TRIZ表示發明問題解決理論，是對數以百萬的專利文獻進行研究提煉出的一套解決復雜技術問題的系統方法。TRIZ在解決產品創新和產品進化過程中發揮著重要作用。近年來，占地面積小，自動化程度高，操作簡潔，行之有效的啤酒巴氏殺菌機越來越受到客
戶的青睞。目前，一些學者對巴氏殺菌機的研究主要集中在熱力學分析、殺菌工藝參數優化、PU值控制系統、噴淋方式優化、節水節能等方面，鮮有研究在滿足啤酒殺菌工藝要求的前提下通過優化巴氏殺菌機結構適應市場小批量產能需求。本文運用TRIZ理論對巴氏殺菌機占用空間大，產能需求限制等問題進行優化設計研究。
目前市場上保有量較大的巴氏殺菌機，經過多代更迭后，結構較緊湊、能耗低、自動化程度具有較大提升。如下圖1所示為輕機系列巴士殺菌機，其主體結構主要由機身框架1、管路系統2、進出瓶系統3、傳動系統4、噴淋系統5、水箱6等構成。在工作時，啤酒灌裝封口結束后的容器進入殺菌機，電機驅動容器傳送帶經歷升溫、殺菌、降溫三個過程。在這三個階段，容器在升溫區經受熱水的噴淋，水的溫度會逐漸升高，然后保持一定時間，直到啤酒中的PU值達到我們需要的范圍，此時容器在降溫區受循環水噴淋溫度開始下降直到達到出瓶溫度后離開殺菌機。普通巴氏殺菌機可通過PU值控制系統實現對殺菌過程中的自動化控制，而且降低了水資源的浪費，提高了經濟效益。普通巴氏殺菌機產量2萬瓶/時左右，高產的同時，設備體積也隨之增大，其長度可達十幾米，而小批量的產能需求在3000瓶/時左右，生產空間有限。通過對其結構和功能分析可知，生產空間對設備體積影響較大的因素是設備的長度和寬度，顯然，適合小批量生產、體積小巧的設備只需減小設備的長度和寬度。但在傳動系統轉速一定的情況下，減小設備長度導致容器在三個溫區行程變短，容器在未滿足殺菌工藝要求情況下被輸送進入出瓶端。本文以輕機系列巴氏殺菌機為原型，設計一款結構更加緊湊，且滿足殺菌工藝要求的巴氏殺菌機。
TRIZ解決問題的核心思想是對使用通常方法不能直接解決的具體問題，將此問題轉換為一個TRIZ問題，利用TRIZ工具得到標準解，應用技術知識轉化為具體問題的解，最終得到具體問題的實際解。TRIZ理論解決問題的流程如下圖2所示。
理想解是TRIZ分析問題的重要工具，當產品處于消除了原系統缺陷，保留了原系統有點，不會使系統變復雜，不會產生新的缺陷等特點的理想狀態，稱為理想解。理想解是與技術無關的理想狀態，當理想化水平趨向于無窮大狀態時，得到的解決方案可稱為最終理想解。確定巴氏殺菌機最終理想解的步驟為:
1）最終設計目的
解決適合小批量生產、體積小等問題。
2）明確最終理想解
結構緊湊，占用空間小，滿足殺菌工藝要求。
3）達到理想解的障礙
結構固化，不滿足市場需求。
4）出現這種障礙的結果
設備體積不滿足空間要求，未實現傳動自動化。
5）不出現這種障礙的結果
結構的創新滿足市場需求。
6）創造這些條件的可用資源
巴氏殺菌機結構和功能。
TRIZ理論將工程中的矛盾分為技術矛盾和物理矛盾，技術矛盾指某一參數的改善導致另一參數的惡化，物理矛盾指同一參數產生互斥的現象。
應用39個通用技術參數將原始問題描述為標準工程參數：巴氏殺菌機體積減小即改善設備長度，導致設備的殺菌效果變差，改善的參數是殺菌機長度，惡化的參數為殺菌的可靠性。
根據TRIZ理論矛盾定義，確定為技術矛盾，通過查找下表1矛盾矩陣，得出15號、29號、28號創新原理對解決上述問題有幫助，通過對以上原理分析后認為第15號原理：動態原則，將物體分為彼此相對移動的幾個部分，有助于解決上述問題。因此提出概念方案1：針對巴氏殺菌機長度減小導致殺菌時間短、未達到殺菌工藝要求的問題，將殺菌機主傳動由直線運動改為回轉運動，提出一種可回轉的巴氏殺菌機傳動方案。
其方案1如下圖3所示，容器在設備內部回轉運動的長度為先前單向運動的兩倍，根據設計經驗，完全滿足殺菌工藝要求。
通過對技術矛盾分析，得到解決矛盾的方案1。要實現可回轉的傳動方式，即傳動軸驅動容器傳送帶既能向左運動，又能向右運動，這要求施加給傳動軸一對反向驅動力，這是一組物理矛盾。在矛盾矩陣39個工程參數中，力對應參數驅動力，如下表2所示。
經過分析，這組物理矛盾在不同的空間內要求一對相反的驅動力，查找4大分離原理對應的發明創造原理，可采用空間分離原理解決此矛盾。因此采用與空間分離原理對應的10條發明原理，受發明原理1分割啟發，將整個傳動部分以中心線為界分成兩個獨立的傳動系統。因此，在方案1的基礎上提出方案2：針對巴氏殺菌機長度減小導致殺菌時間短、未達到殺菌工藝要求的問題，將殺菌機主傳動部分轉化成兩個獨立的直線運動，以此完成整個傳動系統回轉。
物場分析是用符號語言清楚描述系統的功能，能準確描述系統的構成要素及各要素之間的關系。一個技術系統可能包含若干功能，所有功能都可分解為三個基本元素：兩個物質一個場，每種功能的實現都是一種物質S2（工具）通過某種場F對另一種物質S1（作用對象）產生作用的結果
(1）描述問題：解決巴氏殺菌機傳動部分在空間上兩個獨立直線傳動問題。
(2）對傳動部分進行物質—場分析，可知作用物質S1為容器傳送帶，工具物質S2為傳動軸，F為機械場。分析發現，原系統傳動軸為效用不足功能，如下圖5所示。
(3）通過查找物場模型可知，傳動部分一分為二成兩個直線傳動系統，可通過改變物質或場來解決。原傳動系統只含有機械場F，只能為一個直線傳動系統提供驅動力，通過增加機械場F1為另一個直線傳動系統提供驅動力。同時，改進工具物質兩端傳動軸S3、S4實現整個傳動部分回轉運動，如圖6所示。
(4）充分分析模型，提出解決策略：在原系統被動軸處增加驅動設備，為子系統直線傳動提供驅動力。
在充分考慮物場分析原理的基礎上，提出以下兩種解決方案：
(1）方案3：將原系統被動軸用主動軸替換，增加驅動設備為子傳動系統提供驅動力。同時，兩個主動軸互為兩個直線傳動子系統的被動軸，即主傳動軸既驅動軸也為被動軸。其方案如圖7所示。
(2）方案4：將原系統完全獨立成兩個子系統，其方案如圖8所示。
對方案3和方案4分析后發現，方案3對系統的改變程度最小，對整個巴氏殺菌機系統的穩定性和內部結構影響較方案4低。方案4傳動軸一分為二，內部結構發生較大改變，同時為了固定軸承座，占用了較多工作面積。因此，經過分析后結合設計經驗，最終確定方案3為最終理想方案。
(1）就產品創新優化設計而言，TRIZ理論為其提供了一套成熟的理論和方法體系，在產品創新設計中應用TRIZ理論可以更好地解決問題。
(2）采用TRIZ創新方法對現有巴氏殺菌機進行矛盾分析和物場分析，確定問題產生的原因并找尋解決問題的創新方法，提出可行性的回轉式巴氏殺菌機的解決方案。
(3）方案3提出構想已應用于生產實踐，其結果表明，可回轉巴氏殺菌機結構緊湊，體積小，產能在3000瓶/時左右，滿足小批量生產、空間容積率小的市場需要。
(4）傳動系統與進出瓶系統之間有間距，對于間歇性生產，末端容器無法自動通過傳動系統進入進出瓶系統，有待于進一步研究。
