张 燕 许 阐 张 辉

（海南大学机电工程学院 海南海口 570228）

随着科学技术的不断革新，社会对创新型人才的需求与日俱增［1］，但传统高等教育体制下，多数大学生受到应试教育影响，缺乏创新意识和实践经验。在大众创业万众创新，外部世界变化日新月异的时代背景下，这些缺乏创新意识和创新能力大学生在面对工作中的实际问题时，往往无法将自己所学与工作岗位实际需求相结合，这也成为当前多数大学生就业的一大阻碍［2‐3］。

1 TRIZ创新方法

TRIZ理论是20世纪50年代苏联的阿奇舒勒通过研究世界各国250多万件专利，总结出的一套发明问题解决理论。经过几十年的发展，TRIZ 理论已经成为一套成熟的理论，能够快速有效找到问题的理想解法，被应用到世界各国各行业的众多企业中。TRIZ 理论提供了包括系统进化法则、40个发明原理、矛盾矩阵等在内的一整套科学问题求解流程［4］，应用TRIZ 理论进行发明创新可大大缩短研发周期。

近年来，许多高校也引进TRIZ 理论作为大学生创新创业指导理论，并开设了大学生创新创业指导课程，举办各类创新创业竞赛，如“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”中国大学生创业计划大赛等［5］，不仅激发了大学生的创新创业热情，更让学生在解决实际问题的过程中开阔眼界，打开思维，将自己的专业知识运用于实践中，快速提高自己的创新创业能力［6］。本文以一种可调节式双齿辊椰子壳肉分离机为例，分析TRIZ理论在大学生创新创业实践中的应用。

2 基于TRIZ理论的创新实践应用

TRIZ 理论认为发明问题的解决在于化解系统中各种矛盾冲突，包括技术矛盾、物理矛盾等，通过研究各学科原理和法则，得出不同角度和方向化解矛盾的方法，最终得到发明问题最优解。利用TRIZ 理论解决发明创新问题可分为以下3 个步骤（图1），即将实际问题转化成为TRIZ 问题后，利用矛盾矩阵分析出理想解决方案会出现的矛盾冲突，再通过查找TRIZ 提供的发明问题原理，逐步解决冲突，得到理想的解决方案。

图1 TRIZ理论解决问题流程

2.1 问题分析与理想模型建立

目前，大中型椰子加工场获取椰肉的方法是手工开椰取肉，不仅大量椰肉被舍弃，而且椰肉椰壳分离效率低。以椰肉和人为主体建立物‐场模型，人为主动作用体，那么人对椰肉就是有用但不充分作用，此时人与椰肉构建得到效应不足的完整模型。为了得到椰肉椰壳分离设备的合理方案，将分以下5个步骤定义最终理想解：

2.1.1 设计的最终目的

提高椰肉椰壳分离的质量和效率，满足大中型椰子加工场的需求。

2.1.2 最终理想解

得到一台能满足大中型椰子加工场需求的机器。

2.1.3 达到理想解遇到的障碍

椰壳质地坚硬、厚实，与椰肉紧密接触，难以轻易分离；椰子直径大小有差异。

2.1.4 出现这种障碍的结果

手工开椰取肉难度大、危险性大、浪费严重，现有设备开椰效率低，不能完成不同尺寸椰子的壳肉分离工作。

2.1.5 不出现这种障碍的条件

椰肉分离设备能够高效高质分离不同尺寸地椰肉椰壳。

通过理想模型分析，得出最终理想解物‐场模型，理想方案即为：设计一台能够高效、高质量分离不同尺寸的椰肉椰壳设备，满足大中型椰子加工场地需求。

2.2 问题转化与解决

在发明创新过程中，通常为了实现某一功能或提高某种效率，不得不忽略因此产生的负面效应，或采用折中方式试图将二者平衡。TRIZ 理论将发明问题中出现的实际问题总结为39 个通用工程参数，并提供阿齐舒勒矛盾矩阵来化解工程参数之间的矛盾，得到最终理想方案［7］。在建立完整的物‐场模型之后，分析得到了实现最终理想解所出现的技术矛盾，并利用矛盾矩阵将其化解。通过矛盾矩阵解决后，得到最终理想解，出现关键问题后，进行整机的结构设计，并利用TRIZ 理论进行改进。

由TRIZ中物‐场模型理论分析，机器工作过程中会同时对自身和椰子造成一定损害，于是构建有害效应的完整模型，并根据TRIZ 中发明问题的标准解法中，一级解法里引入一个工具消除有害作用，来解决机器的损耗问题。单辊式椰子壳肉破碎机工作时，齿轮辊与外壳直接对椰子进行破碎，会对机器造成损耗，于是加入了挤压板配合齿轮辊对椰子进行破碎，消除破碎过程对机器外壳和机身损耗。同时加入清梳板对齿辊与齿辊外壳中间夹杂的物料进行梳理清除，防止物料卡塞，提高机器使用寿命，得到单辊式椰子壳肉分离机。由TRIZ 物—场模型理论分析，机器破碎后对椰肉和椰壳分离效果较差，形成效应不足的完整模型，根据TRIZ 中对于效应不足的完整模型的一般解法，增加另一个场来强化有用效应来解决效应不足问题。具体解法为：增加破碎机构的辊数，得到对辊破碎机构；增强对椰壳的破碎程度，达到壳肉分离的效果；增加调节装置，实现对不同尺寸椰子的壳肉分离。

2.3 整机设计与实现

经过上述问题分析后，设计出可调节式双齿辊椰子壳肉分离机，能使椰子的椰肉与椰壳快速分离，且能根据椰子大小调节所获椰肉块大小，当椰子的大小不同时，为避免获得壳肉分离不充分或产生较多碎渣的椰肉，实际使用过程中，会先让椰子通过一个初步筛选器，分出直径140～160、160～180、180～200 mm3个种类，对应调节装置中调节旋钮的小、中、大3个档位，保证齿辊之间的距离为最佳破碎距离。确定各项参数后进行加工组装，最终样机实现壳肉分离效果的最佳条件为椰子直径为170 mm、投料速度1个/s、齿辊转速280 r/min、齿辊间隙600 mm。

2.4 创新与创业实践

在创新创业导师的指导下，学生利用TRIZ 理论不断创新，研发出开椰取汁机、可调节式双齿辊椰子壳肉分离机、椰子智能加工流水线等，受到包括中央电视台《我爱发明》栏目、海南日报等多家网络新闻媒体报道。除此之外，该学生团队也参加众多创新创业比赛并斩获大奖。TRIZ 理论的强大之处在于能为人们创造性地发现问题和解决问题提供系统的理论和方法。即TRIZ 理论是一种全新的创新教学方式，让学生们自己动手完成感兴趣的项目，从这个过程中学习各学科以及跨学科的知识，唤醒学生内在动力，引导学生探索、求知的热情，培养学生的创新实践能力。

3 结语

传统高等教育禁锢了学生的创新思维，仅仅增设创新创业指导课程无法快速弥补学生在创新思维与能力上的缺漏，只有在学习创新创业理论的同时解决实际问题，才能快速激发学生的创新思维，培养创新创业能力。TRIZ 理论作为一种成熟的问题解决理论，不仅能够应用在各行业技术领域的创新［8］，还能作为大学生创新创业指导理论，帮助大学生开拓思维，在尝试解决实际问题的过程中不断提升自己。