ARIZ-85实例-空真吸放机械手问题的解决
黑河学院 曹福全
ARIZ是“发明问题解决算法”俄语的英文标音缩写，其英文缩写为AIPS（Algorithm for Inventive-Problem Solving）。ARIZ是基于技术系统进化法则的一套完整的分析问题、解决问题的方法，该算法主要针对问题情境复杂、矛盾及其相关部件不明确的技术系统。ARIZ要解决的是有效地组织人的思维，通过标准化的程序对问题进行系统分析和求解，使困难的问题转化为容易的问题。ARIZ最初由TRIZ创始人根里奇·阿奇舒勒提出，最后版本是ARIZ-85。
ARIZ-85是一套复杂的解决问题工具，共有九十多个步骤。我们可以将ARIZ-85细化为三个阶段九个关键步骤，每个步骤中含有数量不等的多个子步骤。在一个具体的问题解决过程中，并没有强制要求按顺序走完所有的九个步骤，而是一旦在某个步骤中获得了问题的解决方案，就可跳过中间的其他几个无关步骤，直接进入后续的相关步骤来完成问题的解决。
对于初学者来说，ARIZ显然是“复杂”的，似乎令人望而却步。事实上ARIZ步骤虽多，给出的解决问题路线却是十分清晰的，只要我们比较熟悉TRIZ其他工具的应用，就可以按照ARIZ-85给定的步骤和要求来解决一些复杂问题。
下面以09年国际TRIZ联合会给出的申请二级TRIZ师试题第六部分试题3为例简要介绍一下ARIZ-85的应用过程。
试题3 真空吸放机械手 为了抓住较薄的脆性零件（如玻璃），使用真空吸放机械手。小型真空泵1置于吸盘2的壳体上，吸盘边缘有弹性密封3，能够紧紧与玻璃4接触。在吸盘下建立真空，抓住玻璃并将其放到下一个工位。如果玻璃上有缺陷5，那么由于真空密封被破坏，机械手就不能很好地工作。尝试用更大功率的泵，真空机械手的重量和尺寸都会增大，后来又将更大的真空泵从壳体上拆下，放到另外一个地方，这样机械手的重量和尺寸就不会增加，便连接真空的管又会损耗一定的真空，所以真空泵的功率还要增大。大功率真空泵增加了系统的复杂度、功耗和设备成本，且大功率真空泵很难买到。那么在不改变真空有序放机械手现有工作方式情况下，如何解决所遇到的问题呢？
第一阶段、构建与分析原有问题
步骤一、分析问题
1.1 问题最小化
真空吸放机械手系统包括：真空泵、吸盘壳体、弹性密封。
TП1：必须加强真空效果，以保证玻璃（薄的脆性零件）有缺陷时机械手也能正常工作，但需要使用大功率真空泵，这样会增加系统的复杂性，且大功率真空泵很难买到。
TП2：不用加强真空效果，这样就不必采用大功率真空泵，但遇到有缺陷的玻璃时机械手不能正常工作。
必须对系统进行最小的改变，保证在任何情况下真空吸附的效果，同时不必采用大功率真空泵。
1.2 产品-工具
产品：玻璃（A） 工具：真空（C）
1.3 技术矛盾1与技术矛盾2示意图
A-玻璃 B-真空泵 C-真空
1.4 选择技术矛盾
TП1有利于玻璃吸放工作的完成，选择TП1。
1.5 强化技术矛盾
需要产生非常强的真空，但需要功率非常大的真空泵，系统会变得很复杂。
1.6 表述问题模型
需要产生非常强的真空效果，此时最有利于吸起玻璃，但需要大功率真泵，系统变得复杂，且大功率真空泵很难买到。必须找到X-元素，它能够保证足够强的真空的形成，但不需要更换大功率真空泵。
1.7 应用标准解系统
没有找到适用的标准解。
步骤二、分析问题模型
2.1 查明操作区
真空机械手吸盘壳与玻璃围成的空间
2.2 操作时间
真空机械手吸附玻璃时
2.3 查明资源
物质资源：真空泵、吸盘壳体、弹性密封、空气
能源资源：真空、真空泵抽取空气的机械能
空间资源：吸盘壳与玻璃围成的空间
步骤三、陈述IFR和物理矛盾
3.1 最终理想解（IFR）1
X-元素存在于资源中，可以保证产生足够强的真空，且不需要大功率真空泵。
3.2 加强IFR1
X-元素是资源中有的，不用加以改变，不用引入新的物质和场。
在现有资源中，可用作X-元素的资源有：弹性密封、空气、壳内空间、壳体。
3.3 宏观水平上的物理矛盾
在操作时间的操作区内，能够产生足够强的真空，在玻璃有缺陷时也能很好地吸附玻璃；但同时不能产生足够强的真空，因为有缺陷的玻璃破坏了密封环境。
3.4 微观水平上的物理矛盾
在操作时间的操作区内，为了保证吸附效果，应该有尽量少的空气分子；但同时操作区中不能保证有尽量少的空气分子，因为有缺陷的玻璃破坏了密封环境。
3.5最终理想解2
在操作时间的操作区内，弹性密封能够自己保障密封环境，而不需要更换大功率真空泵。
3.6 物场分析
根据最终理想解2，问题的关键集中在如何改善弹性密封的密封效果上。
B1：玻璃 B2：弹性密封 B2’：改进的弹性密封 П：真空场
第二阶段、移除实体限制
步骤四、利用资源
4.1 小人模型
玻璃存在缺陷，空气小人通过缺陷处进入操作区，影响真空形成。
考虑向多系统发展，用多个小型的吸盘代替原来单一的大吸盘，问题得到改善，但需要多个微型真空泵。
进一步发展系统，弹性密封小人在操作区自动围成多个吸盘，真空泵工作时，操作区上部空间形成负压，使弹性密封小人围成的小吸盘向上移动，造成下部各个小空间扩大，形成真空状态，有缺陷的部分虽然未形成真空，但空气小人不能进入操作区上部空间，所以对真空泵工作未产生影响。
至此，我们已经获得了本例的解决方案：向微观级和多系统发展。X-元素可能通过对现有物质资源“弹性密封”的改变获得。应用空间分离原理，将真空吸盘底部制成多个富有弹性的小吸盘，各个小吸盘与大吸盘之间形成一个封闭的空间，这个空间形成负压时就会下面的各个弹性小吸盘工作。
由于方案已经获得直接进入第三阶段。
第三阶段、分析问题答案
步骤七、分析解决物理矛盾的方法
7.1 检查解决方案
本方案应用了操作区内已存在的物质资源——弹性密封的改进，没有引入其他物质和场。
7.2 解决方案的初步评估
①解决方案满足了IFR-l的主要需求，即：X-元素存在于资源中，可以保证产生足够强的真空，且不需要大功率真空泵。
②解决方案解决的物理矛盾：在玻璃有缺陷时需要产生足够强的真空，但由于缺陷的存在不能产生足够强的真空。
③新系统因为弹性密封子系统向微观级的改进，可以“自动”弥补玻璃缺陷产生的问题，使系统的可控性大大加强。
④新系统可以适用于绝大多数情况下对较薄脆性零件的吸附操作。
7.3 通过专利搜索来检查解决方案的新颖性（略）
7.4 子问题预测
在新技术系统的开发过程中可能会增加弹性密封制作时工艺的复杂性，但通过分析可知，弹性密封由模具生产，这种改进对弹性密封制作工艺影响很小；新系统改变了吸盘壳体内空间的分配，可能产生空间不足问题，可以稍稍加大吸盘壳体以予以弥补。
步骤八、利用解决方案
8.1 定义改变
通过对真空吸附器件向微观级、多系统的转化，可以有效解决因被吸附体缺陷带来的吸附力不足问题。
8.2 检查应用
新系统的解决方案可以应用于对绝大多数真空吸附器件的改进（如真空挂钩）。
8.3 应用解决方案解决其他问题
①简洁陈述通用解法原理：对于真空吸附问题，可以通过向微观级和多系统的转化，来改善吸附效果。
②考虑直接将该解法原理应用于其他问题：如果工具和零件之间需要紧密接触，则可以将工具与零件接触的表面分割为多系统。该应用也符合动态化原理。
③考虑将相反的解法原理应用于其他问题：如果系统的子系统受作用客体影响发生位置的不良改变，则考虑加强子系统之间的联合程度（如赤壁之战曹操将战船连结起来以对抗风浪）。
④新系统对弹性密封的改变没有引起系统尺寸的太大变化，弹性密封子系统主要是向微观级进了转化，这种转化不能趋于“无限小”，因为那样会使弹性密封变成一块“平板”而失去形成真空的能力。
步骤九、分析解决问题的过程（略）
以上实例分析只是笔者对ARIZ应用的一个粗浅的探讨，难免有不当之处，希望能抛砖引玉。不过可以肯定地说，和TRIZ其他工具一样，ARIZ的应用需要有一个“熟练”的过程，需要经常练习，经常使用才能做到得心应手，才能使ARIZ真正成为我们应用TRIZ解决复杂问题的好帮手。
