郭乐乐

（黑龙江大学 机电工程学院，哈尔滨  150080）

摘  要：目前已有的记事薄一般为长方体外形，且笔纸一般分离。适合装于具有一定尺寸的书包、背包、手提包、公文包中携带。若放置于较小的包内、口袋内或者手提则十分不便，且一定的体积有效的记录面积有限。虽然目前电子的记录工具已有应用，但是存在着许多弊端，如价格较贵、数据录入不便、存储和蓄电能力有限、易出现缺电和数据丢失、查阅不便等。本文基于TRIZ解决技术问题的方法及流程，站在系统的高度，运用TRIZ工具对技术系统进行了深入的分析，找到了解决问题的切入点；论述了运用矛盾矩阵、TRIZ创新原理、解决方案、知识库、技术进化路线等工具的过程；最后通过专利分析，形成了专利布局图及知识产权保护建议。在有限体积中设计出提高了可利用的记录纸张面积，且可将记录笔置于纸芯中，体积小，携带使用方便，空间利用率高的带有插笔孔的便携式记事簿。

关键词：便携式记事簿；创新方法；基于知识的创新；技术进化

绪  论

东汉元兴元年（105）蔡伦发明造纸术后，笔记簿就随之而成了，只是那个时候的笔记簿纯粹是几张纸用绳子一穿就好了的。慢慢的，记事簿不仅仅是纸张合成，更多加了皮的封面，形状也得到改进。

通俗地讲就是记事本、笔记本等用于书写和记录的本子，只是由于大家对本子的要求和用途不一样，所以才会把本册渐渐地细分。　

资料图片精装本册

现在的记事簿，可以加印企业ＬＯＧＯ，本记事簿从结构上来区分的话，可以分为精装本册和活页本册，精装本册常见的规格有64开，48开，32开，25开，16开；活页本册，则常见的规格是8.5寸，7寸，5寸，26孔，20孔，9孔等。

随着年代的推进，记事簿就成了人们工作学习不可缺少的东西了。于是进入了21世纪，记事簿更是不仅仅成了办公和学习用品。

但是在快节奏的当下生活中，普通的记事簿已经不能再满足人们日常要求。

 一、问题的确定

下图为现有的记事簿其功能为记录信息。

图1-1 现有的记事簿实物图

下图为现有的电子记录工具其功能为记录信息。

图1-2 现有的记事簿实物图

现有记事簿技术系统的主要缺点：a、空间利用率低；b、笔纸一般分离；c、携带不便。

现有电子记录工具技术系统的主要缺点：e、价格昂贵；f、数据易丢失；g、查阅不便；h、可能出现没电的状况。

1、关键技术问题的确定

通过记事簿的原理，以及此系统目前存在的主要缺陷，我们需要改进和提高记事簿的以下参数：a、空间利用率低；b、笔纸一般分离；c、携带不便；g、查阅不便。

2、类似产品的解决方案：

记事簿的本体侧面中部设置有一带通孔的连接带，腕带的自由端穿过连接带上的通孔并与记事簿本体的侧面连接在一起，记事簿体积小，可利用腕带将记事簿束在手腕等部位或者挂在钥匙、手机及钱包上。

3、问题分析

TRIZ解题流程，如图1-3所示，首先要把待解决问题转化为TRIZ问题模型，然后针对问题模型，通过TRIZ工具和知识库得到解决方案模型，然后再转化为本领域解决方案，确定待解决问题并转化为问题模型是复杂而艰难的分析过程。

图1- 3 TRIZ解题流程

通过突破思维惯性，应用TRIZ理论相关知识找到解决问题的切入点。重点问题现象进行根本原因分析，找到真正需要解决的问题；还可以针对要解决的问题从子系统、超系统的系统维度以及工艺或操作流程的时间维度进行资源分析，以给解决问题提供思路。

二、解决问题

解决问题就是针对问题模型利用中间工具解决找到解决方案模型，再把解决方案模型转化为本领域问题解的过程。创新原理、标准解、进化模式都是解决问题的工具，还有一个重要工具就是知识库。在开始解决问题之前，我们对项目组技术人员进行了创新方法培训，然后，针对分析阶段得到的一系列转化问题，利用创新方法及工具解决问题。本部分主要阐述三种创新方法的解题过程：基于功能查找解决方案；利用创新原理得到解决方案；由进化路线构思解决方案。借助CAI工具及知识库、专利库，使我们能够快速查询到其他领域解决同类问题的解决方案作为参考，这种方法正是体现了TRIZ的重要理念，即：借鉴其他领域已有的先进解决方案解决本领域的问题。

1.最终理想解

不以空间实体存在，携带及使用方便的记事簿。

2.资料分析

现成的物质资源：纸、空气、水等

现成的能量资源：机械能、磁场能、风能等

现成的功能资源：纸可以卷曲

派生的空间资源：包的底部空间较大，上部空间较小

系统可引用的资源：塑料、金属

3.利用九屏图分析

根据九屏图分析法列出系统本身为记事簿，之后列出子系统与超系统分别为纸与包等。

图1- 4 九屏图

4.通过创新原理得到如下创新方案：

将记录纸卷曲在卷纸芯上，卷纸芯安装在卷纸轴上，用卷簧将卷纸轴与壳体下盖连接，可将记录纸绕卷纸轴拉出，利用锁定推钮将卷纸轴固定记录完毕后，打开锁定推钮，利用涡卷弹簧恢复自然状态的弹力，带动卷纸轴旋转，将纸自动收回记事簿内。可利用纸芯的中心孔作为插笔孔，整个笔记簿呈现为圆柱状。

带有插笔孔的便携式记事簿

三、整体设计中TRIZ理论应用（技术矛盾）

主要问题：

现有记事薄一般为长方体外形，平面装订，仅适合装于具有一定尺寸的书包、背包、手提包、公文包中携带。若放置于较小的包内、口袋内或者手提则十分不便，且一定的体积和有效有限的记录面积。虽然，目前电子的记录工具已有应用，但是存在着许多弊端，如价格较贵、数据录入不便、存储和蓄电能力有限、易出现缺电和数据丢失、查阅不便等。

TC-1增加记录纸长度，                 TC-1减小记录纸长度，

有效记录面积增加，记事簿体积增加      记事簿体积减小，有效记录面积减少

记事簿首先需要很大的记录纸的有效面积，即宽度一定的记录纸的长度越长，记录纸的可利用面积越大，但增大记录纸的记录长度，同时会导致记事簿的体积增加。

根据TRIZ理论，记录纸的长度可转化为39个通用技术参数中的“4.静止物体的长度”为改善的技术特性参数；记事簿的体积可转化为“8.静止物体的体积”为恶化的技术特性参数。系统中的问题是由以上两个参数导致的，属于技术矛盾（冲突）。

根据阿奇舒勒矛盾矩阵找到相应的发明原理 ：

对于以上4条发明原理结合该问题研究分析每个原理是否具有适用和可操作性，其中“14.曲面化原理”的含义是：将物体的直线或平面部分用曲面或球面代替。由发明原理“14.曲面化原理”的提示，可以将平面的纸张卷在卷纸芯上，以较小的体积，获得最大的记录纸的使用面积。如图1-5所示。

图1-5

四、TRIZ在锁定机构设计中的应用

记录纸拉出和收回时，要求卷纸轴转动阻力小，转动自如；用记录纸记录时，要求卷纸轴受到较大的阻力，使其停止在所需位置。根据TRIZ理论，系统中的问题是由一个技术参数卷纸轴旋转时受到的阻力大与小导致的，为物理矛盾（冲突）。可采用空间分离的方法解决。

经分析可用发明原理1.分割和3.改变局部。其中：分割原理的含义是将物体分割成独立的部分；改变局部原理的含义是让物体的不同部分承担不同的功能。

依据发明原理1.分割和3.改变局部的提示，将卷纸轴功能设计为多个部分，其中间的两个部分外形均为正方形，一部分插入卷纸芯中，起到收卷纸张的功能；另一部分为暴露在卷纸芯外部，在上盖下方，可与锁定挡块接触，组成锁定机构。当记录纸拉出和收回时，将锁定推钮向卷纸轴反方向推动，使锁定挡块与暴露在卷纸芯外部的卷纸轴分离，使卷纸轴转动自如；用记录纸记录时，将锁定推钮向卷纸轴正方向推动，使锁定挡块与暴露在卷纸芯外部的卷纸轴正方形端面接触，使卷纸轴受到锁定挡块的阻力，停止在所需位置。如图1-6所示。

图1-6

五、嵌套原理的应用

由嵌套原理，利用卷纸芯的中心孔作为插笔孔提高空间利用率，如图1-7所示。

图1-7

六、最终得到带有插鼻孔腔的便携式记事簿

实物模型图如图1-8所示，二维图如图1-9所示。

图1-8

图1-9

七、设计创新点

1．改变传统记事本记录纸平面装订的形式，将记录纸张卷在卷纸芯上使用，缩小记事簿的体积，可利用纸芯的中心孔作为插笔孔，提高空间利用率，携带使用方便。

2．利用涡卷弹簧恢复自然状态的弹力，将记录纸自动、均匀紧实地收回记事簿内，且可锁定在适当的位置。

3.利用磁铁的磁性将记录笔帽固定在壳体上盖上，结构简单，设计巧妙。

八、科学性

该作品利用曲面化发明原理，将平面的纸张卷在卷纸芯上，在有限体积内，提高了可利用的记录纸张面积，且可将记录笔置于纸芯中，空间利用率高，体积小，携带使用方便，设计科学合理。

九、先进性

现有记事薄多为长方体外形，适合装于具有一定尺寸的书包、背包、手提包、公文包中携带。若放置于较小的包内、口袋内或者手提则十分不便。该作品设计为带有插笔孔的便携式记事簿，改变传统记事本记录纸平面装订的形式，利用有限的空间提高了可利用的记录纸张面积，且利用涡卷弹簧恢复自然状态的弹力，将记录纸自动、均匀紧实地收回记事簿内，又可锁定在适当的位置。结构设计简单、新颖、巧妙、有创意。克服了目前电子的记录工具价格较贵、数据录入不便、存储和蓄电能力有限、易出现缺电和数据丢失、查阅不便等许多弊端。与现有产品相比，具有实质性技术进步。

十、实用性

在日常的学习、工作和生活中，经常需要及时记录，记录工具要求便携性能强、可记录容量大，经济可靠，性价比高。该作品在有限体积提高了可利用的记录纸张面积，且可将记录笔置于纸芯中，体积小，携带使用方便，空间利用率高，实用性强。

十一、进化分析

阿奇舒勒经过对250 万件世界专利分析发现任何领域的技术系统和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰亡的过程，他们都遵循着一定的进化法则，技术系统在结构上进化的趋势，即进化模式与进化路线并不是随机排列的，而是有一定的顺序；不同的工程领域中的进化模式与进化路线具有共性，即技术进化模式与进化路线具有可传递性。通过对产品技术系统进行进化分析，用户可对企业现有产品准确定位，同时可预测产品未来的发展趋势，最终实现生产一代、开发一代、规划一代的企业发展战略。为产品创新、市场经营策略的正确制定提供依据，使企业在竞争中始终处于领先地位。

作为解决问题的工具，进化路线可以让我们看清当前的产品或技术方案所处的进化阶段，找到进化路线上的有潜力的技术空白点，明确产品技术的进化方向。

十二、S曲线

通过S曲线评估系统现有技术的成熟度有利于合理的投入和分配帮助我们做出正确的研发决策，通过对记事簿相关参数，以及记事簿方面专利的数量和等级的判断，经由生命曲线分析，现有传统笔记簿已经处于生命曲线的衰退期，发展基本已经停止，但是本作品的出现使得笔记簿有了更大的性能发展空间。带有插笔空腔的便携式笔记薄现在只是处于婴儿期。这个阶段，实现系统的原理已经出现，技术系统也随之产生。但是它还存在着一些问题，例如书写面积有待提高，更换纸张相对麻烦，生产上也没有传统记事簿简易。示意图如1-10所示：

图1-10记事簿所处阶段示意图

  结  论

本文基于TRIZ解决技术问题的方法及流程，站在系统的高度，运用TRIZ工具对技术系统进行了深入的分析，找到了解决问题的切入点；通过发现问题、分析问题、解决问题、方案验证四个阶段的创新流程，对于便携式记事簿的设计得到了起到了非常有效的作用和效果。最重要的是通过这个实施创新方法的过程，提升了我们的技术创新的能力，同时，也为利用创新方法提升机械产品设计水平，加快产品研发进程开拓了一条行之有效的，立足自主创新和便于组织实施的新路子。同时，还可以针对要解决的问题从子系统、超系统的系统维度以及工艺或操作流程的时间维度进行资源分析，以给解决问题提供新的思路。 

参考文献：