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创新“点金术”真有那么神奇么?
发布日期:2018-04-10   浏览次数:266

一提到黑龙江,人们就容易想到崇山峻岭和地大物博,但因为地理位置偏远而导致的信息传递滞后,在计划经济向市场经济转轨过程中,没有跟上时代的步伐,资源丰富而发展滞后至今仍是黑龙江人最深的痛。

时光轮转,岁月变迁,当自主创新的号角在中国大地吹响,黑龙江开始思考,怎么样能够快速跟进?如何能以“跳跃式”和“跨越式”的发展速度赶超先行省份?收回南望的视线,黑龙江发现了一度被前苏联列为国家机密的“国术”TRIZ理论。

TRIZ理论是发明问题解决理论的简称,由前苏联科学家根里奇•阿奇舒勒通过对250万件发明专利的分析研究,总结归纳出的一套发明创新理论,TRIZ理论也被称为“神奇的点金术”,在前苏联军事、工业、航空航天等领域广泛应用并发挥了巨大作用,成为当今世界公认的指导创新的最佳工具。

如今时光一纵,十年时光悄然而逝。十年前让人半疑半信,捉摸不透的TRIZ理论,如今,TRIZ理论在各个高新技术企业、高校和青少年教育中发挥了巨大的作用,成了黑土地上当仁不让的“点金术”。

TRIZ点金术”——创新型企业的“定心丸”

大庆油田建成50余年来,游梁型抽油机始终是油田主要的采油设备,但因抽油机皮带系统作为抽油机唯一的传动机构,经常因磨损断裂、打滑空转等问题,换皮带频率较高,年需消耗约2.16亿元,油田各部门都在研究开发成本小、增效高的新型抽油机,可这个问题始终没有得到很好的解决。

“大庆油田一共有上万口油井抽油机有损耗,这是多么大的一个问题。”大庆油田采油六厂技能专家工作室技能专家赵爽边回忆边说,他们通过利用“TRIZ理论”分析,发现他们提出的课题解决起来并不容易,还存在更换皮带困难、更换皮带时的安全保护、更换皮带后四点一线难矫正等等很多问题。

随后,他们又通过“技术矛盾分析”、“物理矛盾分析”、“功能分析”等创新工具,明确了解决问题的方向和多种解决问题的方案。比如,抽油机皮带传动系统增加支撑点后,能耗问题比较严重。为了有效提高其生产功能,他们以功能分析为基础,进行了技术矛盾分析,查找39个工程参数,获取了四个发明原理的启示,形成了三个解决方案。

最终赵爽团队的创新方案,不仅解决了以上的各项问题,更能够将皮带的使用寿命提高到原来的一倍以上,大庆油田现有游梁型抽油机6万台,如果全面推广该技术,每年将产生1.08亿的效益。更重要的是,该技术成本低、便于制造和安装应用,在不增加新型机采设备的前提下,可以以最低的投资成本获取最大的创效价值。

如同大庆油田一样,哈尔滨博实自动化股份有限公司同样遇到了创新难题。博实的产品主要应用于石油化工、化肥、冶金、食品、饲料等行业的固体物料后处理,可在解决传统重力式投料的包装方式上却不知如何是好。

传统重力式投料包装方式,细粉投放时会混有投料通道中的大量空气,且会对下方包装袋产生空气压力,而包装袋的袋口夹持处很难对其控制,这样就导致混有空气的粉尘从袋口夹持处喷出,不光造成了环境污染,包装工人不戴口罩都无法进行工作。并且阀口袋成本较高,包装效率也很低,通常为100/小时。

那么如何设计一个无尘清洁、节能高效、成本低廉的包装方式成了博实公司开始思考的内容。公司的研究人员开始应用TRIZ理论,绘制因果链、找出关键问题、分析技术矛盾、选取主要矛盾、寻找物场资源。最终实现了细粉料包装的无尘化、每小时200-300袋的自动化包装。

时光荏苒,通过TRIZ”理论推广应用,十年来,黑龙江省共解决企业技术难题2527项,仅2015-2017年,黑龙江省累计培育发展科技中小微企业突破1万家,总数达到11447家,四家国家创新方法示范企业利用创新方法解决的技术难题共产生经济效益2.9亿元。

TRIZ点金术”激发了黑龙江本土科技人员的创新积极性,成了企业应对创新危机的一颗“定心丸”,成就着丰富多彩的创新梦想!

TRIZ点金术”——高校师生的创意“孵化器”

“一直以来,医院里对于患者在病床、手术床及B超、CT检查设备之间的换乘,特别是对于脊柱损伤、烧伤或者由于麻醉、创伤等原因无法自由活动的术后患者的换乘问题上,是一件特别令医疗人员头疼的事情。”2018118日,在黑龙江年省创新方法推广十周年学术研讨会上,对于伤病员病床转运换乘问题,哈尔滨理工大学副教授姜金刚如是说道。

   想要实现伤病员自动且舒适的从病床转移到转运床上,必定要设计一种自动化的伤病员换乘转运装置,也就是要提高系统原有的自动化程度。但是当提高系统的自动化程度后又会使装置变的复杂。转化为TRIZ的标准工程参数是自动化程度(38)和系统的复杂性(36)之间的技术冲突。

姜金刚和学生们通过分析TRIZ理论中的40个发明原理,分别对比通过运动或柔性处理,提高系统的适应性的动态法、利用可以迁移或有传送作用的中间物体的 "中介"原理、预先完成要求的预先作用,最终发现动态法是最佳的解决办法,通过将转运床板和病床板设计为活动的床板,来提高系统的适应性,从而实现伤病员的自动换乘转运。

凭借这个项目,在第五届全国"TRIZ"杯大学生创新方法大赛中,姜金刚指导的学生获得了一等奖,从参赛以来,姜金刚指导学生获得了1次特等奖,8次获得一等奖。

一般地,没经过系统训练的高校学子由于经验和知识所限,创新的难度比较大。而 TRIZ 理论的出现使得高校学子进行创新的可能性大大提高。

2012年以来,黑龙江省连续承办五届全国"TRIZ"杯大学生创新方法大赛,“TRIZ杯”通过比赛的形式大大激发了学生对创新方法的热情,作为"TRIZ"杯的承办方之一哈尔滨工程大学,同样在竞赛过程中涌现出了一批高质量的科技创新作品。

例如,在第四届全国TRIZ”杯创新方法大赛中,哈尔滨工程大学星创团队,就是通过运用了TRIZ理论中的九屏幕分析法、资源分析、和功能分析,最终确定了理想解,把大量混合的纸币与硬币分离,之后分别进行硬币与纸币不同面值的分类和整理,整个过程完全由机器运行,不需要人工辅助。

高校师生是创新方法普及推广的排头兵,仅在2017年第五届“TRIZ杯”大赛中就有21个省、市、自治区81所高校1168项创新作品参赛,参赛作品申请专利380项,高校师生作为国家“大众创业、万众创新”的中坚力量,“TRIZ点金术”当之无愧成为高校师生的创意“孵化器”。

未来教学模式之“基于TRIZSTEAM教学”

“中国孩子比较明显的问题是缺少实践能力。” 在黑龙江年省创新方法推广十周年学术研讨会上,将TRIZ理论应用于STEAM教育模式,黑龙江省的大庆市萃智(TRIZ)创客空间创始人赵鑫,由中国学生的教育短板开启话题。

STEAM是美国政府为了加强美国关于科学、技术、工程、艺术以及数学的教育倡议。它不仅主张通过自学或教师讲授习得抽象知识,更强调“以学生为中心”,让学生动手、动脑,参与学习过程。STEAM提供了学生动手做的学习体验,学生应用所学的数学和科学知识应对现实世界问题,创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。

2016年,上学时接触过美国STEAM教育的赵鑫开始探索,如何能发挥STEAM教育的优势,让孩子们的思维不拘束于书本?并且如何能够补上STEAM教育创意革新能力弱这一短板?带着这些问题,赵鑫参加了TRIZ理论课程培训,开始尝试将TRIZ理论应用于STEAM教育模式。

“学了TRIZ后我发现它特别适合熏陶孩子的创新思维。”赵鑫对记者说,无论是解决一个简单的问题还是一项科学研究,学生们最大的收获在于,在实践的过程中,如果能找到一种解决方法或一种经验性规律,并将其最终应用于其他新的实际命题当中,以后类似的问题就很容易解决了。

TRIZ理论完全满足了我们对这些经验型成果的需要,为我们提供了一整套先进、实用的创新方法。”赵鑫对记者说,当发现不能解决的问题时,TRIZ理论就像一个锦囊,能保证活动中的学生通过系统培养获得大量的创新训练指导,使创新能力、实践能力得到不同程度的提高。

2017927日,国家教育部印发了《中小学综合实践活动课程指导纲要》的通知,强调学生要综合运用各学科知识,认识、分析和解决现实问题,提升综合素质并且,鼓励学生从自身成长需要出发,选择活动主题,主动参与并亲身经历实践过程。

可以看出,在“大众创业 万众创新”的时代背景下,使学生获得关于自我、社会、自然的真实体验,建立学习与生活的有机联系,越来越了学生面对未来多元化生活的需要。无论教育模式如何改变,教育的核心因素仍是思考力,启蒙孩子创新思维的TRIZ理论实至名归成了为创新龙江培养、储备未来的创新人才的“点金术”。

“十三五”时期是全面建成小康社会和进入创新型国家行列的决胜阶段,多年来,为落实“千户科技型企业三年行动计划”黑龙江科技创新坚持“向高新技术成果产业化要发展”,使TRIZ理论在黑龙江省各行各业“点石成金”,为龙江经济增添加速度,全面激发了大众创业、万众创新活力,在未来必然更好地发挥科技创新和引领作用。

 

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