm,B盘架盘卷130m管材后,盘卷外径最大为2200mm,将A盘卷嵌套在B盘卷之中,充分利用了空间,使增加装运盘数成为可能,从而消除了矛盾。
 

A盘卷嵌套在B盘卷中


        盘管盘架修改前后对比

        按公路运输相关规定,小解放汽车允许装载高度最高为3.3m,车厢底部距地面1.05m,车厢装货物高度上限为2.25m。改进后实际车厢装管材高度2.2m,整车高度3.25m,装入45盘卷,满足设计要求,并符合运输规定,节省一车次运费,达到了修改目的。如果不进行改进,则需要两车次运输,运费5400元;改进后,运费对比节省2700元,消除管理矛盾,顺利履行合同。