張 燕 許 闡 張 輝

（海南大學機電工程學院 海南?？?570228）

隨著科學技術的不斷革新，社會對創(chuàng)新型人才的需求與日俱增［1］，但傳統(tǒng)高等教育體制下，多數(shù)大學生受到應試教育影響，缺乏創(chuàng)新意識和實踐經(jīng)驗。在大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新，外部世界變化日新月異的時代背景下，這些缺乏創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力大學生在面對工作中的實際問題時，往往無法將自己所學與工作崗位實際需求相結合，這也成為當前多數(shù)大學生就業(yè)的一大阻礙［2‐3］。

1 TRIZ創(chuàng)新方法

TRIZ理論是20世紀50年代蘇聯(lián)的阿奇舒勒通過研究世界各國250多萬件專利，總結出的一套發(fā)明問題解決理論。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，TRIZ 理論已經(jīng)成為一套成熟的理論，能夠快速有效找到問題的理想解法，被應用到世界各國各行業(yè)的眾多企業(yè)中。TRIZ 理論提供了包括系統(tǒng)進化法則、40個發(fā)明原理、矛盾矩陣等在內的一整套科學問題求解流程［4］，應用TRIZ 理論進行發(fā)明創(chuàng)新可大大縮短研發(fā)周期。

近年來，許多高校也引進TRIZ 理論作為大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導理論，并開設了大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導課程，舉辦各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，如“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”中國大學生創(chuàng)業(yè)計劃大賽等［5］，不僅激發(fā)了大學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情，更讓學生在解決實際問題的過程中開闊眼界，打開思維，將自己的專業(yè)知識運用于實踐中，快速提高自己的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力［6］。本文以一種可調節(jié)式雙齒輥椰子殼肉分離機為例，分析TRIZ理論在大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐中的應用。

2 基于TRIZ理論的創(chuàng)新實踐應用

TRIZ 理論認為發(fā)明問題的解決在于化解系統(tǒng)中各種矛盾沖突，包括技術矛盾、物理矛盾等，通過研究各學科原理和法則，得出不同角度和方向化解矛盾的方法，最終得到發(fā)明問題最優(yōu)解。利用TRIZ 理論解決發(fā)明創(chuàng)新問題可分為以下3 個步驟（圖1），即將實際問題轉化成為TRIZ 問題后，利用矛盾矩陣分析出理想解決方案會出現(xiàn)的矛盾沖突，再通過查找TRIZ 提供的發(fā)明問題原理，逐步解決沖突，得到理想的解決方案。

圖1 TRIZ理論解決問題流程

2.1 問題分析與理想模型建立

目前，大中型椰子加工場獲取椰肉的方法是手工開椰取肉，不僅大量椰肉被舍棄，而且椰肉椰殼分離效率低。以椰肉和人為主體建立物‐場模型，人為主動作用體，那么人對椰肉就是有用但不充分作用，此時人與椰肉構建得到效應不足的完整模型。為了得到椰肉椰殼分離設備的合理方案，將分以下5個步驟定義最終理想解：

2.1.1 設計的最終目的

提高椰肉椰殼分離的質量和效率，滿足大中型椰子加工場的需求。

2.1.2 最終理想解

得到一臺能滿足大中型椰子加工場需求的機器。

2.1.3 達到理想解遇到的障礙

椰殼質地堅硬、厚實，與椰肉緊密接觸，難以輕易分離；椰子直徑大小有差異。

2.1.4 出現(xiàn)這種障礙的結果

手工開椰取肉難度大、危險性大、浪費嚴重，現(xiàn)有設備開椰效率低，不能完成不同尺寸椰子的殼肉分離工作。

2.1.5 不出現(xiàn)這種障礙的條件

椰肉分離設備能夠高效高質分離不同尺寸地椰肉椰殼。

通過理想模型分析，得出最終理想解物‐場模型，理想方案即為：設計一臺能夠高效、高質量分離不同尺寸的椰肉椰殼設備，滿足大中型椰子加工場地需求。

2.2 問題轉化與解決

在發(fā)明創(chuàng)新過程中，通常為了實現(xiàn)某一功能或提高某種效率，不得不忽略因此產生的負面效應，或采用折中方式試圖將二者平衡。TRIZ 理論將發(fā)明問題中出現(xiàn)的實際問題總結為39 個通用工程參數(shù)，并提供阿齊舒勒矛盾矩陣來化解工程參數(shù)之間的矛盾，得到最終理想方案［7］。在建立完整的物‐場模型之后，分析得到了實現(xiàn)最終理想解所出現(xiàn)的技術矛盾，并利用矛盾矩陣將其化解。通過矛盾矩陣解決后，得到最終理想解，出現(xiàn)關鍵問題后，進行整機的結構設計，并利用TRIZ 理論進行改進。

由TRIZ中物‐場模型理論分析，機器工作過程中會同時對自身和椰子造成一定損害，于是構建有害效應的完整模型，并根據(jù)TRIZ 中發(fā)明問題的標準解法中，一級解法里引入一個工具消除有害作用，來解決機器的損耗問題。單輥式椰子殼肉破碎機工作時，齒輪輥與外殼直接對椰子進行破碎，會對機器造成損耗，于是加入了擠壓板配合齒輪輥對椰子進行破碎，消除破碎過程對機器外殼和機身損耗。同時加入清梳板對齒輥與齒輥外殼中間夾雜的物料進行梳理清除，防止物料卡塞，提高機器使用壽命，得到單輥式椰子殼肉分離機。由TRIZ 物—場模型理論分析，機器破碎后對椰肉和椰殼分離效果較差，形成效應不足的完整模型，根據(jù)TRIZ 中對于效應不足的完整模型的一般解法，增加另一個場來強化有用效應來解決效應不足問題。具體解法為：增加破碎機構的輥數(shù)，得到對輥破碎機構；增強對椰殼的破碎程度，達到殼肉分離的效果；增加調節(jié)裝置，實現(xiàn)對不同尺寸椰子的殼肉分離。

2.3 整機設計與實現(xiàn)

經(jīng)過上述問題分析后，設計出可調節(jié)式雙齒輥椰子殼肉分離機，能使椰子的椰肉與椰殼快速分離，且能根據(jù)椰子大小調節(jié)所獲椰肉塊大小，當椰子的大小不同時，為避免獲得殼肉分離不充分或產生較多碎渣的椰肉，實際使用過程中，會先讓椰子通過一個初步篩選器，分出直徑140～160、160～180、180～200 mm3個種類，對應調節(jié)裝置中調節(jié)旋鈕的小、中、大3個檔位，保證齒輥之間的距離為最佳破碎距離。確定各項參數(shù)后進行加工組裝，最終樣機實現(xiàn)殼肉分離效果的最佳條件為椰子直徑為170 mm、投料速度1個/s、齒輥轉速280 r/min、齒輥間隙600 mm。

2.4 創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)實踐

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導師的指導下，學生利用TRIZ 理論不斷創(chuàng)新，研發(fā)出開椰取汁機、可調節(jié)式雙齒輥椰子殼肉分離機、椰子智能加工流水線等，受到包括中央電視臺《我愛發(fā)明》欄目、海南日報等多家網(wǎng)絡新聞媒體報道。除此之外，該學生團隊也參加眾多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽并斬獲大獎。TRIZ 理論的強大之處在于能為人們創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題提供系統(tǒng)的理論和方法。即TRIZ 理論是一種全新的創(chuàng)新教學方式，讓學生們自己動手完成感興趣的項目，從這個過程中學習各學科以及跨學科的知識，喚醒學生內在動力，引導學生探索、求知的熱情，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力。

3 結語

傳統(tǒng)高等教育禁錮了學生的創(chuàng)新思維，僅僅增設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導課程無法快速彌補學生在創(chuàng)新思維與能力上的缺漏，只有在學習創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論的同時解決實際問題，才能快速激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。TRIZ 理論作為一種成熟的問題解決理論，不僅能夠應用在各行業(yè)技術領域的創(chuàng)新［8］，還能作為大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導理論，幫助大學生開拓思維，在嘗試解決實際問題的過程中不斷提升自己。