TRIZ案例-物場分析法在坑井安全作業(yè)的應用5

物場分析法在坑井安全作業(yè)的應用

一、

原始問題在生產(chǎn)和市政中,吊物孔和檢修井均用蓋板覆蓋，用來防止人員及雜物墜落坑井內(nèi)。當工作人員將這些坑井的蓋板打開進行相應的工作時，為了防止墜落的發(fā)生，采用的安全措施是用臨時“安全攔網(wǎng)”等措施將打開的坑井圍起來，以提醒在坑井附近作業(yè)的工作人員及過往人員注意人身安全，避免墜落。臨時安全攔網(wǎng)受自身條件所限，只能攔阻重量較輕、體積較大的物品，對于人員、較重的物品以及體積較小的物品無法進行有效的攔阻，所以圍在打開了的坑井四周的“安全攔網(wǎng)”只起到了警示效果，并未真正起到安全攔阻的作用,屬于軟防護，軟防護不能從根本上消除安全隱患，如圖1所示。二、物場分析法的基本原理

物場分析法是使用符號表達技術系統(tǒng)變換的建模技術，它以解決問題中的各種矛盾為中心，通過建立系統(tǒng)內(nèi)的模型,正確地描述系統(tǒng)的構成要素以及構成要素之間相互聯(lián)系。它認為：1．所有的功能都能分解成為三個基本元素（兩個物質一個場）。2．只有三個基本元素以合適的方式組合，才能完成一個動作，實現(xiàn)一種功能。

最基本的物場包括兩種物質和一種場，兩種物質分別為工具和作用對象，工具通過各種場對作用對象發(fā)生作用。物質間的作用通常分為有用的作用，有害的作用，不足的作用，充分的作用。下面的兩個模型分別描述了有用的作用和有害的作用。

三、物場分析法在坑井安全作業(yè)的應用1.技術系統(tǒng)分析在原始問題——坑井作業(yè)技術系統(tǒng)中，坑井是工具，作用對象（系統(tǒng)作用的客體）是人（或物），坑井通過機械場（勢能）對人作用，坑井對人（或物）的作用是有害的作用。希望該技術系統(tǒng)能有效防止“墜井”事故的發(fā)生。在作業(yè)時，井蓋需要移走，坑井及坑井周圍是操作空間，人需要進入坑井作業(yè)，又要避免過往行人墜入坑井，存在明顯的矛盾。通過以上分析我認為，坑井作業(yè)技術系統(tǒng)的物場模型屬于有害完整模型：功能的三個要素均存在，但產(chǎn)生了與設計者追求的目標相反的效果?？泳鳂I(yè)技術系統(tǒng)的物場模型為：

2．物場分析法在坑井安全作業(yè)的應用在有害物場中如果存在相互矛盾的相互作用——既有益又有害，那么需要破壞有害的，保留有益的。根據(jù)物場破壞的規(guī)則1：如果物場中的兩個物質之間出現(xiàn)相互關聯(lián)——有益和有害的，而且物質的直接接觸不是必須的，則解決問題的方式可以是把第三個“免費的”或便宜的物質引入到兩個物質之間。作業(yè)人員需要通過坑井作業(yè)，打開蓋的坑井又有可能造成過往行人墜落，解決這個物理矛盾，可用空間分離，加入第三個物質，在坑井及其周圍形成操作空間，第三個物質把過往行人與操作空間隔離，從而破壞了坑井對人的有害作用，在操作空間內(nèi)作業(yè)人員可以通過坑井作業(yè)，從而保留了有益的作用。物場模型轉換如下：

四．問題解決方案在圖1中，采用了警示錐(或安全攔網(wǎng))作為第三種物質，只能起到警示作用，對于人員、較重的物品以及體積較小的物品無法進行有效的攔阻，即這種安全防護作用是弱的，是不充分的，物場模型為：

應該強化第三種物質的安全防護作用，徹底消除坑井對人的有害作用。加入的第三種物質最好是免費的、便宜的，通過對該技術系統(tǒng)及其子系統(tǒng)、超系統(tǒng)的資源分析，坑井的井蓋可作為重要的物質資源和功能資源，再利用坑井及其周圍的空間資源，解決方案見下面圖。非作業(yè)時，蓋板起到覆蓋坑井作用；坑井作業(yè)時，蓋板起到防護作用，同時，蓋板與護欄、護板共同形成硬防護，有效地防止了墜井事故的發(fā)生。安全組合蓋板作為加入的第三個物質，系統(tǒng)的物場模型為：

在解決方案中，充分利用了嵌套原理，護欄與蓋板可以嵌套組合，并充分利用了蓋板背面的空間資源。這一安全組合蓋板已經(jīng)申請了發(fā)明專利，專利名稱：一種多功能坑井防護蓋板

4TRIZ解決采煤機截割部方案設計示例煤炭資源井工式機械化開采的工作面比較狹小，環(huán)境惡劣。在一定采高下，為了提高煤炭的生采率，操作工人希望滾筒式采煤機的截割功率越大越好，但是由于地質條件或技術條件的限制，又不能過度增大采煤機的高度，以安裝更大功率的截割電機；而同時管理部門又希望開采能耗越低越好。如何利用TRIZ理論解決這一矛盾。該技術系統(tǒng)的理想度可以定義如下：從提高理想度法則出發(fā)，應提高煤炭生產(chǎn)率的同時，降低采煤能耗、粉塵和截割刀具的耗損。從煤炭截割理論考慮，粉塵量往往與采落煤炭的塊度負相關，即煤塊度越大，粉塵量相對越小，這就要求盡可能提高煤的塊度。但是煤塊度增大，必須增大刀具的截割深度，這又受到截割刀具的強度、工作機構結構等限制。因此，開采下來的煤塊不能太大又不能太小，體現(xiàn)出物理矛盾的存在。當利用分離原理很難處理這一矛盾的情況下，可以通過技術矛盾的角度來解決這一問題。通過對39條技術矛盾特性參數(shù)分析可以從改善No.19動物耗能和No.39生產(chǎn)量/生產(chǎn)率兩個特性參數(shù)出發(fā)。對應改善特性參數(shù)，可能惡化參數(shù)如表4、表5所示。從改善動物耗能出發(fā)推薦的解決方法為：No.5組合法，No.13逆向作用法，No.18機械振動法，No.24中介法，No.35性能轉變法。從改善生產(chǎn)量/生產(chǎn)率出發(fā)推薦的解決方法為：No.2提取法，No.10預先作用法，No.18機械振動法，No.20有效運作持續(xù)法，No.23反饋法，No.28系統(tǒng)替代法，No.35性能轉變法。經(jīng)過分析，根據(jù)發(fā)明原理提出如下幾個解決方案：（1）利用No.5組合法，在不增加機身高度前提下，對每一個工作機構采用雙電機聯(lián)合驅動，增大截割功率。（2）采用No.18機械振動法