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基于问题求解的工艺创新设计研究

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:349      更新时间:2018-05-16

                                                妥世花,宋兴格,万〓浩,刘〓超
                                   (四川大学制造科学与工程学院,四川 成都〓610065)
摘要:为了辅助工艺制定人员进行工艺创新设计,建立了一种基于问题求解的工艺创新设计模型。该模型以发现问题、分析问题、解决问题为流程,从获取工艺需求开始,利用任务分级规划的思想,分解工艺需求,结合TRIZ理论与约束理论中的当前实现树,寻求工艺设计中问题的本质,确定工艺冲突,然后应用TRIZ理论消除矛盾得到问题的原理解,并利用案例库的应用将原理解转化为问题的领域解,实现工艺创新设计。最后通过工程实例验证了该方法的有效性。
关键词:工艺创新;创新流程;问题求解;发明问题解决理论
中图分类号:TH162.1〓文献标识码:A〓文章编号:2095-509X(2018)03-0040-06


    制造业是国民经济的主体,工艺技术是制造业重要的核心内容,对提高生产效率、改善产品质量、降低成本和提升竞争力具有重大影响。当前,我国企业的工艺技术能力仍旧薄弱,工艺技术水平亟待提升。美国国家生产力委员会(NPB)的调查报告显示,工艺技术对生产力发展、生产率提高的贡献约占总额度的57%。MANSFIELD的调查表明:日本企业R&D费用的64%被用于工艺开发,36%被用于产品开发;德国对工艺创新与产品创新投入的比例为4∶1;我国这一比例仅为l∶3。此外,我国落后的工艺设计水平已成为技术发展的瓶颈。当前技术创新的研究主要针对产品设计阶段,针对工艺方面的创新研究较少。工艺创新对于制造业企业的生存发展至关重要,是企业生存发展的根本保证,具有特殊的价值和意义。
    工艺创新设计(innovative process design)是一种以优化工艺的效率T、质量Q、成本C、服务S、环保E为目标,在认知科学、创新方法、知识工程等科学的支持下,进行问题求解的工艺设计行为,进而产生新工艺、新装备、新服务和新管理模式等[5]。国外的学者在20世纪就注意到了科学技术的迅速发展使得经济发展的性质产生了根本的变革,“单纯的产品创新难以长期维持其效益的增长,必须依靠工艺创新”(库兹涅茨,1932),“工艺创新是世界技术竞争取胜的关键”(西蒙·拉莫,1978)。塔施曼和罗森卡夫(1992)等认为工艺创新是创新的最基本形式。
    创新与问题的解决有着密切的关系,问题的解决是创新的土壤,不是所有问题的解决都包含有创新,但创新一定包含问题的解决。同时,工艺创新是采用现代科学知识,创造新的工艺原理、方法、手段和生产模式,提高制造能力和效益的创造性实践活动,其过程实际上也是问题不断求解的复杂迭代过程。然而,在现实工作中,人们往往过多关注于解决问题这一环节,而对位于问题解决流程前端的问题发现与分析环节却没有给予应有的重视。在设计过程中,大多数情况下不是不能解决问题,而是不知道有什么问题;在问题明确的情况下,急于寻找解决问题的方案,是很多实际问题无法解决或更好解决的一个主要原因。上述状况的出现严重制约着创新的有效进行,因此,在工艺创新设计中,设计者应该重视发现问题这一环节,这也是发现问题位于问题求解流程前端的必然要求。

1〓面向需求的问题发现方法
1.1〓TRIZ与TOC理论
   TRIZ(俄语“发明问题解决理论”的缩写)是解决技术矛盾和实现创新的有力工具,TRIZ与其他创新方法相比,最大的优点在于可以帮助设计者缩短试验纠错的过程并创造性地解决设计难题。

基金项目:四川省科技支撑计划项目(2017GZ0079,2017GZ0258);赛尔网络下一代互联网技术创新项目(NGII20160801)
作者简介:妥世花(1988—),女,青海西宁人,四川大学硕士研究生,主要研究方向为创新设计理论、多方法融合设计等。

(文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289)

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