安全――工程设计永恒的话题
 
人类科技的发展促生了大量的先进工具,仅就交通工具来说,就有汽车、火车、轮船、飞机等等。也许以今天的目光来看,这些交通工具都很普通,但其中任何一种交通工具上的任何一个零件都曾经产生过划时代的意义。
 
以汽车为例,科技的不断进步让汽车跑得更快,但同时汽车的安全性也受到了更大的挑战。相信大多数人在购买汽车的时候,总会注意汽车有没有配置ABS(Anti-lock Break System,防抱死制动系统)和SRS(Supplemental Restraint System,安全气囊防护系统)。
 
90年代,在正面碰撞事故中保护乘员安全的前部正面安全气囊技术已经相当成熟,但为了有效地保护侧面碰撞中乘员的安全,还有必要开发并安装相应的侧面安全气囊。大多数汽车制造商都打算把气囊安装在座椅皮里面,这种安装方式的优点是显而易见的,安装方便并能最有效地保护车内人员,但由此也产生了一个难题:发生侧面碰撞时,气囊必须穿破座椅皮,才能张开而保护乘员的安全;但在平时,要求座椅皮有很好的强度,不易开裂。各大汽车生产商虽然进行了多次试验和尝试,仍然没有很好地解决这一对矛盾。为此,有专家尝试运用TRIZ(萃智)理论解决这一矛盾。
 
运用TRIZ(萃智)分析这一问题就是:气囊可以自由穿出并张开,座椅皮对其没有阻碍。联系日常生活中的常识,我们知道,一件物品的缝合处往往是最薄弱的部位。因此,理想的方案是:在气囊从座椅皮的穿出处设置合理的连接缝,链接处密实地缝合在一起,但气囊在张开时不受任何阻碍或者阻碍极小。
 
根据的分析,这个问题我们可以从以下四个方面考虑:
 
改进缝合设计
这是最容易想到的方法。运用TRIZ(萃智)理论中技术系统进化法则中的提高柔性法则:将缝合处的连接由固定的"线"连接改为"扣"连接,如:把缝合处的座椅皮叠合在一起,以"扣合力"加以连接。在正常使用中,这类连接能够提供足够的张力,而在气囊张开时产生的向外的垂直作用力下,叠合在一起的座椅皮又能够迅速脱离约束,不阻碍气囊的张开。
 
采取措施使张开时的能量集中在连接缝上
运用TRIZ(萃智)理论的40个创新原理中的"逆向思维"(Do It in Reverse):如果要使缝合区最薄弱,我们通常会把着眼点放在缝合方式上,而利用这一原理,我们可以通过使缝合区的的强度弱化而达到使其最薄弱的目的,如:在气囊的座椅皮穿出区域上开孔,然后用其它织物连接在座椅皮的孔的边缘上,两片织物就像孔的两扇窗户一样,两织物之间也用缝合的方式连接,这样就能够使缝合区是最薄弱的。这一方法同时也利用了40个创新原理中的"复合材料(Composite Material)"原理。
 
降低连接缝的强度
运用"预先反作用(Prior Counteraction)"原理,对缝合用线预先进行处理,使其在受到气囊张开时的作用下能够容易地绷断。
 
改善座椅皮的附着方式
如果气囊在座椅皮内部就张开,将可能会导致气囊不能穿出座椅皮而无法起到保护作用,因此应考虑将座椅皮与座椅更紧密地连接在一起。可以采用如下方案:运用"合并(Consolidation)"原理,将座椅皮和座椅内的填充物黏合在一起,从而改善座椅皮的附着方式。
 
早在20世纪八九十年代,福特公司就引入TRIZ(萃智)理论解决它在汽车设计过程中的种种问题,并取得了不同寻常的成效。而飞机制造商波音公司也在研发流程中积极采用TRIZ(萃智)以解决飞机设计过程中所遇到的种种问题。
 
现在,CAI技术与应用的领跑者亿维讯同创集团已将TRIZ(萃智)这一先进的发明问题解决理论完美纳入其CAI软件――Pro/Innovator,有机地融合了所有已出现的人类发明创造所包含的智慧,给产品创新设计以强大的支持。金秋十月,亿维讯同创将隆重发布Pro/Innovator的最新版本――2005版。较以前版本相比,最新版本增加了系统分析功能(TSA)。TSA通过建立功能模型全面地描述系统,了解各部件在系统中的角色,帮助研发人员准确地理解现有设计,客观分析系统的组成、各组件的功能以及相互之间的关系,最终揭露当前系统的不足,找出系统中存在的一系列问题,从而为快速技术创新的实现再次加速!