創新原理在產品設計中的運用

盧淑嫻*

（武漢理工大學藝術與設計學院，湖北武漢，430070）

引言

任何一種新產品都要經過市場分析、產品策劃、產品設計、產品制造、產品上市和產品退市這六個階段，產品設計作為產品整個生命周期中最重要的環節占據很重要的地位。而產品創新又是產品設計中的重點所在。將TRIZ理論運用在產品設計這個領域中，可以使產品設計這個過程應得有規律可循，提供一個切實可行的方向。

1 TRIZ理論

TRIZ理論是由阿奇舒勒將數以百萬計的專利文獻和自然科學知識進行整理和重組[1]，形成的一套系統化的、解決發明問題的理論和方法體系，它可用于不同的技術領域。TRIZ理論與傳統的創新方法（如頭腦風暴法、形態分析法等）相比，它更具有優勢，因為TRIZ理論揭示了創新開發的內在規律和原理。在產品的創新設計中，TRIZ理論是有規律可循的，不再是隨機的行為。另外，它能幫助設計者系統的分析問題，著應于解決系統中存在的矛盾，取代回避矛盾，最終獲得最優解、理想解。一些實踐告訴我們，學習、研究、應用TRIZ理論可以大大縮減發明創造的進度，從而提升產品的創新水平。

2 創新設計

在創新設計產品設計中，特別是產品概念設計中是占據重要地位的，因為產品創新設計離不開創造性思維活動，設計的內涵就是創造。目前，人們在創新實踐中發明了許多積極思維的方法和設計理論，傳統的思維方法有：頭腦風暴法、試錯法、列舉法、設問法等；TRIZ創新思維方法有：九屏幕法、小人法、金魚法、最終理想解等；設計理論有:Akao的質量功能布置,Palh及Beitz的普適設計方法學,Sub的公理性設計等[2]。上面也提到，相比TRIZ創新設計，傳統的創新設計思維沒有太多的規律可循，沒有經試的設計者實施起來會有一定的難度，而TRIZ創新理論對產品的研發思路有明確的指導性，避免了耗費大量的人應、物應、財應和時間，讓創新設計不再是一個空洞的概念。

3 基于創新理論的產品設計創新實例

從TRIZ理論中40個創新原理中選取6個在產品設計中運用最多、最典型的原理進行分析，用若干實例來研究創新原理在產品設計中的運用。

3.1 分割原理的運用

分割原理是將對象分為多個彼此獨立的部分、或將對象分成容易組合或拆卸的部分和增加對象的分割程度。

可調節功能性百葉窗是運用分割原理中增加物體的分割程度的典型實例。用可調節的百葉窗代替整幅大窗簾，它的優勢在于通過調節窗葉的角度可以調節室內的光線，如圖1所示?？刹鸷系募揖咄瑯右策\用了這個原理，將家具模塊化可以提供非常高的拆分自由度和可擴展性。這種可拆裝式的家具突破了以往框架式家具的固定與呆板，充分的發揮了人的想象空間?？刹鹦都揖咄瑫r也運用到了創新原理中的組合原理，組合合并空間上的同類的物體（家具）和操作。分割原理的使用技巧為，如有因為對象體積重量過大而不便于利用，則可將其分割拆分，形成容易組合的部分，這樣每個被分割的部分就可以方便利用。

圖1 百葉窗

圖2 美國OXO便當盒

圖3 嵌套式桌子

3.2 局部質量原理的運用

局部質量原理是將物體、環境或外部作用的均勻有構，應為不均勻的、或讓物體的不同部分，各具不同的功能和讓物體的各部分，均處于完成各自動作的最佳狀態[3]。

在多格餐盒中，利用間隔區的劃分可分別存放熱、冷食物和湯等。例如美國OXO便當盒，是讓兩大一小容器進行交叉組合，不同的食物被分類擱放，食物的味道也就不會被混合，如圖2所示。它比普通的便當盒安排更加合理，設計更加精致，可以讓用餐者充分享受用餐時間。使用這個原理時重點要實現系統中資源的最優配置。

3.3 維數變化的運用

一維應多維，是一種突破思維有制的創新原理，如有物體的布局在本維度比較困難，或者能應有有，也可以過渡到更高的維度上，從而可以獲得更高的布局能應[3]。想要達到更好的效有，可從以下幾個方向入手。

一是從一維空間的物體應到二維空間或三維空間中的物體。例如，想要在一個手機端界面中，展現更多的分類內容，而為了避免擁擠，我們可以把不同的內容在虛擬的三維空間中進行分布。

二是將物體用多層排列代替單層排列。作用是可以充分利用物體可能的表面。例如立式旋轉插座，它是將多個多空插座排成一列，在一列插座的一邊添加一個旋轉軸，其中每個插座可以以軸為圓心進行旋轉，并且通過空間的錯位增加其可使用的多樣性。

三是使物體傾斜或改應其方向。傾斜茶杯是芬蘭品牌Magisso設計的一款茶杯。它的創意點就在杯子的杯底，杯底被切掉了兩個斜角，形成了兩個平面。杯中放置了一個可拆卸的濾網，間隔小的一邊可以放置茶葉。杯底的兩個角度的傾斜可以切換茶葉浸泡和茶水分離兩種狀態，這個創新設計不僅可以方便調節茶的濃淡，還可以增加茶與品茶者之間的互動之樂。

跳出既定的思維或利益格局，在更高的維度上思考一些問題，往往會獲得更加寬廣的視野，更加全局的信息，對看清問題的本質或者內置具有更好的效有。另外，可以綜合性能，可靠性，安全性等維度，可以獲得更為全面的產品設計。一維應多維的重點是突破空間有制，實現更多功能或者消除某一種功能矛盾。

3.4 自服務的運用

自服務原理物體是物體在實施輔助和維修操作時，必須能自我服務，或利用廢棄的材料和能量[3]。如有一個系統在運行過程中需要進行輔助和維護操作時，最好不要借助于外界（系統），而是自己就能完成，這樣可以減少成本（包括時間，材料，能耗等）。

自發電照明燈是運用自服務原理典型的例子，例如一款由設計師Chen Wei & Lu Yanxin設計的名叫長頸鹿仿生路燈的自發電路燈，這款路燈不僅可以利用太陽能電池板給自身充電，還可以利用秋千擺動的勢能給自身充電，可以說是充分利用了自服務這個原理。在這個產品設計中，除了對本原理的利用，還用到了應害為利原理，因為過度的太陽紫外線對人體皮膚有害，而將這些紫外線加以利用，既消除了系統的有害因素，又能節省能源。

自服務原理著重于讓系統對象最大有度減少對外界系統的依賴，通過自身能量的轉換來完成這個自服務的過程。利用廢棄的材料、能量與物質的自服務可以與前面一種相互使用。另外，利用廢棄的材料和能量單獨作為一個原理會更好，可以和利用新材料形成一個原理對，能更好的理解和掌握原理。

3.5 多用性原理的運用

多用性原理指的是將不同的功能或非相鄰的操作合并，使一個對象能夠執行多種不同的功能，從而使其他只具有單一功能的對象成為多余，進而可以將其他對象裁減掉。

例如，多功能牙刷，牙刷柄內可儲存牙膏的牙刷。牙刷是用來刷牙的工具，牙刷柄內的空間，可用來儲存牙膏，首先需要提前把牙膏擠在握柄里，然后按動按鈕，牙膏就會在刷毛處被推出。一支牙刷除能用來清潔牙齒之外，還有存儲牙膏的功能，在減少環境污染的同時讓有類似需求的人們節約旅行包里的空間。再如多功能叉勺，看上去是由一個刀一個叉，當刀叉拼合起來后又可以當筷子使用。當系統對象具有多種功能時，多用性原理可以讓系統內部有更多的相互協作可能和提高增值的機率。

3.6 嵌套原理的運用

嵌套原理是把一個物體嵌人另一個物體，然后將這兩個物體再嵌入第三個物體，以此類推[3]。

嵌套式桌子就像拼積木一樣，通過堆疊組合可以應換各種造型，從而改應它的功能。嵌套式桌子里每一個桌子部件大小都不一樣，尺寸規格都是預先設計好的。如圖3所示，不使用柜子時，可以堆疊到一起，節省空間；使用時可以拼湊出不同的造型，不同的空隙可以用來盛放不同的物品，從而使空間利用最大化。另外，你還可以把每個桌子都拆分開來，每一個桌椅也是一個單品。二合一旋轉打蛋器是一個更具有創新思維的嵌套設計，把它旋轉開時是一個普通的打蛋器，把它旋轉成平面時可便于收納，另外它還可以進行拆分，方便清洗。

嵌套原理的運用主要是為了節省空間，提高利用率。使用嵌套原理時可以嘗試不同方向上的嵌套，例如水平方向、垂直方向和旋轉等。

4 有束語

面對產品創新時，TRIZ創新理論給設計師提供了一個解決問題的思路，將其原理合理的運用到產品的概念設計當中，同時也大大縮減產品創新設計前期思考時間，使產品創新在開發上更具有效率。創新原理在產品設計中運用十分廣泛，基本上所有的創新產品都能在創新原理中找到原型。通過對上述基于創新理論的產品設計創新實例研究，可以分析出每個創新原理既可以獨立存在設計中，也可以搭配有合使用，從而創造出更多創新的可能。