张瑞臣 程鲲
关键词：事理学方法论;TRIZ 理论;产品创新设计
1 事理学方法论与TRIZ 理论
1.1 事理学方法论
传统的产品创新设计方法，往往改变内部因素来满足用户需求。但外部因素才是人和设计产出物所存在的地方，仅对内部因素进行研究，所得到的解决方案只能缓一时之急，并不能很好地满足用户需求[1]。事理学方法论倡导从外部因素出发，通过对外部因素的研究，然后选择内部因素，使外部因素和内部因素互相适应，从而完成设计目标，满足用户需求 [2]。理论体系结构如图1 所示。
1.2 TRIZ 理论
TRIZ 理论意为“发明问题解决理论”。由专利审查员根里奇· 阿奇舒勒（Genrich S. Altshuler）在1956 年创立，其核心思想是快速、准确地确定设计中的矛盾，并通过科学标准化的方法来解决矛盾[3]。为人们创造性地解决矛盾问题提供了理论和方法工具，具体步骤为：问题定义、问题识别、问题解决、概念验证（如图2）[4]。
1.3 事理学方法论与TRIZ 理论的优缺点分析
通过对事理学方法论和TRIZ 理论的综合分析，可以发现上述两种理论各有侧重，各有优势也各有缺陷，如表1 所示。
2 基于事理学方法论与TRIZ 理论的产品创新设计流程
首先，通过事理学方法论获取用户的潜在需求，若现有内部因素难以满足用户潜在需求，可以通过TRIZ 理论来解决需求问题，最后进行概念评估和“适”评价，从而使两大理论体系相互结合、优势互补，并获得如图3 所示的创新设计流程，主要分为以下五个步骤。第一步： 获取用户需求。用户需求是设计活动开展的前提。通过对人、时间、空间、行为、信息、意义等外部因素的研究，获得用户生活形态模型，从而进一步获取用户潜在需求[3]。第二步：内部因素分析。在获得用户潜在需求后，对现有内部因素能否有效满足潜在需求进行分析。若难以有效满足，则引入TRIZ 工具进行创新设计。第三步：问题建模。将潜在需求转化为TRIZ 问题模型[4]。第四步：问题解决。对TRIZ 问题模型进行相互作用分析并判断矛盾类型。两参数存在矛盾为技术矛盾，同一参数存在矛盾则为物理矛盾，两物质间作用有害或不足甚至无作用则为物—场模型。技术矛盾需要先将矛盾参数转化为通用工程参数，再通过矛盾矩阵找到对应的发明原理从而获得解决方案;物理矛盾主要根据分离矛盾需求、满足矛盾需求、绕过矛盾需求这三种方法所对应的发明原理来解决矛盾问题;物—场模型需要通过76 个标准解找到解决方案的物—场模型，然后将其转化为具体解决方案[4]。第五步：方案评估。首先基于TRIZ 理论的概念评估对方案的工程性能进行评估，再引入事理学方法论中的“适”评价体系对方案的人文性进行评估。
3 基于事理学方法论与TRIZ 理论的创新设计实践
公共厕所作为城市公共设施，其重要性不言而喻，但我国公厕仍存在着布局不合理、卫生条件差、设施不齐全、如厕需排队等问题[5-6]，影响了大众的体验。因此，针对公共厕所的地面问题进行产品创新设计，解决当前存在的问题。
3.1 获取用户需求
以问卷调查为主、实地访谈为辅的方式对社会背景，市场环境、自然环境、政策环境，内部环境中的使用空间和心理空间、不同材质所传达的信息、以及用户人群的生活方式等外部因素进行前期调研，归纳出用户生活形态：（1） 价值观呈现多元化，易于接受新鲜事物;（2） 生活节奏越来越快;（3） 对待生活有自己的标准，宁缺毋滥。并进一步总结出用户潜在需求：干净卫生、设施完好、网络畅通、无需排队、操作方便等。
3.2 内部因素分析
通过对用户潜在需求进行分析发现，若想公厕保持干净卫生则需要增加清洁频率，而清洁频率的增加又会占用用户的使用时间，从而难以满足“无需排队”这一需求。目前市面主要采用费时费力的人工清洁，难以满足当前用户的潜在需求，于是引入TRIZ 工具。
3.3 问题建模
对保持干净卫生这一问题进行深入分析，可以发现主要是针对地板表面的污渍提出的。由于污渍成千上万种难以一一分析，于是抓住核心组件地板进一步分析，发现地板难以保持干净卫生，是因为地板表面存在摩擦力，从而使用户鞋底的污渍留在了地板上，若地板表面足够光滑，很小的倾斜角度就能使污渍自动滑落。但地板表面的摩擦力又是必须的，否则用户在地板上难以站立和行走。摩擦力这一参数便同时具有了需要增大摩擦便于用户行走和减小摩擦易于污渍滑落这两种互相矛盾的需求。
3.4 问题解决
通过上述问题建模，可以判断该矛盾问题为物理矛盾。物理矛盾的解决方法按优先级排序为：分离矛盾原理、满足矛盾原理和绕过矛盾原理。分离矛盾原理又分为基于空间分离、基于时间分离、基于关系分离、基于方向分离和基于系统级别分离。本文所论矛盾问题应采用基于关系分离的解决方法，所以尝试以下发明原理：No3 局部质量、No 17 空间维数变化、No 19 周期性作用、No 31 多孔材料、No 32 改变颜色、No 40 复合材料[7]。从上述发明原理中进行筛选，最终选用了No 17 和No 19 两条发明原理进行方案创新。
No 17 空间维数变化：（1） 将物体从一维变成二维或三维结构;（2） 用多层结构替代单层结构;（3） 将物体倾斜或侧向放置;（4） 使用给定表面的反面。解决方案为将公厕地板设计为双层结构，上层为网状结构，可使污渍直接掉落至下层，下层则放置有一定斜度的光滑面板，从而使污渍自动滑落。达到既保证地板防滑便于用户行走，又能使公厕地板保持干净卫生的目的。
No 19 周期性作用：（1） 用周期性动作或脉冲动作代替连续动作;（2） 如果动作已是周期性的，可以改变其运动频率;（3） 利用脉冲间隔来执行另一个动作。解决方案为通过智能装置对使用人次进行检测，每次使用后关门进行自动冲洗或使用一定人次后进行一次自动冲洗，冲洗完成后再次提供服务。
3.5 方案评估
通过TRIZ 理论中的概念评估和事理学方法论中“适”评价体系对上述两种方案进行评估，发现上述两种方案均具有可行性。虽然双层结构地板存在档次較低的缺陷，但其无需关门进行自动冲洗从而保证了用户的连续使用，且其成本仅为自动冲洗装置的一半，还具有结构可靠的优点，因此宜用于人流量密集处的中低端公厕;而自动冲洗装置虽然会占用用户使用时间且生产成本更高，但具备冲洗更加彻底和自动化程度更高的优点，能提供给用户更好的体验，因此宜用于人流密度一般的中高档公厕。
4 结语
针对产品创新设计中的潜在问题，本文提出了一种基于事理学方法论和TRIZ 理论的产品创新设计流程，即通过事理学方法论的前期调研准确获取用户需求，再将潜在问题转化为TRIZ 问题模型并通过TRIZ 工具获得解决方案，最后进行概念评估和“适”评价。
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