基于事理學方法論與TRIZ理論的產品創新設計

張瑞臣 程鯤

關鍵詞：事理學方法論;TRIZ 理論;產品創新設計

1 事理學方法論與TRIZ 理論

1.1 事理學方法論

傳統的產品創新設計方法，往往改變內部因素來滿足用戶需求。但外部因素才是人和設計產出物所存在的地方，僅對內部因素進行研究，所得到的解決方案只能緩一時之急，并不能很好地滿足用戶需求[1]。事理學方法論倡導從外部因素出發，通過對外部因素的研究，然后選擇內部因素，使外部因素和內部因素互相適應，從而完成設計目標，滿足用戶需求 [2]。理論體系結構如圖1 所示。

1.2 TRIZ 理論

TRIZ 理論意為“發明問題解決理論”。由專利審查員根里奇· 阿奇舒勒（Genrich S. Altshuler）在1956 年創立，其核心思想是快速、準確地確定設計中的矛盾，并通過科學標準化的方法來解決矛盾[3]。為人們創造性地解決矛盾問題提供了理論和方法工具，具體步驟為：問題定義、問題識別、問題解決、概念驗證（如圖2）[4]。

1.3 事理學方法論與TRIZ 理論的優缺點分析

通過對事理學方法論和TRIZ 理論的綜合分析，可以發現上述兩種理論各有側重，各有優勢也各有缺陷，如表1 所示。

2 基于事理學方法論與TRIZ 理論的產品創新設計流程

首先，通過事理學方法論獲取用戶的潛在需求，若現有內部因素難以滿足用戶潛在需求，可以通過TRIZ 理論來解決需求問題，最后進行概念評估和“適”評價，從而使兩大理論體系相互結合、優勢互補，并獲得如圖3 所示的創新設計流程，主要分為以下五個步驟。第一步： 獲取用戶需求。用戶需求是設計活動開展的前提。通過對人、時間、空間、行為、信息、意義等外部因素的研究，獲得用戶生活形態模型，從而進一步獲取用戶潛在需求[3]。第二步：內部因素分析。在獲得用戶潛在需求后，對現有內部因素能否有效滿足潛在需求進行分析。若難以有效滿足，則引入TRIZ 工具進行創新設計。第三步：問題建模。將潛在需求轉化為TRIZ 問題模型[4]。第四步：問題解決。對TRIZ 問題模型進行相互作用分析并判斷矛盾類型。兩參數存在矛盾為技術矛盾，同一參數存在矛盾則為物理矛盾，兩物質間作用有害或不足甚至無作用則為物—場模型。技術矛盾需要先將矛盾參數轉化為通用工程參數，再通過矛盾矩陣找到對應的發明原理從而獲得解決方案;物理矛盾主要根據分離矛盾需求、滿足矛盾需求、繞過矛盾需求這三種方法所對應的發明原理來解決矛盾問題;物—場模型需要通過76 個標準解找到解決方案的物—場模型，然后將其轉化為具體解決方案[4]。第五步：方案評估。首先基于TRIZ 理論的概念評估對方案的工程性能進行評估，再引入事理學方法論中的“適”評價體系對方案的人文性進行評估。

3 基于事理學方法論與TRIZ 理論的創新設計實踐

公共廁所作為城市公共設施，其重要性不言而喻，但我國公廁仍存在著布局不合理、衛生條件差、設施不齊全、如廁需排隊等問題[5-6]，影響了大眾的體驗。因此，針對公共廁所的地面問題進行產品創新設計，解決當前存在的問題。

3.1 獲取用戶需求

以問卷調查為主、實地訪談為輔的方式對社會背景，市場環境、自然環境、政策環境，內部環境中的使用空間和心理空間、不同材質所傳達的信息、以及用戶人群的生活方式等外部因素進行前期調研，歸納出用戶生活形態：（1） 價值觀呈現多元化，易于接受新鮮事物;（2） 生活節奏越來越快;（3） 對待生活有自己的標準，寧缺毋濫。并進一步總結出用戶潛在需求：干凈衛生、設施完好、網絡暢通、無需排隊、操作方便等。

3.2 內部因素分析

通過對用戶潛在需求進行分析發現，若想公廁保持干凈衛生則需要增加清潔頻率，而清潔頻率的增加又會占用用戶的使用時間，從而難以滿足“無需排隊”這一需求。目前市面主要采用費時費力的人工清潔，難以滿足當前用戶的潛在需求，于是引入TRIZ 工具。

3.3 問題建模

對保持干凈衛生這一問題進行深入分析，可以發現主要是針對地板表面的污漬提出的。由于污漬成千上萬種難以一一分析，于是抓住核心組件地板進一步分析，發現地板難以保持干凈衛生，是因為地板表面存在摩擦力，從而使用戶鞋底的污漬留在了地板上，若地板表面足夠光滑，很小的傾斜角度就能使污漬自動滑落。但地板表面的摩擦力又是必須的，否則用戶在地板上難以站立和行走。摩擦力這一參數便同時具有了需要增大摩擦便于用戶行走和減小摩擦易于污漬滑落這兩種互相矛盾的需求。

3.4 問題解決

通過上述問題建模，可以判斷該矛盾問題為物理矛盾。物理矛盾的解決方法按優先級排序為：分離矛盾原理、滿足矛盾原理和繞過矛盾原理。分離矛盾原理又分為基于空間分離、基于時間分離、基于關系分離、基于方向分離和基于系統級別分離。本文所論矛盾問題應采用基于關系分離的解決方法，所以嘗試以下發明原理：No3 局部質量、No 17 空間維數變化、No 19 周期性作用、No 31 多孔材料、No 32 改變顏色、No 40 復合材料[7]。從上述發明原理中進行篩選，最終選用了No 17 和No 19 兩條發明原理進行方案創新。

No 17 空間維數變化：（1） 將物體從一維變成二維或三維結構;（2） 用多層結構替代單層結構;（3） 將物體傾斜或側向放置;（4） 使用給定表面的反面。解決方案為將公廁地板設計為雙層結構，上層為網狀結構，可使污漬直接掉落至下層，下層則放置有一定斜度的光滑面板，從而使污漬自動滑落。達到既保證地板防滑便于用戶行走，又能使公廁地板保持干凈衛生的目的。

No 19 周期性作用：（1） 用周期性動作或脈沖動作代替連續動作;（2） 如果動作已是周期性的，可以改變其運動頻率;（3） 利用脈沖間隔來執行另一個動作。解決方案為通過智能裝置對使用人次進行檢測，每次使用后關門進行自動沖洗或使用一定人次后進行一次自動沖洗，沖洗完成后再次提供服務。

3.5 方案評估

通過TRIZ 理論中的概念評估和事理學方法論中“適”評價體系對上述兩種方案進行評估，發現上述兩種方案均具有可行性。雖然雙層結構地板存在檔次較低的缺陷，但其無需關門進行自動沖洗從而保證了用戶的連續使用，且其成本僅為自動沖洗裝置的一半，還具有結構可靠的優點，因此宜用于人流量密集處的中低端公廁;而自動沖洗裝置雖然會占用用戶使用時間且生產成本更高，但具備沖洗更加徹底和自動化程度更高的優點，能提供給用戶更好的體驗，因此宜用于人流密度一般的中高檔公廁。

4 結語

針對產品創新設計中的潛在問題，本文提出了一種基于事理學方法論和TRIZ 理論的產品創新設計流程，即通過事理學方法論的前期調研準確獲取用戶需求，再將潛在問題轉化為TRIZ 問題模型并通過TRIZ 工具獲得解決方案，最后進行概念評估和“適”評價。