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1TRIZ理論介紹
TRIZ是由發明家阿奇舒勒創立的，包含發明問題解決理論的意思。1946年，阿奇舒勒和一批研究人員通過分析世界近250萬份高水平的發明專利，總結出各種技術發展進化遵循的規律模式，以及解決各種技術矛盾和物理矛盾的創新原理和法則，建立了一個由解決技術問題，實現創新開發的各種方法、算法組成的綜合理論體系，并綜合多學科領域的原理和法則，建立起TRIZ理論體系。TRIZ理論是基于知識的、面向設計者創新問題的解決系統化方法學，適用于各行業。TRIZ理論體系以辯證法、系統論和認識論為哲學指導，以自然科學、系統科學和思維科學的分析和研究成果為根基和支柱，以技術系統進化法則為理論基礎和核心思想，包括了解決工程矛盾問題和復雜發明問題所需的各種分析方法、解題工具和算法流程。
2TRIZ的矛盾理論及矛盾分析解決過程
在產品設計和改進過程中，首先需要保證或提高產品的某些性能，這可能會導致產品的其他性能受到影響。如果由于設計和改進而產生的影響是負面的影響，則設計改進過程就出現了矛盾。因此可以說產品設計改進的重點就是解決設計改進過程中出現的各種矛盾。TRIZ理論解決問題的根本就是消除矛盾，矛盾的消失意味著問題的解決，其本質是在解決問題過程中，為得到理想結果，找到問題中的關鍵矛盾并克服矛盾得到創新性解決方案的方法論。TRIZ理論認為在一般產品設計改進中存在兩種矛盾：技術矛盾和物理矛盾，對這兩種矛盾的解決是TRIZ理論研究的重點。下面對這兩種矛盾及解決原理分別進行介紹。
2.1技術矛盾及其解決原理
技術矛盾是指在一個技術系統中兩個參數之間的矛盾。為了改善技術系統中某個參數，導致該技術系統的另一個參數惡化，因而這兩個參數之間產生了矛盾。TRIZ用數學上比較常見的矩陣方式來簡單地表述找到解決辦法的途徑。TRIZ理論的發明者通過研究總結出一般技術問題中39個系統矛盾對立的技術參數，并且提煉出了解決矛盾的40個標準方法，進而由39個矛盾對立的技術參數和40個標準解組成了矛盾矩陣。在阿奇舒勒的矛盾矩陣中，將39個通用工程參數橫向、縱向順次排列，橫向代表惡化的參數，縱向代表改善的參數，在工程參數縱橫交叉的方格內的數字代表建議使用的40個發明原理的序號，39個通用工程參數和40個發明原理可參考文獻[3]。利用TRIZ矛盾矩陣表，將特定的問題準確地描述后，應用39個技術參數，使其變為一般性質的問題；從表中的40個解中找到解決問題的一般方法；結合實際工程情況，形成特定的解決方法。
2.2物理矛盾及其解決原理
物理矛盾是指在一個技術系統中同一個參數的矛盾。采用分離原理是解決物理矛盾的有效手段，包括時間分離、空間分離、條件分離、整體與部分分離（系統級別分離）。各個分離原理與多種發明原理對應，可結合工程實例幫助設計人員盡快確定新的設計方法。
2.3矛盾分析及解決過程
對于產品設計改進中出現的無論是技術矛盾還是物理矛盾，TRIZ理論采用一系列的分析工具，先將特定的產品設計改進問題抽象為標準的或一般的問題，即找出矛盾的類型，然后采用技術矛盾或物理矛盾的解決原理找出標準的解決方法，最后結合問題實際得到特定的解。利用TRIZ矛盾理論分析解決步驟為：對具體問題進行分析；提取問題中出現的通用工程參數（39個），形成技術矛盾或提取問題中出現的問題參數，形成物理矛盾，將問題轉換為標準的或一般的問題；應用矛盾矩陣或分離原理分析問題；通過矛盾矩陣或根據分離原理找到相符合的發明創新原理；以創新原理作為指導和啟示，結合實際問題得到具體解決方案。
近些年，風電行業迅速發展，為快速響應市場需求，提高產品競爭力，風電企業必須不斷提高產品性能，降低設計成本。應用TRIZ理論，則可以高效快速地進行產品設計，提高產品競爭力。在具體工程實際問題中，TRIZ的矛盾理論應用最為廣泛。下面是在風電產品具體設計中利用TRIZ矛盾理論解決產品設計問題、提高產品性能、降低產品成本的2個應用實例。
3.1應用實例1的問題描述與提取矛盾
1）問題描述。
在某兆瓦級風力發電機組主傳動系統設計中，鎖定盤與主軸通過螺栓連接，以實現對軸承內圈的預緊和葉輪的鎖定?，F有設計方案為鎖定盤通過直徑φ2020節圓上均勻分布的60個螺栓與主軸連接，經計算該設計方案中連接螺栓對軸承內圈的預緊不夠，需要增大螺栓預緊力。
2）提取矛盾。
增大螺栓預緊力的主要措施是：增大螺紋直徑和長度；增加螺栓數量；增大螺栓分布節圓直徑。因其他結構設計要求，螺紋直徑和長度不能增加；考慮扳手空間，螺栓數量不能增加，故只能通過增大螺栓分布節圓直徑的措施增大預緊力。該鎖定盤結構若增大60個螺栓均勻分布節圓直徑，則會與加強筋干涉，連接螺栓數量只能設計為24個，預緊力反而會降低。根據問題描述，首先從39個通用工程技術參數中選取并確定一對技術矛盾：預改善的參數：力（10）；惡化的參數：物質或事物的數量（26）。對照矛盾矩陣，TRIZ矛盾理論建議的發明原理序號為：35，14，3，對應的發明原理為35為參數變化，14為曲面化，3為局部質量。
3）發明原理應用。
利用局部質量的發明原理，使組成物體的不同部分實現不同的功能，使組成物體的每一部分都最大限度地發揮作用。結合該問題實際，解決方案為：在直徑φ2020圓上均勻分布36個螺栓孔，在直徑φ2420圓上均勻分布24個螺栓孔，經分析計算，該方案可滿足連接螺栓對軸承內圈的預緊力要求。
3.2應用實例2的問題描述與提取矛盾
1）問題描述。
某大兆瓦級風力發電機組機艙部分整體尺寸為15m×7m×7m，重量約245t，整體發運至吊裝現場存在超高、超重等問題，故需分體發運，其中前機架部分的運輸是難點，需制作相應的運輸支架，滿足運輸要求。在風機機艙各部分發運至現場后又需整機安裝支架進行現場裝配，完成整機裝配后再進行整機吊裝工作。前機架的運輸支架約6t，現場安裝支架約14t，如果運輸支架和安裝支架有部分可以通用、互換使用，則可減低設計制造成本，提高利用率。
2）提取矛盾。
首先建立矛盾模型，前機架指分體運輸中需要專門制作運輸支架的主要部分，機艙指現場裝配的機艙整體部分，支架既指運輸支架，亦指安裝支架。運輸支架設計要求在保證不超過運輸尺寸的情況下，重心盡可能地接近地面；安裝支架要求現場安裝的各零部件與支架、地面之間互不干涉，且可進行安裝的空間盡可能大。故該問題的矛盾為物理矛盾：支架在運輸時高度分析尺寸盡可能低，在用于安裝時盡可能高。
3）解決方案。
基于以上對該技術問題矛盾的分析，運輸時要求支架低，安裝時要求支架高。利用實用TRIZ理論的空間分離、時間分離法對矛盾進行分析，結合工程問題實際解決方案為：將該機艙運輸安裝支架設計為底座和法蘭筒體兩部分，底座高度為640mm，法蘭筒體高度為440mm，底座用于機艙運輸，將法蘭筒體通過螺栓連接在底座上，用于機艙現場安裝，支架用于安裝時總高度為1080mm，機艙各部分裝配與支架、底面不存在干涉。底座約10.9t，法蘭筒體約3.4t，用于機艙運輸安裝的支架總重14.3t，實現了運輸支架和安裝支架的部分通用性和互換性，同時降低了重量。
4結論
經過實踐的檢驗，應用TRIZ理論已為風電產品設計提供了很多有效的創新方法和創新思路，大大提高了設計效率，降低了設計成本，提高了產品競爭力。如今TRIZ理論已在全世界廣泛應用，經過半個多世紀的發展，TRIZ理論和方法已經發展成為一套解決新產品開發實際問題的成熟理論和方法體系，是有效的創新方法與技術手段。為此，各企業單位和研發機構應大力推廣TRIZ理論在產品設計中的應用，為企業獲得更大的經濟效益和社會效益。
作者：薛曉云 趙志剛 單位：太原重工股份有限公司