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TRIZ在交流电焊机节能技术创新中的应用.doc
TRIZ在交流电焊机节能技术创新中的应用
摘要:本文主要从TRIZ技术创新过程与方法,在交流电焊机节能技术创新中的应用方面进行了简要概述。
关键词:TRIZ技术 交直流电焊机 节能
0 引言
节能是我国可持续发展的一项长远发展战略,是我国的基本国策。随着社会的不断进步与科学技术的不断发展,人们越来越充分认识到了环境对我们人类发展的重要性,能源问题成为环境对人类最为重要和紧迫的问题。要从根本上解决能源问题,除了寻找新的能源,节能是最直接有效的重要措施。节能就是应用技术上现实可靠、经济上可行合理的方法,有效地利用能源,提高用能设备或工艺的能量利用效率。
1.交流电焊机空载耗能
交流电焊机是一种实现焊接工艺的设备,通过产生高温熔化工件实现焊接的功能。它是一种常用的低压电气设备,在建筑、冶金、机械制造等行业应用最为广泛。它主要用于钢铁材料的焊接,焊接作业中存在工作准备、工件摆放、焊接效果观察、换焊条等中断过程,使得电焊机工作间断频繁,一台交流电焊机的空载时间约为40 %。另外交流电焊机空载有功损耗占其容量的10%--25%,无功损耗占容量的8%--9%,功率因数低于0.3(电力部门规定0.85以上),降低了有功电能的利用率,造成极大的电能浪费。
2.TRIZ技术创新过程与方法
TRIZ意译为发明问题的解决理论,它成功地揭示了创造发明的内在规律和原理,着力于澄清和强调系统中存在的矛盾,其目标是完全解决矛盾,获得最终的理想解。TRIZ不是采取折衷或者妥协的做法,它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程, 而不再是随机的行为。实践证明,运用TRIZ理论,可加快问题的解决进程而得到理想解。TRIZ常用分析工具举例介绍如下:
物质――场模型是TRIZ理论中重要的分析工具之一。在使用该模型分析和解决问题的过程中,需要根据模型所描述问题的类型来确定问题的性质,再结合物质――场模型对系统分析的结果,参考76个标准解,为创新思维创造条件。物质――场模型是从分析的角度把特定问题的技术系统和过程模型化,并区分出这个过程的问题核心。
冲突解决理论是TRIZ理论另一重要的分析工具。基于TRIZ的冲突分为管理冲突、技术冲突和物理冲突。技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果,通常表现为两个相互关联的参数之间的冲突。物理冲突是指为了实现某种功能,一个子系统或元件应有一种特性,但同时出现了与该特性相反的特性,物理冲突是统一系统统一参数内的冲突。管理冲突、技术冲突和物理冲突同时存在,只是描述问题的角度不同。通过多年的研究、分析和比较,TRIZ理论的创始人Altshuller提出了冲突矩阵,该矩阵将描述技术冲突的39个工程参数和40条发明原理建立了对应关系,根据冲突矩阵,可以方便的选择创新过程中需要应用的发明原理。
TRIZ对创新问题的解决流程为问题的提出和描述、问题的分析、问题的解决和解决方案评价。TRIZ理论解决问题首先是对问题进行描述,包括问题的背景、技术系统实现的功能、现有技术系统的工作原理、当前技术系统存在的问题、问题出现的时间和条件等。其次进行问题分析,包括功能模型的建立、根原因的确定、冲突区域的确定、理想解的确定、可用资源分析。然后选择工具解决问题,这个阶段主要对问题分析阶段确定的每一个问题的关键点,应用TRIZ工具进行解决。对每一个确定的问题的关键点,可以从不同的角度进行描述,一个问题的关键点可从冲突、功能替代、如何做等角度描述,也就是说一个问题的关键点可以用多种工具来解决。
3. TRIZ技术创新解决交流电焊机空载耗能的问题
3.1 问题分析
应用创新方法中的分析工具对问题进行深入分析,找到问题产生的根本原因,确定问题区域,根据实际情况进行功能分析、冲突区域确定、理想解分析、资源分析等,选择适用的创新工具进行解题。根原因分析可以采用因果链分析法、鱼骨图分析法和5why分析法进行分析。例如对交流电焊机空载耗能的因果链分析如下:
依据根本原因和其相关问题元件及属性,确定问题关键所在。问题关键点一:焊接工件过程,空载时耗电高,但关机后又无能量。确定问题的最终理想解:电焊作业过程中,在不断电源的过程中,实现电焊机在空载时自动停止,焊接时自动起动。
3.2问题解决
应用TRIZ工具――冲突解决理论、物质-场和标准解、技术进化、功能裁剪、效应等,得到所有创新解并确立最终解。
3.2.1 工具一 冲突解决理论
3.2.1.1技术冲突解决过程
①.冲突描述:为了改善系统的“能耗”高的问题,我们需要在电焊机空载的时候断电,但这样做了会导致系统的可操作性难度加大。②.转换成TRIZ标准冲突。改善的参数:能量损失;恶化的参数:可操作性
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