劉心聲，滕海坤

（黑河學院 計算機與信息工程學院，黑龍江 黑河 164300）

目前，應(yīng)用型本科院校面臨學生應(yīng)用創(chuàng)新能力缺失的問題，大都在不斷地探索學生應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的模式與途徑，利用TRIZ理論進行應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)是我院長期探索的一種途徑。TRIZ是前蘇聯(lián)發(fā)明家G. S. Altshuller在1946年創(chuàng)立的發(fā)明問題解決理論，提供了一系列發(fā)明問題解決工具和方法，是目前較為完善的創(chuàng)新能力培養(yǎng)理論體系之一。

學生要具有一定的應(yīng)用創(chuàng)新能力，則必須要掌握一定的創(chuàng)新方法、工具，為此我們在人才培養(yǎng)方案中設(shè)置了《TRIZ創(chuàng)新基礎(chǔ)》課程，為學生提供創(chuàng)新能力理論體系支撐，但僅掌握創(chuàng)新理論體系是不夠的，它不能轉(zhuǎn)化為學生的應(yīng)用創(chuàng)新能力，我們通過課外科技創(chuàng)新活動，引導(dǎo)師生利用TRIZ理論進行發(fā)明創(chuàng)新，下面就以路面散糧撿拾機的研制為例，來說明TRIZ理論在產(chǎn)品研制過程中的應(yīng)用分析。

1 散糧撿拾機工作原理

散糧撿拾機主要由撿拾裝置、篩選分離裝置、糧食升運裝置等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。首先，通過撿拾裝置撿取地面上的散落糧食，使用四桿仿形裝置確保散糧撿拾機與拖拉機（動力裝置）穩(wěn)固連接，同時控制撿拾裝置與地面的距離，使得收集糧食更加精確；其次，使兩層震動大篩分離裝置將雜物與糧食進行有效分離，提高糧食清潔率；最后通過升運裝置輸送至運輸車上。系統(tǒng)每個裝置都是模塊化，簡化了組裝難度，降低了維修成本。

圖1 散糧撿拾機結(jié)構(gòu)圖

2 存在問題及限制條件

2.1 存在問題

（1）撿拾裝置風口堵塞：比如一些較大的秸稈雜草、塑料進入撿拾裝置導(dǎo)致風口堵塞；

（2）糧食與雜質(zhì)（土壤、石子）分離效果：不同糧食的重量不同，所撿拾的東西也不一樣，例如一粒黃豆的重量和一個細小石子差不多，分離時若是根據(jù)重量來分離很難分離開；另外，若是在壟溝中，收割機剩下的糧食和秸稈以及一些土壤混合在一起很難分離；

（3）根據(jù)路面狀況及散落糧食的密度自動調(diào)整撿拾裝置離地高度：散落糧食密集程度不同，撿拾裝置所需離地的高度也應(yīng)不同。若是散落的密度大，而撿拾裝置離地高度較矮，吸拾地面面積較小，則吸入散落的糧食就會比離地面相對較高時少，從而達不到快速撿拾散落糧食的目的。

2.2 限制條件

（1）本設(shè)備多用于公路旁平整地帶：農(nóng)村道路多為不平坦路面，有時非常不利于撿拾機對散落糧食的撿拾。

（2）撿拾裝置離地高度及吸風口風力的智能化控制約束條件，目前只能由司機根據(jù)路面平整情況及路面糧食密度來進行手動控制調(diào)整。

（3）撿拾只適合在春秋季節(jié)，而在冬天，散落糧食混雜積雪中，無法撿拾。

3 TRIZ理論應(yīng)用分析

3.1 系統(tǒng)分析

本設(shè)備基于模塊組件構(gòu)建，根據(jù)TRIZ技術(shù)系統(tǒng)進化法則和分割、組合等原理，對其功能模塊組成優(yōu)化分析如圖2所示。首先，建立模塊列表，描述設(shè)備模塊組成及各模塊的層次；其次進行作用分析，描述各模塊之間的相互作用關(guān)系；最后，建立模塊的功能模型，使用規(guī)范化的語言進行描述。

圖2 功能模塊分析圖

圖4 方案1散糧撿拾機示意圖

圖3 因果鏈分析圖

3.2 因果分析

根據(jù)路面散落糧食撿拾存在的問題及限制條件，分析產(chǎn)生這些問題的各種因素，得出圖3所示的因果鏈分析圖，然后根據(jù)TRIZ矛盾矩陣工具繪制系統(tǒng)矛盾矩陣表，確定系統(tǒng)最優(yōu)化解。

3.3 創(chuàng)新優(yōu)化方案

方案1：根據(jù)因果鏈分析，利用TRIZ分離、組合、氣動和液壓等原則，使用Solidworks軟件進行散糧撿拾機繪圖設(shè)計（如圖4所示），使用離心風機一體化裝置實現(xiàn)散糧的撿拾、雜質(zhì)分離和升運功能，達到糧食的撿拾效果。經(jīng)過產(chǎn)品試驗發(fā)現(xiàn)，由于系統(tǒng)使用了離心風機，散糧破碎率較高。

方案2：利用TRIZ物—場分析法對方案1中存在的問題進行分析，根據(jù)TRIZ理論局部作用或過量作用、機械振動等原則，將本系統(tǒng)改為模塊化設(shè)計，使用貫流式風機實現(xiàn)糧食的撿拾功能，然后利用兩層震動大篩實現(xiàn)糧食與雜物的篩選分離，最后使用液壓馬達和螺旋輸送至運輸車上，如圖5所示。經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，提高了糧食撿拾效率，降低了糧食破碎率，提高了糧食清潔率。

3.4 方案評價

針對利用TRIZ理論得出的技術(shù)方案2改進產(chǎn)品設(shè)計，結(jié)合實際生產(chǎn)，制造樣機，經(jīng)操作人員實際使用，從安裝過程到撿拾糧食各方面指標都大大提高。產(chǎn)品易于生產(chǎn)組裝，降低維修難度；提高了糧食撿拾效率和清潔率，降低了糧食破碎率和吸風口的堵塞情況；利用液壓馬達和螺旋輸送裝置提高輸送能力。這一樣機在2017第五屆全國“TRIZ”杯大學生創(chuàng)新方法大賽上榮獲發(fā)明制作類國家級三等獎。

圖5 方案2散糧撿拾機改進示意圖

4 結(jié)語

TRIZ理論作為創(chuàng)新方法的一種，在解決實際問題、產(chǎn)品改進、新產(chǎn)品研發(fā)等方面起到積極作用。本文利用這一創(chuàng)造性思維方法，結(jié)合原方案存在的問題進行技術(shù)改進，對整個裝置進行創(chuàng)造研發(fā)，最終設(shè)計出一個具有創(chuàng)新性、實用性的設(shè)計方案。

通過利用TRIZ理論研制路面散糧撿拾機這一案例，課題組成員研究認為：要培養(yǎng)提升應(yīng)用型本科學生的應(yīng)用創(chuàng)新能力，首先應(yīng)該通過課程體系讓學生掌握一定的發(fā)明創(chuàng)新理論，然后利用相應(yīng)的專業(yè)課程實例融入創(chuàng)新理論方法論，最后通過一個個課外創(chuàng)新項目，引導(dǎo)學生應(yīng)用創(chuàng)新，并通過參加各種大賽進行檢驗，激發(fā)學生應(yīng)用創(chuàng)新興趣。通過這種培養(yǎng)途徑，學生的應(yīng)用創(chuàng)新能力得到飛速提升。

[1]梁秋艷.T RI Z理論在大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目中的應(yīng)用與實踐[J].高教論壇,2016, (8).

[2]楊雪榮.基于T RI Z理論的軌檢小車機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計[J].包裝工程,2016, (7).