基于Triz理论的戴森产品线系列创新机制研究

    程好军　齐群波　王征

    

    

    

    摘要：研究TRlZ理论在产品案例中的运用价值，试图得出产品设计师在模糊前期阶段进行系列设计创新时的应用启示，进而帮助设计师开发设计更理想的产品概念，并最终形成产品线创新。在TRIZ技术进化理论的基础上，通过案例分析的方法探讨产品技术创新背后隐藏的产品系列进化创新机制。通过对戴森产品系列的案例研究，进一步挖掘TRIZ理论在产品系列创新中的运用价值，得出戴森产品进化过程即是一种技术移植与设计整合的过程，并在此基础上得出了产品系列进化模式图。

    关键词：TRIZ 技术进化理论 戴森无叶风扇 产品线 移植

    中图分类号：T-09 文献标识码：A

    文章编号：1003-0069（2018）01-0110-03

    引言

    在TRIZ理论中，阿奇舒勒将创新程度划分为五个创新级别：显然的解、少量的改进、根本性的改进、全新的概念、发明创造。而产品创新又可分为模糊前端、新产品开发、商品化三个阶段脚，针对模糊前端阶段如何预测设计进化趋势，并完成单一产品到产品线的设计过渡，实现第三级到第四级的创新，这为企业的可持续或跳跃式创新提出了挑战。本论文主要通过对戴森无叶风扇的设计案例研究，探索产品系列设计中的技术进化规律和设计创新机制，并为形成产品线创新提供有价值的参考。

    一、TRIZ理论及其概述

    TRIZ技术进化理论由Altshuller G.等人于20世纪七八十年代提出，该理论认为，技术系统的进化存在着客观规律，不同领域的技术进化规律是可以相互移植的，英文全称为Theory of the Solution of Inventive Problems，缩写为TSIP，即“发明问题的解决理论”，有两个基本含义，表面的意思强调解决实际问题，特别是发明问题。隐含的意思是由解决发明问题而最终实现（技术和管理）创新，因为解决问题就是要实现发明的实用化。

    二、基于TRIZ理论下的戴森产品案例分析

    （一）TRIZ理论中关于五个发明等级的定义

    在triz理论中，阿奇舒勒将发明创新程度划分为五个等级：最小发明问题、小型发明问题、中型发明问题、大型发明问题、重大发明问题。而戴森无叶风扇通过采用全新的原理完成了对现有风扇系统的创新，并在此基础上设计研发了一系列戴森产品，成功为大型的产品系列发明问题找到了理想解，属于一种大型的系列发明的问题。本文将在TRIZ技术进化论的基础上从各方面分析无叶风扇的产品设计进化过程，并在此基础上探索TRIZ理论对于产品设计师进行系列创新时的启示。

    （二）戴森无叶风扇的产品进化分析

    戴森Air Multiplie无叶风扇（Air Multiplier）是由戴森公司于2009年首次推出的，同时戴森创始人James Dyson又是一位学艺术出身的发明家和设计师，而这种跨界身份在戴森产品系列的进化和创新中得到了完美的体现。戴森Air Multiplier的推出是技术与设计协同创新进化的典范，即技术推动设计，再进而由设计进化指引技术创新，最后达到整体的进化与创新，并为传统的风扇设计带来全新设计空间的技术革新方案，因此有必要探讨戴森产品进化创新机制，为其他产品创新提供借鉴。它不同于以往普通的传统风叶风扇无叶，该风扇与传统风扇的主要区别就在于，它没有传统的扇叶，而是由底部的无刷式马达大风量吸入空气，并利用了涡轮增压器和喷射式发动机中使用的技术使得气旋加速以产生强劲气流，并通过内置风机将持续的空气流喷出，最终形成一股平稳气流。戴森无叶风扇的成功不得不归功于技术上的跨界应用：空气倍增技术、亥姆霍兹共振技术的成熟以及成功的移植。因此本文希望通过TRIZ技术进化理论来试图挖掘这一设计背后隐藏的一般性技术预测方法问题。

    （三）基于TRIZ技术进化理论下的戴森无叶风扇进化模式

    由于TRIZ理论系统庞大复杂，包括技术系统进化法则、物质一场分析法、矛盾问题解决方法、发明问题解决算法（ARIZ）以及科学效应知识库等。而在ZRIZ理论中，技术成熟度预测和技术进化分析是其中两个重要的方法。因此将以ZRIZ理论中S-曲线四参数法为例来分析戴森无叶风扇的设计进化过程。

    从（图2）可知，该法则将技术系统分为婴儿期、成长期、成熟期、衰退期。由于在戴森无叶风扇推出之前，无论是吊式、塔式、台式风扇基本功能实现方式或各子系统组建都已基本成熟稳定，很难得到进一步突破。因此判断风扇设计介于成长期与成熟期。同时根据市场风扇发明专利分析可知，发明专利增长趋势开始保持稳定，多以外观和实用新型专利增长为主，因此可判斷处于成熟期可能性较大。从电商平台公开数据可知，同一品类的电扇价格和销量增长放缓，可判断处于成长期到成熟期的过渡阶段。

    由（图2）分析可知，在戴森无叶风扇推出之前，风扇处在成长期到成熟期的过渡阶段。因此根据TRIZI理论，我们可以采用提高理想度法则、动态性进化法则或子系统不均衡进化法则进行技术创新进化预测。

    首先根据已有风扇的技术缺点分析可知：1.传统风扇由于使用风扇叶片，就必须有外罩，这既增加了安全隐患，又一定程度上限制了设计上的可能性。因此一种能实现无叶气流送风的概念形态，便成了风扇市场潜在的产品机会缺口。2.传统叶片风扇“波浪式”吹风方式造成气流的不稳定、不舒服，同时容易吸附灰尘（传统电扇扇叶旋转时切割空气产生静电，从而使扇叶吸附尘土），这使得传统扇叶结构成为了风扇这一超系统中最不合理的子系统。3.传统风扇叶片会发出“呼”“呼”的噪音和造成清洗的不方便，因此作为产品设计师在模糊前期阶段需要寻找到一中可行的替代性技术创新方案，而新的颠覆性设计往往建立在技术的突破或者技术跨界整合的基础上，因此在产品概念形成之前有必要借助ZRIZ理论中的“技术系统提高理想度法则”的建议预测技术创新方案。

    技术系统提高理想度法则如下：

    1.去掉实现有用功能的特定设备（即可以采用无扇叶这一概念创新方案）。2.利用现有的能量和资源实现有用功能录像：在不消弱系统主要功能的前提下，简化掉系统的某些组件或操作（去除风扇扇叶系统组件，重新设计气流技术系统组件和降噪技术系统组件以及操作方式）即戴森无叶风扇突破性地运用了涡轮增压器和喷射式发动机中使用的技术原理“科恩达效应”突破了制约无叶风扇最核心的技术：空气倍增技术。并且在风扇结构中成功运用了亥姆霍兹共振腔原理达到降噪的功能。这种技术创新方案不仅有效地解决了已有扇叶风扇的有害功能，而且简化了系统组件，增强了操作体验。同时根据TRIZ理论中的“协调性进化法则”可知：当功能受体发生改变时（随着生活水平的提高和生活环境的变化人们已不再满足传统风扇的固有体验，更需要一种安静、卫生、方便、节能的风扇），功能载体也必然做出相应的改变，一种更为简洁的中空风扇新形势有了可行性依据和市场基础。于是便实现了组件模型、功能模型、结构模型的成功建立（见图3、图4）。

    由于处在成长期到成熟期的过渡阶段，而每个子系统又各自沿着自己的s曲线进化，遵循着自己的设计进化规律，因此作为产品设计师，有必要借助子系统的不均衡进化法则来预测子系统和整个超系统的进化趋势，首先找到抑制产品整体性能的子系统，然后借助TRIZ理论技术进化法则对整体系统中最不合理的子系统进行改进，进而提升产品整个系统的进化阶段。戴森无叶风扇在传统风扇的吹风原理、吹风方式、吹风过程研究基础上，通过TRIZ技术进化理论成功的预测了一种新的功能进化形式：即更安全、更清洁、更稳定的无扇叶吹风方式和一种具备极大再设计空间的设计进化形式，即采用了“具有一定深度的中央开口圆形、椭圆形或跑道形”这一主体形态，下方的基座均为圆柱形基座，这种设计形态的进化不仅克服了传统风扇造型头重脚轻的缺点，而且有助于戴森产品形成自己的产品系列设计语言。这种由功能进化形式到设计进化形式，在新的设计形式自由度下进一步解构和重构功能子系统的过程使得戴森无叶风扇与普通风扇区别开来。

    三、戴森产品系列设计进化路线图

    再根据ZRIZ理论中的“技术系统向超系统进化法则”进一步预测整体进化趋势，即技术系统进化到极限时，实现某项功能的子系统会从系统中剥离，转移至超系统，作为超系统的一部分。从而在该子系统的功能得到增强改进的同时，也简化了原有的技术系统（如戴森此后戴森产品通过第一代无叶风扇的基础上进一步增加功能集成度简化结构系统，推出了净化、制暖、凉风三合一的戴森产品，dyson purehot+cool。集成了滤网净化模块，增加了暖风和凉风系统模式，使得该无叶风扇技术系统通过与其他电子设备技术子系统的结合，成功摆脱了进化过程中的功能限制，最终进化成为多功能的超系统。）

    在戴森无叶风扇推出之前，市面销售的大多风扇均是在结构和性能参数上进行少量的改进，但对于风扇“扇叶矛盾”（安全问题、卫生问题、噪音问题）始终不能做到彻底解决，即理想度并不理想（理想度是指有用作用与有害作用的比值）而风扇扇叶作为风扇系统中的子系统，其子系统性能结构已基本达到极限，这就成了抑制风扇整个系统体验和设计进化的主要矛盾，在TRIZ技术进化论的基础上通过对戴森无叶风扇案例的逐层进化研究后，我们知道戴森风扇的成功正是在模糊前期阶段充分把握住了产品开发中传统风扇的技术矛盾，以及在产品设计创新时大胆地进行跨界和融合，颠覆性地将Coanda Effect和亥姆霍兹共振技术运用于小小的无叶风扇，即成功定位了系统中最需要改进的子系统，从超系统的角度正确预测了产品设计进化方向，同时需要指出的是戴森无叶风扇所运用的空气倍增核心技术原理即科恩达效应源于喷气式飞机，这说明这种创新方案具有一定的技术基础。

    由于当时市面上所有有叶风扇在安全、卫生、噪音方面存在无法彻底解决的技术和设计矛盾，而由于人们的生活水平普遍提高，人们愿意为更舒適、安全、卫生的风扇设计付出更多的资金，渴望拥有更加人性和智能的产品，这就形成了戴森无叶风扇成功的社会和经济基础。

    此后戴森公司在此技术系统进化的基础上及时制订了正确的商业战略，在成功推出戴森无叶风扇后，戴森公司将在戴森无叶风扇多年积累的研发技术进一步整合进其他产品线中，计生态链的产品进化成功推出了多种相关产品创新方案，最终形成了产品家族化系列，即空气净化风扇、空气净化暖风器、无叶冷风扇、无叶暖风器、除菌加湿器（如图4），获得了戴森无叶风扇系列的设计进化。

    同时，戴森产品借助核心技术的成功跨界融合，又推出了新产品类别，如吹风机、干手器（如图5，6）。从而扩大了产品线，通过进一步的设计创新最大化了商业效益。

    产品设计是一种创造性设计活动，而设计师又常常围绕视觉因素思考问题，即设计师在设计之前会在头脑中构想新产品“应该是什么样子”然后决定实现“这种样子”的技术创新方案，这就要求形成“这种样子”技术创新方法具有对未来产品进化趋势的预测性和展望性，triz理论作为引领创新的工具，虽具有普适性，但“围绕视觉因素展望技术进化”的设计创新机制是TRIZ技术技术进化理论较少涉及的，通过对戴森无叶风扇的案例研究可知，戴森产品进化的过程即是不同领域技术移植与设计整合的过程，这也符合TRIZ理论中有关解决问题理论方法论描述，即不同领域之间技术进化规律是可以相互移植的，因此作为产品设计师，在进行产品系列创新时有必要在TRIZ理论的基础上针对“头脑中应该有的样子”定位理想解的方向和位置并把握技术移植规律，最终确定可移植的理想解，将整合创新思维和跨界思想运用于模糊前期阶段的产品系列模糊性预测，这将极大地提升设计师头脑中产品概念形成阶技术创新方案选择的前瞻性和准确性。

    结论

    通过对戴森产品案例研究，从戴森无叶风扇到净化、制暖、凉风三合一的dyson purehot+cool，再到吹风机、干手器的推出，一步步实现了从吸尘方式、吹风方式到干手方式、护发方式的颠覆式创新，戴森系列产品的进化模式进一步清晰，即在单一产品开发阶段充分把握技术进化的客观规律，首先聚焦理想解的位置和方向，通过单一产品的技术创新带动设计创新，进而实现从部分理想解到全部理想解的过渡。在产品线系列创新阶段，应在技术进化规律的基础上通过技术的移植与整合实现产品系列整合式创新（如图7）。