TRIZ与计算机仿真

作者:史博嘉

谨以此文献给曾经战斗在TRIZ领域,现在仿真界的中流砥柱;以及那些为TRIZ行业做出贡献的,仿真界的朋友们!

  在很久以前,TRIZ的团队和仿真的团队一直在一起。那个时候,一直期望通过仿真的客户积累来推进创新的工作。虽然不断的努力,但客户转换率非常低。不过惊喜的是,做创新的人都改行做仿真去了,为计算机仿真事业输送了大量人才。

  多年以后,我反思,其实从计算机仿真推进TRIZ的发展违背了客观规律。如果从TRIZ逐步融合计算机仿真则更符合客观规律。

  基于TRIZ方法的创新概念设计本质上属于概念设计的一个子集。概念设计结束的标志是“手绘设计草图”。手绘设计草图本质上要明确原理,但这个明确是基于思维实验完成的,究竟是否能应用到产品上,还有很长的路要走。概念设计就是要明确“原理可行”,在这之后要明确“工艺可行”,“成本可行”(也可以说是商业可行)。因此,一个产品从最初的设计到成品需要走过漫长的道路。虽然道路是漫长的,但产品的附加值恰恰蕴藏于此。而笔者认为,当前的竞争,本质上是附加值的竞争。在这个过程中,在原理可行的推动下,对仿真的需求是天然的。TRIZ解决做什么的问题?而仿真解决能不能做,以及怎么做的问题?如果没有前边的前提,后边自然就成为了无源之水。这也是从仿真很难推动TRIZ发展的原因。

  接下来我们谈谈TRIZ与计算机仿真如何结合?

1,课题背景

  我们在这里讲一个滚筒洗衣机的案例。滚筒洗衣机在洗涤前一般都要先把水喷到衣服上,以便洗涤。目标洗衣机设计比较特别,水要从观察孔附近向内喷,浸润衣物,但是,不知道什么原因,水总是喷不到筒底,造成衣物不能很好的浸润。在这种情况下产品专家希望通过TRIZ找到解决方案。因为保密的原因,就不提供图了。

2,通过计算机仿真明确问题的原因

  如果要把水能喷得远,往往取决于几个重要的参数,准确讲是有一个公式。

根据这个公式进行了系统的分析,在这里不做赘述。根据分析的结果,我们认为,能够改变的因素有三个:

  A,增加水泵效率。经过跟供应商确认,在成本和体积的约束下不可能;

  B,改变水滴的直径。即:把水滴直径变小,但这样会恶化工作时间,很难接受;

  C,最后就剩下一个方向,气流对水滴的影响。

  在这个阶段,其实也不是很确定气流的方向是如何影响水滴,于是我们对内筒及内筒三个位置进行了仿真分析,部分仿真图如下:

基于这个仿真分析,我们发现,水滴不能到达筒底的重要原因在于气流的流动方向不利于水滴的飞行。在这种情况下,我们的课题就转化为如何改变桶内的气流,从而促使水滴增加飞行距离。仿真在这个环节,帮助我们明确了技术问题的原因和解决方向。

3,通过计算机仿真对概念设计方案进行验证

  在改变气流方向上,我们找到了几个技术解决方案。这几个解决方案如果都实验的话,需要准备的周期比较长,于是我们希望通过仿真分析初步判定最可行的方向。仿真内容由于涉密,就不展示了。最后,我们找到了一个成本极低的方案解决了这个问题,最重要的是我们通过仿真极大的缩短了实验周期。

  随着TRIZ应用的深入,一个项目往往会提供系列的解决方案。而这些方案可能涉及多个技术领域:流体、固体、热学、电磁等。很多企业,往往针对某一个产品的研发非常专注,但是涉及某一个技术方向要配备这么全面的技术支撑团队基本是不可能的。另外,这些方案如果逐一进行实际验证,时间方面往往是难以接受的。因此,基于TRIZ的产品设计也必然与仿真结合来减少实验次数,提高实验效率。这也是中国企业逐步适应全球领先角色的必由之路。让仿真与TRIZ在未来继续同行!