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作者简介：王 明 42岁，工作单位：本钢设备维检修中心冷轧作业区 工程师
【摘要】简要介绍了TRIZ理论的起源、发展和思想与理论体系，以及TRIZ解题工具，包括技术矛盾、物理矛盾、物场模型等。提出了利用TRIZ理论解决液压技术问题的思路，并对TRIZ在液压工程中的应用进行了研究，针对现实中出现的液压技术问题分别采用“技术矛盾分析”、“物理矛盾分析”与“物场模型分析”给出了相应的解决方法.通过现场实践，证明了TRIZ理论在解决液压技术问题时简便可行，并且取得了明显效果，指出了将来TRIZ理论在液压技术上的应用具有广阔的前景。
【关键词】TRIZ理论 、发展、TRIZ解题工具、工程案例、液压技术
中图分类号：TH47文献标志码：A
1.TRIZ基本理论
TRIZ理论是由苏联工程师、发明家阿奇舒勒提出的一套体系相对完整的系统化的技术创新方法论和发明问题求解理论。经典TRIZ规律包括：S曲线、进化法则、40个创新原理、76个标准解、11种分离方法、科学效应库。
1.1 TRIZ的核心思想与理论体系
TRIZ的核心思想：技术系统进化过程是有客观规律可以遵循，且这些规律在不同领域里可反复出现。它是以辩证法、系统论和认识论为哲学指导，以自然科学、系统科学和思维科学的分析、研究成果为根基和支柱，以技术系统进化法则为理论基础，以技术系统、技术过程、矛盾、资源、理想化为四大基本概念，包括了解决工程矛盾问题和复杂发明问题所需的各种分析方法、解题工具和算法流程。
1.2 TRIZ中的解题工具
当一个技术系统出现问题时，虽然其表现形式可以多种多样，但均可归类到TRIZ理论中的四种问题模型之中，即：技术矛盾、物理矛盾、HOW TO模型、物场模型。与此相对应，TRIZ的解题工具也有四种，即：矛盾矩阵、分离方法、知识库和标准解法系统。
使用TRIZ理论解决发明问题，其流程大致分为三步：首先将一个待解决的实际问题抽象转化为问题模型，然后针对不同的问题模型，应用不同的TRIZ解题工具，得到解决方案模型，最后通过类比应用，得到问题的最终解决方案。
在本文中，主要应用了“技术矛盾分析”、“物理矛盾分析”与“物场模型分析”解题工具。
1.2.1 技术矛盾是指技术系统中两个参数之间存在着相互制约，简单地说，是两个参数之间的问题，是在提高技术系统中的某一个参数（特性、子系统）时，而导致了另一个参数（特性、子系统） 的恶化而产生的技术矛盾。
矛盾矩阵是TRIZ理论中为了提高解决技术矛盾的效率，搞清楚在什么情况下使用哪些创新原理，创建的矛盾矩阵表，并将描述技术矛盾的39个通用技术参数与40个创新原理建立起的对应关系，很好地解决了创新过程中人们选择发明原理的困惑。
1.2.2物理矛盾：阿奇舒勒定义了物理矛盾：对同一个对象的某个特性提出了互斥的要求。常见的物理矛盾可以是针对几何参数、物理参数的，也可以针对功能参数。
为了解决物理矛盾，阿奇舒勒总结了11个分离原理，这11个分离原理可以概括为4种分离方法：时间分离、空间分离、条件分离、系统级别上的分离。利用分离方法解决物理矛盾，大致可以分为以下三个步骤：1）分析技术系统；2）定义物理矛盾；3）解决物理矛盾。
1.2.3物场模型：阿奇疏勒将技术系统简化为以下形式：技术系统是由物质和场这两种元所构成的集合体。物场模型就是从功能的角度对技术系统进行抽象和建模，利用物质和场的概念对技术系统进行分析，不仅可以找出技术系统中所包含的所有实体性对象，而且可以找出存在于这些实体性对象之间的作用关系，从而揭示出技术系统的作用机制。这种以技术系统为分析对象，以物质和场为基本分析要素，以揭示技术系统的作用机制为目的的分析方法，称为物-场分析方法。
物质：指工程系统中包含的任意复杂级别的具体对象，可以是任何实质性的东西，例如：基本粒子，铅笔，汽车等。场：在物理学中，人们把实现物质微粒之间相互作用的物质形式叫做场。按照可控性由低到高的顺序，可以将场依次排列为：重力场--机械场--声场--热场--化学场--电场--磁场—辐射场。
物场模型至少应该包含以下三个元素：
第一种物质（S1）--作用的承受者（或称为产品）
第二种物质（S2）--作用的施加者（或称为工具）
场（F）--存在于作用施加者与作用承受者之间的作用。
最基本的完整的物场模型应该是一个三角形结构，如图1所示：
图1 基本的完整的物场模型
2.工程案例
液压系统具有结构紧凑、惯性小、重量轻、传动平稳、易于实现过载保护和无级变速、标准化程度高等优点，而在冶金行业中得到广泛应用。随之而来的是出现大量的液压工程技术问题需要解决。实际工作中，采用TRIZ理论解决了很多液压技术问题，现介绍几个典型的案例。
2.1利用技术矛盾原理解决多级油缸活塞杆安装问题
案例：三级油缸中，一级活塞杆与儿级活塞杆、二级活塞杆与三级活塞杆之间采用橡胶密封圈密封。为保证密封可靠性，密封圈材质较硬，且外径大于下一级油缸缸筒内壁约3-4mm，导致活塞安装困难。
一 确定技术矛盾
工作目的：快速的安装油缸。目前使用的方法：锤击或用压力机将活塞压入油缸缸筒。
目前方法的优点：用简单的方法完成安装任务。目前方法的缺点：费时费力，且易损坏密封和活塞杆。
二 表达技术矛盾
技术矛盾 改善的参数 恶化的参数
为保证密封可靠性，活塞杆密封圈材质较硬，且外径大于下一级活塞杆筒内壁约3～4mm， 导致下一级活塞杆筒安装困难。 27可靠性 34可维修性 三 解决技术矛盾
查70版矛盾矩阵表
恶化的参数
可维修性
可靠性 1，11
分析TRIZ通解得领域解
创新原理 提示思考
1分割原理 由于分割密封和活塞杆会导致设备性能下降，且易损坏。因此，决定采用预补偿原理。
11 预补偿原理
答案：做一个导向钢套，钢套内壁呈锥形，大口内径和密封圈外径相近，小口内径与下一级活塞杆筒内径相同。钢套套上活塞及密封圈，小口对准缸筒安装，既不损坏密封和活塞杆，又省时省力。
2.2利用物理矛盾原理解决密封安装问题
案例：安装液压缸V型密封时，密封需先经过活塞外壁然后嵌入活塞槽内，活塞外壁直径大于活塞槽。V型密封硬度高、内径小，导致安装困难。
一 分析技术系统
确定技术系统组成元素：V型密封、活塞。
问题根源：为了保证油缸密封性能良好，就要使V型密封具有足够的硬度和较小的内径，这导致安装困难。关键参数：密封硬度、密封内径。
二 定义物理矛盾
油缸工作时，密封应该硬、内径小，以保证良好的密封性能。密封安装时，密封应该软，内径大，以保证安装方便且不损伤密封。
三 解决物理矛盾
相反特性的时间分离：在不同的时间实现对同一个参数的不同要求。
密封硬度低、内径大 密封硬度高、内径小
安装时 工作时
15动态化原理 9预先反作用原理
答案：事先将密封加热，受热后，密封膨胀内径变大，硬度降低，便于安装。工作时，温度降低，内径和硬度恢复正常，确保油缸密封良好。
2.3利用物质-场标准解法处理步进梁升降不同步问题
案例：步进梁升降由液压系统控制的入口、出口油缸完成，油缸的速度通过伺服阀调节。有时，入、出口油缸不同步，造成步进梁倾斜。
模型属于“完整但存在有害作用”类型，对应标准解1.2.1、1.2.2 、1.2.4、1.2.5分析物质 —— 场，得标准解1.2.1，引入外部物质，消除有害作用。
答案：在步进梁的入口和出口处安装编码器，监控步进梁位置，并将信号传至液压控制系统。如果步进梁发生倾斜，则调整伺服阀的开口大小，进而控制入、出口步进梁的速度，使步进梁平衡。
通过以上实例可知：应用TRIZ理论，将待解决的问题转化为问题模型，且通过查询矛盾矩阵和建立物场模型，运用“物理矛盾”和“技术矛盾”、“物场模型分析”等，有效地解决了液压技术问题。
通过应用TRIZ理论解决液压技术问题，可以深深地体会到，技术创新不仅有方法、有规律可循，而且有原理、有工具。可以借助TRIZ的这些方法、规律、原理和工具，达到解决问题的目的。我们相信，随着时间的推移和社会的发展，TRIZ理论在液压技术上的应用将会具有非常广阔的前景。
参考文献：
[1]. 成大先.《机械设计手册》. 化学工业出版社，2010.
[2]. 张磊 陈榕林.《实用液压技术》.机械工业出版社，1988.
[3]. 李海军 丁雪燕. 《经典TRIZ通俗读本》.中国科学技术出版社，2009.
【摘要】简要介绍了TRIZ理论的起源、发展和思想与理论体系，以及TRIZ解题工具，包括技术矛盾、物理矛盾、物场模型等。提出了利用TRIZ理论解决液压技术问题的思路，并对TRIZ在液压工程中的应用进行了研究，针对现实中出现的液压技术问题分别采用“技术矛盾分析”、“物理矛盾分析”与“物场模型分析”给出了相应的解决方法.通过现场实践，证明了TRIZ理论在解决液压技术问题时简便可行，并且取得了明显效果，指出了将来TRIZ理论在液压技术上的应用具有广阔的前景。
【关键词】TRIZ理论 、发展、TRIZ解题工具、工程案例、液压技术
中图分类号：TH47文献标志码：A
1.TRIZ基本理论
TRIZ理论是由苏联工程师、发明家阿奇舒勒提出的一套体系相对完整的系统化的技术创新方法论和发明问题求解理论。经典TRIZ规律包括：S曲线、进化法则、40个创新原理、76个标准解、11种分离方法、科学效应库。
1.1 TRIZ的核心思想与理论体系
TRIZ的核心思想：技术系统进化过程是有客观规律可以遵循，且这些规律在不同领域里可反复出现。它是以辩证法、系统论和认识论为哲学指导，以自然科学、系统科学和思维科学的分析、研究成果为根基和支柱，以技术系统进化法则为理论基础，以技术系统、技术过程、矛盾、资源、理想化为四大基本概念，包括了解决工程矛盾问题和复杂发明问题所需的各种分析方法、解题工具和算法流程。
1.2 TRIZ中的解题工具
当一个技术系统出现问题时，虽然其表现形式可以多种多样，但均可归类到TRIZ理论中的四种问题模型之中，即：技术矛盾、物理矛盾、HOW TO模型、物场模型。与此相对应，TRIZ的解题工具也有四种，即：矛盾矩阵、分离方法、知识库和标准解法系统。
使用TRIZ理论解决发明问题，其流程大致分为三步：首先将一个待解决的实际问题抽象转化为问题模型，然后针对不同的问题模型，应用不同的TRIZ解题工具，得到解决方案模型，最后通过类比应用，得到问题的最终解决方案。
在本文中，主要应用了“技术矛盾分析”、“物理矛盾分析”与“物场模型分析”解题工具。
1.2.1 技术矛盾是指技术系统中两个参数之间存在着相互制约，简单地说，是两个参数之间的问题，是在提高技术系统中的某一个参数（特性、子系统）时，而导致了另一个参数（特性、子系统） 的恶化而产生的技术矛盾。
矛盾矩阵是TRIZ理论中为了提高解决技术矛盾的效率，搞清楚在什么情况下使用哪些创新原理，创建的矛盾矩阵表，并将描述技术矛盾的39个通用技术参数与40个创新原理建立起的对应关系，很好地解决了创新过程中人们选择发明原理的困惑。
1.2.2物理矛盾：阿奇舒勒定义了物理矛盾：对同一个对象的某个特性提出了互斥的要求。常见的物理矛盾可以是针对几何参数、物理参数的，也可以针对功能参数。
为了解决物理矛盾，阿奇舒勒总结了11个分离原理，这11个分离原理可以概括为4种分离方法：时间分离、空间分离、条件分离、系统级别上的分离。利用分离方法解决物理矛盾，大致可以分为以下三个步骤：1）分析技术系统；2）定义物理矛盾；3）解决物理矛盾。
1.2.3物场模型：阿奇疏勒将技术系统简化为以下形式：技术系统是由物质和场这两种元所构成的集合体。物场模型就是从功能的角度对技术系统进行抽象和建模，利用物质和场的概念对技术系统进行分析，不仅可以找出技术系统中所包含的所有实体性对象，而且可以找出存在于这些实体性对象之间的作用关系，从而揭示出技术系统的作用机制。这种以技术系统为分析对象，以物质和场为基本分析要素，以揭示技术系统的作用机制为目的的分析方法，称为物-场分析方法。
物质：指工程系统中包含的任意复杂级别的具体对象，可以是任何实质性的东西，例如：基本粒子，铅笔，汽车等。场：在物理学中，人们把实现物质微粒之间相互作用的物质形式叫做场。按照可控性由低到高的顺序，可以将场依次排列为：重力场--机械场--声场--热场--化学场--电场--磁场—辐射场。
物场模型至少应该包含以下三个元素：
第一种物质（S1）--作用的承受者（或称为产品）
第二种物质（S2）--作用的施加者（或称为工具）
场（F）--存在于作用施加者与作用承受者之间的作用。
最基本的完整的物场模型应该是一个三角形结构，如图1所示：
图1 基本的完整的物场模型
2.工程案例
液压系统具有结构紧凑、惯性小、重量轻、传动平稳、易于实现过载保护和无级变速、标准化程度高等优点，而在冶金行业中得到广泛应用。随之而来的是出现大量的液压工程技术问题需要解决。实际工作中，采用TRIZ理论解决了很多液压技术问题，现介绍几个典型的案例。
2.1利用技术矛盾原理解决多级油缸活塞杆安装问题
案例：三级油缸中，一级活塞杆与儿级活塞杆、二级活塞杆与三级活塞杆之间采用橡胶密封圈密封。为保证密封可靠性，密封圈材质较硬，且外径大于下一级油缸缸筒内壁约3-4mm，导致活塞安装困难。
一 确定技术矛盾
工作目的：快速的安装油缸。目前使用的方法：锤击或用压力机将活塞压入油缸缸筒。
目前方法的优点：用简单的方法完成安装任务。目前方法的缺点：费时费力，且易损坏密封和活塞杆。
二 表达技术矛盾
技术矛盾 改善的参数 恶化的参数
为保证密封可靠性，活塞杆密封圈材质较硬，且外径大于下一级活塞杆筒内壁约3～4mm， 导致下一级活塞杆筒安装困难。 27可靠性 34可维修性 三 解决技术矛盾
查70版矛盾矩阵表
恶化的参数
可维修性
可靠性 1，11
分析TRIZ通解得领域解
创新原理 提示思考
1分割原理 由于分割密封和活塞杆会导致设备性能下降，且易损坏。因此，决定采用预补偿原理。
11 预补偿原理
答案：做一个导向钢套，钢套内壁呈锥形，大口内径和密封圈外径相近，小口内径与下一级活塞杆筒内径相同。钢套套上活塞及密封圈，小口对准缸筒安装，既不损坏密封和活塞杆，又省时省力。
2.2利用物理矛盾原理解决密封安装问题
案例：安装液压缸V型密封时，密封需先经过活塞外壁然后嵌入活塞槽内，活塞外壁直径大于活塞槽。V型密封硬度高、内径小，导致安装困难。
一 分析技术系统
确定技术系统组成元素：V型密封、活塞。
问题根源：为了保证油缸密封性能良好，就要使V型密封具有足够的硬度和较小的内径，这导致安装困难。关键参数：密封硬度、密封内径。
二 定义物理矛盾
油缸工作时，密封应该硬、内径小，以保证良好的密封性能。密封安装时，密封应该软，内径大，以保证安装方便且不损伤密封。
三 解决物理矛盾
相反特性的时间分离：在不同的时间实现对同一个参数的不同要求。
密封硬度低、内径大 密封硬度高、内径小
安装时 工作时
15动态化原理 9预先反作用原理
答案：事先将密封加热，受热后，密封膨胀内径变大，硬度降低，便于安装。工作时，温度降低，内径和硬度恢复正常，确保油缸密封良好。
2.3利用物质-场标准解法处理步进梁升降不同步问题
案例：步进梁升降由液压系统控制的入口、出口油缸完成，油缸的速度通过伺服阀调节。有时，入、出口油缸不同步，造成步进梁倾斜。
模型属于“完整但存在有害作用”类型，对应标准解1.2.1、1.2.2 、1.2.4、1.2.5分析物质 —— 场，得标准解1.2.1，引入外部物质，消除有害作用。
答案：在步进梁的入口和出口处安装编码器，监控步进梁位置，并将信号传至液压控制系统。如果步进梁发生倾斜，则调整伺服阀的开口大小，进而控制入、出口步进梁的速度，使步进梁平衡。
通过以上实例可知：应用TRIZ理论，将待解决的问题转化为问题模型，且通过查询矛盾矩阵和建立物场模型，运用“物理矛盾”和“技术矛盾”、“物场模型分析”等，有效地解决了液压技术问题。
通过应用TRIZ理论解决液压技术问题，可以深深地体会到，技术创新不仅有方法、有规律可循，而且有原理、有工具。可以借助TRIZ的这些方法、规律、原理和工具，达到解决问题的目的。我们相信，随着时间的推移和社会的发展，TRIZ理论在液压技术上的应用将会具有非常广阔的前景。
参考文献：
[1]. 成大先.《机械设计手册》. 化学工业出版社，2010.
[2]. 张磊 陈榕林.《实用液压技术》.机械工业出版社，1988.
[3]. 李海军 丁雪燕. 《经典TRIZ通俗读本》.中国科学技术出版社，2009.