基于TRIZ理论的多功能瓷砖设计

□滕 磊 朱 团

瓷砖将来的发展将更加迅速，且一直保持低碳、绿色、环保新型高科技术的制造方法。瓷砖用多孔材料做坯体，体积密度在0．6～1．0左右，再在坯体表面施釉处理，使之既具有多孔材料的保温节能效果，又具有釉面砖的特点。开发出比现有陶瓷砖更薄更轻的、能漂在水面上的多功能瓷砖。此瓷砖可用于制造新型材料。研发出透水能力加强路面瓷砖，可透水，避免路面积水。瓷砖在各行各业有着非常广泛的应用，应用TRIZ理论进行分析，开发出具有良好的使用价值和广泛的推广价值的多功能瓷砖。

一、TRIZ理论简介

(一)概念。TRIZ理论是建立在辩证唯物主义观点之上，是辩证唯物主义在工程技术领域的最好诠释。其核心观点就是技术系统在产生和解决矛盾中不断进化。所有问题都可以被浓缩为三个不同类型，并表现为三种相应的结构模型:管理问题，技术问题和物理问题。TRIZ理论自始至终强调运用积极的思维克服惯性思维的束缚。

(二)发明问题解决理论的核心是技术进化原理。按这一原理，技术系统一直处于进化之中，解决冲突是其进化的推动力。阿奇舒勒依据世界上诸多著名的发明专利，研究了消除冲突的方法并建立了一系列基于各学科基础知识的发明创造模型。这些模型包括发明原理、发明问题解决算法及标准解等。在利用TRIZ解决问题的过程中，设计者首先将待设计的产品表达为TRIZ问题，然后利用TRIZ中的工具，如发明原理、标准解等，求出该TRIZ问题的普适解或称模拟解，最后设计者再把该解转化为该领域的解或特解。图1表明了利用TRIZ进行问题求解的全过程。

(三)TRIZ理论的特点和优势。相对于传统的创新方法，比如试错法，头脑风暴法等，TRIZ理论具有鲜明的特点和优势。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，而不是逃避矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解，而不是采取折衷或者妥协的做法，而且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，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。它能够帮助我们系统分析问题情境，快速发现问题本质或者矛盾，它能够准确确定问题探索方向，不会错过各种可能，而且它能够帮助我们突破思维障碍，打破思维定势，以新的视觉分析问题，进行逻辑性和非逻辑性的系统思维，还能根据技术进化规律预测未来发展趋势，帮助我们开发富有竞争力的新产品。

图1

二、问题分析及解决方法

(一)问题描述。现在市场上的瓷砖都有着这样或者那样的问题，例如:一般瓷砖都有辐射，对人的身体不好，尤其对婴幼儿;瓷砖铺在地上时间久了，会粘有很多不易清洗的污渍;在冬天，低温情况下，容易起拱;瓷砖在地上铺久了，经过长时间的擦洗，还容易破碎。下面用TRIZ理论的方法来对瓷砖进行一个创新设计，争取想出一款功能更加完善，实用性更强的多功能瓷砖。

表1 瓷砖优缺点比较

(二)应用TRIZ理论的阿奇舒乐勒矛盾矩阵。

表2

1．解决瓷砖辐射污染的问题。改善的技术特性参数:14#强度——光的强度不同;18#光照度——物体的适当亮度、反光性、和色彩;33#可操作性——瓷砖是具有多孔的;31#物体产生的有害因素——使得人体疲劳。恶化的技术特性参数:36#结构的复杂性——要减少辐射污染必然使得结构较复杂的瓷砖而言更难改善。查冲突解矩阵可知使用的解决原理是:26，35，32，17(表2)。

解决方案:利用35和32#两原理中的物理状态和颜色改变，使物体的物理状态、浓度、粘度、柔性、颜色为之改变，减少污染系数。

2．解决瓷砖耐磨性弱的问题。改善的技术特性参数:34#物体产生的有害因素——使得人体疲劳。恶化的技术特性参数:36#装置的复杂性——其形状必将更加的复杂。查冲突解矩阵可知使用的解决原理是:19，1，31(表3)。

表3

解决方案:利用1和31#分割原理中的物体能容易组装和拆卸，和多孔材料作增强耐磨性。

3．解决瓷砖越冷越起拱问题。改善的技术特性参数:35#适用性及多样性。恶化的技术特性参数:36#装置的复杂性。查冲突解矩阵可知使用的解决原理是:15，29，37，28(表4)。

表4

解决方案:利用37#热膨胀原理中的热膨胀和热收缩材料，组合不同膨胀系数的材料，来减少膨胀系数。

4．解决瓷砖难清洗的问题。改善的技术特性参数:27#可靠性——瓷砖是否能够可靠的将地板上的水吸干净。恶化的技术特性参数:26#物质或事物的数量——很可能需要增加某一具有强吸附能力的物质。查冲突解矩阵可知使用的解决原理是:21，28，40，3(表5)。

表5

解决方法:用3和40#改变局部和复合材料原理，用复合材料来替代单一材料，和把物体的每个部分处于各自动作的最佳位置，来便于清洗。

(三)五个W两个H。又称七何分析法，是二战中美国陆军兵器修理部首创。简单、方便，易于理解、使用，富有启发意义，广泛用于企业管理和技术活动，对于决策和执行性的活动措施也非常有帮助，也有助于弥补考虑问题的疏漏。

图2

WHERE——原料来自哪里?

所需的原材料大多是金属氧化物。多年来，三种金属氧化物是瓷砖生产最重要的三种氧化物:粘土、粉状石英、和长石。

WHAT——制造瓷砖的设备有哪些?

压机、球磨机、窑炉、干燥塔、磨边线、抛光线。

WHO——一线工作者是谁?

机器，专业人员和非专业人人员。

WHEN——一个流程多长时间?

一般在10-20小时。

WHY——为什么产品的制造要经过这么多环节?

经过这些环节后，可以达到更好的效果和想要的结果。

HOW TO——怎样才能使产品更加美观大方?

在其中掺加一些复合材料与之原氧化物结合。

HOW MUCH——功能指标达到多少?

分别达到各自的百分率。

(四)和田十二法(管理创新方法72变)。创意是创造生意的源泉，是否具备创新精神，就在于你平时是否善于思考，乐于尝试新事物、新方式和新方法。

创意不是天生的，而是后天通过对规律的思考，对事物的判断，不断地演练形成的，培养创意的方法举不胜举，关键在于实用。

表6

三、资源分析

一是把这些弊端互相利用，掺插些其他物质，可能会达到有效的效果。二是瓷砖本身就有许多的小孔，可以利用这些小孔，来增强瓷砖的强度。三是利用清洗剂里的一些化学试剂与瓷砖的组成成分反应，并且可以快速清洗污渍还可以加强硬度。四是利用外面的强光来消除瓷砖的辐射，改善瓷砖本身就有的热胀冷缩的性质。

四、理想解、解决问题

(一)瓷砖辐射污染。利用35#和32#两原理中的物理状态和颜色改变，使物体的物理状态、浓度、粘度、柔性、颜色为之改变，减少污染系数。

(二)瓷砖耐磨性弱。利用1#和31#分割原理中的物体能容易组装和拆卸，和多孔材料作增强耐磨性。

(三)瓷砖越冷越起拱。利用37#热膨胀原理中的热膨胀和热收缩材料，组合使不同膨胀系数的材料，来减少膨胀系数。

(四)瓷砖难清洗。利用3#和40#改变局部和复合材料原理，用复合材料来替代单一材料，和把物体的每个部分处于各自动作的最佳位置，便于清洗。

五、结语

瓷砖在各行各业有着非常广泛的应用，并且多功能瓷砖具有良好的使用价值和广泛的推广价值，瓷砖在家庭装修中是不可缺少的建材，多功能瓷砖易清洁、防水、防潮，被运用于油烟比较多的厨房，还有潮湿的卫生间，多功能瓷砖的应用越来越广，在美化空间上有了自己独特的味道，韵味十足的曲线，千变万化的色彩，居室环境更丰富多彩，是个能体现主人喜好与品位的重要细节。

［1］曹福全．创新思维与方法概论——TRIZ理论与应用［M］．哈尔滨:黑龙江教育出版社，2009

［2］周胜生，丁雷，李超凡，李楠，廖佳佳．基于TRIZ理论的创造性辅助判断法——“矛盾法”探析［J］．科技管理研究，2012

［3］萨拉马托夫．怎样成为发明家:50小时学创新［M］．莫斯科:教育出版社，1990

［4］古特良夫切夫．寻找直接解决技术问题的方法［M］．莫斯科:河源出版社，1991