基于博弈論賦權和TRIZ 的人寵共享犬屋設計研究

摘要：在生態可持續發展中，高效節約地設計人寵共享的使用空間至關重要。為解決傳統犬屋在便捷性、結構單一及與人居環境不協調的問題，設計了適用于人寵共居的犬屋。通過問卷調查和博弈論賦權，結合需求的主客觀權重，并利用質量屋方法將設計需求映射到材料特性、功能配置、設計和空間特性4個技術需求中。設計矩陣分析出保溫性與通風性、保溫性與空間可開窗性、通風性與空間密閉性、空間大小與空間利用率4個主要矛盾點，并通過發明問題解決理論（TRIZ）進行解決。通過功能共享和模塊化設計，不僅滿足了寵物犬的基本需求，還提高了空間利用率，實現了人與寵物的共享功能，為相關產品設計提供了系統化的研究思路。

關鍵詞：博弈論賦權；TRIZ理論；人寵共享；犬屋設計；空間

中圖分類號：TS959.9 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）23-0106-05

引言

如何為城市中養寵物犬的用戶提供高效、注重品質的使用空間已成為人寵共居環境中一個重要問題。傳統的犬屋產品存在功能單一、通風性和保溫性差、與共居環境不協調等問題。因此，需要深入研究犬屋需求，設計出模塊化、功能豐富、與人共享的犬屋。本文提出了“犬+”設計思路，即為寵物犬提供基本功能的同時，也為主人提供其他家具功能，如鞋凳、茶幾等，以實現多種功能附加，從而使犬屋更具獨特性。

一、人寵共享設計研究現狀

隨著人寵關系的日益緊密，人寵共享理念逐漸興起，并催生了一系列人寵共享產品的設計創新。劉丹丹等[1] 以寵物貓為例，研究了服務設計理念下的人寵共融空間設計；周思岑[2] 研究了人貓共居空間的設計；邢艷飛[3] 改良了戶外大型寵物犬屋；易菲[4] 設計了具有生態特征的人貓共用家具。這些研究多集中于寵物貓，且設計焦點多限于商業或住宅空間與家具，缺乏系統化的研究方案。因此，本研究將采用系統化的研究方法，深入進行人寵共享的犬屋設計。

二、研究方法

（一）層次分析法和依賴決策數據法

層次分析法是一種結合定性與定量的決策賦權策略。將復雜問題分解為層次結構，衡量各因素相對重要性，在產品設計等領域展現出廣泛的應用價值；例如王璐瑤等[5] 通過此法提取了博物館文創產品的設計特征；王迎等[6] 運用此法構建了竹元素文化創意產品的綜合評價框架。通過層次分析法，能夠準確把握用戶的主觀需求權重，確保產品設計精準契合用戶意愿。

依賴決策數據法側重于從已有數據中提取權重，確保最終決策的合理性與公正性。王煜等[7] 又提出一種新的依賴決策數據確定權重的方法，強化了權重的合理性和公正性。通過此法，能夠計算犬屋設計中用戶需求的客觀權重，為產品設計提供堅實的數據支撐。

（二）博弈論組合賦權法

博弈論組合賦權法可以優化調整主觀權重和客觀權重，尋求納什均衡帕累托最優解的過程[8]。通過博弈論賦權，既體現需求的主觀性，又確保需求的合理性與公正性。該方法在工程以及設計等學科中應用廣泛，例如，劉巧梅等[9] 通過此法構建了突涌水風險評價模型；張書濤等[10] 通過此法研究了甘肅絲路銅器的文創設計并驗證了可行性。

（三）QFD 和TRIZ 理論

QFD 為質量功能展開，其核心是質量屋，是以用戶需求為驅動的產品開發方法。TRIZ 是解決工程問題的系統工具，利用通用工程參數和發明原理為設計者提供解決路徑。通過質量屋，能夠洞察技術特性間的聯系；再借助TRIZ 理論，化解技術需求間的沖突，共同構建產品設計框架。例如，陸武慧等[11] 運用質量屋分析了紙杯端送的用戶需求，并通過TRIZ 理論攻克了設計矛盾。李小彤等[12] 用QFDTRIZ理論探討了筒紗包裝產線的設計應用。

（四）博弈論賦權與TRIZ 結合的研究框架

本文先通過深入調研與問卷調查，收集分析用戶需求，運用層次分析法與依賴決策數據法，確定用戶需求的主客觀權重。隨后借助博弈論賦權法，將主客觀權重融合，形成綜合的用戶需求權重體系；根據技術特性需求，構建質量屋模型，揭示用戶需求與產品技術特性間的內在聯系，以及特性間的相互關系。面對設計中產生的沖突，本研究運用TRIZ 理論尋求解決方案，進而優化犬屋產品設計。整體研究框架如圖1 所示。

三、犬屋設計需求分析

（一）用戶需求分析

本研究通過文獻調查和用戶調研，建立了基于人寵共居理念的犬屋需求層次結構模型。結合對寵物犬社區的實地走訪，確定了用戶對犬屋的需求。隨后通過專家訪談，對需求進行了篩選和重要性評分，最終構建了用戶需求層次模型。為驗證問卷調查及評分的有效性，引入克隆巴赫系數[13（] Cronbach's α）衡量問卷打分信度，計算如式（1）所示。

信度在0.7 到0.8 之間則認為信度是可接受的。本次調查問卷的克隆巴赫系數α 為0.708，表明用戶需求及評分具有可信性。最終得出用戶需求的層次結構如圖2 所示，目標層為犬屋用戶需求，準則層包括犬屋材料需求、犬屋功能需求、犬屋造型設計需求和犬屋物理環境需求，每個準則層下還有對應的子準則層。

1. 層次分析法確定主觀權重

本研究首先對用戶需求利用層次分析法計算權重，對專家問卷進行分析，確定用戶需求的主觀權重具體計算過程如下。

（1）構建兩兩比較矩陣。使用9 分制[14]。以犬屋材料需求為例，歸一化后的比較矩陣如下式（2）所示：

W=（0.56 0.12 0.26 0.06） （2）

（2）比較矩陣一致性。一致性指標越大，說明判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大。計算如式（3）所示。結果顯示準則層的C.R. 為0.04，小于0.1，具有可接受的一致性。

C.R.=C.I./R.I. （3）

（3）按照上述步驟構建所有需求的比較矩陣并驗證一致性，最終確定各需求的主觀權重。由于綜合權重在博弈論組合賦權時計算，此處暫不計算。

2. 依賴決策數據法確定客觀權重

研究采用王煜[8] 的依賴決策數據法確定用戶需求的客觀權重，具體步驟如下：

（1）數據處理。求平均值和平均標準差，然后標準化處理，將結果代入密度函數公式（4）中。

（4）對需求決策分數進行歸一化處理，得到最終的客觀權重。

3. 博弈論組合確定最終權重

為保證權重的公正性和實際性，研究結合主觀和客觀權重，采用博弈論組合賦權法，具體博弈論賦權參考了陳加良[15] 的計算過程，具體如下：

（1）構造可能權重集vk，如式（7）所示。

k"= （k1， k2， k3， … ， km）（7）

（2）對線性組合系數λ進行優化，使v與各個vk的離差的極小化。具體如式（8）。

博弈論組合amp;'權重如 表 1所示，根據最終博弈論結果表，準則層中犬屋材料需求權重最高，犬屋設計過程中需重點考慮；在子準則層中，權重排名前9 的用戶需求為：材質天然無公害、材質不吸附毛發且防水防滑、空間內物體表面無小零部件、寵物犬休息、寵物犬飲食、通風性能好、室內裝置方便清洗消毒、色彩具有親和力且與共居環境和諧、室內空間利用率高。

（二）犬屋設計質量屋QFD 構建

用博弈論組合賦權得到每個用戶需求的權重后，應用在質量屋構建中。通過將用戶需求轉化為產品技術特性需求，對應的技術特性需求用表2 所示，并配置關系矩陣，計算各技術特性需求的重要度。

根據表2 中的技術特性需求，建立用戶需求和技術需求的關系矩陣。兩者的相關性用1，3，5 評分，“5”表示強相關性，說明改善此技術需求和滿足用戶的需求相關性強，“3”表示中等相關性，“1”表示為弱相關性。最終計算技術需求特性的綜合權重，如式（10）所示。

Bi 為博弈論組合賦權計算的每個用戶需求的權重，R 為關系矩陣中的相關性值。根據用戶需求和產品技術特性需求構建的質量屋如圖3所示。

根據設計的質量屋及綜合權重，根據質量屋及綜合權重，確定設計重點如下。

（a）材料特性：材料安全性、材料硬度、材料吸附性

（b）功能配置：保溫性、通風性、功能區可劃分、空間可開窗性、模塊化

（c）設計：外觀設計

（d）空間特性：空間利用率、空間大小

整個犬屋設計應圍繞上述重點展開。

（三）TRIZ 分析矛盾與解決原理

通過構建的質量屋模型，我們發現技術特性需求之間存在一些沖突矛盾，即改善某些技術需求會對其他技術需求產生負面影響。在質量屋中，相互產生負影響的技術特性需求用符號“?”標出，需要通過TRIZ 理論進行分析，確定矛盾類型并找到解決問題的發明原理。具體分析如下。

（a）保溫性與通風性的矛盾。設計中，需要通過通風去除犬屋內的異味，但過強的通風會降低犬屋內的溫度，進而降低保溫性，而保溫性決定了寵物犬居住的舒適性。因此，這兩者的性能存在沖突與矛盾，屬于技術矛盾。

（b）保溫性與空間可開窗性的矛盾。空間可開窗性決定了犬屋的通風效果和透光性能，但良好的開窗性能會影響室內的保溫效果，從而造成沖突與矛盾，這也是一種技術矛盾。

（c）通風性與空間密閉性的矛盾。犬屋的通風效果會減弱空間的密閉性。雖然通風是為了排除異味，但犬屋的密閉性決定了隔音效果和保溫效果，因此存在沖突與矛盾，這同樣屬于技術矛盾。

（d）空間大小與空間利用率的矛盾。根據用戶需求，犬屋的設計需要多種功能區劃分，提高空間利用率。然而，空間利用率越高，室內空間則越小；空間利用率越低，室內空間則越大。因此，空間大小與空間利用率存在沖突。在本設計中，需要提高空間利用率，盡量減少空間大小，這屬于物理矛盾。

通過TRIZ 理論中的通用工程參數尋找相應可解決問題的發明原理，具體每個矛盾對應的工程參數以及發明原理如表3 所示。

四 、設計方案及評價

（一）優化設計方案

（a）針對矛盾1、矛盾2、和矛盾3，其沖突矛盾的本質是一致的，采用分割原理和多用性原理以及多孔材料原理。犬屋在不同位置設計通風孔，利用多孔材料原理在側面設計“多十字”小孔通風，每個孔配有可插入的阻塞元件，可全關閉或部分開放，既實現局部通風又保持溫度，解決保溫性與通風性矛盾，如圖4 中①標注所示，解決了保溫性與通風性的矛盾。

頂部開窗設計采用不對稱性原理，避免過度通風，同時可調節開口角度或完全關閉，解決保溫性與可開窗性矛盾。側面多孔設計和頂部開窗共同維持通風性和密閉性，解決了通風性與空間密閉性矛盾，如圖4 中②標注所示，解決了保溫性與空間可開窗性的矛盾。同時地板加裝保溫且柔軟的墊子，提升舒適度和保溫性。

（b）針對矛盾4，關于空間利用率和空間大小，采用了多用性原理、組合原理和嵌套原理。如圖5 中①所標注，寵物排便和用品存儲區域設計為可抽拉結構，節省空間；側面的插孔阻塞元件可掛置寵物用品或作為提手，如②所標注；頂部開窗如③標注可拆卸倒置，存放寵物用品，提供額外存儲空間，提高空間利用率；犬屋另一側面的開窗如④標注也可拆卸，并與提手組合，形成寵物犬飲食桌，提供飲食區域；通過模塊化設計，各部件的多功能性大大提高了空間利用率，減小了整體尺寸。

（二）具體設計方案

1. 設計思路

（1）犬屋在設計的通風與保溫以及采光性能，由于犬屋中需要散除異味以及夏天的通風，冬季的保暖以提供給寵物犬一個適宜的環境，所以通風和保溫的設計是非常有必要的，通過多孔通風口確保空氣流通，冬季可封閉部分孔洞保持溫度。頂部和側面采用可調節開合的亞克力板，確保充足光線與適宜通風。

（2）犬屋設計的舒適性，犬屋底板采用柔軟墊子或床墊，方便清洗并防止毛發吸附，確保寵物犬的舒適度。

（3）犬屋設計注重空間利用，除了滿足日常功能需求外，犬屋的靈活可拆卸性使得空間利用率得到提高，靈活可拆卸的亞克力板可形成臨時置物和飲食區域，底部抽拉設計用于儲物。側面多孔阻塞元件提供臨時放置空間，大大提高空間利用率。

（4）犬屋設計結合現代家居風格，由于犬屋也是在室內的空間，所以需要與周圍的環境相協調，犬屋采用與現代家居風格相契合的設計元素，采用簡約自然的外觀和木質材料，與室內環境協調一致。木質材料環保無毒，符合可持續發展理念，確保寵物安全。

（5）犬屋設計兼具人寵共享功能，犬靈活可拆卸部分可作為電腦支架、鞋柜等家具。整體結構可用作凳子、置物柜、茶幾、書桌及臨時置物處，提升實用性。

具體設計思路圖如圖6 所示，通過以上設計思路，犬屋不僅解決了現有問題，滿足了寵物與主人的需求，提升了產品的實用性與舒適性，兼顧衛生、安全及共享功能。

2. 整體設計。

犬屋采用木質材料和純木色外觀，營造與共居環境的和諧，同時使用天然無污染材料；頂部和側面的亞克力板不僅可調節通風，還能確保充足采光。亞克力板可全部打開倒置，分別作為寵物用品存放空間和飲食區域，滿足功能區域靈活劃分的需求；底部抽拉盒采用ABS 食品級塑料材質，無毒、輕便且易清洗，既可用于寵物排便，也可儲存寵物用品；側面開孔的阻塞元件由ABS 塑料制成，通過調節通風孔的開放程度控制通風效果，同時阻塞元件與孔洞之間的縫隙可用來懸掛物品，如食碗、犬繩、把手等，提高空間利用率。犬屋的整體設計圖如圖7 和圖8 所示。

3. 功能結構設計

功能需求：針對寵物犬的不同需求，將功能進一步分解，犬屋設計綜合考慮寵物犬的飲食、排便和休息需求。圖7 中底部抽拉式的盒子采用了ABS 食品級塑料材質，無毒、輕便且易于清洗，滿足排便需求。犬屋內部采用光滑無吸附性材料作為休息和睡眠區域；亞克力板全部打開倒置，可作為臨時飲食區；側面孔洞和阻塞元件用于懸掛寵物用品，方便物品統一放置，避免丟失。

模塊化設計：每個功能單元設計為獨立模塊，可自由組合和調整，以適應不同需求和空間大小；模塊化設計便于清潔，犬屋的側板與底板如圖8 所示可進行靈活拆卸，犬屋的板塊通過凹槽設計實現靈活拆卸；亞克力板的拆卸與開合、把手與側面孔洞的結合、底部抽拉式儲物盒等均采用模塊化設計。

4. 與人共享設計

犬屋設計采用“犬+”理念，通過模塊化設計，在滿足寵物犬基本需求的同時，也可作為主人共享的家具和用品；犬屋側板與底板通過凹槽與凸槽固定，側面3 塊側板可旋轉90°放置于底板上，實現模塊化結構，如圖9 和圖10 所示。這種設計提高了犬屋的實用性，兼顧了主人和寵物的多種需求。

通過犬屋的模塊化設計，側板可靈活拆卸，用作主人共享的茶幾和書桌，適合日常休閑和放松；底板可作為電腦支架或桌板，滿足臨時辦公或學習需求，中間空當可用作臨時置物空間；完整犬屋頂板鋪上坐墊，可作為主人臨時休息的凳子。具體功能共享如圖11 所示。

（三）設計評價

本研究隨機選取了20 人組成評估小組，均為飼養者，對設計方案以及圖紙進行評價和量化，評價量化采用“五分制”，對設計方案中的設計重點進行量化打分，設計重點分別為材料安全性、材料硬度、材料吸附性；功能配置中保溫性、通風性、功能區可劃分、可開窗性、模塊化；在設計中的外觀設計；在空間特性中的空間利用率，通過如下評價雷達圖12 所示，只有外觀設計的評分低于3.5分，需要對其外觀設計進行改進，其他設計重點基本達到預期要求。外觀設計中，計劃通過增加個性化的紋飾以及貼紙進行改進，進一步滿足用戶的需求。

總結

本文通過博弈論賦權和TRIZ 理論相結合的模型，對人寵共享的犬屋進行設計。首先，通過博弈論賦權將犬屋設計的主客觀需求相結合，使得需求的權重既符合實際情況，也滿足公正性原則；隨后將確定的權重應用于設計質量中，明確設計重點，并用TRIZ 理論分析了保溫性與通風性、保溫性與空間可開窗性、通風性與空間密閉性、空間大小與空間利用率4 個矛盾點，并通過發明原理解決這些矛盾，提出模塊化設計方案，優化產品功能。通過模塊化設計，使犬屋具有不同空間排布，滿足人寵共享功能，實現人寵共享空間環境的可持續發展。

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