1TRIZ理论介绍
TRIZ是由发明家阿奇舒勒创立的，包含发明问题解决理论的意思。1946年，阿奇舒勒和一批研究人员通过分析世界近250万份高水平的发明专利，总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和法则，建立了一个由解决技术问题，实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系，并综合多学科领域的原理和法则，建立起TRIZ理论体系。TRIZ理论是基于知识的、面向设计者创新问题的解决系统化方法学，适用于各行业。TRIZ理论体系以辩证法、系统论和认识论为哲学指导，以自然科学、系统科学和思维科学的分析和研究成果为根基和支柱，以技术系统进化法则为理论基础和核心思想，包括了解决工程矛盾问题和复杂发明问题所需的各种分析方法、解题工具和算法流程。
2TRIZ的矛盾理论及矛盾分析解决过程
在产品设计和改进过程中，首先需要保证或提高产品的某些性能，这可能会导致产品的其他性能受到影响。如果由于设计和改进而产生的影响是负面的影响，则设计改进过程就出现了矛盾。因此可以说产品设计改进的重点就是解决设计改进过程中出现的各种矛盾。TRIZ理论解决问题的根本就是消除矛盾，矛盾的消失意味着问题的解决，其本质是在解决问题过程中，为得到理想结果，找到问题中的关键矛盾并克服矛盾得到创新性解决方案的方法论。TRIZ理论认为在一般产品设计改进中存在两种矛盾：技术矛盾和物理矛盾，对这两种矛盾的解决是TRIZ理论研究的重点。下面对这两种矛盾及解决原理分别进行介绍。
2.1技术矛盾及其解决原理
技术矛盾是指在一个技术系统中两个参数之间的矛盾。为了改善技术系统中某个参数，导致该技术系统的另一个参数恶化，因而这两个参数之间产生了矛盾。TRIZ用数学上比较常见的矩阵方式来简单地表述找到解决办法的途径。TRIZ理论的发明者通过研究总结出一般技术问题中39个系统矛盾对立的技术参数，并且提炼出了解决矛盾的40个标准方法，进而由39个矛盾对立的技术参数和40个标准解组成了矛盾矩阵。在阿奇舒勒的矛盾矩阵中，将39个通用工程参数横向、纵向顺次排列，横向代表恶化的参数，纵向代表改善的参数，在工程参数纵横交叉的方格内的数字代表建议使用的40个发明原理的序号，39个通用工程参数和40个发明原理可参考文献[3]。利用TRIZ矛盾矩阵表，将特定的问题准确地描述后，应用39个技术参数，使其变为一般性质的问题；从表中的40个解中找到解决问题的一般方法；结合实际工程情况，形成特定的解决方法。
2.2物理矛盾及其解决原理
物理矛盾是指在一个技术系统中同一个参数的矛盾。采用分离原理是解决物理矛盾的有效手段，包括时间分离、空间分离、条件分离、整体与部分分离（系统级别分离）。各个分离原理与多种发明原理对应，可结合工程实例帮助设计人员尽快确定新的设计方法。
2.3矛盾分析及解决过程
对于产品设计改进中出现的无论是技术矛盾还是物理矛盾，TRIZ理论采用一系列的分析工具，先将特定的产品设计改进问题抽象为标准的或一般的问题，即找出矛盾的类型，然后采用技术矛盾或物理矛盾的解决原理找出标准的解决方法，最后结合问题实际得到特定的解。利用TRIZ矛盾理论分析解决步骤为：对具体问题进行分析；提取问题中出现的通用工程参数（39个），形成技术矛盾或提取问题中出现的问题参数，形成物理矛盾，将问题转换为标准的或一般的问题；应用矛盾矩阵或分离原理分析问题；通过矛盾矩阵或根据分离原理找到相符合的发明创新原理；以创新原理作为指导和启示，结合实际问题得到具体解决方案。
3TRIZ的矛盾理论在风电产品设计上的应用
近些年，风电行业迅速发展，为快速响应市场需求，提高产品竞争力，风电企业必须不断提高产品性能，降低设计成本。应用TRIZ理论，则可以高效快速地进行产品设计，提高产品竞争力。在具体工程实际问题中，TRIZ的矛盾理论应用最为广泛。下面是在风电产品具体设计中利用TRIZ矛盾理论解决产品设计问题、提高产品性能、降低产品成本的2个应用实例。
3.1应用实例1的问题描述与提取矛盾
1）问题描述。
在某兆瓦级风力发电机组主传动系统设计中，锁定盘与主轴通过螺栓连接，以实现对轴承内圈的预紧和叶轮的锁定。现有设计方案为锁定盘通过直径φ2020节圆上均匀分布的60个螺栓与主轴连接，经计算该设计方案中连接螺栓对轴承内圈的预紧不够，需要增大螺栓预紧力。
2）提取矛盾。
增大螺栓预紧力的主要措施是：增大螺纹直径和长度；增加螺栓数量；增大螺栓分布节圆直径。因其他结构设计要求，螺纹直径和长度不能增加；考虑扳手空间，螺栓数量不能增加，故只能通过增大螺栓分布节圆直径的措施增大预紧力。该锁定盘结构若增大60个螺栓均匀分布节圆直径，则会与加强筋干涉，连接螺栓数量只能设计为24个，预紧力反而会降低。根据问题描述，首先从39个通用工程技术参数中选取并确定一对技术矛盾：预改善的参数：力（10）；恶化的参数：物质或事物的数量（26）。对照矛盾矩阵，TRIZ矛盾理论建议的发明原理序号为：35，14，3，对应的发明原理为35为参数变化，14为曲面化，3为局部质量。
3）发明原理应用。
利用局部质量的发明原理，使组成物体的不同部分实现不同的功能，使组成物体的每一部分都最大限度地发挥作用。结合该问题实际，解决方案为：在直径φ2020圆上均匀分布36个螺栓孔，在直径φ2420圆上均匀分布24个螺栓孔，经分析计算，该方案可满足连接螺栓对轴承内圈的预紧力要求。
3.2应用实例2的问题描述与提取矛盾
1）问题描述。
某大兆瓦级风力发电机组机舱部分整体尺寸为15m×7m×7m，重量约245t，整体发运至吊装现场存在超高、超重等问题，故需分体发运，其中前机架部分的运输是难点，需制作相应的运输支架，满足运输要求。在风机机舱各部分发运至现场后又需整机安装支架进行现场装配，完成整机装配后再进行整机吊装工作。前机架的运输支架约6t，现场安装支架约14t，如果运输支架和安装支架有部分可以通用、互换使用，则可减低设计制造成本，提高利用率。
2）提取矛盾。
首先建立矛盾模型，前机架指分体运输中需要专门制作运输支架的主要部分，机舱指现场装配的机舱整体部分，支架既指运输支架，亦指安装支架。运输支架设计要求在保证不超过运输尺寸的情况下，重心尽可能地接近地面；安装支架要求现场安装的各零部件与支架、地面之间互不干涉，且可进行安装的空间尽可能大。故该问题的矛盾为物理矛盾：支架在运输时高度分析尺寸尽可能低，在用于安装时尽可能高。
3）解决方案。
基于以上对该技术问题矛盾的分析，运输时要求支架低，安装时要求支架高。利用实用TRIZ理论的空间分离、时间分离法对矛盾进行分析，结合工程问题实际解决方案为：将该机舱运输安装支架设计为底座和法兰筒体两部分，底座高度为640mm，法兰筒体高度为440mm，底座用于机舱运输，将法兰筒体通过螺栓连接在底座上，用于机舱现场安装，支架用于安装时总高度为1080mm，机舱各部分装配与支架、底面不存在干涉。底座约10.9t，法兰筒体约3.4t，用于机舱运输安装的支架总重14.3t，实现了运输支架和安装支架的部分通用性和互换性，同时降低了重量。
4结论
经过实践的检验，应用TRIZ理论已为风电产品设计提供了很多有效的创新方法和创新思路，大大提高了设计效率，降低了设计成本，提高了产品竞争力。如今TRIZ理论已在全世界广泛应用，经过半个多世纪的发展，TRIZ理论和方法已经发展成为一套解决新产品开发实际问题的成熟理论和方法体系，是有效的创新方法与技术手段。为此，各企业单位和研发机构应大力推广TRIZ理论在产品设计中的应用，为企业获得更大的经济效益和社会效益。
作者：薛晓云 赵志刚 单位：太原重工股份有限公司