基于KANO模型與TRIZ理論的竹質(zhì)椅類家具創(chuàng)新設(shè)計(jì)

吳春錦,宋莎莎*,劉毅,劉煥榮

(1. 木質(zhì)材料科學(xué)與應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué)),北京 100083;2.木材科學(xué)與工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100083;3. 國家林業(yè)草原木質(zhì)材料循環(huán)利用工程技術(shù)研究中心,北京 100083)

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速增長和人民生活水平的不斷提高,國家對綠色環(huán)保材料提出了更高的使用要求。目前木材資源短缺,供求矛盾明顯,而竹在我國分布范圍廣、資源豐富、成材速度快,與木材相比強(qiáng)度大、韌性好,逐漸受到了業(yè)界的關(guān)注。竹材的開發(fā)能夠使我國巨大的竹林資源得到充分利用,近年來,竹展平材等新型竹材的研發(fā)與制造也逐漸成熟。在這樣的背景下,如何合理利用竹材資源對竹家具進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)師需要面對的一個課題。

目前竹家具在市場中的發(fā)展仍存在許多挑戰(zhàn):傳統(tǒng)竹家具的造型較為單調(diào)厚重,未能滿足現(xiàn)代消費(fèi)者的審美需求;竹家具的生產(chǎn)工藝仍比較落后,很難實(shí)現(xiàn)大批量標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn);此外,消費(fèi)者對于竹家具的認(rèn)知不足,認(rèn)為其質(zhì)量、耐用性不如普通木質(zhì)家具等問題都導(dǎo)致了竹家具的發(fā)展受到限制[1-2]。因此,需要尋找一種新的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法,結(jié)合竹材的自身優(yōu)勢,為竹家具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與發(fā)展提供方向。

1 設(shè)計(jì)研究方法

KANO模型最初由東京理工大學(xué)的狩野教授提出[3],通過問卷的方式調(diào)研用戶對于產(chǎn)品的需求實(shí)現(xiàn)程度的滿意度,并將產(chǎn)品的質(zhì)量分為5類,分別是基本型需求(basic quality)、期望型需求(performance quality)、魅力型需求(attractive quality)、無差異型需求(indifferent quality)以及反向型需求(reverse quality)[4]。KANO模型能夠準(zhǔn)確反映產(chǎn)品或服務(wù)質(zhì)量與滿意度之間的關(guān)系,快速地識別用戶需求,為產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)提供了有力的指導(dǎo),同樣也被應(yīng)用于家具設(shè)計(jì)[5-6]。

目前在家具設(shè)計(jì)中也常常將KANO模型與TRIZ理論相結(jié)合,充分利用兩者優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)[10-12]。KANO模型能夠?qū)⑹褂谜叩闹饔^性需求轉(zhuǎn)化為更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男枨蠖戎笜?biāo),解決產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定位;而TRIZ理論可將其得到的用戶需求與現(xiàn)存問題進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化歸類,結(jié)合矛盾矩陣尋找相應(yīng)的發(fā)明原理,從而快速合理地得到產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。基于此,本研究歸納出了KANO-TRIZ的竹質(zhì)椅類家具設(shè)計(jì)流程,將二者的特性相結(jié)合,通過KANO問卷得出竹質(zhì)椅類家具需要解決的問題;再使用TRIZ理論提供的發(fā)明原理得出存在問題的解決方法并進(jìn)行改進(jìn),最終得到完整的竹質(zhì)椅類家具設(shè)計(jì)方案,如圖1所示。

圖1 基于KANO-TRIZ的竹質(zhì)椅類家具設(shè)計(jì)流程Fig. 1 KANO-TRIZ based design process for bamboo chair furniture

2 椅類竹家具設(shè)計(jì)需求分析

2.1 KANO問卷設(shè)計(jì)

一般來講,竹材的密度約為木材的兩倍,這就意味著同款家具在使用竹材的情況下會比常規(guī)的木質(zhì)家具要更加沉重[13],不僅在使用過程中會造成不便,還會導(dǎo)致家具的運(yùn)輸成本提高,這也大大限制了竹質(zhì)板式家具的推廣使用,成為設(shè)計(jì)中的一大痛點(diǎn)。因此,可以對竹板式家具結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)竹質(zhì)板式家具輕量化設(shè)計(jì)的要求。

此外,目前竹家具設(shè)計(jì)大多延續(xù)傳統(tǒng)木家具的形式,通過分析當(dāng)前竹家具的產(chǎn)品現(xiàn)狀,對竹質(zhì)板材家具進(jìn)行用戶調(diào)研,為竹材在現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供參考是十分必要的。本研究基于KANO模型與TRIZ理論相結(jié)合的方法,通過文獻(xiàn)查閱調(diào)研的方法對用戶需求進(jìn)行整理分類匯總,從椅類功能結(jié)構(gòu)與外觀等角度設(shè)計(jì)了對應(yīng)的KANO問卷,包括可拆裝、可折疊、扁平化、模塊化、多功能、可調(diào)節(jié)、易于移動、具有文化內(nèi)涵、外觀現(xiàn)代簡潔、顏色豐富10類需求。

設(shè)計(jì)KANO調(diào)查問卷時,需要對每個需求指標(biāo)設(shè)置能被滿足和不能被滿足正反兩個方向的提問。正反兩個問題均設(shè)置喜歡、理應(yīng)如此、無所謂、能忍受、不喜歡5個選項(xiàng)供受訪者進(jìn)行選擇(表1)。

表1 KANO模型評價結(jié)果分類對照Table 1 Analysis of the survey results of the KANO model user needs

將每種問題的需求數(shù)據(jù)按照表1進(jìn)行需求層次評估,獲知每一種需求對應(yīng)的用戶數(shù)量。反向?qū)傩员硎居脩魶]有此類需求,若提供滿意度反而會下降;而可疑屬性的出現(xiàn)可能是由于用戶對題目理解不當(dāng),在分析中需要去除(圖2)。計(jì)算每種需求屬性的用戶選擇數(shù)量占總用戶數(shù)量的百分比,選取百分比最大的為該需求類型。Better(滿意影響力)-Worse系數(shù)(不滿意影響力)可用來判斷某功能可以增加滿意或消除很不喜歡的影響程度,計(jì)算公式為:

Better(滿意影響力)= (A+O)/(A+O+M+I)

Worse(不滿意影響力)= -1×(O+M)/(A+O+M+I)

1.青年價值觀的變化總是與政治經(jīng)濟(jì)的變化相呼應(yīng)。青年的思想觀念、價值觀點(diǎn)的多元化趨勢體現(xiàn)著中國社會的發(fā)展步伐。改革開放以前，我國計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)是高度集中，反映在價值觀上就是一元化的，對青年的思想觀念強(qiáng)調(diào)整齊劃一。改革開放后我國的經(jīng)濟(jì)制度轉(zhuǎn)變?yōu)楣兄茷橹黧w、多種所有制經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展的基本經(jīng)濟(jì)制度，走市場經(jīng)濟(jì)的道路，市場經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)是開放、自由，與青年思想活躍，重視自我，追求個性獨(dú)立的心理特點(diǎn)一致，所以市場經(jīng)濟(jì)客觀促進(jìn)了青年追求多元化價值目標(biāo)的傾向。

注:圖片來源為SPSSAU平臺。圖2 KANO模型功能需求與滿意度之間的關(guān)系情況Fig. 2 The relationship between functional demand and satisfaction in KANO model

2.2 基于KANO問卷的用戶需求分析

本次調(diào)查發(fā)放問卷共計(jì)回收238份,在SPSSAU平臺進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果如表2所示。整理表1中10個需求指標(biāo)的KANO屬性,其中有外觀現(xiàn)代簡潔、可調(diào)節(jié)2個魅力型需求指標(biāo),其余均為無差異型需求指標(biāo)。作為魅力型需求指標(biāo),雖然沒有不會降低消費(fèi)者滿意度,但若能提供,其滿意度會大大上升。

表2 KANO模型分析結(jié)果匯總Table 2 Summary of KANO model analysis results

魅力屬性A指超出用戶預(yù)期的功能/服務(wù),而無差異屬性指有和沒有某功能、服務(wù)均不影響滿意度。根據(jù)問卷結(jié)果的分析,椅類模型的設(shè)計(jì)將以外觀現(xiàn)代簡潔、可調(diào)節(jié)為設(shè)計(jì)重點(diǎn),并結(jié)合竹展平材材性的特點(diǎn),采用輕量化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.3 竹質(zhì)椅類初步設(shè)計(jì)方案

根據(jù)KANO問卷的調(diào)查結(jié)果分析以及竹質(zhì)家具的特性可知,對竹質(zhì)椅類家具的設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注輕量化、外觀現(xiàn)代簡潔以及可調(diào)節(jié)3個方面。在此基礎(chǔ)上,本研究根據(jù)市場現(xiàn)有竹質(zhì)椅類家具的形式提出了初步設(shè)計(jì)方案,如圖3所示。

在初步設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上,利用TRIZ理論對提煉出的使用者需求進(jìn)行轉(zhuǎn)化,使用矛盾矩陣表對應(yīng)的40條發(fā)明原理對初步方案進(jìn)行對比及優(yōu)化,以獲得最佳設(shè)計(jì)方案。

圖3 竹質(zhì)椅類初步設(shè)計(jì)方案Fig. 3 Bamboo chairs preliminary design proposal

3 基于TRIZ理論的竹質(zhì)椅類家具設(shè)計(jì)沖突分析

使用TRIZ理論對竹質(zhì)椅類家具功能組件進(jìn)行分析。椅子具有很強(qiáng)的實(shí)用性,為人體提供支撐、便于人們休息,使用場景十分豐富。對椅類家具的結(jié)構(gòu)組成和功能組件進(jìn)行分析,可將其大致分為靠背、椅面、扶手、椅腿4個部分,如表3所示。

表3 椅類功能組件分析Table 3 Functional requirement index transformation

根據(jù)椅類功能組件分析表,結(jié)合問卷的調(diào)研結(jié)果,將得到的兩個魅力型需求指標(biāo)以及提出的輕量化設(shè)計(jì)需求轉(zhuǎn)換為TRIZ工程參數(shù)中所對應(yīng)的技術(shù)矩陣矛盾參數(shù)項(xiàng)。

輕量化設(shè)計(jì):為了達(dá)到竹質(zhì)椅類家具的輕量化設(shè)計(jì),意味著在設(shè)計(jì)中需要減小其運(yùn)輸、移動中的質(zhì)量,減小椅子的材積,與此同時還需保證其使用強(qiáng)度。即優(yōu)化參數(shù)為運(yùn)動物體重量、靜止物體重量以及靜止物體體積,需要避免惡化的參數(shù)為強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

可調(diào)節(jié):可調(diào)節(jié)家具功能靈活多變,在使用中能夠滿足不同人群的各類需求,更加受到使用者歡迎。實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)功能就意味著需要增強(qiáng)家具在多種場景下的適用性,但這也會使家具結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜。即優(yōu)化參數(shù)為適用性及多用性,需要避免惡化的參數(shù)為裝置的復(fù)雜性。

外觀簡潔:隨著人們審美喜好以及裝修風(fēng)格的變化,外觀簡潔現(xiàn)代的家具越來越受到消費(fèi)者青睞。如何在實(shí)現(xiàn)外形結(jié)構(gòu)簡單的同時保證其使用中的穩(wěn)定性是十分重要的問題,即優(yōu)化參數(shù)為形狀,需要避免惡化的參數(shù)為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

根據(jù)上述分析,各個矛盾在TRIZ矩陣矛盾中所對應(yīng)的發(fā)明原理編號項(xiàng)如表4～5所示。

表4 功能需求指標(biāo)轉(zhuǎn)化Table 4 Transformation of functional requirement indicators

表5 TRIZ矛盾矩陣對應(yīng)發(fā)明原理Table 5 TRIZ contradiction matrix invention principle

4 基于TRIZ發(fā)明原理的竹質(zhì)椅類家具優(yōu)化設(shè)計(jì)對策

根據(jù)表4、5共整理出13條發(fā)明原理,由于TRIZ的發(fā)明原理只是為設(shè)計(jì)者提供一種解決問題的通用思路方法,并不是所有原理都適用于本次設(shè)計(jì),所以需要根據(jù)設(shè)計(jì)需求,正確理解原理之間的聯(lián)系,在具體問題上探討實(shí)際可行性。因此,本研究根據(jù)原理適用性以及其出現(xiàn)頻率的統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行了一部分篩選整理。

1)在竹板材椅的輕量化問題中,可以運(yùn)用1號分割原理以及40號復(fù)合材料,解決方案為將竹板材椅的各個部件的連接方式設(shè)計(jì)為可拆卸結(jié)構(gòu),這種方式能夠縮小椅類家具運(yùn)輸中的體量,將立體的家具轉(zhuǎn)換成扁平化的形態(tài),降低運(yùn)輸難度[14]。使用機(jī)器在竹板材椅類部件中加工出卡槽,通過卡槽之間的互相交叉、卡掛進(jìn)行連接,加工方便、造型簡潔、安裝容易,是對榫卯結(jié)構(gòu)很好的繼承和簡化;五金件連接結(jié)構(gòu)也更加利于現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化的加工生產(chǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)便捷的裝配和拆卸,在加工精度高的家具中能夠做到反復(fù)安裝[15],如圖4所示。此外,金屬等材料具有比竹板材更高的強(qiáng)度,在結(jié)構(gòu)連接處與竹板材配合使用能夠有效減輕整體重量,實(shí)現(xiàn)家具的輕量化。

圖4 家具卡槽及五金件連接結(jié)構(gòu)Fig. 4 Furniture card slot and hardware connection structure

2)對于竹板材椅的可調(diào)節(jié)性,可以運(yùn)用15號動態(tài)特性原理進(jìn)行優(yōu)化。一般的可調(diào)節(jié)家具的調(diào)節(jié)方式可分為伸縮式和旋轉(zhuǎn)式,根據(jù)動態(tài)特性原理可知,實(shí)現(xiàn)同樣的效果旋轉(zhuǎn)會比往復(fù)運(yùn)動更省力,所以家具的調(diào)節(jié)方式盡量選擇旋轉(zhuǎn)式以實(shí)現(xiàn)家具形態(tài)的靈活變化,便于移動,如圖5所示。此外,折疊結(jié)構(gòu)拆卸部分由于受力、活動較多,容易對竹板材產(chǎn)生磨損,在設(shè)計(jì)時可以將結(jié)構(gòu)部件換成耐磨材質(zhì),能夠有效地提升家具的強(qiáng)度及耐久性。

圖5 家具旋轉(zhuǎn)式調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)Fig. 5 Furniture rotary adjustment structure

3)對于竹板材椅外觀的簡化,可以運(yùn)用33號同質(zhì)化原理。在對竹板材椅進(jìn)行裝飾的過程中,可以盡量選用同種材料或?qū)傩韵嗨频淖匀徊牧?如竹編、木材等材質(zhì),同質(zhì)材料能夠?yàn)槭褂谜邘砀雍椭C統(tǒng)一的視覺感受。竹編作為我國的傳統(tǒng)民間手工藝,具有悠久的歷史和文化底蘊(yùn),在現(xiàn)代家居裝飾中也得到了發(fā)展和傳承。竹編裝飾形式豐富多彩,除了平面編織還有立體編織[16]。竹質(zhì)的天然材質(zhì)色彩親切溫和,保持現(xiàn)代簡約風(fēng)格的同時也能夠輔以自然純樸的裝飾美,如圖6所示。

圖6 竹編家具設(shè)計(jì)Fig. 6 Bamboo woven furniture design

5 竹質(zhì)椅類家具設(shè)計(jì)優(yōu)化

通過上述TRIZ理論提煉出的發(fā)明原理及改進(jìn)方法,本研究對提出的竹質(zhì)椅類家具初步設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化。

針對輕量化過程中運(yùn)動、靜止物體的重量以及靜止物體體積對椅類家具強(qiáng)度、穩(wěn)定性的影響,選用復(fù)合材料與分割原理,將折疊椅的連接結(jié)構(gòu)由榫卯結(jié)構(gòu)替換為可拆卸的五金件連接,運(yùn)輸時能夠扁平化拆分為多個部件,便于運(yùn)輸。且金屬連接件相較竹材強(qiáng)度更大,重量更輕,更加結(jié)實(shí)耐用,如圖7所示。

對于椅類的可調(diào)節(jié)中適用性及多用性對椅類裝置復(fù)雜性的影響,選用15號動態(tài)特性原理,將折疊椅的靠背部分由上下垂直調(diào)節(jié)改為可旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié),滿足使用者對靠背的不同角度需求,如圖8所示。

圖7 矛盾一方案解決優(yōu)化Fig. 7 Optimization of the solution to Contradiction 1

圖8 矛盾二方案解決優(yōu)化Fig. 8 Optimization of the solution to Contradiction 2

針對外觀簡化中對椅類家具強(qiáng)度的影響,選用同質(zhì)化原理,在折疊椅的靠背以及座位板使用竹編進(jìn)行進(jìn)一步裝飾,提升美觀度的同時視覺效果和諧統(tǒng)一,具有現(xiàn)代簡潔之感,如圖9所示。

圖9 矛盾三方案解決優(yōu)化Fig. 9 Optimization of the solution to Contradiction 3

根據(jù)以上TRIZ理論提供的解決方法對設(shè)計(jì)初稿進(jìn)行優(yōu)化后,得到了竹質(zhì)椅類家具的最終設(shè)計(jì)方案,效果圖如圖10所示。

圖10 最終方案優(yōu)化效果Fig. 10 Final solution optimization

將最終設(shè)計(jì)方案與KANO問卷中得到的用戶需求與竹質(zhì)板式家具輕量化設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行對照,可發(fā)現(xiàn)最終方案較好地解決了所需問題,滿足消費(fèi)者與市場的需求,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。后續(xù)的評估還需要通過進(jìn)一步調(diào)查、試產(chǎn)試銷等方式驗(yàn)證產(chǎn)品的市場滿意度及認(rèn)可度。

6 結(jié) 語

目前,竹質(zhì)椅類家具的設(shè)計(jì)大多仍處于對木質(zhì)家具的單純模仿,根據(jù)KANO模型提煉出用戶需求后,應(yīng)用TRIZ理論的40條發(fā)明原理能夠更加快速科學(xué)地定位到使用者對于竹質(zhì)椅類家具這一產(chǎn)品的需求并提出解決方案。本研究基于該方法,使用TRIZ矛盾矩陣分析解決了用戶的魅力需求,為竹質(zhì)椅類家具設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)思路,提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,對竹家具的設(shè)計(jì)與推廣具有積極的意義。