0、引言
ARIZ (Algorithm for Inventive-Ptoblem SoMng)一發(fā)明問題解決算法，是發(fā)明問題解決理論TRIZ中一主要的分析、解決問題的方法。ARIZ算法集成應(yīng)用了TRIZ理論中絕大多數(shù)工具，包括技術(shù)矛盾、物理矛盾、物場模型、小人法、理想解、知識庫，將它們納入一個流程中，采用一套邏輯過程逐步將一個模糊的初始問題轉(zhuǎn)化為用沖突清楚表示的問題模型。ARIZ具有優(yōu)秀的易操作性、系統(tǒng)性、實(shí)用性以及易流程化等特點(diǎn)，尤其對于問題情境復(fù)雜、矛盾不明顯的非標(biāo)準(zhǔn)發(fā)明問題，更加可行和有效。
1、ARIZ 85C解題流程
ARIZ- 85C的解題流程分為9大部分。
(1)現(xiàn)有問題分析。發(fā)明問題情境的特征是，問題的初始定義含糊不清，沒有解決問題的方向和啟示。ARIZ第一部分的目的是從模糊的發(fā)明問題情境中建立清晰、簡單的問題模型。
(2)問題模型分析。ARIZ第二部分的目的是分析空間資源、時間資源、物質(zhì)和場資源，哪些資源可用于解決問題。
(3)描述問題的最終理想解(IFR)和物理矛盾。ARIZ第三部分的目的是描述出最終理想結(jié)果IFR．確定妨礙達(dá)到IFR的物理矛盾。雖然不是每次都能達(dá)到IFR，但I(xiàn)FR能指明解決問題的方向。
(4)調(diào)動和使用物質(zhì)一場資源。ARIZ第四部分的目的是增加可用資源的數(shù)量，通過改動已有的物質(zhì)一場資源得到派生的物質(zhì)一場資源。大多數(shù)情況下，到ARIZ第四部分能夠得到解決方案，此時可直接進(jìn)入第七部分。若到第四部分還未找到解決方案，則進(jìn)入第五部分。
(5)運(yùn)用TRTZ知識庫。ARIZ第五部分的目的是運(yùn)用知識庫，直接尋找解決問題的方法。
(6)改變或替換原有問題。ARIZ第六部分是重新定義問題。如果問題在前5步?jīng)]有得到解決，需要修改問題表述，并跳回到第一步。ARIZ中，創(chuàng)新問題求解的過程是對問題不斷地描述，不斷地標(biāo)準(zhǔn)化的過程。實(shí)際問題解決的過程就是不斷修正問題描述的過程，在這個過程中核心問題逐漸從初始情境描述的繁多信息中清晰浮現(xiàn)出來。
(7)分析已得到的方案。ARIZ第七部分的目的是檢查所得到方案的質(zhì)量，避免采用不理想的方案，讓問題解決的更理想。
(8)應(yīng)用已得到的方案。ARIZ第八部分的目的是最大化的利用已得到的解決方案。一個好的方案不僅能解決一個問題，同時也是一把解決其他問題的通片I鑰匙。
(9)分析解決問題的整體流程。ARIZ第九部分主要是面向TR Iz專家，用于評估改進(jìn)ARIZ。
2 ARIZ在林木生物質(zhì)粉碎機(jī)設(shè)計中的應(yīng)用
大部分林木生物質(zhì)原料在開發(fā)利用前期都需要進(jìn)行粉碎加工處理，以便進(jìn)一步加工利用。現(xiàn)需設(shè)計一臺粉碎機(jī)，粉碎顆粒尺寸為lmm以下，生產(chǎn)率為1t/h以上。通過查詢、調(diào)研，沒有可以滿足上述要求的粉碎機(jī)產(chǎn)品，擬借鑒錘式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。現(xiàn)有的錘式粉碎機(jī)一般由機(jī)體、電動機(jī)、轉(zhuǎn)子、錘刀和篩網(wǎng)組成．利用高速旋轉(zhuǎn)的錘刀在粉碎室內(nèi)對物料進(jìn)行打擊、切割，粒度合格的物料通過篩網(wǎng)的篩孔排出。
這種結(jié)構(gòu)的主要問題是粉碎顆粒尺寸過大（多為lOmm以上）；生產(chǎn)率低；刀具磨損快、壽命低。應(yīng)用ARIZ進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，首要解決的問題是工具粉碎物料有效性差。物料剛進(jìn)入粉碎室時受到有效打擊力很大，然后在錘刀高速旋轉(zhuǎn)的帶動下，物料加速，與錘刀作同一方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，形成一層環(huán)流層，降低了物料和刀具的相對速度，從而使刀具粉碎物料的有效
性降低，影響了物料粉碎粒度進(jìn)一步的減小：同時由于離心力的作用，使大粒度物料緊靠在篩網(wǎng)上，阻礙了合格的小粒度物料及時過篩，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，還會產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象導(dǎo)致能耗增加。
(1)現(xiàn)有問題分析：①描述最小問題。系統(tǒng)的名稱：粉碎機(jī)。系統(tǒng)的功能：粉碎物料。系統(tǒng)的組成部分有物料、刀具、篩網(wǎng)、粉碎室。定義系統(tǒng)存在的技術(shù)矛盾TC1和TC2。TCI:若刀具排列密度大，可以將物料粉碎很細(xì)，但增加系統(tǒng)復(fù)雜性。TC2:若刀具排列密度小，不能很好地粉碎物料，但制造容易、成本低。在對系統(tǒng)改動最小的情況下，希望達(dá)到的目標(biāo)是：不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下，能將物料粉碎至所需粒度(lmm)；②找出產(chǎn)生技術(shù)矛盾的組件對。作用工具是粉碎刀具，作用對象是物料；③畫出技術(shù)矛盾的示意模型圖。技術(shù)矛盾TC1的示意模型如圖2(a)，技術(shù)矛盾TC2的的示意模型如圖2(b)所示；④選取主要技術(shù)矛盾。選取與技術(shù)系統(tǒng)的主要功能有密切聯(lián)系的技術(shù)矛盾進(jìn)行解決。本系統(tǒng)的主要目的是將物料粉碎至所需細(xì)度，因此選取技術(shù)矛盾TCI;⑤加強(qiáng)矛盾沖突，指出組件作用的極限狀態(tài)。刀具排列密度很小（只有一把刀具），而能將物料粉碎很細(xì)：⑥建立問題模型。必須找到一個X元素，即能維持刀具排列密度很小，又能保證物料粉碎很細(xì)；⑦嘗試應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解解決問題。現(xiàn)在問題的物一場模型如圖3所示，刀具S2對物料Sl的作用力不足，可應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)中的第二類標(biāo)準(zhǔn)解“增強(qiáng)物一場模型。
由標(biāo)準(zhǔn)解15“向雙物質(zhì)一場躍遷”，現(xiàn)有系統(tǒng)的有用作用力F1不足，可以加入第二個場F2來增強(qiáng)Fl的作用，得到概念方案l：采用風(fēng)力輸送，通過高壓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)力，加速合格物料通過篩網(wǎng)。由標(biāo)準(zhǔn)解17“向帶有工具分散物質(zhì)的物質(zhì)一場躍遷”，提高完成工具功能的物質(zhì)分散度，得到概念方案2：讓粉碎室內(nèi)布滿刀具，可在篩網(wǎng)上加底刀。由標(biāo)準(zhǔn)解21“向結(jié)構(gòu)物質(zhì)一場躍遷”，將均勻的物質(zhì)空間結(jié)構(gòu)變成不均勻的物質(zhì)空間結(jié)構(gòu)，得到概念方案3：采用不規(guī)則粉碎室如橢圓形、水滴型粉碎室替代圓形粉碎室，破壞物料環(huán)流層．增加有效打擊力度。
(2)問題模型分析。①確定操作區(qū)域：刀具和物料接觸處。一般操作區(qū)域就定義為問題模型中矛盾出現(xiàn)的地方；②確定操作時間。操作時間包括矛盾發(fā)生的時間（機(jī)器開動，粉碎作業(yè)時）以及矛盾發(fā)生前的時間（預(yù)處理物料、進(jìn)料時）；③確定技術(shù)系統(tǒng)、外界環(huán)境以及作用對象的物質(zhì)一場資源。可用資源見表1。
(3)調(diào)動和使用物場資源SFR。建立“小人”模型。圖4(a)為當(dāng)前系統(tǒng)小人模型，由于高速環(huán)流層的作用，物料貼在篩網(wǎng)內(nèi)壁，刀具追打物料，有效粉碎性差。圖4(b)為改進(jìn)系統(tǒng)小人模型，每個物料小人都被刀具小人包圍，提高有效打擊力度。
由改進(jìn)后的小人模型，結(jié)合資源分析，綜合分析概念方案1～3．得到問題的解決方案——雙層篩式粉碎機(jī)，如圖5所示。里層篩孔尺寸大，外層篩孔尺寸小，解決了單層篩結(jié)構(gòu)中大粒度物料緊靠在篩網(wǎng)上，阻礙合格的小粒度物料及時過篩的問題。采用風(fēng)力輸送合格物料。在里層篩網(wǎng)上安裝底刀，對物料起輔助切削作用；底刀的存在也破壞了物料的高速環(huán)流層，增大了物料和刀具的相對運(yùn)動速度，從而提高了刀具對物料的有效打擊力度。兩層篩之間的物料可定期導(dǎo)出后返回粉碎室繼續(xù)被粉碎，也可利用雙層篩分的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)兩種不同粒度要求的產(chǎn)品。
(4)分析已得到的方案。通過專利搜索確認(rèn)了方案的新穎性，現(xiàn)已向國家知識產(chǎn)權(quán)局提出了專利申請。
3、結(jié)束語
(1) ARIZ的解題流程是先將問題逐漸收縮，集中到最小區(qū)域，找到最核心最突出的矛盾，指引解題者朝著理想最終結(jié)果的方向前進(jìn)；然后再逐漸發(fā)散、放大，從多途徑來解決問題。
(2)應(yīng)用ARIZ解題時，不提倡從最初的啟示直接過渡到解決方案或直接完善不成熟的方案，答案應(yīng)是逐步浮現(xiàn)的，以此來保證得到的方案簡便有效，能以最小的代價解決問題。
(3)由于實(shí)際問題有復(fù)雜的表象，不一定在第一次分析時就能對問題做出正確的描述，ARIZ算法的循環(huán)結(jié)構(gòu)可以對初始問題進(jìn)行一系列變形和再定義，實(shí)現(xiàn)對問題的逐步深入分析和轉(zhuǎn)化，最終解決問題。
三門峽富通新能源銷售顆粒機(jī)、秸稈粉碎機(jī)、破碎機(jī)等機(jī)械設(shè)備。
