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多功能安全帽创新设计思考

2016/03/03 阅读:

【内容摘要】

ARIZ算法是TRIZ理论中的一个主要分析问题、解决问题的方法,是根据技术系统进化法则来执行的,是针对非标准问题而提出的一套解决算法,是一套完整问题解决的程序。针对市场上帽子的用途,本文在安全帽的设计中,应用ARIZ算法,得到了创新设计方案———多功能安全帽。

【关键词】

TRIZ;ARIZ;创新设计;安全帽

一、ARIZ算法在多功能安全帽中的创新设计

(一)现有帽子问题分析。现在帽子的种类虽然多种多样,但是只有美观和遮阳的作用,而且种类大多相同,没有新意。

(二)模型分析。阿奇舒勒认为任何一个完整的系统功能,都可以用一个完整的物—场三角形进行模型化,这种由两个物和一个场构成的,用以建立与已存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型,叫物—场模型。物—场模型是技术系统的最小模型,它包括“工件S1”、“工具S2”和工具影响产品所需要的“能量(场)F”。

(三)R定义及矛盾分析。理想解:帽子,能够卫星定位。提取矛盾:目前老人和小孩的失踪率不断增加,多功能安全帽可以准确地找到人的位置,同时,安全帽也可以保护人员的头部,极大程度地避免或减缓飞来物体、坠落物、硬质物件下落速度过快而造成的冲击、挤压等伤害。所以针对这一问题,多功能安全帽是最终理想解。在安全帽外部安装可变色的LED光带,这样可解决工人在佩戴普通安全帽后,在夜晚或是在光线较暗的工作环境下无法被人发现,或是远距离无法发现,容易发生安全事故的问题。通过安装可变色的LED光带,工人在使用时可打开安装在帽子上的开关,LED光带发出亮光(LED的聚光性较好,远距离也可看清),使工人在工作时可以被人发现,防止发生事故。另外,因为安装的是可变色的LED光带,所以在工作时工人可以通过调整不同的颜色来区别不同的工种,使管理者更好地管理。或是在突发紧急情况时,可以通过改变安全帽颜色,来使大家辨别谁是指挥者等。在安全帽后方或是帽檐处安装一个小型的软叶电扇。这样的目的是解决在夏季施工过程中,由于安全帽较为闷热,佩戴后头部长时间不通风,影响脑部血液循环,许多工人在佩戴后出现头晕、恶心症状的问题。所以,在安全帽上安装小型软叶电扇,工人可以通过开关,来开启电扇,使安全帽内保持通风,而不影响脑部血液循环。并且,使用软叶不会对头部造成伤害。在安全帽内部安装软性材料,此目的为当高空坠落物砸中施工人员后,可以使人的头部又一次二次缓冲,而不是使佩戴人员的头部受到硬伤。

(四)资源分析。帽子内部具有足够的空间储存风扇,卫星定位装置等,可以不被发现,还有自动报警功能,在人们遇到危险的时候,可以进行提示传递能量。

(五)知识库查询。测量温度,控制物体位移和运动,稳定物体位置,积蓄机械能和热能,传递能量,探测电场和磁场。

(六)ARIZ解决问题的流程。ARIZ是一个研究的过程,运用来解决这个问题其目的不仅仅是拿出一个解决方案而是运用它解决一个特定问题。应用ARIZ的第一个“周期”所产生的结果可能不能满足期望。因此,ARIZ设计的目的是为了支持多个周期,彼此之间相互联系的各个周期都能产生不同的解法。在没有理解问题的本质前,万不可轻易运用ARIZ,要不断地对问题进行细化,直到确定物理矛盾,这才能确保成功。对于ARIZ来说,它是一组复杂的解决问题的工具,步骤繁多,有九十多个步骤。虽然ARIZ步骤繁多,但是我们可以将ARIZ分为三个阶段和九个关键步骤,而且在每个关键步骤中含有数量不等的子步骤。在一个特定的问题解决过程中,没有强制性要求通过所有的9个步骤,但是,一旦在某一步骤得到问题的解决方案,就可以直接跳过其他的几个无关的中间步骤,进入到相关的后续的工作,以此来解决问题。ARIZ解决问题的过程:一是用“最小化”的问题来确定冲突模型建立技术矛盾元素选择技术系统建设和分析存在的问题,应用程序标准的解决方案来解决这个问题模型;二是利用分析问题模型来查明资源,同时定义操作区域(OZ)和定义操作时间(OT);三是从宏观层面来表达物理矛盾R-1表达物理矛盾和微观层面来加强R-2及使用物—场分析的使用来陈述R和物理矛盾表达的最终理想解1(R-1);四是返回R以前的步骤,用小人法使用混合物质资源、真空区、派生资源、电场和磁场敏感材料;五是应用知识库考、分离原理、标准解解决方案来解决物理之间的矛盾;六是转换或替代的问题;七是根据解决物理矛盾的方法来检查方案的初始评估并利用专利搜索解决方案的新颖性问题的预测;八是利用应用程序解决方案并检查解决方案解决其他问题;九是分析问题、解决过程。

(七)得到方案。外部安装照明设备和风扇,内置卫星定位装置。

(八)分析、评估应用。利用卫星定位使得帽子变得更加实用,结构合理,使用方便,价格便宜,使用简单,并拥有自动报警器,可确定准确位置。采用多种TRIZ理论并结合连通器原理,使设计更科学,结构更严密更合理。技术特点和优势:该设计操作简便易行。本装置采用多种TRIZ理论并结合连通器原理,使设计更科学,结构更严密更合理。ARIZ囊括了TRIZ理论的大多数观点和使用的工具,给出了复杂问题解决方法的完整流程,在TRIZ理论占有很重要的地位并发展了TRIZ理论。

二、多功能安全帽的应用前景

多功能安全帽的设想来源社会生活实际,基于TRIZ理论解决生活中的实际问题。经过理论论证,矛盾模型的建立,以及运用TRIZ工具对其研究,最终制成了可用于实践的产品。多功能安全帽主要用于人们遮阳,乘凉,并且可以通过卫星定位准确确定人的位置,还可以在遇到危险的时候自动报警,这类帽子大多适用于老人和小孩,同时,安全帽也可以保护作业人员的头部,极大程度地避免或减缓飞来物体、坠落物、硬质物件下落速度过快而造成的冲击、挤压等伤害。它的质量好坏及佩戴正确与否,直接关系到劳动者的安全。中国的生产安全帽有着悠久的历史。中国的安全上限占总市场份额的12%。根据PPE年度采购金额来说,年度采购安全盖高达数百亿元,这说明中国的安全帽行业发展潜力无穷,在国内和国外都有极其优越的发展环境。

(一)品牌竞争加剧,合格的安全帽的市场份额逐渐扩大。年产量超过50万安全帽公司仍将努力扩大市场份额,使安全帽这种产品走出国门,力争海外市场,争取在本行业中占有举足轻重的地位。而小型企业应努力提高该产品的生产质量,并与其它企业相互合作,走共同发展的道路。沿海城市和其他地区的安全头帽制造商集中在产业集群地区,应继续提高产业集中度,形成独特的行业组织的共同发展,逐渐形成各具特色、共同发展的产业群。

(二)传统分销渠道继续扩大,网络将成为一种新形式的销售。安全帽商业的分销渠道遍布全国,它具有强大的市场基础和传播效应。在市场竞争方面,生产和销售企业相互合作比单独的生产企业力量更大。因此,进一步加强流通领域的销售将是唯一的方式。一种新的销售模式将在生产和销售安全帽使用的网络的方式下形成。

(三)安全帽逐步向中高档市场发展。由于国家安全监督的持续加强和企业对工伤预防意识的提高,市场对安全帽的性能和质量的要求也越来越高,建筑市场对低劣的安全帽将采取抛弃的方式,从而转向10~20元的中档安全帽。购买20~30元的高档安全帽将继续受国有造船、冶金和电力等行业所欢迎。总而言之,提高安全帽的质量、办好中档安全帽的市场、开发高档安全帽市场的发展空间、参与国际市场竞争是安全帽市场发展的趋势。

(四)进一步加强市场监管。当今世界,媒体的力量越来越强大。生产假冒伪劣安全帽的企业及无证企业已经多次被媒体公开曝光,在这种情况下政府监管部门高度重视起来。生产伪劣安全帽非法企业,只有通过强大的公众舆论才能遏制其嚣张的气焰。

(五)多功能安全帽科技含量的提升。当今,世界各地的安全帽正在努力进行着更高层次的技术创新。应该深入了解、研究不同国家之间的发展趋势,发达国家制造的安全帽尤为重要,而且及时引进国外的先进技术、最优的产品、优化的材料、改进的方法,取其精华融入自身,创新、创造,获得国内的知识产权,增强安全帽的佩戴舒适性和在运动中的稳定性,积极研发与安全帽相匹配、相适应的面部用品及通讯装置等产品,提高帽子的综合防护功能,并以时尚、便携、低碳、环保为目标,力争走出国门、走向世界。安全帽发展行业属于弱势行业,以中小企业居多,且产业集中度低。在市场中流通过程中最初的发展比较困难,市场上的不善管理,大量假冒伪劣产品的出现,导致安全帽行业的发展更加艰难。企业除了要依靠自身力量外,还需要国家给予的支持和各个政府部门的帮助:一是加强市场的监督,特别是加强对制造单位及销售单位的监督,让假冒伪劣的安全帽在根源上消失,从而使品质优良的安全帽在社会市场中正常销售;二是给企业在贷款、税费等方面的支持,帮助它们解决在产品升级换代中所需要的资金的困难;三是对企业的出口给予相应的指导,使它们的产品顺利走出国门,争取在海外占领相应的市场。

三、结语

中国的安全帽产品与国际同类产品不存在差距,然而,由于受生产设备,生产技术、原材料供应和客户经济的影响,安全帽的产品在原材料属性,产品外观质量、舒适度和产品设计理念上还有不足。同时,特种劳动工作中帽子还是所选用防护用品中的一个重要组成部分。近年来,中国安全帽行业的发展从手工制作转向机器量化生产,其质量、产量、品种和销售都有了较大的提高,更好地满足了安全帽的安全生产和在发生危险情况下的紧急救援,为该行业的稳定持续发展作出很大的贡献。

【参考文献】

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作者:刘冰 朱团 黄文雯 单位:黑河学院理学院

多功能安全帽创新设计思考

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