基于TRIZ的地震校園應(yīng)急避難產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究

王柯楠　趙鋒

摘要：目的對(duì)校園應(yīng)急避難現(xiàn)狀及應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析。方法通過(guò)對(duì)校園受災(zāi)人群的需求分析以及校園公共空間的資源分析，將主要需求與現(xiàn)有資源進(jìn)行功能匹配。并以TRIZ為主要理論依據(jù)，運(yùn)用SAFC模型對(duì)校園應(yīng)急避難產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中所產(chǎn)生的矛盾進(jìn)行分析，其次通過(guò)矛盾矩陣、發(fā)明原理等對(duì)系統(tǒng)分析所產(chǎn)生的技術(shù)以及物理矛盾進(jìn)行解決。結(jié)果得出較為合理的解決方案及創(chuàng)新性設(shè)計(jì)方法。結(jié)論從而為校園應(yīng)急避難產(chǎn)品提供創(chuàng)新性的思路及方法，使應(yīng)急避難產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了“平震結(jié)合”的功能性理念。

關(guān)鍵詞：校園公共空間；應(yīng)急避難產(chǎn)品設(shè)計(jì)；受災(zāi)群體需求：TRIZ；資源分析；動(dòng)態(tài)性原則

1研究概述及基本理論

1.1研究現(xiàn)狀

目前美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)地震應(yīng)急避難都有一個(gè)比較規(guī)范的操作程序，尤其是日本，有較為系統(tǒng)的應(yīng)急策略，從政府部門(mén)到受災(zāi)群眾都有相應(yīng)的應(yīng)急反應(yīng)對(duì)策，以及較強(qiáng)的個(gè)人應(yīng)急反應(yīng)能力，因此無(wú)論是應(yīng)急避難機(jī)制還是應(yīng)急避難產(chǎn)品的設(shè)計(jì)等方面都較為完善。雖然我國(guó)借鑒日本的災(zāi)害經(jīng)驗(yàn)，制定出了符合自己國(guó)情的應(yīng)急避難場(chǎng)所建設(shè)規(guī)范以及條例。但是應(yīng)急避難的系統(tǒng)性還不夠。產(chǎn)品設(shè)計(jì)在地震應(yīng)急避難中發(fā)揮不出關(guān)鍵性的作用。應(yīng)急避難產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研究也應(yīng)把對(duì)受災(zāi)群眾的考慮放在首要位置。

1.2相關(guān)概念

1.2.1地震應(yīng)急避難

地震應(yīng)急避難產(chǎn)品是指在地震發(fā)生的時(shí)刻用以保護(hù)生命安全、維持生命的產(chǎn)品，它是包括應(yīng)急認(rèn)識(shí)、應(yīng)急策略和應(yīng)急反應(yīng)處理系統(tǒng)三者的結(jié)合體。

地震應(yīng)急避難產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目的是“為受災(zāi)群眾創(chuàng)造更合理、更健康的應(yīng)急救方式”，思考、研究的起點(diǎn)是從“事”出發(fā)——通過(guò)觀(guān)察應(yīng)急情況、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而分析、歸納、判斷應(yīng)急問(wèn)題的本質(zhì)，以提出系統(tǒng)解決問(wèn)題的概念、方法及組織、管理機(jī)制的方案。

1.2.2TRIZ

TRIZ是“解決發(fā)明問(wèn)題（即疑難復(fù)雜問(wèn)題）”效率較高、推廣范圍較大的系統(tǒng)化的發(fā)明方法論。因此TRIZ的精髓就是用有限的原理與方法，解決無(wú)限的發(fā)明問(wèn)題。

本文所用到的TRIZ中的問(wèn)題分析工具有資源分析、矛盾分析用來(lái)解決設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的工程問(wèn)題。

2校園受災(zāi)群體需求及校園公共空間應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）的設(shè)計(jì)方法

2.1校園受災(zāi)群眾心理分析

2.1.1災(zāi)時(shí)個(gè)體心理反應(yīng)

災(zāi)時(shí)的個(gè)體心理不僅取決于災(zāi)害情境即災(zāi)害種類(lèi)、災(zāi)害等級(jí)、發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)、發(fā)展的速度、持續(xù)時(shí)間等因素，更決定于個(gè)體的特質(zhì)。

2.1.2災(zāi)時(shí)個(gè)體心理反應(yīng)的個(gè)性特質(zhì)變量

一般來(lái)說(shuō)。對(duì)個(gè)人心理反應(yīng)產(chǎn)生影響的個(gè)體特質(zhì)變量主要有：性別因素、個(gè)人經(jīng)歷、知識(shí)和能力、訓(xùn)練水平以及個(gè)性特點(diǎn)等。見(jiàn)表1：

從表1中可以看出知識(shí)與能力以及訓(xùn)l練水平影響著受災(zāi)群體的行為反應(yīng)，因此災(zāi)害教育的普及以及在災(zāi)害發(fā)生前的應(yīng)急避難產(chǎn)品的儲(chǔ)備、針對(duì)災(zāi)害的提前演練都至關(guān)重要。

根據(jù)資料分析，日本研究者將調(diào)研時(shí)間分為五段，針對(duì)受災(zāi)者最關(guān)注的31個(gè)項(xiàng)目做了統(tǒng)計(jì)分析，見(jiàn)表2：

從表2分析得出在地震發(fā)生的前20秒內(nèi)，受災(zāi)者的心理反應(yīng)是高度驚慌緊張，這段時(shí)間作為應(yīng)急避難的重要時(shí)間，受災(zāi)人群的求生欲望最為強(qiáng)烈，在救援未到達(dá)時(shí)，受災(zāi)群體所能做到的就是自救，例如個(gè)人逃生產(chǎn)品以及應(yīng)急救援產(chǎn)品都能夠發(fā)揮重要作用。

2.2基于TRIZ的校園應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)

2.2.1校園公共空間與應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）資源分析

對(duì)校園應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）進(jìn)行資源分析，產(chǎn)品設(shè)計(jì)可用資源分類(lèi)及可用資源主要獲得途徑或方法如下：

（1）物質(zhì)資源：校園空間內(nèi)的現(xiàn)有設(shè)施；設(shè)施所具有的某些特性；（2）空間資源：多用性原理即利用現(xiàn)有空地資源（操場(chǎng)、足球場(chǎng)等）；（3）時(shí)間資源：緊急行動(dòng)原理；預(yù)先作用原理；（4）功能資源：產(chǎn)品系統(tǒng)的基本功能；產(chǎn)品系統(tǒng)的輔助功能；動(dòng)態(tài)化原理校園公共空間中教室內(nèi)資源進(jìn)行功能分析，見(jiàn)表3：

通過(guò)功能分析發(fā)現(xiàn)教室中的設(shè)施均具有平震結(jié)合的功能，對(duì)其中的座椅進(jìn)行資源分析，見(jiàn)表4：

校園公共空間與應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）資源的分析與匹配，見(jiàn)圖1：

將所分析的校園公共空間資源與應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）進(jìn)行資源匹配，能夠更完整地實(shí)現(xiàn)校園公共空間教室內(nèi)的普通設(shè)施與應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）在資源以及功能上的整合，為校園應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)提供創(chuàng)新性思路和方法。

2.2.2基于矛盾分析的校園應(yīng)急避難產(chǎn)品功能沖突的解決與系統(tǒng)方案的生成

通過(guò)資源分析與匹配，發(fā)現(xiàn)校園空間教室內(nèi)的座椅、課桌等一般設(shè)施與應(yīng)急避難所需的防災(zāi)頭巾、救援擔(dān)架等產(chǎn)品在資源上存在著一定的匹配關(guān)系。根據(jù)此分析映射可以講相應(yīng)的設(shè)施進(jìn)行功能匹配與整合，在此過(guò)程中會(huì)遇到技術(shù)矛盾和物理矛盾。將校園人員最為密集的教室中使用率較高的座椅作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究對(duì)象，使座椅滿(mǎn)足平震結(jié)合的功能。

利用SAFC模型來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)矛盾分析。所涉及的應(yīng)急避難產(chǎn)品要滿(mǎn)足在平時(shí)和受災(zāi)時(shí)均可使用的功能，即靈活性，防災(zāi)，性，封閉性等屬性，最主要的是在使用環(huán)境上的適應(yīng)性。因此座椅的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上要滿(mǎn)足可變性。因此在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上進(jìn)行改變可以滿(mǎn)足“適應(yīng)性”和“可變化性”有用功能，但是會(huì)帶來(lái)技術(shù)上的“復(fù)雜性”的有害功能。因此技術(shù)矛盾是“適應(yīng)性”VS“復(fù)雜性”。

物理矛盾是在要求同時(shí)實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)可變化性”和“結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性”的兩個(gè)有用功能的前提下，對(duì)座椅的設(shè)計(jì)提出了截然不同的要求，既要可以適應(yīng)不同的環(huán)境狀態(tài)，還要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

由SAFC模型分析得到技術(shù)矛盾的兩個(gè)技術(shù)參數(shù)：36.復(fù)雜性和35.適應(yīng)能力（39個(gè)技術(shù)參數(shù)）應(yīng)急避難產(chǎn)品可以滿(mǎn)足適用于不同環(huán)境的特點(diǎn)，但是會(huì)增加應(yīng)急避難產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。通過(guò)矛盾矩陣中39x39的對(duì)稱(chēng)矩陣，找到從好的方向發(fā)展的35（適應(yīng)能力）以及不使它惡化的36（復(fù)雜性），通過(guò)交叉我們得到四條發(fā)明原理：15，29，37，28。從所對(duì)應(yīng)的40條發(fā)明原則中找到分別是15（動(dòng)態(tài)），29（氣壓與液壓），37（熱膨脹），28（替代機(jī)械系統(tǒng)）

經(jīng)過(guò)SAFC模型分析所得到的物理矛盾為：應(yīng)急避難產(chǎn)品既要適應(yīng)環(huán)境還要容易操作。在解決物理矛盾時(shí)采用矛盾分離的方法，其中符合平震結(jié)合理念的時(shí)間分離法，即在某個(gè)時(shí)間一種方案，其他時(shí)間另—種方案。

經(jīng)過(guò)技術(shù)矛盾和物理矛盾的解決得出共同的發(fā)明原則15（動(dòng)態(tài)性原則），并對(duì)動(dòng)態(tài)性原則進(jìn)行分析，動(dòng)態(tài)性原則都包括：（1）材質(zhì)及外部環(huán)境的改變；（2）折疊與拆分；（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)化（從不動(dòng)轉(zhuǎn)為移動(dòng)）；（4）柔性形變（增加自由移動(dòng)的程度）

根據(jù)上述原則的分析，提出了出了適用于地震以及平時(shí)使用具有多種功能的應(yīng)急座椅的設(shè)計(jì)思路，震時(shí)通過(guò)折疊，重組使座椅變成應(yīng)急救援擔(dān)架或者個(gè)人避難單元，見(jiàn)圖2：

3結(jié)論

現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，校園應(yīng)急避難建設(shè)仍不夠成熟健全，無(wú)法保證人員相對(duì)安全。因此通過(guò)對(duì)受災(zāi)人群的需求分析等明確了校園應(yīng)急避難產(chǎn)品的功能需求。應(yīng)急避難產(chǎn)品設(shè)施等的合理規(guī)劃以及設(shè)計(jì)對(duì)于災(zāi)害發(fā)生時(shí)保障人員的安全有重要作用，在平震結(jié)合理念下的應(yīng)急避難產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有利于節(jié)約有限的校園空間資源，能夠最短時(shí)間內(nèi)提高人員救援率，降低傷亡人數(shù)，對(duì)于地震災(zāi)害的應(yīng)對(duì)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義以及社會(huì)價(jià)值。

本文從理論研究和設(shè)計(jì)實(shí)踐兩個(gè)方面對(duì)校園應(yīng)急避難產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行研究，以期為校園應(yīng)急避難產(chǎn)品設(shè)計(jì)的構(gòu)建提供參考，對(duì)于引起地震救援部門(mén)等機(jī)構(gòu)對(duì)于校園應(yīng)急避難方面的重視，真正為地震救援提供實(shí)際的幫助。