TRIZ方法及工具在工艺优化中的应用

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摘 要：针对制造工艺中的工艺技术问题，运用triz方法及工具来优化将提高问题的处理速度。该文在工艺实例中先对工艺问题进行瓶颈分析，再运用TRIZ理论的40个发明原理和矛盾矩阵表进行优化，提高问题的处理效率。

关键词：TRIZ 矛盾矩阵 工艺管理 工艺优化

中图分类号：F273.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（a）-0138-02

工艺是生产制造中极其重要的内容，工艺与产品的质量直接相关。复杂产品、精密产品的制造水平在很多时候取决于其生产工艺技术的水平。

生产流程及工艺问题的优化方法很多，相关的研究成果也硕果累累。由于TRIZ方法与工具在技术优化方面的强大优势，越来越多的专家学者研究将其运用到工艺优化中，并取得了不错的成果。石宇强、吴双运用IE方法分析生产工艺流程中的瓶颈问题，对瓶颈问题使用矛盾矩阵及最终理想解进行问题求解[1]；赵晶晶、段倩倩运用TRIZ的40个原理和物理矛盾解决方法来优化F-111战斗轰炸机机翼能耗的问题并取得了成功[2]；李有堂等人应用了TRIZ的矛盾分析及最终理想解优化了液压制动主缸相贯孔圆角偏离的问题[3]。

1 TRIZ理论的方法与工具概述

TRIZ理论是阿奇舒勒和他的研究团队在对数百万份高水平发明专利基础上总结出来的有关技术发展的规律，它拥有解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新方法及算法，为技术系统的优化提供强有力的方法和工具。

TRIZ理论体系中内容丰富，下面简单介绍使用到的40个发明原理及矛盾矩阵。

阿奇舒勒团队提炼出了具有普遍用途的40个发明原理并总结出了表述系统性能的39个通用参数，这些参数涉及了物理、几何和技术性能等方面。他用39×39个通用工程参数和40个发明原理构成了矛盾矩阵表[4]。在处理技术矛盾时，只要找出需要改善的参数和恶化的参数，查找矛盾矩阵表，得到对应的发明原理，利用这些发明原理进一步分析可得到解决方法。

2 运用TRIZ工艺优化的实例分析

2.1 工艺实例

下面以工艺技术问题为例进行优化，为工艺的友好处理提供思路及方法。

车间反馈某预装部件B的预装时间较长，影响生产效率。工艺人员接到反馈后，对部件B的工艺流程进行分析，认为该部件生产工艺流程中存在着瓶颈环节，制约了生产效率。工艺工程师统计相关岗位的操作工时，查找瓶颈环节。部件B工艺操作顺序说明如表1所示。

绘制出的部件B的预装工艺流程则如图1所示。

2.2 问题分析

现在来对以上工艺流程进行详细的问题分析。从工艺流程图中可以看出，工序2的操作时间远远大于其他工序，显然是该流程中的瓶颈工序。按照瓶颈理论的指导思想，非瓶颈工序的工作计划都得服从瓶颈工序，系统的有效产出决定于资源链上的薄弱环节――约束因素（瓶颈）。工序2是造成部件B预装时间长、生产效率低的根本原因。在不增加工人的前提下，只有打破瓶颈工序2，才能缩短部件B的预装工时，提高生产效率。

工艺工程师在分析工序2费时较多的原因时发现手工焊接航插是耗时过多的根本原因。而采用手工焊接的原因是该印制板是异型柔性印制板、外形不规则、刚度低、柔软、易弯曲，无法采用SMT工艺进行表贴器件焊装。因此生产效率低，产品质量离散性大，无法保证质量一致性，产品只能采用目测方法检验焊点，效率低又容易漏检。

2.3 运用TRIZ方法优化的过程

从以上的问题分析过程中，可以看出要打破瓶颈，攻克工序2操作时间过长的问题，最好的办法是把手工焊接更改为SMT贴片，可以大大提高生产效率。既不改变原有的材料及形状又要提高其可制造性，则需要增加材料或物品来辅助。根据TRIZ理论矛盾矩阵应用的第一步确定技术参数则可以选择“32可制造性”作为欲改善的参数，而选择“26物质或事物的数量”作为被恶化的参数。第二步，查找TRIZ矛盾矩阵，表2是摘抄的需要查找的阿奇舒勒矛盾矩阵表。

从矩阵表中查找32与26对应的方格，方格中对应的发明原理序号共有4个，分别是1、23、24和35。这4个发明原理与TRIZ理论40个发明原理一一对应，分别是：1-分割，23-反馈，24-中介物，35-物理/化学参数变化。下面就这些发明原理进行分析，查找解决的方法。

1-分割。此原理体现在3个方面：（1）将一个物体分割成独立的部分。（2）使物体分成容易组装和拆卸的部分。（3）增加物体被分割的程度。这个方法会破坏柔性印制板的外形，对本问题的解决不适用。

23-反馈。此原理体现在两个方面：（1）引入反馈以改善过程或动作。（2）如果反馈已经存在，改变反馈控制信息的大小或灵敏度。此原理对问题的彻底解决贡献不大。

24-中介物。此原理体现在两个方面：（1）通过中介物泶递某一个物体或某一中间过程。（2）把一个容易移动的物体和另一个物体暂时结合。此原理对问题的彻底解决帮助最大，借助中介物可以不改变原来柔性印制板的材质及外形。

35-物理/化学参数变化。此原理体现在4个方面：（1）改变物体的物理状态，即物体在气态、液体、固态方面进行改变。（2）改变物体的浓度或密度。（3）改变物体的柔性。（4）改变问题。此原理建议改变物体的柔性，而该问题中不能改变柔性印制板的材质，此原理也不适用。

综合以上分析，可以得出24号原理中介物是符合解决此次问题的原理。从此原理出发，工艺工程师采用借助辅助工装的方法来解决此问题。工艺工程师根据异型柔性印制板的特点设计了SMT焊接辅助装置。该辅助装置采用航空铝合金制成托板，在托板上加工成型4个整体定位点和12个单件印制板定位点以及固定单件异型柔性印制板的定位销，可以同时将6件异型柔性印制板精确定位、固定在托板上。

采用此辅助工装后，经实际验证，可以采用SMT工艺同时加工6件异型柔性印制板，SMT一次完成流程只需要10 min，连续生产则只需要6 min。每件异型柔性印制板由原来手工焊接的15 min减少到每件1 min或1.67 min，生产时间大幅减少并且可以采用飞针检测，产品质量的一致性得到保证。

3 结语

从此工艺实例优化过程中，采用TRIZ的矛盾矩阵及40个发明原理来解决工艺技术问题大大缩短了技术问题的处理时间，提高了问题的处理效率，提高了生产效率。因此，在工艺技术问题中，运用TRIZ方法和工具是可行的。

参考文献

[1] 石宇强，吴双.TRIZ理论在生产流程优化中的应用[J].制造业自动化，2009，31（4）：4-6.

[2] 赵晶晶，段倩倩.国内外军工企业TRIZ创新方法推广应用研究[J].科技和产业，2013，13（12）：82-85.

[3] 李有堂，崔杰，解普.基于TRIZ的加工工艺4步骤设计法[J].甘肃科学学报，2009（3）：108-112.

[4] 刘训涛，曹贺，陈国晶，等.TRIZ理论及应用[M].北京：北京大学出版社，2011.