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基于TRIZ理论裁剪法的筷子储存盒设计

范文

张简一卫杜倩

摘要：由筷子储存盒的抑菌和便携问题，提出一种基于TRIZ理论功能裁剪法的创新设计方案;通过产品分析和用户研究分析寻求符合大众需求的产品类型，先对产品原型进行功能分析，找出产品存在的问题，再运用功能裁剪法对原型设计进行改进，得出设计方案：设计出了一款集储存、干燥、抑菌和便携于一体的筷子储存盒，优化人们的健康生活;TRIZ理论功能裁剪法对产品设计的创新有效而快速，为其他领域的设计创新也提供了一种行之有效的方法，有很大且广泛的应用价值。

关键词：TRIZ理论筷子储存盒功能分析裁剪法产品设计流程

中图分类号：TB47

文献标识码：A

文章编号：1003-0069 （2020） 09-0140-03

引言

筷子作为人们日常生活饮食中不可缺少的餐具，使用率非常高。无论是正常家庭使用，还是外出到餐馆就餐，筷子交叉使用最为频繁，尤其在疫情防控期间，更是增加了致病风险，同时在环保理念驱动下，抵制—次性餐具，使用个人专属用具的理念得到越来越多的认可，因此，对个人专属筷子的收纳储存、抑菌保护、方便携带是一个亟需解决的问题。目前市场上的筷子储存盒主要分为个人携带式和集体存放式。个人携带式的多为结构简单、粗略，没有消毒抑菌功能，个人健康无法得到保障，且对于旅行者而言，在途中会产生异响，甚至盒盖意外打开从而影响旅途中的愉悦感;集体存放式即筷子消毒柜和筷子消毒机，主要是存放和收纳的目的，筷子密集堆放，不仅消毒不彻底而且不便于携带。文中根据产品分析和用户市场需求分析，对筷子储存盒进行创新设计，通过对原型产品进行功能分析发现问题，再运用功能裁剪法得出设计方案，设计出了一款集储存、干燥、抑菌和便携于一体的筷子储存盒，优化人们的健康生活;为其他领域的设计创新也提供了一种行之有效的方法，有广泛的应用价值。

一、TRIZ理论

TRIZ理论是前苏联发明专家阿奇舒勒等人自1946年开始，在研究世界各国大量高水平专利的基础上提出的具有完整体系的发明问题解决理论。已经应用到各个领域，包括机械、电子、生物、化工、管理以及社会等方面[1]。功能裁剪是TRIZ理论体系中非常重要的部分，也是最为普遍的一种方法，其为优化系统和提高系统理想度提供了具体实施策略[2]。裁剪工具简化了人们思考问题和解决问题的过程，为人们创造性地解决问题提供了科学正确的方向，在有效保证产品质量的同时，不仅提高了解决问题的效率，而且使产品更趋于理想解[3]。功能裁剪法解决问题基本思路如图1所示。

二、基于裁剪法的产品设计创新流程

TRIZ理论不是针对某个具体的研究领域，而是建立了解决问题的通用模型并指明了发展方向，当前正被广泛应用于产品创新设计领域[4]。一般的产品设计流程可整理为：寻找问题一分析问题并提出初步解决方案—方案细化（结构，造型，材料等方面）—方案筛选与评价一完成设计。结合传统产品设计流程和TRIZ创新理论创建基于裁剪法的产品创新设计流程模型，如图2所示。该流程遵循TRIZ理论解决工程问题的一般步骤[5]，从产品分析和用户研究出发，发现并总结归纳设计问题，通过问题分析找寻理想解，再不断加深，逐层思考，直到产生有效可行的设计方案[6]。该产品设计流程针对设计目标，利用裁剪工具简明高效，增强了设计上的目的性和有效性。

三、基于裁剪法的筷子储存盒设计

（一）竞品分析和用户研究分析

1.产品分析。通过市场调查发现：筷子储存盒只要分为个人式（简单盒状）、集体式（筷子消毒机和筷子消毒柜两类，不同类别的筷子储存盒有着各自的优缺点，具体总结如表1所示。

2 用户研究分析。好的设计必须考虑市场用户的需求，市场用户调研对满足用户需求的设计起关键的作用。市场用戶的调研的方法有：观察法、访谈法、问卷调研、焦点小组等。本文针对经常在外就餐人士进行了近200份问卷调研，搜集并掌握了筷子储存盒的使用需求。

根据问卷分析：①问卷人群有：中小学生、大学生、户外运动人员、差旅人员、上班族;②用户使用筷子的来源方式有：一次性筷子、自带筷子、饭店餐馆提供三种;③对于筷子的消毒和便携问题，有阅历的差旅人士更关注，其次为上班族、户外运动人员、大学生、中小学生;④问卷中有82%的人员担心筷子的消毒问题，对—次性筷子和饭店提供的筷子有健康方面的担忧;⑤自带筷子的用户达到百分之35%，通过对自带筷子的用户再统计发现：期望筷子储存盒高级好用且便携的人数达到65%，希望在筷子的使用中得到健康的保障;⑥家长对孩子的使用需求层级更高。综合上述因素，集储存、干燥、抑菌和便携于一体的筷子储存盒的市场需求广泛，是用户期待的产品设计。

（二）筷子储存盒的使用问题分析

根据上面的论述，从单纯作为人们日常使用的普通筷子储存盒到可旅行、上班携带的便携式筷子储存盒，类似的装置应被赋予更多的功能。

对于承载筷子的装置，总体上是盒体结构，目前常用的装置主要由盒体单元、盒盖单元、筷子单元三单元组成。从功能方面考虑，合格的筷子储存盒装置应不仅便于携带而且应同时满足可抑菌的功能。

1.装置与储存：装置应具有一定的稳定性，尽可能避免在途中时，筷子在里来回晃动产生噪音和筷身接触盒体内壁造成污染;2.装置与干燥：需要风干、沥水、避免潮湿的环境;3.装置与可抑菌：要有效防止霉菌盒细菌的滋生，健康使用，去除人们清洁方面的忧虑;4.装置与便携：筷子储存装置应小巧可靠，便于日常携带。

（三）功能分析

功能分析：“功能”角度分析系统，分析系统执行或完成其功能及关注属性的情况。功能属性分析是对问题定义过程中会使用到的必要工具之一，是寻找创新切入点与简化现有系统最实用的工具，一个完整的功能属性分析是进行系统创新关键步骤[7][8]。系统功能模型图是对系统进行功能分解，确定系统的有用功能、不充分功能、过剩功能和有害功能，以帮助设计者更加透彻地了解系统中各个元件之间的相互联系和相互作用[9]和了解产品所需具备的功能和特征，或者通过定义与描述系统原件所需要达到的功能，能够协助设计者化繁为简，找到系统存在的问题，从而进行合理的创新设计[10]。本文对筷子储存盒进行系统功能分析，可以分为以下几个步骤：

步骤1：分析筷子储存盒的所包含的超系统、制品和原件：

超系统：潮湿的环境、开放的环境、封闭但会产生噪音的环境

制品：筷子

主要原件：主壳、进风口、出风口、筷仓、开关装置、操控装置、沥水孔、触发装置、旋钮开关、接受装置、控制器、温湿度传感器、风机、杀菌装置、沥水盒、紫外线以抑菌灯。

步骤2：作用分析：

有害作用：①潮湿的环通过主壳会使筷子容易滋生霉菌，且容易腐蚀木之类筷子;②开放的环境，通过主壳会引来灰尘，不干净;⑧进出风口容易引进灰尘，总体上为有害作用;

不足作用：①封闭式但会产生噪音的环境会影响用户的途中体检，为不足作用;②旋钮开关在碰撞时容易意外打开;⑧筷仓直接作用于筷子，容易引发异响，同时在筷仓里来回晃动，造成内壁污染;

充足作用：其余未提的均为充足作用;

过剩作用：①单双筷子存放，主壳内的温湿度传感器为过剩作用;②单双筷子存放，开关装置里的接收装置、触发装置以及主壳内的温湿度传感器为过剩作用;⑧单双筷子不需要沥水风干，所以筷仓作用的沥水孔、沥水孔作用的沥水盒、控制器作用的风机均为过剩作用。

步骤3：根据以上筷子储存盒的使用问题、现有产品装置及设计预想建立其功能模型如图3所示。

（四）功能裁剪

裁剪法是TRIZ理论中的一种基于功能分析问题和技术系统改进的方法，通过对系统功能模型的建立和分析，去除存在问题的功能元件，进行裁剪，删除该功能，进而实现产品的系统改进，系统裁剪元件的确定是裁剪方法实施的前提[11]。裁剪是产品功能分析中的重要环节，设计中的重大突破，成本或设计系统复杂程度的显著降低往往是裁剪的结果。将过裁剪的问题原件去除后，原来该原件提供的功能失去了功能的提供者[12]，为解决此问题，可以采用以下4种方法：

1.原来原件的功能将有其他原件或超系统完成;2.原来原件的功能由受作用原件自己来实现;3.删除原来原件的功能;4.删除原来原件的作用对象。

应用裁剪法解决問题的流程模型如图4所示

由图中可知，裁剪过程包含以下几个步骤：

1.选择基础产品。可以是原型产品，也可以是在自己原先预想的设计方案;2.明确设计目标。根据设计需求制定设计目标;3.建立功能模型，进行系统功能分析。系统功能模型的建立是实施裁剪法的前提;4确定被裁剪元件的第一有用功能;5.在系统或超系统内寻找新的载体代替执行被裁剪元件的第一有用功能;6.建立新的系统功能模型，判断裁剪模型是否满足设计目标;7.判断裁剪方法内是否存在未用的有效方法。若不存在，则采用其他TRIZ理论工具;若存在则返回继续执行流程操作。

由上述可知，为完成筷子储存盒的功能裁剪，可根据功能价值计算，原件功能等级数值计算表如表2所示，找出功能价值最低的原件进而裁剪，或者对问题原件应用裁剪规则进行裁剪，这里选用裁剪规则3和4，裁剪示意图如图5所示：

根据裁剪规则3和4裁剪后，进风口、出风口、沥水孔、沥水盒的功能均由杀菌装置完成，温湿度传感器直接删掉原来的功能，接收装置和触发装置的功能由旋钮开关细化后完成，裁剪完成后的功能模型如图6所示。

（五）方案设计

根据TRIZ理论解决问题的基本思路、用户需求分析、功能分析和裁剪法对问题逐层分析得出解决方案如图6所示：筷子储存盒主要分为储存单元、控制单元和开关单元三部分。

首先将筷子储存盒的实际问题转化为TRIZ理论功能模型，通过功能分析进行功能裁剪，最后从裁剪模型中看出功能作用不足的组件，根据作用不足的问题做了如下改进，做出设计方案：

针对已解决的功能抑菌：紫外线抑菌灯对筷尖进行照射，从而实现杀菌功能，同时暂存在盒体中的筷子不受污染，保证使用时的卫生。

针对问题一筷仓和筷子之间（储存）：我们在主壳内内壁自左向右固定连接多个支撑板的四周沿，且盒体内腔靠近筷头的一端多个支撑板间距较小，这样方便筷子平行的插入盒体中，同时支撑板的中部表面开凿有两个供筷子穿过的穿孔。保证筷子储存的稳定性和清洁性;针对问题二有害的超系统环境（干燥）：独立空间，3600干燥环境;针对问题三开关装置和旋钮开关之间（便携）：在主壳内使用新型弹性橡胶圈起到缓冲作用，避免携带时筷子与支撑板碰撞而产生噪音的情况，同时使得筷子横架在盒体的内腔中部，避免筷身接触盒体内壁造成污染，保证筷子的清洁稳定;开关处旋钮开关的设计需用手指旋转金属旋钮使得丝杆转动，从而两个夹杆借由丝杆两段相反的螺纹做相离或相向移动，当两个夹杆做相离移动，从而卡块得以离开卡槽，盒盖转开并可以取出筷子，使得盒体在携带时盒盖不易受到外力意外打开，保证筷子携带时的可靠性，有便携之效，如图7。

（六）设计评价

综合以上的研究，本设计是符合用户需求的抑菌便携性功能产品，外观结构简单可靠，内部小而动人，功能新颖实效，可采用轻奢环保类可降解生物材料生产，外观简约轻巧，相比同类产品有效细节特征为：（I）通过紫外线杀菌灯对筷尖进行照射，实现杀菌功能，同时暂存在盒体中的筷子不受污染，保证了使用时的卫生，内置弹性橡胶圈起到缓冲作用，避免携带时筷子与支撑板碰撞而产生噪音，同时使得筷子横架在盒体的内腔中部，避免筷身接触盒体内壁造成污染，保证筷子的清洁;②开关处通过手指旋转金属旋钮使得丝杆转动，两个夹杆借由丝杆两段相反的螺纹做相离或相向移动，当两个夹杆做相离移动，从而卡块得以离开卡槽，盒盖转开并可以取出筷子，使得盒体在携带时盒盖不易受到外力意外打开，增加了筷子携带时的可靠性。至此，产品仍有诸多不足之处在不断改进创新。

结语

文中提供了TRIZ理论功能裁剪法解决问题的基本思路，构建了基于裁剪法的产品设计创新流程。通过产品分析和用户研究分析，得出符合用户需求的产品类型，通过建立系统功能模型，找到系统中的有害组、作用不足组件和作用过度组件，再利用裁剪原件规则和裁剪流程得出简易功能模型，再结合产品需求，增加部分组件得出最终产品设计方案。改进后的系统复杂度大大降低，更便于系统的维护和完善。因此，由本设计可见，TRIZ理论功能裁剪法对产品设计的创新有效而快速，为其他领域的设计创新也提供了一种行之有效的方法，有很大且广泛的应用价值。本文裁剪方法理论完成了一款集储存、干燥、抑菌和便携于一体的筷子储存盒创新设计，不仅可以满足自己的生活需求，提高自身生活品质，还可以大大减少对—次性筷子的使用，符合可持续发展的社会理念，有很大的社会意义。

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