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1、基秆 R I 论的 包装结构设计实验研究 文 赵荣丽 成思源 郭钟宁 李克天 摘 要 ：将T RI Z 论引入 了 包装结构设计课程的实验教学中，改革 了实验流程 ，使学生 由被动设计变为主动设计。实验教学采用T RI Z 论分析产品包装结构，建立系统功能模型， 利用T RI Z 的功能分析找 出现有 包装的问题所在 ，并借助于冲突解决理论创新设计 包装结构， 借助于邦友B OX V e l l u m软件生成纸盒的二维盒片图对纸盒结构进行打样。实验教 学的改革 使学生掌握T RI Z 这一发明问题解决理论的解题流程，提高了学生主动发现 问题、解决问题的 能力，培养了学生的创新思维。 关键词：
2、包装结构；T RI Z；实验教学 1引言 随着社会技术的发展 ，知识创 新和技术创 新在推动社会发展 中的 作用越来越 突出。创新能力是高素 质人才应具备 的最重要的能力 ，也 是 当前高校培养学生的重点所在。 如何将大学生培养成具 有实践与创 新能力的高素质人 才 ，是 高等教育 面临的重要课题。当前人们对包装 的要求越来越高 ，包装行业对包装 专业人才 的要求也越来越高 ，对包 装教 学和 实验 都 提 出 了更高 的 要 求。 包装结构设计是 “ 包装工 程 ”专业的重要专业 课，教学的 目 的是使学生具 有较丰富的各类包 装 容器的设计理论和技能 ，全面掌握 包装结构的设计原理、方法、
3、生 产 加工方法。包装结构实验是 包装 结构设计 课程的重要实践课程， 主 要是 加 强学 生 对理 论知 识 的理 解 ，让 学生熟悉各类纸盒结构 设计 的具体参数、设计理论及方法，掌 握纸盒打样 的理论及方法，培养学 生运用所学理论知识分析并解决 问 题 的能力 ，锻炼学生的实际动手 能 力。 T R IZ 论是 由苏联发明专家G S A l t s h u ll e r 于1 9 4 6 年提出的，它是 基于专利知识、解决发明问题 的系 统化 方法学。在包装结构 设计实验 西 区 i 理 论 探索 中引 X T R IZ ，将使实验由验证性实验 变为创新设计实验。 2发明问题解决理孛 R
4、亿 自1 9 4 6 年开始 ，G S A l t s h u l le r 等 人 在研究世界各国大量 高水平专利 的基础上 ，提出 了具 有完整体 系的 发 明问题 解决理 论 ，包括 冲突解决 理论、理想解、7 6 条标准解、A R IZ 算 法 等一整套实用 的方法体系。经过 近6 0 年的发展 ，已经成 为国外特别 是欧 美国家工程领域的研究热 点 ， 一些知名公司都开始研T R IZ 并用来 解 决 产 品 的技 术创 新 问题 。在 我 国，中国科学院联想学院、航 天五 院 、移动通信中央研究院、海尔集 团研究院等单位都引入了T R I Z 论。 图1 描 述 了T RI Z方法
5、 的解题流 程。利用T R IZ 方法解决设计问题时， 设计人 员首先要将待设计 的产品 ， 也就是特定问题表达成为T R I Z 问题 ， 然后利用T R IZ 方法中的解题工具求出 T R 亿问题的一般解 ，再结合待设计产 品的结构和特点，得出领域解。 3基于T R 亿的包装结构设计 实验改进 3 1 实验流程的改进 当前包装结构设计 实验 主要要 求学生利用邦友B o x 一 e l u m软件进行 折叠纸盒、盘式纸盒的结构设计 ， 然后打样生成纸盒结构实体 图 ，看 设计结果是否合理。实验内容通常 是给定特定 的设计任务。例如 ，给 定“ 设计一盒盖为插入式、盒底为 锁底 式直棱柱管式
6、折叠纸盒 ，纸盒 的外尺 寸为8 O x 5 0 x l 2 0 mm，纸厚为 1 mm，修正系数为0 ”设计任务 ，学 生根据 给定 参数 设计 纸盒 的制造尺 I 4 。 I 眦标 准 问 题 卜 一( ) - - 仳通 用 解 待 解 决 的 阀 翘I 厂 = 舅 邕 ： ； I 领 域 特 定 解 图1 T R I 解决 问题流程 图2原实验流程图 图3改进后实验流程图 寸 ，然后利用B o x V e ll u m软件生成 纸盒结 构2 D图形 ，并 对其进 行打 样 ，原实验流程如图2 所示。 在 当前实验下学生是被动的给 予一设计任务 ，而且是一确定 的结 构 ，学生只 是机械地
7、完成这一实验 过程 ，只是 掌握 了纸盒参数 的设计 方法、软件 的使用 、纸盒打样 的过 程 ，但是对于学生通过 实验课程发 现 问题、提出 问题 、解决 问题 的能 力没有提高 ，不利于学生创 新思维 的培养。 学校增) J n T R I 课程之后 ， 在实验过程中将T R I的创新方法 应用于 实验过程 ，在 实验过程 中学 生不再是被动地给予 一设计任务 ， 而是根据调研结果利用T R I 分析 所调查 的产品结构存在 的问题 ，借 助于其冲突解决理 论、物一 场模 型 分析、7 6 条标准解理论、A R IZ 算法等 工具求解 ，找到所设计结构的创造 性解决 方案。然后将设计结构的
8、三 维 立体草 图绘 出，根据三维 图形运 用科学原理设计 纸盒 的制造尺寸 ， 绘制草图 ，并利用 日本邦友的B o x V e l l u m软件或A r t i o s C A D 生成纸盒的 2 D图形 ，进行打样参数 设置 ，对纸 盒进行打样 ，并校核 设计 结果的正 确 性，对设计的结构如 果满意则生 成成品，不满意则重新进# T R I Z 的理 论 分析 ，重新设计结构。该 实验过 程 使学生 处于主动设计状态 ，主动 发现问题 、主动提出问题 、主动解 决 问题 ，通过该实验可使学生掌握 T R IZ 这一发明问题解决理论的解题流 程 ，并 能培养学生的创新思维 ，对 其 以
9、后工作之后 的主动创 新极有帮 助作 用。 改进后实验流程如 图 3所 示。 3 _ 2 基于T F I Z 的结构设计实验 ( 1 ) 选挥 产品 首先经过市场调查选择产品， 运用 自己所学 的专业知识分析市场 上常见的商 品有何不足或需要改进 的地方，然后运用T R I 来分析产 品的设计 ：或者选择产品 ，建立产 品的功能模型 图，分析产品需要改 进的地 方 ，运用创新理论来 设计产 品。T R I 7_ 2 _ 论认为系统提供的功能包 括 有害 功 能、 有用 功 能和 中性功 能。 例如根据 实验要求 ，学生经过 市 场调研 之后选定产品为 口服液 的 包 装结构设计。 因为当前 口
10、服液包 装大都采用外加隔板 的包装形式， 而 隔板采 用 塑 料 或者 纸板 加工 制 成 ，很多都是采用盘式纸盒 ，不能 实现 自动成型 ，且不能对折 ，不利 于储运。 【 2) 建立产品的功能模型 对产品系统进行分析 ，建 立系 统的功能模型如图4 所示。 在 此功 能模型中可知 ，塑料隔 板 对超系统环境具 有有害作用 ，会 污染环境 ：超 系统道路 的状况对 口 服液瓶具有有害作用 ，会使得玻璃 瓶损害 ；外包 装纸盒 对内装 的功能 标准作用 一 不足作用 = 过剩作用 图4系统功能模型 l 有害作用 图5 纸盒盒片图 不足 ，未充分发挥纸盒 的作用 ：塑 料 隔板对玻璃瓶具有过 剩
11、的作 用， 对纸盒而言具有有害作 用 ，限制 了 纸盒 的 自动成型过程。在 设计 中需 要 削弱过剩作用 ，去除有害作用 ， 弥补不足作用。 ( 3) 纸盒的创新结构设计 运用T R I 对 口服液 的纸盒 结构进行分析之后 ，发现当前盘式 盒 或者折叠纸盒包装的结构都存在 没 有 充 分发 挥 纸盒 盒体 或 盒底 功 能，附加隔板功能过 剩 ，且包装形 式不利于生产加 工和 纸盒 自动成型 的问题。针对此问题 ， 运用T R IZ ) 突 解决理论 ，创 新设计 纸盒结构 ，使 纸 盒 方便 使用 ，实现 自动撑 盒 功 能。具体 方案为改善的参数 为3 8 自 动化程度 ，而恶化的参数
12、 为3 6 装置 的复 杂性 ，查冲突矩阵可得发明原 理 为1 5 动态化 ，2 4 中介物，1 0 预操 作。其 中动态化原理可为我们 提供 设计参考点。考虑结构设计 中可利 用体板或者底板的延长来起固定 或 缓冲功 能，而延长的隔板 为可活动 或者 可以改变的 ，即在成型过程 中 可以改变体板的位置来 使得纸盒 能 够 实现 自动成型。在结构设计 中重 点考虑采用体板的延长巧妙地 使隔 板 固定在盒体上 ，并采用一体 成型 的方式 ，使纸盒能 自动成型 ，且 易 于加工生产。构思纸盒体板结构后 绘制草图 ，并运用B O 一 V e l l u m软件 绘制纸盒的盒片结构如 图5 所示。 (
13、 4) 纸盒打样 纸盒打样采用的是F C 4 2 1 0 纸盒 结构打样机 ，该打样机具有6 0 0 克重 囱 ， 学生多动手，锻炼学生的实践能力 ， 收到了比较好的效果。学生增强了对 知识的综合分析能力，在学 习中更加 善于 发现问题 、提出问题、解决 问 题。通 过引T R I 到实验教学 中，将其功能建模、冲突解决理论等 应用于包装结构设计实验课程 ，帮助 学生创新设计结构 ，提高 学生创 新 思维和实际动手 能力。在 此实验 改 革 中，学生 由被动 设计 变为主动设 计 ，实验 由单纯 的验证性 实验 ，变 为 了创 新设计型 实验。从教 学效果 来看 ，j , T R I Z g
14、l 入 到包装结 构设计 实验 中得到了较好的成效。 嘲 ( 作者单位：广东工业大学 ) 参考文献 ： 陈世荣， 纪卫东 包装材料实验教学的探索J 】实验室研究与探索，2 0 0 3 ，2 2 ( 1 ) ：2 2 2 4 【 2 J 王志东， 蒋志勇等 加强工程设计与创新能力培养体系建设J 】实验室研究与探索，2 0 1 1 ，3 0 ( 1 ) ：8 7 8 8，1 6 7 【3 】檀润华T R IZ 及应用【M】 北京 ：高等教育出版社，2 0 1 0 1 1 4 1 李春伟 ，姜雪松等 包装工程专业实验教学改革与创新探索【 J 】 l 实验室研究与探索，2 0 1 0 ，2 9 (7
15、) ：2 5 2 2 5 4 5 郭彩玲基于QF D 厂 r R l Z 的计算机辅助创新平 台的研究【 D 】 北京：华北 电； 大学，2 0 0 3 【6 】 A S HU L L E R G T h e In n o v a t io n A lg o r it h m 【 M】 Wo r c e s t e r ：T e c h n ic a l I n n o v a t io n C e n t e r ，1 9 9 9 【7 1 余伟伟 ，帅茨平 ，周惠兰 QF D 和T R IZ 集成在儿童玩具车概念设计中的应je l J 包装工程 ，2 0 0 7 ，2 8( 7) 1 5 8 1 6 O 【8 】 胡红忠，涂欢，赵芳 运用T R I辅助包装结构的创新设计【 J 】 l 包装工程，2 0 0 8 ，2 9( 2)：1 2 8 1 3 0 【9 马苏常，檀润华，基于T R Z 的模压蜂窝纸板模具创新设计IJ 天津工业大学学报，2 0 1 0 ，2 9( 2) 8 5 8 8 f 1 0 杨晓丹 ，杨明朗，卢 晓琴 基于T R I的国产手机的创新设计J 包装工程 ，2 0 0 5 ，2 6( 2) 1 4 0 1 4 1 1 1 】 孙诚 包装结构设计【 M】
