應用TRIZ理論解決收納盒薄片介質漏檢問題

張承業，張憲民，尹廣軍

（1.廣州廣電運通金融電子股份有限公司，廣州510663；2.華南理工大學機械與汽車學院，廣州510641）

1 引言

在金融設備領域，為了實現對金融票券等薄片介質的收納，通常設有收納該薄片介質的收納盒。薄片介質按特定的路徑傳輸至收納盒中堆疊存放，為實時了解收納盒中薄片介質的收納狀況，通常設有傳感器以提醒客戶是否需要清理或進行其他操作。由于薄片介質的下落堆疊過程是不受控的，且在傳輸中易受到靜電、速度等因素的影響而異常堆疊，處于傳感器的可檢測范圍之外，從而引發傳感器的信息誤報，導致金融設備對該筆交易操作出現錯誤。針對上述問題，應用TRIZ工具對收納盒漏檢問題進行系統分析，給出了解決方案，并將其應用于同類產品中，降低了成本，產生了顯著的效益。

2 TRIZ理論

TRIZ是俄文“發明問題解決理論”的詞頭，是一套供研發人員解決問題的系統化的理論方法[1]。TRIZ不僅提供了分析工程問題所需的方法，包括功能分析、資源分析和物場分析等；還提供了相應的問題求解工具，包括解決矛盾的發明原理、解決物理矛盾的分離原理、科學原理知識庫和發明問題標準解法等。在問題分析的基礎上，針對不同的問題類型，可選擇不同的TRIZ工具進行解決。

產品創新的核心是解決設計中的沖突或矛盾。TRIZ提出了用于描述沖突的39個通用工程參數和用于解決沖突的40個發明原理，通過建立工程參數與發明原理的聯系，通過矛盾矩陣的指示得到所適用的發明原理[2]。

3 薄片介質收納盒問題分析

正常狀態下，薄片介質從傳輸通道中脫離后，被收納盒壁右側壁阻擋而自由落下，并在收納盒底部堆積成疊狀，如圖1所示。在收納盒的頂部和底部布置了一對對射傳感器，如檢測光路被薄片介質阻擋，控制系統將會發出收納盒中有薄片介質存在的信息。當薄片介質因某種原因未能正常堆疊而處于直立狀態，如圖2所示，從而脫離收納盒對射傳感器的可檢測范圍，造成傳感器的信息誤報，導致金融設備對該筆交易的操作出現錯誤。

圖1 收納盒正常處理狀態

圖2 收納盒非正常收納狀態

4 對收納盒的改進

為了解決薄片介質收納的漏檢問題，利用基于TRIZ理論的問題分析和解決流程對漏檢問題進行原因分析和問題解決。

4.1 現象分析

用高速攝像機拍攝收納盒非正常收納現象，當第一張介質脫離傳輸通道，進入收納盒中，被收納盒右側壁阻擋而處于自由狀態。由于靜電或其他原因，第一張介質會在收納盒內懸浮一段時間；此時第二張介質經傳輸通道進入盒內，與第一張介質前端發生撞擊，如圖3所示，使得介質不能在重力作用下平穩堆疊于收納盒底部，而出現圖2中的非正常收納狀態。

4.2 問題分析

結合原因分析得知，出現非正常收納狀態的原因是薄片介質在傳輸通道中產生了靜電，靜電可以通過加靜電毛刷等途徑消減，但不能完全消除。同時對于漏檢問題，最直接的解決辦法就是在收納盒底部側壁增加一對對射傳感器，如此會增加系統的復雜性和成本。

定義該問題系統的理想解為：在不增加系統復雜度和成本的前提下，保證進入收納盒區域內的薄片介質均能被檢測到。

圖3 非正常收納狀態現象分析

4.3 定義技術沖突

增加一對能夠檢測直立介質的對射傳感器，雖解決了問題，但增加了系統復雜度及成本。屬于技術沖突，分析后將改善的參數定義為可靠性27，所帶來的惡化的參數為物質損失23和系統的復雜性36。通過查找矛盾矩陣，得到適用的發明原理分別為 1，10，13，29，35，39。

4.4 初步解決方案

對通過技術沖突原理所得到的解決方法逐一分析確定對應的解決方案。

①采用原理1分割所提供思路無直接方案。

②根據發明原理10預先作用，在介質脫離傳輸輪進入收納盒時，增加裝置使薄片介質下落過程受控。

圖4 采用預先作用原理所得技術方案

在傳輸通道的末端，增加風火輪（如圖4），介質脫離傳輸輪的控制后，在風火輪頁片夾持下堆疊于收納盒的底部。但需要增加風火輪及相關動力機構，成本高，系統復雜。此方案未能滿足理想化要求，不予采用。

③采用發明原理13反向作用的設計思路，將原先安裝于頂部和底部的一對對射傳感器變換位置安裝于靠近底部的前后側壁上，如圖5所示，同時在收納盒底部增加凸棱特征，使得原本平躺的介質成傾斜狀，可檢測直立和平躺兩種狀態的介質。此方案不增加額外資源，僅是變換傳感器的位置，即可解決問題，故可采用。

圖5 采用反向原理所得技術方案

④根據發明原理29氣動和液壓結構，在收納盒的頂部增加可向下發出氣流的裝置，對進入收納盒的介質形成向下的沖擊力，消除帶靜電介質在收納盒空間內的停留時間。

但金融設備中無氣動結構，需額外增加完整氣動裝置；另向下的氣流可能會使收納盒中已堆疊好的介質吹亂，此方案有缺陷，不予采用。

⑤基于發明原理35改變參數，可通過降低介質的傳輸速度，保證在有靜電存在的情況下，第一張介質懸浮未下落前，第二張介質也不會運動至第一張介質停留位置處，從而避免撞擊。但介質傳輸速度為決定金融設備性能的重要參數，在方案設計階段即已確定，故此方案不可行。

⑥發明原理39為惰性環境，因本設備中無惰性環境產生和存在的可能，故此原理不適用。

4.5 最終方案

結合該問題系統的理想化目標，并考慮設備的使用環境和可行性要求，對所形成的解決方案進行評價，最終選定原理13所形成的方案為較理想的解決方案。

如圖6所示技術方案[4]，對射傳感器安裝于靠近收納盒底部的前后壁上，收納盒底部設有凸棱特征，可將平躺的介質頂起成斜坡狀，檢測光路可被整疊介質阻擋，可被傳感器檢測到。凸棱中間有斷開的特征槽孔，使得當介質處于直立狀態時，如圖7所示，檢測光路不被凸棱遮擋，依然能被檢測到，達到項目目標要求。

圖6 介質平躺的狀態

圖7 介質直立的狀態

新方案解決了收納盒漏檢問題，較好地實現了理想解主要目標；新方案沒有增加原系統的復雜性，易于在實際工程應用中實現。

5 結語

①利用TRIZ理論問題分析與解決流程成功解決了薄片介質收納盒漏檢問題；

②通過方案評價得到的最終解決方案未增加系統的復雜度，較好地滿足了系統的理想化目標，該方案已經在公司同類產品上推廣使用；

③該方案已于2014年7月申請發明專利，專利名稱為《一種薄片介質收納裝置》，專利申請號為：201410345933.4。