TRIZ创新方法课程设计报告

TRIZ创新方法课程设计报告创新案例——自动吸尘器

1.1TRIZ概述

TRIZ就是“发明问题解决理论”的俄语缩写，是由前苏联发明家阿奇舒勒在1946年创立的，因而阿奇舒勒被尊称为TRIZ理论之父。TRIZ理论被公认为是使人聪明的理论。

TRIZ有9大组成部分，核心是技术进化原理。按这一原理，技术系统一直处于进化之中，解决矛盾是其进化的推动力。TRIZ理论也可大致分为3个组成部分：TRIZ的理论基础、分析工具和知识数据库。其中，TRIZ的理论基础对于产品的创新具有重要的指导作用；分析工具是TRIZ用来解决矛盾的具体方法或模式，它们使TRIZ理论能够得以在实际中应用，其中包括矛盾矩阵、物-场分析、ARIZ发明问题解决算法等；而知识数据库则是TRIZ理论解决矛盾的精髓，其中包括矛盾矩阵(39个工程参数和40条发明原理)、76个标准解决方法等等。

学习、研究、应用、推广TRIZ理论可以大大缩短发明创造的进程，提升产品的创新水平。经过半个多世纪的发展，尤其是进入21世纪，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系。

1.2问题领域以及现状

优雅完美的居室，必须悉心打理，才可保持舒适整洁，有条不紊。吸尘器理想的设计与卓越的科技，令家居清洁工作倍添轻松、快捷，并满足您对每一项清洁要求。它以先进的吸尘鸽、多用途的附件、超强劲的吸力，吸尽每一角落的尘埃，清理难接触的墙角落、天花板、沙发底下到橱柜之间的缝隙，无微不至，令全屋显得干净无暇。在当今科学技术飞速发展的形式下，人们对生活有了更新的追求。随着我国城市化的加剧，人们生活节奏的加快，因此，越来越多的新产品进入到人们的日常生活，取代了越来越多的人力劳动。吸尘器将要成为我国每一个家庭的必需品，它给许多忙碌的人们带来了无穷的便利。吸尘器是一种利用风机和电动机的装置清除室内灰尘的一种家用电器。长期以来，吸尘器都跳不出需要人为管理和充电的使用模式，所以要找准设计定位，自主创新，运用TRIZ(Theory of lnventive Problem solving)理论指导吸尘器的创新设计，设计出符合消费者需求并具有市场竞争力的吸尘器产品。

2.1初始问题情境描述

对于大部分消费者来说，功能多样、自动吸尘、自动获取能量、无需管理、造型简约、美观、具有装饰效果的吸尘器比较容易受到消费者的亲睐。功能多样、造型简约、美观、具有装饰效果比较容易做到，问题是如何做到自动吸尘、自动获取能量、无需管理。因此可以推出概念化如机器人一样获取太阳能或电磁场能周期性自动吸尘器。

2.2设计存在冲突

1)吸尘口与功率的冲突。2)吸尘器的尺寸与滤尘袋尺寸、储能空间的冲突。

本论文主要就以上问题，基于TRIZ理论进行问题思考及解决。

2.3目前已有的解决方案及其优缺点

1)立式吸尘器。又称直立式戴手推式，从下至上依次安放滤尘袋，风机和电机，吸尘量大。

2)卧式吸尘器。从前至后依次安放滤尘袋，风机和电机，吸尘量较大。

3)便携式吸尘器。结构安排方式和卧式相同，但尺寸小得多，灵活易于携带。

4)微型吸尘器，结构简单，使用灵活，多用干电池作电源。

3.1组件分析

吸尘器的主要组成部件有：动力部分、过滤系统、功能性部分、保护措施、附件等等五大部件，具体情况如下：

1）、动力部分：这部分主要包括吸尘器电机和调速器，调速器分手控、机控，电机有铜线电机和铝线电机之分，铜线电机有耐高温、寿命长、单次操作时间长等优点，但价格较铝线比较高；铝线电机有着价格低廉的特点，但是耐温性较差、熔点低、寿命不及铜线长。

2）、过滤系统：主要有尘袋、前过滤片、后过滤片等三种不同的过滤装置。

3）、功能性部分：收放线机构、尘满指示、按钮或滑动开关。

4）、保护措施：吸尘器的保护装置主要有无尘袋保护、真空度过高保护、抗干扰保护（软启动）、过热保护、防静电保护。

5）、附件：吸尘器的主要附件有手柄和软管、接管、地刷、扁吸、圆刷、床单刷、沙发吸、挂钩、背带。

可以把它拆分以下几个组件：

3.2互相作用分析

一个进气口（包含若干清洁附件）；一个排气口；一个气泵（由电动机与风叶轮组成）；一个集尘收纳装置；一个外壳，可容纳所有其他组件。

当气泵转动时，会将空气一直推到排气口。当空气被向前推动时，风扇前方的粒子密度会增加，空气压力也相应增加，而风扇后方的空气密度会减小。气泵后方所产生的压力降就如同您吸饮料时吸管中所产生的压力降一样。气泵后方的压力低于真空吸尘器外部的压力，即环境气压。这会在真空吸尘器内部产生吸力，即部分真空。因此吸尘器外部的空气就自动通过进气口进入吸尘器。

3.3可否裁剪系统

对于吸尘器的结构分析，系统裁剪，会导致相关功能的不完善，故我们使用确立理想解的5个步骤分析该问题并提出理想解:

(1)设计的最终目的是什么?

清除室内灰尘。

(2)理想解是什么?

自主获取能量的机器人节能型吸尘器(无需人的管理)。

(3)达到理想解的障碍是什么?

技术不够成熟。

(4)出现这种障碍的结果是什么?

在现有技术的基础上寻求创新与突破，寻求替代资源，不断地开发研究。(5)未出现这种障碍的条件是什么?

可以利用可再生资源如太阳能、电磁场能等获取能量供电机工作。创造这些条件存在的可用资源是什么?太阳能或电磁场能。

4.1解决矛盾问题

5.1物—场问题

对于现有吸尘器可以通过物质一场分析模型见图2。

其中: F 为电能和机械能;S1.1为灰尘;51.2为噪声和耗能;52为吸尘器、吸尘器与使用环境的物质一场模型。

6.1解决方案一

预操作，通过搏动低压预先疏松灰尘。动态化，将吸尘器的吸尘口设计成可调整大小。

6.2解决方案二

分割，将滤尘袋分离成过滤袋和收集站两部分。过滤袋小、收集站大。参数变化，在其内部装入一个适当大小的锌片，通过外部数据的设定自动获取能量(如太阳能、吸尘过程中能量的收集等)，自动感知所需的操作，操作自动监控。

7.1最佳解决方案

该吸尘器的最终概念设计方案是吸尘口可大可小的，机器人似自动操作、自动获取能量、自动归位、周期性作业的高级智能型吸尘器。故最佳方案应该是以上两种方案的综合体。

7.2可能带来的问题

1）吸尘器口的可调节大小，需要占据更多的空间，加大了吸尘器的尺寸，提高了制作成本；

2）滤尘袋分离成过滤袋和收集站两部分，可能需要增加对收集站的清洁；

3）自动获取太阳能装置需要考虑到温度湿度等外界因素，增加了维修的费用。

7.3学习总结

自从学习了创新方法这么课程，我才发现生活中看待事情可以从很多角度去发现，去创新。一个复杂的事物，可以通过各种分解或者简化代替，是我们更容易理解其中的知识。

这门课程并非只是枯燥乏味的科学原理，更多的是对日常生活中最简单的事物去解读和研究其原理，真真正正贴合我们的日常生活，再加上周老师生动有趣的讲解，使原来枯燥的内容变得有趣，我们从中思考很多，也学到很多。以后当我们面临各种问题时，相信也会因为学习了这门课程而有不同的思考和理解，同时也会使用相关原理和知识去解决生活中的问题。

最后，感谢周老师的精彩授课，也很高兴能够选上这一课程，希望更多的人能够通过对创新方法的学习，能开阔自己的视野、丰富自己的认知，更好地感受生活的美妙。