基于 TRIZ 理论有效解决汽车玻璃结雾问题的教学案例研究
关键词：创新方法；TRIZ理论；教学案例
创新是民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。近几年，经过龙江创新团队不断地实践摸索，得出了一套独特的培训理论体系和模式。将TRIZ理论作为技术创新的主要方法之一应用于企业生产实践，大学生创新创业，中学生创新能力培养取得了显著成效。
何为TRIZ理论？TRIZ理论如何应用？下面就以有效解决汽车玻璃结雾问题的教学案例为例详细说明TRIZ理论是如何应用的。
案列：有效解决汽车玻璃结雾问题
1 项目来源及背景
该项目来源于汽车领域，高速行车时，前后车窗起雾，不仅遮挡驾车员的视野，严重影响驾驶安全，用现有除雾设备进行除雾短时间不能有效解决。普通家用轿车使用空调冷风除雾大约需要5分钟，若以高速100公里/小时的速度行驶，5分钟之内汽车会向前行驶8公里，比较危险。
2 初始问题描述
当前除雾系统的工作原理：空调冷风吹走附着在玻璃表面的小水滴。操作模式：选择前窗除雾模式，将风速调到最大，然后打开A/C空调制冷，将温度调到最低进行除雾，或者调节温度到最高模式进行除雾。
主要问题：遇到雨雪天气变化，由于车外比车内温度低，车内的水蒸气遇冷在玻璃上凝结成小水滴，附着在玻璃内表面，导致车内玻璃起雾。现有除雾设备除雾时间相对较长。
限制条件：行驶状态下除雾设备不影响司机驾驶；除雾方法操作简单、快速，成本低。
3 解决方案简述
3.1系统分析
利用九屏图对当前系统空调除雾系统进行分析，得出未来超系统未来可以一种采用新型玻璃，子系统未来可以是柔性旋风导流管装置、双数风机加大功率，风道可采用多维风道。经过分析，明确未来汽车发展方向。
创新教育教学会议1）九屏图
图1 九屏图2）因果链分析
这部分主要可以从两个方面进行因果分析，一方面是当前系统除雾效果不理想是因为除雾设备除雾时间长，除雾时间长主要原因为风对雾气作用不足，从而分析出空调出风口角度单一、布置位置不合理，风量、风速不够级，空调热风温度不足等原因。另一方面从玻璃结雾的角度进行分析，找到是由于玻璃内外温差、玻璃材料容易附着雾气及雾气凝聚现象的原因；再进行深入分析得出玻璃导热系数过快、水和玻璃之间浸润现象等，经过因果链分析，找到了要解决问题及为什么会出现这样的问题。
图2 图因链分析
为培训学员颁发证书3）功能分析
通过进行组件分析得出外冷空气冷却玻璃，水蒸气附着在玻璃上并形成雾气，风扇驱动冷风，由换热器加热后经过风道，出风口把风输送到玻璃表面从而消除雾气。再通过结构分析找到功能载体作用于功能客体，有害的进行避免或消除，作用不足的加以强化和改善。最终得到系统功能模型图如下：
图3 系统功能模型图3.2最终理想解
最终理想解的应用流程分为6步：（1）设计的最终目标？（2）最终理想解？（3）达到理想解的障碍是什么？（4）出现这种障碍的原因是什么？（5）不出现这种原因的条件是什么？（6）创造这些条件所用的资源是什么？通过对本案例进行分析，将有效解决汽车玻璃结雾为最终目标，玻璃自己不结雾为最终理想解。玻璃在温度变化条件下无法避免小水珠附着或玻璃在温度变化条件下小水滴无法形成，出现这种障碍的原因是因为玻璃内外温差变化、水汽低温凝聚现象。要想不出现这种原因，前提条件是玻璃内壁温度与车内温度相同，水汽无法形成凝聚现象。最后创造这些条件所用的资源有风能、热能、化学能、空气和阳光等。
中车齐车培训照片
图4 物场分析模型及解决模型
图5 物场分析模型及解决模型
图6 物场分析模型及解决模型3.3运用TRIZ工具解决问题
3.3.1运用技术矛盾解决方法提出原理解
技术矛盾的定义为当改善技术系统中某一特性或参数时，同时引起系统中另一特性或参数的恶化。本案中从当前除雾系统除雾时间长这个矛盾出发，将提高空调风速、避免雾气凝结、导致能量消耗增大作为本案的主要一对技术矛盾。通过建立问题模型对应的39个通用工程参数，改善的参数选定为物体产生的有害作用，恶化的参数为能量损失，对应查看阿奇舒勒矛盾矩阵表得到参考创新原理为：21快速法、35性能转化法、2提取法、22变害为利法。
3.3.2运用物理矛盾解决方法提出原理解
物理矛盾是指在一个技术系统中对同一个参数提出了相反的或是不同要求时，就出现了物理矛盾。本案中从当前除雾系统考虑将为了消除雾气，所以要提高空调风速，为了减小能量损耗，所以要降低空调风速定为一对物理矛盾。
运用空间分离原理找到3号局部质量改善原理、17号维数变化原理；运用时间分离原理找到9号预先作用原理、19号周期性原理；运用条件分离原理找到7号嵌套原理、24号中介物、25号自服务原理；运用整体与部分分离原理找到31号多孔材料原理、36号相变原理、39号惰性环境。
3.3.3运用物-场分析解决方法
通过物-场分析模型1和模型3中雾气对玻璃有害作用，加入一种隔离材料来阻止有害作用或增加一个热场抵消原来有害场的效应。通过物-场分析模型2风对雾气效应不足，增加声场来强化有用的效应。
3.4产生方案
通过运用九屏图、因果链分析、功能分析、最终理想解等进行系统分析，运用TRIZ工具技术矛盾、物理矛盾及物-场模型等解决问题，最终概念方案19个，同时对这些方案进行专利检索，部分方案已申请过相关专利，进一步验证了TRIZ得到概念方案可行性。列表如下。
最后经过成本、复杂性、可行性、消除矛盾、产生新危害等五个方面进行综合测评，方案17、方案11、方案12、方案1为本案的最理想方案。
4 结语
通过对有效解决汽车玻璃结雾问题的教学案例中应用TRIZ理论解决高速行驶中的汽车遇到的实际问题进行分析，表明TRIZ理论是一种可以解决人类生活生产中遇到的难题的简单有效的有规律可寻的创新方法。通过TRIZ理论工具的应用，我们能够迅速找出问题的主要矛盾并提出具有针对性和可行性的解决方案，对于解决我们生活中遇到的实际问题具有指导意义。
案例中可能存在不恰当之处，恳请各位专家指正，本人会不断完善本教学案例。
参考文献
[1]成思源等主编，技术创新方法——TRIZ理论及应用[M].清华大学出版社，2014.
[2]曹俊强.TRIZ理论基础教程与创新实例[M].黑龙江：科学技术出版社, 2013.
[3] 张武城著，技术创新方法概论[M].科学出版社，2010.