TRIZ是建立在專利基礎上的一門科學的創(chuàng)造方法學，它成功地揭示了發(fā)明創(chuàng)新背后所遵循的內在規(guī)律和原理。它將產品創(chuàng)新的核心——創(chuàng)新的工作原理過程具體化，提出了許多規(guī)則、算法和發(fā)明原理供人們使用。經過幾十年的發(fā)展，TRIZ已成為解決所有復雜技術問題的強有力的方法和工具。TRIZ的基本設計思想是，對于實際工作中無法直接找到對應解的問題，先將其轉換并表達為一個TRIZ問題，然后利用TRIZ體系中的理論和工具獲得TRIZ標準解，最后將標準解轉化為具體問題目的解，并在實際問題中得以實現(xiàn)，最終獲得解決。
1、生物質平模成型機結構及工作原理
隨著社會對能源需求的日益增長，主要能源化石燃料迅速地減少，給我國的能源消費和能源安全帶來了重大隱患。農林生物質能有很高的開發(fā)潛力，是未來能源利用的重要途徑。農林生物質（秸稈、稻殼、麥稈、樹枝等）經過粉碎、干燥、高壓成型等過程，經過木屑顆粒機壓縮成各種幾何形狀的固化成型生物質顆粒燃料。與傳統(tǒng)薪材燃料相比，這種生物質燃料具有密度高、強度大、便于運輸，形狀和性質均一、燃燒性能好、熱值高等特點，可用于工業(yè)燃料和農村居民做飯洗浴取暖等領域，因此開發(fā)利用我國大量生物質資源具有重要意義。生物質平模成型機是固化成型技術的一種，成本低廉，易于維護，適合廣大農村農民小規(guī)模靈活使用。
傳統(tǒng)的生物質平模顆粒機結構以機械圓周運動為基礎，以電動機作為動力源，帶動傳動軸，減速器減速至主軸，帶動與主軸連接的壓輥，在壓輥的強大壓力下，松散物料被壓實，壓入平模的各種形狀的�？字小Ｔ趬狠伒膲毫ο�，從�？字袛D出，形成生物質固化成型燃料。
2、不安全因素分析
生物質平模成型機有著廣泛的應用，但也存在著一些不安全因素。主要表現(xiàn)在：．一、傳統(tǒng)的生物質平模機成型機采用直輥平模形式，物料在平模上不能均勻分布，使得壓模的磨損不均勻。二、壓輥與平模在高溫和干摩擦下嚴重磨損，維護困難，連續(xù)工作時間短，工作性能不穩(wěn)定，單位產品能耗過高。三、壓輥的壓力不確定，容易造成物料擠團、成型的不穩(wěn)定。四、壓輥內端外端與平模相對線速度不同，形成內外端速度差，使成型過程中擠壓能耗較大，使得成型產品質量的不均勻，作業(yè)時還會發(fā)出較大噪聲。這些特點都給工作中的機器和人帶來不安全、不穩(wěn)定隱患。
3、平模成型機的創(chuàng)新安全設計
安全設計是現(xiàn)代機械設計的理念，是設計中的重要環(huán)節(jié)。設計的基本恩想是“以人為本”，也就是人機系統(tǒng)的對象是人。在進行設計時要能保證人的健康和安全，通過優(yōu)化改善工作條件，來相應地提高效率和整體工作滿意度，這些因素轉化為高效率的生產力，從而提高整機的使用價值和生產率。
人機工程學是安全設計的基礎，是綜合性的邊緣科學，基本理論涉及到人體測量學、生理學、心理學、行為科學及安全工程學等多門學科。針對傳統(tǒng)的平模成型機設計中存在的不安全因素，在創(chuàng)新設計中既要克服以上缺點，又應用人機工程學原理，主要從壓輥、輥軸和平模3個方面進行了創(chuàng)新安全設計。
3.1 安全設計中技術矛盾定義
TRIZ中系統(tǒng)的矛盾分為管理矛盾、物理矛盾和技術矛盾。
管理矛盾是指在一個系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)已經處于良好的運行狀態(tài)，但是子系統(tǒng)之間產生不利的相互作用、相互影響，使整個系統(tǒng)產生問題。解決管理矛盾的方法，要依靠化解具體子系統(tǒng)的物理矛盾或者技術矛盾來解決。
物理矛盾是指對系統(tǒng)的同一個參數(shù)有不同的要求。解決物理矛盾的方法是，采用分離原理來解決。
技術矛盾是指改善技術系統(tǒng)的某個參數(shù)而導致另一個參數(shù)發(fā)生惡化產生的矛盾。解決物理矛盾的方法是，采用矛盾矩陣來解決。
壓輥和輥軸作為生物質平模成型機的核心工作部件，其結構參數(shù)決定了生物質性能的重要因素，也是人機安全設計中最重要的兩個方面。不安全因素分析中看出傳統(tǒng)壓輥的缺點是轉速低、直徑大。創(chuàng)新設計中采用較大的直徑來增大壓輥的攫取角，使工作中的壓輥對物料有較強的攫取力，降低了磨損。用TRIZ進行工程參數(shù)選擇，這是欲改善的特征。對應到通用工程參數(shù)中選擇(12)形狀作為欲改善的參數(shù)。
平模成型機工作過程壓輥與平模做相向運動，壓輥繞輥軸轉動，不僅有滾動，也有滑動。在擠壓時對壓輥與平模的磨損程度很大，易損，維護困難，工作性能不穩(wěn)定。這就是被惡化的特性，對應到工程參數(shù)中選擇13（結構的穩(wěn)定性）作為惡化的參數(shù)。
要改進的工程參數(shù)，主要包括欲改善的參數(shù)和欲惡化的參數(shù)，這兩者構成系統(tǒng)的一對技術矛盾，應用TRIZ克服這些矛盾，對系統(tǒng)進行改進。
3.2矛盾矩陣
TRIZ把導致技術矛盾的因素歸納出39個工程參數(shù)（如表1所示），提供了任意兩個參數(shù)產生矛盾時，化解該矛盾所使用的40條創(chuàng)新原理。由39個工程參數(shù)和40條創(chuàng)新原理所構成矛盾矩陣。矩陣中第1行為惡化的特征參數(shù)，第1列為改善的特征參數(shù)。矛盾矩陣中每個矩陣元素表示為：所定義技術矛盾推薦的發(fā)明原理序號，即標準解。按著設計思路，根據(jù)本領域的特點將標準解具體化，找到問題的具體解決方法。
3.3應用TRIZ創(chuàng)新原理進行安全設計
TRIZ中提供了消除技術矛盾的40條創(chuàng)新原理。根據(jù)上述分析，得出矛盾矩陣如表2中所描述。由矛盾矩陣得到推薦的創(chuàng)新原理號為33、01、18、04。
33--致原則：指定物體相互作用的物體應當用同一（或性質相近的）材料制成。此方法對本文中定義的技術矛盾解決無貢獻。
01-分割原則：①將物體分成獨立的部分：②使物體成為可拆卸的；③增加物體的分割程度。
18-機械振動原則：此方法對本文中定義的技術矛盾解決無貢獻。
04-不對稱原則：①物體的對稱形式轉為不對稱形式；②如果物體不是對稱的，則加強它的不對稱程度。
克服傳統(tǒng)設計中不安全因素，從人機安全設計的壓輥、輥軸和平模三個方面出發(fā)，根據(jù)不對稱原則，可將壓輥改變形狀，外形設計成錐體。而且圓周方向與平面模板的接觸線速度相同，保證壓輥與平模板間的間隙始終相同，使整個生產過程中生產率始終不變，耗電量始終一致，降低噪音。
根據(jù)分割原則將壓輥分成多個獨立的壓輥，結合4號創(chuàng)新原理，把平模成型機壓輥改進成三個錐體。當壓輥在平模上作圓周運動時，沒有滑動摩擦力可以縮小壓輥與平模的磨損程度；增加機器的安全性，提高工作過程的穩(wěn)定性，延長連續(xù)工作時間。
3.4改進壓輥的結構設計計算
根據(jù)前面的分析，對壓輥結構進行了設計計算。外形圖如圖1。
首先，在物料摩擦力的作用下壓輥與平模之間是純滾動，接觸的平模內圈直徑為110 mm．外圈直徑為470 mm。要求圓周方向與平模的接觸線速度相同，就要求壓輥的大小直徑與接觸處平模的直徑大小相同或成比例。
確定壓輥最大直徑ri=300m，最小直徑r2-krl，比例系數(shù)k=300/470=0.64，則r2—0.64x110=70.4 mm。
壓輥與軸安裝孔的尺寸的設計：小直徑端選取一個軸承，選取深溝球軸承，型號62/22，內徑d=22 mm，外徑D=50mm，寬度B=14 mm。則小直徑端開孔di=50 mm，長度比軸承寬度大，用于軸承蓋定位軸承用，，1=17 mm。軸承另一邊用軸肩定位。
大直徑端選取兩個軸承，選取深溝球軸承，型號6211，內徑55 mm，外徑Ø=100mm，寬度B1=21 mm。所以大直徑端孔徑d4=100mm，L4=69 mm。兩個軸承之間用套筒定位，外端用軸承蓋和套筒定位。
4、結束語
(1)壓輥改進為錐形，與平模的接觸線速度一致，消除了壓輥和平模間的錯位摩擦，減少了阻力，降低了動能損耗，延長了壓輥和平模的使用壽命，降低了生產成本，節(jié)省了人力資源。
(2)壓輥分成多個獨立的壓輥，操作簡單使用方便，穩(wěn)定性好，檢修方便，增大了壓制面積，提高了生產工作效率。
(3)壓輥外側不與物料摩擦，能最大限度地保護軸承，減少噪聲。
以TRIZ為工具的安全設計可以克服制約生物質成型技術發(fā)展的重要因素，能最大限度地減少事故的發(fā)生，帶來明顯的社會效益和經濟效益。TRIZ解決問題的系統(tǒng)化方法為現(xiàn)實問題提供了非常有效的工具，可以減少傳統(tǒng)設計中所耗費的時間和精力，提高設計效率和設計安全性。
