基于TRIZ創(chuàng)新理論的一種酸奶盒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

韓彥龍

(承德石油高等?？茖W(xué)校 機(jī)械工程系，河北 承德 067000)

發(fā)明問題解決理論(簡稱TRIZ)由蘇聯(lián)發(fā)明家Altshuler及其團(tuán)隊(duì)提出,TRIZ指出創(chuàng)新是有規(guī)律可循的，問題及其解在不同的工業(yè)部門及不同的科學(xué)領(lǐng)域重復(fù)出現(xiàn)；技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化模式在不同的工業(yè)部門及不同的科學(xué)領(lǐng)域重復(fù)出現(xiàn)；發(fā)明經(jīng)常采用不相關(guān)領(lǐng)域中所存在的效應(yīng)[1-2]。

酸奶口感鮮美、營養(yǎng)豐富，是老少皆宜的食品。但由于酸奶濃稠度高，粘性較強(qiáng)，容易附著在酸奶盒的內(nèi)壁上，傳統(tǒng)的飲用方式通過吸管吸食酸奶，酸奶盒內(nèi)壁上會有酸奶殘留，造成浪費(fèi)，殘留有酸奶的酸奶盒也會給生態(tài)環(huán)境造成污染[3-5]。另外，一些病人和老人不具備吸食食物的能力，不能夠通過吸管吸食正常享用酸奶。因此，提供一種能夠有效避免酸奶殘留，且不具備吸食食物能力的病人和老人能夠正常享用酸奶的酸奶盒是目前亟待解決的問題。

1 問題分析

1.1 系統(tǒng)功能模型

傳統(tǒng)的酸奶盒大多采用吸管式結(jié)構(gòu)，其系統(tǒng)元件分析如表1所示。

根據(jù)元件分析列表中各元件之間相互作用，建立系統(tǒng)的功能模型如圖1所示。

表1 元件分析列表

系統(tǒng)功能模型描述了系統(tǒng)元件之間的相互關(guān)系，得出導(dǎo)致吸食酸奶有殘留問題的功能因素為，空氣對酸奶的推送作用不足以及酸奶對酸奶盒體存在附著的有害作用。

1.2 因果分析

準(zhǔn)確的認(rèn)知問題是解決問題的前提，準(zhǔn)確認(rèn)知問題的核心是跟原因分析，應(yīng)用因果鏈分析法確定產(chǎn)生問題的根原因，因果分析如圖2所示。

通過因果分析確定矛盾區(qū)域?yàn)椋禾岣咚崮毯畜w密封性；提高盒體內(nèi)外壓差；增加施力物體直接作用于酸奶與盒體粘接處。

2 運(yùn)用TRIZ解決問題

1)技術(shù)矛盾解決過程

為了提高盒體的密封性，需要盒體增加密封薄膜，但這樣做會導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜性提高。改善的參數(shù)為NO.27可靠性，惡化的參數(shù)為NO.36裝置的復(fù)雜性。查找矛盾矩陣，得到發(fā)明原理No.13反向，No.35參數(shù)變化，No.1分割。

2)物理矛盾解決過程

為了“保證酸奶正常保存在酸奶盒盒體內(nèi)”，需要參數(shù)“盒體內(nèi)外壓差”為“減小”，但為了“酸奶無殘留的流入口腔之中”，需要參數(shù)“盒體內(nèi)外壓差”為“增大”?？紤]到該參數(shù)在不同的“時(shí)間”具有不同的特性，該矛盾可以從“時(shí)間”上進(jìn)行分離。與時(shí)間分離原理對應(yīng)的發(fā)明原理有No.9預(yù)加反作用，No.10預(yù)操作，No.11預(yù)補(bǔ)償，No.15動態(tài)化，No.16未達(dá)到或超過的作用，No.18振動，No.19周期性動作，No.20有效作用的連續(xù)性，No.21緊急行動，No.29氣動與液壓結(jié)構(gòu)，No.34拋棄與修復(fù)，No.37熱膨脹。

3 方案及評價(jià)

3.1 方案匯總

根據(jù)以上發(fā)明原理，得到問題解決方案如表2所示。

表2 方案及評價(jià)匯總表

3.2 確定最終方案

綜合可取方案3、5、6得到最終方案，方案結(jié)構(gòu)如圖3所示。

酸奶盒包括盒體，盒體頂端設(shè)置有吸管插入口，盒體內(nèi)部設(shè)置有軟質(zhì)薄膜袋，軟質(zhì)薄膜袋內(nèi)部底端水平設(shè)置有活塞板，軟質(zhì)薄膜袋外壁與盒體內(nèi)壁接觸，活塞板側(cè)壁與軟質(zhì)薄膜袋內(nèi)壁接觸，盒體底端設(shè)置有與盒體內(nèi)部連通的氣囊，氣囊能夠使軟質(zhì)薄膜袋外壁與盒體內(nèi)壁分離并使活塞板沿軟質(zhì)薄膜袋內(nèi)壁上下滑動，氣囊開設(shè)有進(jìn)氣孔，氣囊內(nèi)壁設(shè)置有能夠封堵進(jìn)氣孔的可動孔蓋。

4 結(jié)論

基于TRIZ創(chuàng)新理論設(shè)計(jì)了一種酸奶盒，盒體頂端設(shè)置有吸管插入口，盒體內(nèi)部設(shè)置有軟質(zhì)薄膜袋，軟質(zhì)薄膜袋內(nèi)部底端水平設(shè)置有活塞板，盒體底端設(shè)置有與盒體內(nèi)部連通的氣囊，氣囊開設(shè)有進(jìn)氣孔，內(nèi)壁設(shè)置有能夠封堵進(jìn)氣孔的可動孔蓋，按壓氣囊能夠使軟質(zhì)薄膜袋外壁與盒體內(nèi)壁分離并使活塞板沿軟質(zhì)薄膜袋內(nèi)壁上下滑動?；钊逖剀涃|(zhì)薄膜袋內(nèi)壁上下滑動過程中能夠有效刮除殘留在軟質(zhì)薄膜袋內(nèi)壁上的酸奶，有效避免了酸奶殘留。使不具備吸食食物能力的病人和老人能夠正常享用酸奶。