基于TRIZ物場分析理論的共享車平臺優化設計

單海峰 席濤

摘要：隨著共享經濟的繁榮，共享單車應運而生，單車再度成為城市居民重要的出行方式之一。然而，伴隨著共享單車的興起，車輛停放、運營維護、安全隱患等一系列問題逐漸浮現并愈演愈烈。由于共享產品自身的發展模式、產品設計、運營手段等都處于一個探索階段，使得這些問題一直未能有效解決。文章旨在通過TRIZ理論的物一場分析法對共享單車平臺存在的一些問題進行解法探究，提出解決方案。

關鍵詞：共享單車：TRIZ：物一場分析法

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2018）03-0106-03

1 共享單車平臺問題現狀與物場理論背景

1.1 共享單車平臺發展現狀與問題

根據《2017共享單車與城市發展白皮書》采用的摩拜平臺運行一年來的數據以及對36個城市投放的10萬份問卷調查顯示，共享單車在進入市場不到一年的時間里，自行車出行率從占出行總量的5.5%已經上升到了11.6%，并且還在不斷增長。傳統的出行工具借助共享經濟的新模式，轉身成為了全新的出行方式。在豐富了人們出行選擇的同時，共享單車也很大程度上解決了“最后一公里”的難題。

根據全球移動數據研究機構Cheetah Lab（獵豹全球智庫）于2018年3月發布的《共享單車全球發展報告》，2017年全球共享單車用戶規模已增至227億。據上海市自行車行業協會透露，上海的共享單車總數已經突破150萬，而研究表明整個上海市共享單車容量上限約為60萬輛，投放量已遠遠大于城市的承載量。 共享單車作為新生事物，未來的發展還存在著大量空白。各大共享單車平臺發展至今，尚未有一家探索到可靠的盈利方式，而這正對各個平臺造成越來越大的市場運曹壓力。根據第三方數據整合機構iiMedia Research發布的報告顯示，預計在2019年中國單車租賃市場規模將上升至1.63億元，用戶規模將達1026.15萬人。由此帶來的結果將是共享單車市場越發混亂，原本存在的一些問題更加突出，例如車輛隨意停放造成的大量占用公共空間、影響用戶體驗的高壞車率、兒童用車的安全隱患等。特別是由于使用者目的地不同，造成停放地分散，導致了后續有騎行需求的用戶有找車困難的問題。而找車是用車的前提，直接關系到用戶的中心利益，所以這也是用戶在使用共享單車時最為關鍵的問題。如何讓找車更加容易，是共享單車平臺目前面臨的最大挑戰。

1，2 TRIZ理論物一場分析法基本原理介紹

不同學科在解決問題時，首先需要建立一個問題模型，才能更規律的去分析問題，揭開問題的本質并發現其它潛在的問題。其中有一種著名的問題解決方法叫做TRIZ。TRIZ直譯過來是“發明問題解決理論”，在TRIZ理論中，為尋找新的技術方案通常采用各種模型，它們反映了技術系統發展的基本特征和規律。而基于TRIZ理論中的物一場分析法就是一個問題建模分析工具，在尋找解決方案的過程中，可以根據物一場模型所描述的問題，來查找相對應的一般解法和標準解法。

在任何一種尋求解決方案的發明課題中，都應有物體，以及物體同外界環境（或其它物體）的相互作用。也就是說，從課題所需要的答案中，一般必須具有的基本組成內容包括兩個物質（Substance）和它們之間的作用力，稱為場（Field），場是產生作用力的一種能量，整個系統如圖1左所示。值得注意的是物場分析中的“物質”比我們一般理解的含義更廣一些，還包括技術系統（或其組成部分）、外部環境甚至有機體，這樣做的目的在于暫時拋開物體所有多余的特性，只區分出那些引出沖突的特性，簡化解決問題的進程。系統的作用就是實現某種功能，理想的功能是場F通過物質S2作用于S1并改變S1，其中，物質（S1和S2）的定義取決于每個具體的應用。S1是系統動作的接受者，是一種需要改變、加工、位移、發現、控制、實現等的“目標”；S2通過某種形式作用在S1上，是實現必要作用的“工具”；而F代表“能量”、“力”，是實現兩個物質間相互作用、聯系和影響的介質。如圖1右所示錘子（S2）通過機械場（F）作用于釘子（S1），解決了打釘問題。

TRIZ物場分析的解題模式就是將待解決的問題轉化為物場模型，利用標準解法系統得出標準解法，并應用到最終方案（如圖2所示）。除去有效完整模型，常見的物場模型還有3類，分別是不完整模型、有害效應的完整模型和效應不足的完整模型。對于不完整模型，應針對所缺少的元素給予引入物質或引入場，使之形成有效完整的物場模型從而實現功能。對于效應有害的完整模型，一般解法為增加另一物質S3來阻止有害效應的產生或者增加另一個場F2來平衡產生的有害效應的場。而對于效應不足的完整模型則有3個解法，分別是用另一個場F2代替原來的場F1、增加另外一個場F2來強化有用的效應或者增加物質S3并加上另一個場F2來強化有用效應。而對于共享單車平臺目前存在的一系列問題，可以將其轉化為物場模型，從而尋求標準解法。

2 基于TRIZ理論物場分析法的共享單車平臺優化方案

對于共享單車平臺目前出現的各種問題，本文重點討論最直接關系到用戶中心利益的用車問題——找車難。一方面，許多共享單車的停放由于使用者目的地不一而呈現較大的隨機性，后續的用戶只能根據GPS定位尋找最近可用的共享單車，但有時最近的車可能也超出了用戶能接受的最短距離；另一方面，工作日上下班等是共享單車使用需求較為集中的時段，并形成了所謂的潮汐現象，此時共享單車的資源分布極不均勻，找車也因此變得十分困難。

所以針對這一問題，文章希望結合TRIZ理論中的物——場分析法去探究一些標準解法解決。

2.1 適度增加車輛投放數量

首先把問題進行模型轉化，可以得出在整個系統中共享單車作為S1，用戶作為S2，在用戶通過各大平臺的APP找車的過程中，APP扮演了一個場F的角色，如圖3所示。每一個用戶的每一次用車都可以作為一個模型，而對于有些用戶無法找到車的情況則是作為一個不完整的模型——缺少了S1，所以系統無法有效運行。相對應的辦法就是引入S1，使形成完整的物場模型，從而得以實現功能。再具體到應用場景中，標準解法就是通過投放更多的共享單車來填補那些不完整模型的空缺，增加更多的用戶在用車范圍內有車可用的概率。

但是投放的數量也需要做一個限制，因為一座城市的共享單車可容納數是有限的，超過一定的數量就會引發各種管理問題，隨之而來的運曹成本和維護成本也會成倍增長，最終企業和用戶都會得不償失。關于具體的投放數量和投放區域，共享單車平臺可以根據收集到的用戶數據等信息建立一些數學模型，推算出不同區域對共享單車的需求量以及投放閾值等，從而進行有針對性的區域投放。

2.2 圍繞交通樞紐的共享單車基站網絡設計

雖然通過增加共享單車的數量一定程度解決了找車難的問題，形成了相對完整的模型，但是仍可能出現功能未有效實現或實現不足的情況。比如雖然周圍有車，但是距離都較遠，或者周圍的車已損壞到不能安全使用，這時問題就成了一個三個元素齊全但是效應不足的完整模型。這個時候根據物場模型法我們需要給模型一個新的場力F2來強化效應，也就是說除了APP之外，需要增加一種新的形式去加強單車與人的聯系，使共享單車能更好更高效地服務用戶。

數據顯示大約有70%的共享單車用戶會將其作為出行交通組合中的一環，其余30%的用戶更多則是僅使用共享單車去往目的地。其中，運動愛好者占多數，比例達到了37.4%。而90%的用戶在目的地與地鐵或者公交站臺相距3000米以內時會選擇使用共享單車，此時用戶的使用需求被激活，共享單車成為“最后一公里”最好的解決方案，如圖4所示。而根據摩拜實際運營的數據，共享單車的使用時間集中在早上8：00-10：00以及晚上的18：00-20：00的上下班期間，主要用于地鐵站、公交站與家和商區間的代步。

由以上兩組數據可見，地鐵站、公交站等交通樞紐以及商業圉等地是共享單車重要的流通節點，而從這些節點輻射出的周邊3公里內范圍則是共享單車使用的高頻區域。從時間來看，早晚上下班高峰是共享單車需求最大的時候。所以我們新增加的場力F2可以考慮為在地鐵站或者公交沿線3000米內一些共享單車APP高頻使用的區域，在此區域內通過數據分析設計間隔距離合理的單車基站網絡，通過基站網絡輻射周邊區域，實現區域覆蓋，并在每個基站指派一至兩名管理者，如圖5所示。而在基站的運曹上，一方面，可以通過用車紅包、信用積分等獎勵措施來鼓勵用戶將共享單車停至最近的單車基站；另一方面，基站管理者可以通過配備的運輸車，利用GPS定位對隨意停放的單車進行收集，并根據用戶實際使用的數據以及預約的信息（用戶可以針對最近的基站進行預約）等將這些單車按照一定的比例重新分配至各個基站。同時，基站之間也需要確保一定的流動性，使得每個基站的單車數量始終處于動態平衡的狀態。而在收集單車外的其余時間，基站的管理員則作為維護人員，利用基站的設施對故障單車進行集中維護。

對于需要使用單車的用戶來說，合理的基站間距離能減少用戶取車的成本，減輕其找車的困難，成為找車的最有效途徑。此外，用戶可以通過app直接面向最近的單車基站發出預約使用的需求并可以確保拿到的單車車況良好。而對于共享單車平臺來說，這些單車基站將不僅有助于對單車進行集中管理，同時也將作為共享單車平臺最有力的宣傳推廣渠道。

除此之外，通過對人們騎行意愿的調查研究結果表明，在去往目的地的路上道路狀況越是豐富，交通越是擁擠，甚至良好的天氣情況都是讓人們更傾向于選擇使用共享單車出行而不是其他交通方式。所以除了在上述的交通樞紐附近建設基站外，還可以根據這些環境因素，以及結合一些單車使用頻率的數據，設計一些其他地區的小型基站，方便更多的用戶使用共享單車。

2.3 共享單車的逆流動調度設計

在共享單車的使用情境下，有一種常見且突出的情況，即上下班等高峰時段，共享單車的使用往往呈現單向流動的特點，流動但不構成循環，而這往往導致無車可用情況的發生。比如在上班高峰，地鐵站周圍小區的共享單車極度緊缺，大量的需求無法得到滿足，而在地鐵站卻產生了數目眾多處于閑置狀態的單車。這其實是供與求在時間、空間上相匹配的問題。匹配度越高，問題解決的就越好，匹配成本越低，效益就越好。

再次把這個問題帶回物場理論中，三個元素齊全但是效應不足的完整模型。根據物場模型法除了可以給模型一個新的場力F2來增強效應，還有一種解法為增加物質S3和另一個場F2來強化有用效應。

基于之前在交通樞紐附近建設單車基站的想法，可以設計一種方便裝卸的停車箱。在上班高峰時，將這種停車箱置于地鐵口方便用戶停放的地方。一旦停車箱裝滿，即由專人裝上可以在非機動車道通行的交通工具上（早高峰機動車道易擁堵），將收集的單車再次按比例分發至各個基站以供用戶使用。這樣的逆流動調度將一直持續到早高峰結束。而晚高峰則與之相反，從各個基站收集一定數量的單車，集中到各交通樞紐以匹配該時間段用戶的需求，如圖6所示。該方法通過讓閑置的車輛繼續流動起來，提高每輛單車的使用頻率，從而緩解早晚高峰的用車壓力。這種設計雖然增加了一定的運曹成本，但是能夠在不增加車輛投放數量的基礎上有效提高每輛單車的使用頻率。

3 總結

TRIZ理論中的物一場分析方法是一個專門針對問題建模分析的工具，有著分析并改進技術系統的功能。在問題的解決過程中，可以根據物——場模型所描述的問題來查找對應的一般解法和標準解法，文章通過物——場分析方法，針對共享單車平臺最突出的找車難問題，分別探究了適度增加車輛投放數量、圍繞交通樞紐的單車基站網絡設計、逆流動的調度設計三種設計解法，希望這些通過TRIZ理論得出的解法，可以為共享單車的平臺優化提供一定的參考，讓“最后一公里”的問題被更好的解決，使人們的出行更加高效方便。