基于TRIZ理论的新型翻身工装创新设计
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作者:韩宏宇 尉燕 高志刚 杨艳郡 房昕 徐晔
摘要：Z型口分段翻身吊装采用龙门吊和翻身工装的配合，解决由于分段错口造成的吊装时倾斜及定位困难问题。已知的翻身工装存在着安装困难、材料浪费，通用性差等问题。我们通过应用TRIZ理论，采用功能分析、因果链分析、资源分析等工具剖析了问题产生的根本原因，并应用功能裁剪、技术矛盾等工具，最终得到了13个解决方案。对所得的方案进行了技术评价，并根据实际需要选择了解决方案3作为实施方案，最终应用解决方案对翻身工装进行了创新改进，解决了原有工装人工安装困难等问题。
摘要：TRIZ;翻身工装;分段吊装;工装设计
引言
常规船大开孔分段进行分段划分时，由于考虑板尺及分段重量等因素，大开孔的横向边缘通常布置在分段的中间及附近区域，分段合拢口在艏艉方向不是直线，而是呈类型Z字形。由于此类型分段横向刚度大于纵向刚度，在进行龙门吊3钩吊装布置时，需要按刚度强的方向的来设计翻身吊耳，既横向翻身，因此主钩吊耳需要布置在靠船中合拢口处。但因合拢口不是直线，Z字形错口的形状会导致主钩的吊耳之间无法布置在一条直线上，主钩吊耳安装位置不一致会使得分段翻身过程调平困难，影响总组定位，导致后续工作无法顺利进行。
1 现有技术方案
1.1 现有技术改进前情况
目前常规的解决方案是利用翻身工装，配合B型吊耳使用。翻身工装与吊耳之间通过卸扣连接，使用时通过工装将分段抬起。工装长度弥补了错口尺寸，销轴连接可让工装绕着吊耳进行90°旋转，保证整个吊装过程中主钩两吊点受力状态同步，可以解决由于错口造成的分段吊装时倾斜及定位困难问题。（如图1）
1.2 现有技术存在的问题
由于工装长度长，强度原因需要使用厚板，使得工装整体重量过大，分段是反向建造，重量太大无法直接安装，需要工人配合手拉葫芦使用，费时费力，另外工装孔距固定，通用性差，无法满足不同错口尺寸。
1.3 常规解决途径及问题
目前有焊接型接长工装和辅助工装小车两种方法解决工装过重难以安装问题，但存在造价高，操作不便，浪费材料等问题。因此我们需要对翻身工装进行创新改进，提高安装效率，更好的服务于生产。
2 TRIZ理论概述
TRIZ理论是一种专门解决发明创造问题的方法体系，通过跨行业、多学科之间基础知识的交叉融合总结归纳出发明问题背后的普遍规律，进而指导广大工程技术人员更加快速有效的寻求发明问题解决方案。通过先将工程实际问题转化为TRIZ问题模型，再使用TRIZ各种创新工具进行解题，得到多种TRIZ方案，多种TRIZ方案还需要结合各行业专业知识，得到最终的TRIZ解决方案。针对现有翻身工装存在的不足，本文通过TRIZ理论中的部分典型工具来进行问题解决。
3 问题分析与求解过程
3.1 问题描述
Z型口分段翻身吊装采用利用龙门吊和翻身工装的配合，解决由于分段错口造成的吊装时倾斜及定位困难问题。目前现有的翻身工装都存在重量过大，人工反向安装困难，通用性差等问题，施工人员需要使用滑轮或者工装小车来解决此问题，费时费力，且存在安全隐患。本文利用TRIZ理论寻求突破处理这一短板限制的有效方案。
3.2 IFR理想解
依据TRIZ理论，在解决问题开始之前，要先抛开各种限制因素，仅通过理想化来定义问题的最终理想解，通过明确理想解所在的方向和位置，以保证在解决问题过程中始终沿着此目标前行并获得最终理想解。
我们的最终理想解是实现工装自动安装，对此我们提出方案1和方案2。
方案1：设计一种工装自身携带的能够方便吊车或叉车对工装实现起升的装置。
方案2：设计一种工装自身携带的能够方便人工对工装实现轻松起升的装置。
3.3 功能分析
系统的功能模型图是由系统组件和组件中相互作用的关系组成，可以很容易得出存在问题的功能和组件的相互作用关系。系统功能模型图如图2所示，可以看出，翻身工装对人工安装来说是阻力，阻力是有害的限制，需要去掉或减少这种力。提出技术方案3和方案4
方案3：优化翻身工装结构形式，减小重量或便于安装。
方案4：使用辅助工具帮助人工进行安装，节省人力。
3.4 因果链分析
利用因果链分析可以帮助我们通过层层因果分析找到隐藏于问题背后的根本原因，从而全面彻底解决问题。对于安装困难问题，我们通过现场实际情况结合因果链工具分析出以下因果分析图（见图3）：
通过因果链分析得出结论，工装的结构形式重量大，无高效辅助安装工具，导致人工安装困难。并提出技术方案5和方案6
方案5：优化翻身工装结构形式，减小重量或便于安装。
方案6：使用辅助工具帮助人工进行安装，节省人力。
3.5 资源分析
根据系统功能分析结果，从物资、能量、功能这三个方面进行资源分析，分析结果如下表1所示：
根据资源分析结果，得到技术方案7：使用（升力）起升工具资源将翻身工装提升安装，省去人力安装。
3.6 功能裁剪
功能裁剪是TRIZ中一种改M系统的方法，通过裁剪，将由功能分析得到的问题功能所对应的的组件进行删除，而将其所执行的有用功能利用系统或者超系统的其他组件替代执行，实行功能再分配，从而改善整个功能模型。通过裁剪掉中间辅助工装手拉葫芦，使用其它具有相同功能的X1组件进行替代（见图4）。提出技术方案8和9：
方案8：去掉对人产生阻力的手拉葫芦，采用其它可以省力的装置。
方案9：去掉对人产生阻力的手拉葫芦，在工装上增加一个可以使其实现升降功能，而无需要人工操作的装置。
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