基于ARIZ算法的救援担架设计

刘茹，张敏言

1 ARIZ概述

ARIZ是TRIZ理论中的一个主要分析问题、解决问题的方法，其目标是为了解决问题的物理矛盾。ARIZ算法包含六个模块：情境分析，构建问题模型；基于物-场分析法的问题模型分析；定义最终理想解与物理矛盾；物理矛盾解决；若矛盾不能解决，调整或重新构建初始问题模型；解决方案分析与评价。

2 救援担架设计

救援担架能在救护车及专业医护人员尚未到来之前，迅速转移伤员，使其脱离险境，避免二次伤害，对灾害救援的结果都将产生重要的影响。按担架结构、功能、材料特征可将其分为三类：简易担架、通用担架、特种用途担架。

我国近几年来研制了多种救援担架，例如全身真空固定担架，是适用于骨盆以及大腿上部骨折伤、脊柱伤的快速固定、转运。然而，救援过程中仍以简易担架为主，其缺点主要有不够规范，伤患运输不便等。所以急需设计一种体型轻巧、便于携带的担架产品。确定问题目标：解决便于携带，快速移动的问题；保证实现部件间的精确组合且不增加其复杂性。

2.1 问题分析与表述

2.1.1 该系统的主要功能是支撑救援担架，实现担架的便于携带，快速移动问题。系统的主要部件包括：担架杆、支腿、横支撑、伤员固定带、把手、固定装置、移动装置等。

2.1.2 存在的问题：现有系统无法实现方便携带，快速移动和精确装配之间的问题。初步判断存在冲突属于发明问题。

2.1.3 管理冲突和“缩小问题”形式表述原问题。管理冲突：需要调整救援担架机构以便于移动和携带，现有系统无法实现。“缩小问题”在尽量较少改变现有系统的条件下，实现救援担架的快速移动和方便携带。

2.1.4 该问题属于简单的结构问题。

2.1.5 搜索TRIZ发明实例库，没有找到类似问题可参考。

2.1.6 问题发散：根据救援担架可分为担架杆、移动装置、支撑装置三个部分（子系统）。转移问题得到初步方案：担架杆与支撑装置可不变，移动装置可与其相互作用。

2.2 系统分析与冲突表述

2.2.1 陈述技术系统各要素。工具要素：担架杆、固定装置、牛津布。辅助工具要素：支腿、横支撑、伤员固定带、把手、移动装置。

2.2.2 冲突要素：移动装置和固定装置，救援担架所需的轻松快速运输和精确装配。救援担架需要快速大量运送到救灾现场，并可以让使用者能快速精准装配并快速转移伤者。

2.2.3 构建技术冲突。TC1∶增加履带，实现担架的快速移动，但会增加担架重量，使担架拆卸及运输困难；TC2∶去掉履带，消除了担架拆卸及运输困难的问题，确保精准装配，但不能实现快速移动。

2.2.4 TC1可以更好地表述问题，所以选择TC1为要解决技术冲突。

2.2.5 应用40条发明原理解决冲突，由发明理论1“分割原理”得到原理解，通过将担架分割成独立的部分再使其成为可组合的部分来易于拆卸和组装，来满足方便运输和装配。但减少了杆部构件的强度以及增加了精确装配的难度，固不采用此原理解。

2.3 理想解的确定和物理冲突

2.3.1 冲突区域：移动装置和固定装置。冲突时间：从担架运输，装配到移动。

2.3.2 陈述改进后系统理想状态：不增加系统复杂性，并可实现担架轻松快速运输和精确装配。

2.3.3 首先选择担架杆作为改进对象，考虑如何使用担架杆达到理想状态。

2.3.4 构建宏观物理冲突：为实现担架轻松快速移动，担架杆应可拆卸组装；为保证担架的强度，担架杆不应拆卸组装。担架杆必须具有拆卸或不拆卸两种属性。

2.3.5 应用分离原理和标准解，无法解决该物理冲突，返回本步骤中（3）选择其他组件作为改进对象。采用移动装置作为利用对象，构建宏观物理冲突：为实现担架轻松快速移动，移动装置应轻松拆卸装配；为保证担架的强度，移动装置不应拆卸组装。再返回本步骤中（5），应用分离原理，移动装置的移动功能与装配功能分离，将移动装置与担架杆组合，既增加担架强度，又方便移动（采用下图所示结构）。跳转到2.4验证原理解的可行性。

2.4 原理解评价

2.4.1 检查改变。新方案通过调节移动装置和担架杆的机构，既解决了快速移动问题，又解决了精准装置问题，并且不会增加系统的复杂性。

2.4.2 子问题预测∶没有新问题出现。

2.4.3 原理解评价∶新方案既实现了系统主要功能又解决了一个物理冲突；没有增加原结构的复杂性，易于工程实现。

采纳原理解，改进设计后的救援担架解决了原设计存在的主要问题。

3 结束语

虽然TRIZ还处于发展之中，但其成熟部分已成功地解决了设计中的很多难题，随着TRIZ的不断发展和推广，必将加强我国企业在技术创新中的主体地位，推动技术创新，提高企业在世界市场上的竞争力。参考文献∶

[1]王志学，刘一鸣，贾连斌等，折叠式担架车，机构创新设计[J].机械设计，2010.27（8）：95-96.

[2]中国救援装备网：www.chinajyzb.com.cn.

[3]王运斗.高技术局部战争与野战卫生装备[M].解放军出版社，2000.

[4]潘承怡，姜金刚.TRIZ理论与创新设计方法[M].北京∶清华大学出版社，2015.

[5]JONES，E.and HARRISON，D.，Investigating the Use of TRIZ in Economist Innovation[J].The TRIZ Journal，2000∶65-69.

[6]Eugene I.Rivin.Use of TRIZ in Design Curriculum[J].Innovation in Engineering Education，1996，161-164.