李可用 羅海有 朱佳俊

（遼寧工業(yè)大學(xué)，錦州 121001）

創(chuàng)新為企業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)勁的動力，提高了企業(yè)的競爭力，并由此占領(lǐng)市場先機(jī)，獲得極高的產(chǎn)品附加值，從而為產(chǎn)品的再創(chuàng)新和企業(yè)的快速發(fā)展提供更多的資金支持。因此，走創(chuàng)新發(fā)展的良性循環(huán)道路，是企業(yè)的唯一正確選擇。鑒于此，本文以質(zhì)量功能配置（Quality Function Deployment，QFD）與發(fā)明問題解決理論（Theory of the Solution of Inventive Problems，TRIZ）為基礎(chǔ)，深度發(fā)掘用戶需求，進(jìn)而構(gòu)建系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計模型，并以工業(yè)加濕器為例演繹了系統(tǒng)創(chuàng)新過程。

1 QFD與TRIZ

1.1 QFD法

QFD是由日本質(zhì)量管理大師赤尾洋二和水野滋于20世紀(jì)70年代初提出的分析理論，旨在尋找顧客明示的需求，并積極探索顧客的未知需求，以此進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)劃和工藝設(shè)計，盡最大努力使產(chǎn)品符合顧客期望。目前，該方法已經(jīng)大量應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，并取得了顯著成效，其核心為“質(zhì)量屋”，在產(chǎn)品創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計時不可或缺[1-2]。QFD的四階段模式展開過程如圖1所示。整個QFD過程劃分為4個階段：產(chǎn)品規(guī)劃階段、零部件配置階段、工藝設(shè)計階段和生產(chǎn)/質(zhì)量控制階段。每個階段構(gòu)建一個矩陣，設(shè)計輸出為產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)、零部件特征和生產(chǎn)工藝要求。

由圖1可以看出，QFD四階段模式的每個階段的矩陣構(gòu)成一個清晰的質(zhì)量屋，各個階段的質(zhì)量屋形成一個完整系統(tǒng)承接關(guān)系，即上一過程的輸出是下一過程的輸入，從而將上一過程的顧客需求轉(zhuǎn)變?yōu)橄乱贿^程的技術(shù)特性。產(chǎn)品規(guī)劃矩陣3將顧客需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)特性；零部件開發(fā)過程將產(chǎn)品規(guī)劃過程的技術(shù)特性作為輸入，以此分析影響該技術(shù)特性的零部件特性（如技術(shù)參數(shù)、大小尺寸、材料等），并進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，利用最重要的零件特征構(gòu)建產(chǎn)品質(zhì)量屋。

1.2 TRIZ

TRIZ是由蘇聯(lián)發(fā)明家阿奇舒勒總結(jié)了世界上大量發(fā)明專利后提出的。該理論的核心是為創(chuàng)新設(shè)計中存在的沖突提供解決辦法，通過技術(shù)矛盾解決矩陣，尋找矛盾的最優(yōu)解決方案。它由39個通用工程參數(shù)和40個發(fā)明創(chuàng)造原理及它們之間的對應(yīng)關(guān)系組成[3]，主要應(yīng)用于技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域，揭示產(chǎn)品創(chuàng)新優(yōu)化所遵循的規(guī)律模式，從而為創(chuàng)新設(shè)計指明方向。其主要的解題邏輯如圖2所示。

2 基于QFD/TRIZ的系統(tǒng)創(chuàng)新模型構(gòu)建

在產(chǎn)品創(chuàng)新的過程中，QFD能夠?qū)⒉煌瑏碓吹男枨筠D(zhuǎn)換為相應(yīng)的工程參數(shù)語言，使設(shè)計人員明白“需要什么樣的設(shè)計”；TRIZ則提供設(shè)計方法，指明需要“如何設(shè)計”。通過兩者的系統(tǒng)整合，在實現(xiàn)創(chuàng)新目標(biāo)的同時，解決了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程中的各種矛盾[4]。基于QFD與TRIZ的創(chuàng)新流程如圖3所示。

3 系統(tǒng)創(chuàng)新實例分析

本文以工業(yè)加濕器為研究對象，詳細(xì)分析了基于QFD與TRIZ的系統(tǒng)創(chuàng)新過程，主要方法步驟如下：第一，對國內(nèi)外加濕器的現(xiàn)狀進(jìn)行研究分析，以明確未來工業(yè)加濕器發(fā)展創(chuàng)新的需求；第二，將需求轉(zhuǎn)化為設(shè)計要求，從而根據(jù)QFD建立工業(yè)加濕器的簡化質(zhì)量屋；第三，分析和確定參數(shù)相關(guān)關(guān)系，并根據(jù)TRIZ將呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系參數(shù)轉(zhuǎn)換為技術(shù)矛盾，并建立矛盾矩陣表；第四，根據(jù)40個發(fā)明原理找出問題解決方法，最終確定方案并完成工業(yè)加濕器的創(chuàng)新設(shè)計。

3.1 車間對工業(yè)加濕器的需求分析

工業(yè)加濕器的創(chuàng)新應(yīng)當(dāng)立足于工業(yè)生產(chǎn)所需，通過調(diào)查當(dāng)?shù)氐能囬g，得出車間對工業(yè)加濕器的需求指標(biāo)，即能夠自主移動、能夠智能檢測空氣濕度、能夠清理灰塵、外形尺寸合理、價格適中、節(jié)能、運(yùn)行靜音以及能提供更多功能。

3.2 質(zhì)量屋及矛盾矩陣表構(gòu)建

質(zhì)量屋是QFD的主要技術(shù)工具，根據(jù)車間需求分析構(gòu)建的工業(yè)加濕器的簡化質(zhì)量屋，如圖4所示。

從圖4分析得出，功能多樣和質(zhì)量兩個指標(biāo)之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，即在實現(xiàn)加濕器功能多樣的同時，勢必會增加加濕器自身的質(zhì)量，因此“功能多樣”與“質(zhì)量”之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，是設(shè)計過程中的技術(shù)沖突。根據(jù)TRIZ矩陣表，可將該沖突轉(zhuǎn)化為TRIZ標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)（新）中的適應(yīng)性、通用性（32）和運(yùn)動物體的質(zhì)量（1）之間的技術(shù)沖突[5]。

3.3 技術(shù)矛盾解決及加濕器創(chuàng)新設(shè)計

根據(jù)TRIZ矩陣表，基于TRIZ解決上述技術(shù)矛盾的發(fā)明原理內(nèi)容、實際問題分析及結(jié)果如圖5所示。

為了解決加濕器創(chuàng)新優(yōu)化中存在的技術(shù)沖突，可采用多用性原理、反向作用原理、曲面化原理、柔性殼體原理以及多孔材料原理等。本著設(shè)計多功能車間加濕器的初衷，將自主移動、加濕和智能識別功能集于一身，對加濕器的外形進(jìn)行簡化，以減輕其質(zhì)量。通過使用柔性輕質(zhì)外殼，一方面可減輕加濕器的質(zhì)量，另一方面可以為加濕器設(shè)計必要構(gòu)件。最終將加濕器與360°旋轉(zhuǎn)輪底座組合，使其具備智能加濕和自主移動的功能，從而消除創(chuàng)新設(shè)計過程中的技術(shù)矛盾沖突。根據(jù)以上創(chuàng)新設(shè)計思路，完成工業(yè)加濕器的創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計如圖5所示。

4 結(jié)語

QFD與TRIZ的集成實現(xiàn)了創(chuàng)新的一體化、流程化，明確了創(chuàng)新思路，抓住了顧客的主要需求和設(shè)備的關(guān)鍵特性，避免了設(shè)計的盲目性，縮短了開發(fā)周期，降低了生產(chǎn)成本。在工業(yè)加濕器設(shè)計過程中，為了達(dá)到車間的濕度需求：首先，繪制工業(yè)加濕器的質(zhì)量屋，找出負(fù)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行沖突分析；其次，根據(jù)TRIZ理論建立矛盾矩陣表；最后，利用阿奇舒勒矛盾矩陣提供的40個發(fā)明原理消除矛盾。與同類工業(yè)加濕器相比，新設(shè)計的加濕器具備自主移動功能，能夠自動識別各區(qū)域的濕度情況，并實現(xiàn)均衡加濕，從而達(dá)到為滿足車間空氣濕度而創(chuàng)新的設(shè)計初衷。