基于TRIZ理論裁剪法的筷子儲存盒設(shè)計(jì)

張簡一 衛(wèi)杜倩

摘要：由筷子儲存盒的抑菌和便攜問題，提出一種基于TRIZ理論功能裁剪法的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案;通過產(chǎn)品分析和用戶研究分析尋求符合大眾需求的產(chǎn)品類型，先對產(chǎn)品原型進(jìn)行功能分析，找出產(chǎn)品存在的問題，再運(yùn)用功能裁剪法對原型設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，得出設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)出了一款集儲存、干燥、抑菌和便攜于一體的筷子儲存盒，優(yōu)化人們的健康生活;TRIZ理論功能裁剪法對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新有效而快速，為其他領(lǐng)域的設(shè)計(jì)創(chuàng)新也提供了一種行之有效的方法，有很大且廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論 筷子儲存盒 功能分析 裁剪法 產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程

中圖分類號：TB47

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069 （2020） 09-0140-03

引言

筷子作為人們?nèi)粘Ｉ铒嬍持胁豢扇鄙俚牟途?，使用率非常高。無論是正常家庭使用，還是外出到餐館就餐，筷子交叉使用最為頻繁，尤其在疫情防控期間，更是增加了致病風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)在環(huán)保理念驅(qū)動(dòng)下，抵制—次性餐具，使用個(gè)人專屬用具的理念得到越來越多的認(rèn)可，因此，對個(gè)人專屬筷子的收納儲存、抑菌保護(hù)、方便攜帶是一個(gè)亟需解決的問題。目前市場上的筷子儲存盒主要分為個(gè)人攜帶式和集體存放式。個(gè)人攜帶式的多為結(jié)構(gòu)簡單、粗略，沒有消毒抑菌功能，個(gè)人健康無法得到保障，且對于旅行者而言，在途中會產(chǎn)生異響，甚至盒蓋意外打開從而影響旅途中的愉悅感;集體存放式即筷子消毒柜和筷子消毒機(jī)，主要是存放和收納的目的，筷子密集堆放，不僅消毒不徹底而且不便于攜帶。文中根據(jù)產(chǎn)品分析和用戶市場需求分析，對筷子儲存盒進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，通過對原型產(chǎn)品進(jìn)行功能分析發(fā)現(xiàn)問題，再運(yùn)用功能裁剪法得出設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出了一款集儲存、干燥、抑菌和便攜于一體的筷子儲存盒，優(yōu)化人們的健康生活;為其他領(lǐng)域的設(shè)計(jì)創(chuàng)新也提供了一種行之有效的方法，有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

一、TRIZ理論

TRIZ理論是前蘇聯(lián)發(fā)明專家阿奇舒勒等人自1946年開始，在研究世界各國大量高水平專利的基礎(chǔ)上提出的具有完整體系的發(fā)明問題解決理論。已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，包括機(jī)械、電子、生物、化工、管理以及社會等方面[1]。功能裁剪是TRIZ理論體系中非常重要的部分，也是最為普遍的一種方法，其為優(yōu)化系統(tǒng)和提高系統(tǒng)理想度提供了具體實(shí)施策略[2]。裁剪工具簡化了人們思考問題和解決問題的過程，為人們創(chuàng)造性地解決問題提供了科學(xué)正確的方向，在有效保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，不僅提高了解決問題的效率，而且使產(chǎn)品更趨于理想解[3]。功能裁剪法解決問題基本思路如圖1所示。

二、基于裁剪法的產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新流程

TRIZ理論不是針對某個(gè)具體的研究領(lǐng)域，而是建立了解決問題的通用模型并指明了發(fā)展方向，當(dāng)前正被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)領(lǐng)域[4]。一般的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程可整理為：尋找問題一分析問題并提出初步解決方案—方案細(xì)化（結(jié)構(gòu)，造型，材料等方面）—方案篩選與評價(jià)一完成設(shè)計(jì)。結(jié)合傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程和TRIZ創(chuàng)新理論創(chuàng)建基于裁剪法的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程模型，如圖2所示。該流程遵循TRIZ理論解決工程問題的一般步驟[5]，從產(chǎn)品分析和用戶研究出發(fā)，發(fā)現(xiàn)并總結(jié)歸納設(shè)計(jì)問題，通過問題分析找尋理想解，再不斷加深，逐層思考，直到產(chǎn)生有效可行的設(shè)計(jì)方案[6]。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程針對設(shè)計(jì)目標(biāo)，利用裁剪工具簡明高效，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)上的目的性和有效性。

三、基于裁剪法的筷子儲存盒設(shè)計(jì)

（一）競品分析和用戶研究分析

1.產(chǎn)品分析。通過市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)：筷子儲存盒只要分為個(gè)人式（簡單盒狀）、集體式（筷子消毒機(jī)和筷子消毒柜兩類，不同類別的筷子儲存盒有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，具體總結(jié)如表1所示。

2 用戶研究分析。好的設(shè)計(jì)必須考慮市場用戶的需求，市場用戶調(diào)研對滿足用戶需求的設(shè)計(jì)起關(guān)鍵的作用。市場用戶的調(diào)研的方法有：觀察法、訪談法、問卷調(diào)研、焦點(diǎn)小組等。本文針對經(jīng)常在外就餐人士進(jìn)行了近200份問卷調(diào)研，搜集并掌握了筷子儲存盒的使用需求。

根據(jù)問卷分析：①問卷人群有：中小學(xué)生、大學(xué)生、戶外運(yùn)動(dòng)人員、差旅人員、上班族;②用戶使用筷子的來源方式有：一次性筷子、自帶筷子、飯店餐館提供三種;③對于筷子的消毒和便攜問題，有閱歷的差旅人士更關(guān)注，其次為上班族、戶外運(yùn)動(dòng)人員、大學(xué)生、中小學(xué)生;④問卷中有82%的人員擔(dān)心筷子的消毒問題，對—次性筷子和飯店提供的筷子有健康方面的擔(dān)憂;⑤自帶筷子的用戶達(dá)到百分之35%，通過對自帶筷子的用戶再統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：期望筷子儲存盒高級好用且便攜的人數(shù)達(dá)到65%，希望在筷子的使用中得到健康的保障;⑥家長對孩子的使用需求層級更高。綜合上述因素，集儲存、干燥、抑菌和便攜于一體的筷子儲存盒的市場需求廣泛，是用戶期待的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

（二）筷子儲存盒的使用問題分析

根據(jù)上面的論述，從單純作為人們?nèi)粘Ｊ褂玫钠胀曜觾Υ婧械娇陕眯?、上班攜帶的便攜式筷子儲存盒，類似的裝置應(yīng)被賦予更多的功能。

對于承載筷子的裝置，總體上是盒體結(jié)構(gòu)，目前常用的裝置主要由盒體單元、盒蓋單元、筷子單元三單元組成。從功能方面考慮，合格的筷子儲存盒裝置應(yīng)不僅便于攜帶而且應(yīng)同時(shí)滿足可抑菌的功能。

1.裝置與儲存：裝置應(yīng)具有一定的穩(wěn)定性，盡可能避免在途中時(shí)，筷子在里來回晃動(dòng)產(chǎn)生噪音和筷身接觸盒體內(nèi)壁造成污染;2.裝置與干燥：需要風(fēng)干、瀝水、避免潮濕的環(huán)境;3.裝置與可抑菌：要有效防止霉菌盒細(xì)菌的滋生，健康使用，去除人們清潔方面的憂慮;4.裝置與便攜：筷子儲存裝置應(yīng)小巧可靠，便于日常攜帶。

（三）功能分析

功能分析：“功能”角度分析系統(tǒng)，分析系統(tǒng)執(zhí)行或完成其功能及關(guān)注屬性的情況。功能屬性分析是對問題定義過程中會使用到的必要工具之一，是尋找創(chuàng)新切入點(diǎn)與簡化現(xiàn)有系統(tǒng)最實(shí)用的工具，一個(gè)完整的功能屬性分析是進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新關(guān)鍵步驟[7][8]。系統(tǒng)功能模型圖是對系統(tǒng)進(jìn)行功能分解，確定系統(tǒng)的有用功能、不充分功能、過剩功能和有害功能，以幫助設(shè)計(jì)者更加透徹地了解系統(tǒng)中各個(gè)元件之間的相互聯(lián)系和相互作用[9]和了解產(chǎn)品所需具備的功能和特征，或者通過定義與描述系統(tǒng)原件所需要達(dá)到的功能，能夠協(xié)助設(shè)計(jì)者化繁為簡，找到系統(tǒng)存在的問題，從而進(jìn)行合理的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[10]。本文對筷子儲存盒進(jìn)行系統(tǒng)功能分析，可以分為以下幾個(gè)步驟：

步驟1：分析筷子儲存盒的所包含的超系統(tǒng)、制品和原件：

超系統(tǒng)：潮濕的環(huán)境、開放的環(huán)境、封閉但會產(chǎn)生噪音的環(huán)境

制品：筷子

主要原件：主殼、進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、筷倉、開關(guān)裝置、操控裝置、瀝水孔、觸發(fā)裝置、旋鈕開關(guān)、接受裝置、控制器、溫濕度傳感器、風(fēng)機(jī)、殺菌裝置、瀝水盒、紫外線以抑菌燈。

步驟2：作用分析：

有害作用：①潮濕的環(huán)通過主殼會使筷子容易滋生霉菌，且容易腐蝕木之類筷子;②開放的環(huán)境，通過主殼會引來灰塵，不干凈;⑧進(jìn)出風(fēng)口容易引進(jìn)灰塵，總體上為有害作用;

不足作用：①封閉式但會產(chǎn)生噪音的環(huán)境會影響用戶的途中體檢，為不足作用;②旋鈕開關(guān)在碰撞時(shí)容易意外打開;⑧筷倉直接作用于筷子，容易引發(fā)異響，同時(shí)在筷倉里來回晃動(dòng)，造成內(nèi)壁污染;

充足作用：其余未提的均為充足作用;

過剩作用：①單雙筷子存放，主殼內(nèi)的溫濕度傳感器為過剩作用;②單雙筷子存放，開關(guān)裝置里的接收裝置、觸發(fā)裝置以及主殼內(nèi)的溫濕度傳感器為過剩作用;⑧單雙筷子不需要瀝水風(fēng)干，所以筷倉作用的瀝水孔、瀝水孔作用的瀝水盒、控制器作用的風(fēng)機(jī)均為過剩作用。

步驟3：根據(jù)以上筷子儲存盒的使用問題、現(xiàn)有產(chǎn)品裝置及設(shè)計(jì)預(yù)想建立其功能模型如圖3所示。

（四）功能裁剪

裁剪法是TRIZ理論中的一種基于功能分析問題和技術(shù)系統(tǒng)改進(jìn)的方法，通過對系統(tǒng)功能模型的建立和分析，去除存在問題的功能元件，進(jìn)行裁剪，刪除該功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系統(tǒng)改進(jìn)，系統(tǒng)裁剪元件的確定是裁剪方法實(shí)施的前提[11]。裁剪是產(chǎn)品功能分析中的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)中的重大突破，成本或設(shè)計(jì)系統(tǒng)復(fù)雜程度的顯著降低往往是裁剪的結(jié)果。將過裁剪的問題原件去除后，原來該原件提供的功能失去了功能的提供者[12]，為解決此問題，可以采用以下4種方法：

1.原來原件的功能將有其他原件或超系統(tǒng)完成;2.原來原件的功能由受作用原件自己來實(shí)現(xiàn);3.刪除原來原件的功能;4.刪除原來原件的作用對象。

應(yīng)用裁剪法解決問題的流程模型如圖4所示

由圖中可知，裁剪過程包含以下幾個(gè)步驟：

1.選擇基礎(chǔ)產(chǎn)品?？梢允窃彤a(chǎn)品，也可以是在自己原先預(yù)想的設(shè)計(jì)方案;2.明確設(shè)計(jì)目標(biāo)。根據(jù)設(shè)計(jì)需求制定設(shè)計(jì)目標(biāo);3.建立功能模型，進(jìn)行系統(tǒng)功能分析。系統(tǒng)功能模型的建立是實(shí)施裁剪法的前提;4確定被裁剪元件的第一有用功能;5.在系統(tǒng)或超系統(tǒng)內(nèi)尋找新的載體代替執(zhí)行被裁剪元件的第一有用功能;6.建立新的系統(tǒng)功能模型，判斷裁剪模型是否滿足設(shè)計(jì)目標(biāo);7.判斷裁剪方法內(nèi)是否存在未用的有效方法。若不存在，則采用其他TRIZ理論工具;若存在則返回繼續(xù)執(zhí)行流程操作。

由上述可知，為完成筷子儲存盒的功能裁剪，可根據(jù)功能價(jià)值計(jì)算，原件功能等級數(shù)值計(jì)算表如表2所示，找出功能價(jià)值最低的原件進(jìn)而裁剪，或者對問題原件應(yīng)用裁剪規(guī)則進(jìn)行裁剪，這里選用裁剪規(guī)則3和4，裁剪示意圖如圖5所示：

根據(jù)裁剪規(guī)則3和4裁剪后，進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、瀝水孔、瀝水盒的功能均由殺菌裝置完成，溫濕度傳感器直接刪掉原來的功能，接收裝置和觸發(fā)裝置的功能由旋鈕開關(guān)細(xì)化后完成，裁剪完成后的功能模型如圖6所示。

（五）方案設(shè)計(jì)

根據(jù)TRIZ理論解決問題的基本思路、用戶需求分析、功能分析和裁剪法對問題逐層分析得出解決方案如圖6所示：筷子儲存盒主要分為儲存單元、控制單元和開關(guān)單元三部分。

首先將筷子儲存盒的實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為TRIZ理論功能模型，通過功能分析進(jìn)行功能裁剪，最后從裁剪模型中看出功能作用不足的組件，根據(jù)作用不足的問題做了如下改進(jìn)，做出設(shè)計(jì)方案：

針對已解決的功能抑菌：紫外線抑菌燈對筷尖進(jìn)行照射，從而實(shí)現(xiàn)殺菌功能，同時(shí)暫存在盒體中的筷子不受污染，保證使用時(shí)的衛(wèi)生。

針對問題一筷倉和筷子之間（儲存）：我們在主殼內(nèi)內(nèi)壁自左向右固定連接多個(gè)支撐板的四周沿，且盒體內(nèi)腔靠近筷頭的一端多個(gè)支撐板間距較小，這樣方便筷子平行的插入盒體中，同時(shí)支撐板的中部表面開鑿有兩個(gè)供筷子穿過的穿孔。保證筷子儲存的穩(wěn)定性和清潔性;針對問題二有害的超系統(tǒng)環(huán)境（干燥）：獨(dú)立空間，3600干燥環(huán)境;針對問題三開關(guān)裝置和旋鈕開關(guān)之間（便攜）：在主殼內(nèi)使用新型彈性橡膠圈起到緩沖作用，避免攜帶時(shí)筷子與支撐板碰撞而產(chǎn)生噪音的情況，同時(shí)使得筷子橫架在盒體的內(nèi)腔中部，避免筷身接觸盒體內(nèi)壁造成污染，保證筷子的清潔穩(wěn)定;開關(guān)處旋鈕開關(guān)的設(shè)計(jì)需用手指旋轉(zhuǎn)金屬旋鈕使得絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而兩個(gè)夾桿借由絲桿兩段相反的螺紋做相離或相向移動(dòng)，當(dāng)兩個(gè)夾桿做相離移動(dòng)，從而卡塊得以離開卡槽，盒蓋轉(zhuǎn)開并可以取出筷子，使得盒體在攜帶時(shí)盒蓋不易受到外力意外打開，保證筷子攜帶時(shí)的可靠性，有便攜之效，如圖7。

（六）設(shè)計(jì)評價(jià)

綜合以上的研究，本設(shè)計(jì)是符合用戶需求的抑菌便攜性功能產(chǎn)品，外觀結(jié)構(gòu)簡單可靠，內(nèi)部小而動(dòng)人，功能新穎實(shí)效，可采用輕奢環(huán)保類可降解生物材料生產(chǎn)，外觀簡約輕巧，相比同類產(chǎn)品有效細(xì)節(jié)特征為：（I）通過紫外線殺菌燈對筷尖進(jìn)行照射，實(shí)現(xiàn)殺菌功能，同時(shí)暫存在盒體中的筷子不受污染，保證了使用時(shí)的衛(wèi)生，內(nèi)置彈性橡膠圈起到緩沖作用，避免攜帶時(shí)筷子與支撐板碰撞而產(chǎn)生噪音，同時(shí)使得筷子橫架在盒體的內(nèi)腔中部，避免筷身接觸盒體內(nèi)壁造成污染，保證筷子的清潔;②開關(guān)處通過手指旋轉(zhuǎn)金屬旋鈕使得絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)夾桿借由絲桿兩段相反的螺紋做相離或相向移動(dòng)，當(dāng)兩個(gè)夾桿做相離移動(dòng)，從而卡塊得以離開卡槽，盒蓋轉(zhuǎn)開并可以取出筷子，使得盒體在攜帶時(shí)盒蓋不易受到外力意外打開，增加了筷子攜帶時(shí)的可靠性。至此，產(chǎn)品仍有諸多不足之處在不斷改進(jìn)創(chuàng)新。

結(jié)語

文中提供了TRIZ理論功能裁剪法解決問題的基本思路，構(gòu)建了基于裁剪法的產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新流程。通過產(chǎn)品分析和用戶研究分析，得出符合用戶需求的產(chǎn)品類型，通過建立系統(tǒng)功能模型，找到系統(tǒng)中的有害組、作用不足組件和作用過度組件，再利用裁剪原件規(guī)則和裁剪流程得出簡易功能模型，再結(jié)合產(chǎn)品需求，增加部分組件得出最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。改進(jìn)后的系統(tǒng)復(fù)雜度大大降低，更便于系統(tǒng)的維護(hù)和完善。因此，由本設(shè)計(jì)可見，TRIZ理論功能裁剪法對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新有效而快速，為其他領(lǐng)域的設(shè)計(jì)創(chuàng)新也提供了一種行之有效的方法，有很大且廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本文裁剪方法理論完成了一款集儲存、干燥、抑菌和便攜于一體的筷子儲存盒創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不僅可以滿足自己的生活需求，提高自身生活品質(zhì)，還可以大大減少對—次性筷子的使用，符合可持續(xù)發(fā)展的社會理念，有很大的社會意義。

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