機械類本科畢業(yè)設(shè)計選題模式研究

賈黎明

(安徽工業(yè)大學(xué) 機械工程學(xué)院，安徽馬鞍山243032)

摘要：畢業(yè)設(shè)計選題直接影響畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。針對畢業(yè)設(shè)計中存在的創(chuàng)新不足、重復(fù)性大等問題，將學(xué)生興趣與技術(shù)成熟度理論、TRIZ理論以及創(chuàng)造技法相結(jié)合，對畢業(yè)設(shè)計選題的可行性進(jìn)行初步論證，可提高選題的可行性。

關(guān)鍵詞：畢業(yè)設(shè)計; 選題 ; TRIZ理論 2.基于文獻(xiàn)計量學(xué)的產(chǎn)品技術(shù)成熟度分析方法。有學(xué)者認(rèn)為可以通過文獻(xiàn)中性質(zhì)的變化分析產(chǎn)品技術(shù)成熟度。`([8])產(chǎn)品剛研發(fā)時，文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞是描述產(chǎn)品技術(shù)一般特性，當(dāng)關(guān)鍵詞細(xì)化到描述產(chǎn)品的材料特性、工藝特性時，表明產(chǎn)品技術(shù)開始步入成熟階段。 從上述中找出描述產(chǎn)品技術(shù)一般特性的詞語：彈性聯(lián)軸器、鼓形齒聯(lián)軸器、永磁材料聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器繼續(xù)檢索文獻(xiàn)。可從文獻(xiàn)數(shù)量相對較少的鼓形齒聯(lián)軸器、永磁材料聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器三者中作為選題方向。 再根據(jù)適量的(彈性聯(lián)軸器，鼓形齒聯(lián)軸器，永磁材料聯(lián)軸器，膜片聯(lián)軸器)縮小檢索范圍，得出鼓形齒聯(lián)軸器、永磁材料聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器專利數(shù)量較少。

Research on Topics of Graduation Project for Mechanical Undergraduates

JIA Li-ming

(School of Mechanical Engineering, Anhui University of Technology, Ma’anshan 243002, Anhui, China)

Key words:graduation design; topics; TRIZ theory

工科院校是培養(yǎng)工程師的搖籃，畢業(yè)設(shè)計課程是檢驗學(xué)生對已學(xué)知識的掌握程度，認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，以及創(chuàng)新意識的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是將理論與生產(chǎn)實踐相鏈接的橋梁。如何在這一環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和開拓創(chuàng)新精神，是值得探討的課題。

畢業(yè)設(shè)計選題是做好畢業(yè)論文的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響畢業(yè)論文質(zhì)量。愛因斯坦說：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要?！边x題正確、恰當(dāng)與否直接影響畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。對于畢業(yè)設(shè)計選題現(xiàn)狀，教育工作者認(rèn)為：當(dāng)前畢業(yè)設(shè)計選題時存在重復(fù)性大，創(chuàng)新不足，關(guān)聯(lián)性差，實用性不高，未充分考慮個人興趣等問題。[1-3]目前尚無高校或研究機構(gòu)從個人興趣、選題的可行性、選題流程等角度對機械類本科畢業(yè)設(shè)計選題進(jìn)行模型構(gòu)建，如果構(gòu)建這樣的模型，將有助于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

本文以培養(yǎng)機械類本科生創(chuàng)新意識，普及創(chuàng)新方法為目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計實踐，提出一種新的畢業(yè)設(shè)計選題模式。

一、畢業(yè)設(shè)計選題模式簡介

筆者將學(xué)生興趣與技術(shù)成熟度理論、TRIZ理論以及創(chuàng)造技法相結(jié)合，構(gòu)建機械類本科畢業(yè)設(shè)計選題模式如圖1所示。

(一)根據(jù)興趣及導(dǎo)師建議確定選題方向

培養(yǎng)學(xué)生對研究的興趣，是從事科研工作的前提。[4]培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實踐能力的高素質(zhì)人才對研究的興趣，是在大學(xué)本科階段教育的重要任務(wù)之一。對學(xué)生確定的畢業(yè)設(shè)計課題感不感興趣，將在很大程度上決定其投入的程度和最終畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。如果能夠結(jié)合工廠的工程實際問題和生產(chǎn)技術(shù)難題，自己發(fā)現(xiàn)并選取課題，學(xué)生將會投入更多的工作熱情。針對在選題過程中興趣不明確的學(xué)生，可由導(dǎo)師指定選題方向。

(二)TRIZ理論及創(chuàng)造技法簡介

TRIZ(Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch)理論是由前蘇聯(lián)發(fā)明家阿利赫舒列爾(G. S. Altshuller`Z)和他的團隊在分析了世界近250萬份高水平的發(fā)明專利之后總結(jié)出來的技術(shù)創(chuàng)新理論。該理論包括: 技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則，創(chuàng)新思維方法與問題分析方法，技術(shù)矛盾解決原理，發(fā)明問題解決算法ARIZ，創(chuàng)新問題標(biāo)準(zhǔn)解法，基于物理、化學(xué)、幾何學(xué)等工程學(xué)原理而構(gòu)建的知識庫等諸多內(nèi)容。[5]該理論可以為科研工作者指明方向，縮短發(fā)明創(chuàng)造的時間。學(xué)生在本科階段了解TRIZ理論，對于他的未來發(fā)展大有裨益。

現(xiàn)代創(chuàng)造學(xué)的創(chuàng)始人是美國學(xué)者奧斯本，[6]他的頭腦風(fēng)暴法可以幫助參與者思維高度活躍、打破常規(guī)的思維方式，從而產(chǎn)生大量的創(chuàng)造性設(shè)想。其他的創(chuàng)造技法有列舉法、檢核表法、設(shè)問法、檢核表法和聯(lián)想法等。創(chuàng)造技法可用于輔助創(chuàng)新。

(三)技術(shù)成熟度分析方法

目前逐步得到發(fā)展的產(chǎn)品技術(shù)成熟度分析方法有以下三個方面：

1.基于TRL產(chǎn)品技術(shù)成熟度分析方法。[7]TRL由美國NASA公司研發(fā)，可以客觀地解釋武器裝備、空間技術(shù)、水下裝備等國家大型項目產(chǎn)品的技術(shù)成熟度，簡要、清晰地表達(dá)開發(fā)狀態(tài)和技術(shù)風(fēng)險。

3.基于專利的產(chǎn)品技術(shù)成熟度分析方法。[9]TRIZ理論中的S型曲線可以描述產(chǎn)品的成熟狀態(tài)。方法是通過分析大量的專利數(shù)據(jù)，得出產(chǎn)品性能參數(shù)與專利等級、專利數(shù)量、經(jīng)濟收益等之間的對應(yīng)關(guān)系。

二、模型的使用流程舉例

(一)根據(jù)興趣及導(dǎo)師建議確定選題

在大四第一學(xué)期末選取數(shù)名學(xué)生作模型的流程測試對象。跟據(jù)學(xué)生的興趣及導(dǎo)師建議將畢業(yè)設(shè)計選題方向初定為聯(lián)軸器方向。

(二)技術(shù)成熟度分析

1.基于文獻(xiàn)計量學(xué)的產(chǎn)品技術(shù)成熟度分析(數(shù)據(jù)來源：CNKI)。在畢業(yè)設(shè)計選題時以文獻(xiàn)的數(shù)量為主。以“聯(lián)軸器”為題名檢索最近十年的文獻(xiàn)，得到相關(guān)論文1120篇(不同數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)會有所偏差)，關(guān)鍵詞有：對中誤差，同軸度，彈性聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)矩，鼓形齒，永磁材料，激光對中儀，軸承座，優(yōu)化設(shè)計，膜片聯(lián)軸器，對中傳動系統(tǒng)，柱銷，液壓螺栓，橡膠圈等。除2013年未統(tǒng)計完成的數(shù)據(jù)外，其他數(shù)據(jù)呈上升趨勢。說明聯(lián)軸器可以作為研究方向。

被引頻次最多的論文集中于2009-2010年，下載次數(shù)最多的論文也較多集中于2009-2010年。從被引頻次與下載頻次可以輔助學(xué)生找到高水平文章。

2.基于專利數(shù)量的產(chǎn)品技術(shù)成熟度分析(數(shù)據(jù)來源：國家知識產(chǎn)權(quán)局)。以“聯(lián)軸器”為專利名檢索最近十年的發(fā)明專利和實用新型專利，得到數(shù)據(jù)2 210件。運用TRIZ理論初步判斷聯(lián)軸器的技術(shù)成熟度位于成長期階段，進(jìn)一步說明聯(lián)軸器可以作為選題方向。

中圖分類號：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9247(2015)03-0099-02

Abstract:Graduation project topics directly affect the quality of graduation design. Regarding problems in graduation design, such as lacking of innovation and repetitiveness, the combination of students' interest and theories of technical maturity, TRIZ and innovative techniques can improve the practicality of topics with an initial demonstration of feasibility of the topics.

收稿日期：2014-06-30

基金項目：安徽工業(yè)大學(xué)教學(xué)研究項目(2012jg58)

作者簡介：賈黎明(1978-)，女，河南湯陰人，安徽工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院講師。

綜合上述兩種技術(shù)成熟度的判定結(jié)果，并遵循“有限目標(biāo)，能夠完成”[4]的選題原則，選取鼓形齒聯(lián)軸器和膜片聯(lián)軸器為最終研究方向。

(三)創(chuàng)造技法分析

在已有鼓形齒聯(lián)軸器和膜片聯(lián)軸器的論文文獻(xiàn)和專利中挑選適量文獻(xiàn)作為研究對象，利用缺點列舉法和特性列舉法對研究對象進(jìn)行分析，可得到若干改進(jìn)方案。如：鼓形齒聯(lián)軸器使用過程中中心偏差過大，齒面相對位移大，材料不佳、齒面硬度過低等問題，可考慮增加對中裝置，改善齒面材料性能等方案。

(四)TRIZ理論改善現(xiàn)有技術(shù)

在前述(三)選取的研究對象基礎(chǔ)上，利用2003年版的TRIZ理論矛盾矩陣表，[9]選取改善的參數(shù)為運動物體的尺寸、速度、強度、移動物體的耐久性；惡化的參數(shù)為易損壞性。查表結(jié)果如表1所示。表中提示最多的為第3條發(fā)明原理：局部性質(zhì)原則。對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)解有：同類結(jié)構(gòu)變異類；不同部分實現(xiàn)不同功能；每一部分處于最有利于其運行的條件下?？梢缘玫揭韵赂倪M(jìn)方案：改變齒形結(jié)構(gòu)，改變零件間的連接方式等。最終確定選題為：貫穿式鼓型齒聯(lián)軸器虛擬設(shè)計。

表1　矛盾矩陣表提示結(jié)果

注：本例僅用于說明模型的操作流程。

三、結(jié)語

本文通過畢業(yè)設(shè)計選題模式的構(gòu)建和實施，使TRIZ理論、技術(shù)成熟度理論、創(chuàng)造技法等技術(shù)創(chuàng)新相關(guān)方法更好地融入本科畢業(yè)設(shè)計教學(xué)過程中。通過畢業(yè)設(shè)計的選題模式訓(xùn)練，學(xué)生找到利用人類已有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思的捷徑，并意識到專利是一種技術(shù)情報，學(xué)會從中挖掘技術(shù)信息，為以后的工作或科研打下良好的基礎(chǔ)。

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(責(zé)任編輯雨春)