基于TRIZ理論裁剪法的筷子儲存盒設計

張簡一 衛杜倩

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新設計方案;通過產品分析和用戶研究分析尋求符合大眾需求的產品類型，先對產品原型進行功能分析，找出產品存在的問題，再運用功能裁剪法對原型設計進行改進，得出設計方案：設計出了一款集儲存、干燥、抑菌和便攜于一體的筷子儲存盒，優化人們的健康生活;TRIZ理論功能裁剪法對產品設計的創新有效而快速，為其他領域的設計創新也提供了一種行之有效的方法，有很大且廣泛的應用價值。

關鍵詞：TRIZ理論 筷子儲存盒 功能分析 裁剪法 產品設計流程

中圖分類號：TB47

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069 （2020） 09-0140-03

引言

筷子作為人們日常生活飲食中不可缺少的餐具，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，更是增加了致病風險，同時在環保理念驅動下，抵制—次性餐具，使用個人專屬用具的理念得到越來越多的認可，因此，對個人專屬筷子的收納儲存、抑菌保護、方便攜帶是一個亟需解決的問題。目前市場上的筷子儲存盒主要分為個人攜帶式和集體存放式。個人攜帶式的多為結構簡單、粗略，沒有消毒抑菌功能，個人健康無法得到保障，且對于旅行者而言，在途中會產生異響，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，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。文中根據產品分析和用戶市場需求分析，對筷子儲存盒進行創新設計，通過對原型產品進行功能分析發現問題，再運用功能裁剪法得出設計方案，設計出了一款集儲存、干燥、抑菌和便攜于一體的筷子儲存盒，優化人們的健康生活;為其他領域的設計創新也提供了一種行之有效的方法，有廣泛的應用價值。

一、TRIZ理論

TRIZ理論是前蘇聯發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上提出的具有完整體系的發明問題解決理論。已經應用到各個領域，包括機械、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，其為優化系統和提高系統理想度提供了具體實施策略[2]。裁剪工具簡化了人們思考問題和解決問題的過程，為人們創造性地解決問題提供了科學正確的方向，在有效保證產品質量的同時，不僅提高了解決問題的效率，而且使產品更趨于理想解[3]。功能裁剪法解決問題基本思路如圖1所示。

二、基于裁剪法的產品設計創新流程

TRIZ理論不是針對某個具體的研究領域，而是建立了解決問題的通用模型并指明了發展方向，當前正被廣泛應用于產品創新設計領域[4]。一般的產品設計流程可整理為：尋找問題一分析問題并提出初步解決方案—方案細化（結構，造型，材料等方面）—方案篩選與評價一完成設計。結合傳統產品設計流程和TRIZ創新理論創建基于裁剪法的產品創新設計流程模型，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]，從產品分析和用戶研究出發，發現并總結歸納設計問題，通過問題分析找尋理想解，再不斷加深，逐層思考，直到產生有效可行的設計方案[6]。該產品設計流程針對設計目標，利用裁剪工具簡明高效，增強了設計上的目的性和有效性。

三、基于裁剪法的筷子儲存盒設計

（一）競品分析和用戶研究分析

1.產品分析。通過市場調查發現：筷子儲存盒只要分為個人式（簡單盒狀）、集體式（筷子消毒機和筷子消毒柜兩類，不同類別的筷子儲存盒有著各自的優缺點，具體總結如表1所示。

2 用戶研究分析。好的設計必須考慮市場用戶的需求，市場用戶調研對滿足用戶需求的設計起關鍵的作用。市場用戶的調研的方法有：觀察法、訪談法、問卷調研、焦點小組等。本文針對經常在外就餐人士進行了近200份問卷調研，搜集并掌握了筷子儲存盒的使用需求。

根據問卷分析：①問卷人群有：中小學生、大學生、戶外運動人員、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注，其次為上班族、戶外運動人員、大學生、中小學生;④問卷中有82%的人員擔心筷子的消毒問題，對—次性筷子和飯店提供的筷子有健康方面的擔憂;⑤自帶筷子的用戶達到百分之35%，通過對自帶筷子的用戶再統計發現：期望筷子儲存盒高級好用且便攜的人數達到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，是用戶期待的產品設計。

（二）筷子儲存盒的使用問題分析

根據上面的論述，從單純作為人們日常使用的普通筷子儲存盒到可旅行、上班攜帶的便攜式筷子儲存盒，類似的裝置應被賦予更多的功能。

對于承載筷子的裝置，總體上是盒體結構，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不僅便于攜帶而且應同時滿足可抑菌的功能。

1.裝置與儲存：裝置應具有一定的穩定性，盡可能避免在途中時，筷子在里來回晃動產生噪音和筷身接觸盒體內壁造成污染;2.裝置與干燥：需要風干、瀝水、避免潮濕的環境;3.裝置與可抑菌：要有效防止霉菌盒細菌的滋生，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，分析系統執行或完成其功能及關注屬性的情況。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，是尋找創新切入點與簡化現有系統最實用的工具，一個完整的功能屬性分析是進行系統創新關鍵步驟[7][8]。系統功能模型圖是對系統進行功能分解，確定系統的有用功能、不充分功能、過剩功能和有害功能，以幫助設計者更加透徹地了解系統中各個元件之間的相互聯系和相互作用[9]和了解產品所需具備的功能和特征，或者通過定義與描述系統原件所需要達到的功能，能夠協助設計者化繁為簡，找到系統存在的問題，從而進行合理的創新設計[10]。本文對筷子儲存盒進行系統功能分析，可以分為以下幾個步驟：

步驟1：分析筷子儲存盒的所包含的超系統、制品和原件：

超系統：潮濕的環境、開放的環境、封閉但會產生噪音的環境

制品：筷子

主要原件：主殼、進風口、出風口、筷倉、開關裝置、操控裝置、瀝水孔、觸發裝置、旋鈕開關、接受裝置、控制器、溫濕度傳感器、風機、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開放的環境，通過主殼會引來灰塵，不干凈;⑧進出風口容易引進灰塵，總體上為有害作用;

不足作用：①封閉式但會產生噪音的環境會影響用戶的途中體檢，為不足作用;②旋鈕開關在碰撞時容易意外打開;⑧筷倉直接作用于筷子，容易引發異響，同時在筷倉里來回晃動，造成內壁污染;

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，主殼內的溫濕度傳感器為過剩作用;②單雙筷子存放，開關裝置里的接收裝置、觸發裝置以及主殼內的溫濕度傳感器為過剩作用;⑧單雙筷子不需要瀝水風干，所以筷倉作用的瀝水孔、瀝水孔作用的瀝水盒、控制器作用的風機均為過剩作用。

步驟3：根據以上筷子儲存盒的使用問題、現有產品裝置及設計預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系統改進的方法，通過對系統功能模型的建立和分析，去除存在問題的功能元件，進行裁剪，刪除該功能，進而實現產品的系統改進，系統裁剪元件的確定是裁剪方法實施的前提[11]。裁剪是產品功能分析中的重要環節，設計中的重大突破，成本或設計系統復雜程度的顯著降低往往是裁剪的結果。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完成;2.原來原件的功能由受作用原件自己來實現;3.刪除原來原件的功能;4.刪除原來原件的作用對象。

應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步驟：

1.選擇基礎產品?？梢允窃彤a品，也可以是在自己原先預想的設計方案;2.明確設計目標。根據設計需求制定設計目標;3.建立功能模型，進行系統功能分析。系統功能模型的建立是實施裁剪法的前提;4確定被裁剪元件的第一有用功能;5.在系統或超系統內尋找新的載體代替執行被裁剪元件的第一有用功能;6.建立新的系統功能模型，判斷裁剪模型是否滿足設計目標;7.判斷裁剪方法內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;若存在則返回繼續執行流程操作。

由上述可知，為完成筷子儲存盒的功能裁剪，可根據功能價值計算，原件功能等級數值計算表如表2所示，找出功能價值最低的原件進而裁剪，或者對問題原件應用裁剪規則進行裁剪，這里選用裁剪規則3和4，裁剪示意圖如圖5所示：

根據裁剪規則3和4裁剪后，進風口、出風口、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，接收裝置和觸發裝置的功能由旋鈕開關細化后完成，裁剪完成后的功能模型如圖6所示。

（五）方案設計

根據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、控制單元和開關單元三部分。

首先將筷子儲存盒的實際問題轉化為TRIZ理論功能模型，通過功能分析進行功能裁剪，最后從裁剪模型中看出功能作用不足的組件，根據作用不足的問題做了如下改進，做出設計方案：

針對已解決的功能抑菌：紫外線抑菌燈對筷尖進行照射，從而實現殺菌功能，同時暫存在盒體中的筷子不受污染，保證使用時的衛生。

針對問題一筷倉和筷子之間（儲存）：我們在主殼內內壁自左向右固定連接多個支撐板的四周沿，且盒體內腔靠近筷頭的一端多個支撐板間距較小，這樣方便筷子平行的插入盒體中，同時支撐板的中部表面開鑿有兩個供筷子穿過的穿孔。保證筷子儲存的穩定性和清潔性;針對問題二有害的超系統環境（干燥）：獨立空間，3600干燥環境;針對問題三開關裝置和旋鈕開關之間（便攜）：在主殼內使用新型彈性橡膠圈起到緩沖作用，避免攜帶時筷子與支撐板碰撞而產生噪音的情況，同時使得筷子橫架在盒體的內腔中部，避免筷身接觸盒體內壁造成污染，保證筷子的清潔穩定;開關處旋鈕開關的設計需用手指旋轉金屬旋鈕使得絲桿轉動，從而兩個夾桿借由絲桿兩段相反的螺紋做相離或相向移動，當兩個夾桿做相離移動，從而卡塊得以離開卡槽，盒蓋轉開并可以取出筷子，使得盒體在攜帶時盒蓋不易受到外力意外打開，保證筷子攜帶時的可靠性，有便攜之效，如圖7。

（六）設計評價

綜合以上的研究，本設計是符合用戶需求的抑菌便攜性功能產品，外觀結構簡單可靠，內部小而動人，功能新穎實效，可采用輕奢環保類可降解生物材料生產，外觀簡約輕巧，相比同類產品有效細節特征為：（I）通過紫外線殺菌燈對筷尖進行照射，實現殺菌功能，同時暫存在盒體中的筷子不受污染，保證了使用時的衛生，內置彈性橡膠圈起到緩沖作用，避免攜帶時筷子與支撐板碰撞而產生噪音，同時使得筷子橫架在盒體的內腔中部，避免筷身接觸盒體內壁造成污染，保證筷子的清潔;②開關處通過手指旋轉金屬旋鈕使得絲桿轉動，兩個夾桿借由絲桿兩段相反的螺紋做相離或相向移動，當兩個夾桿做相離移動，從而卡塊得以離開卡槽，盒蓋轉開并可以取出筷子，使得盒體在攜帶時盒蓋不易受到外力意外打開，增加了筷子攜帶時的可靠性。至此，產品仍有諸多不足之處在不斷改進創新。

結語

文中提供了TRIZ理論功能裁剪法解決問題的基本思路，構建了基于裁剪法的產品設計創新流程。通過產品分析和用戶研究分析，得出符合用戶需求的產品類型，通過建立系統功能模型，找到系統中的有害組、作用不足組件和作用過度組件，再利用裁剪原件規則和裁剪流程得出簡易功能模型，再結合產品需求，增加部分組件得出最終產品設計方案。改進后的系統復雜度大大降低，更便于系統的維護和完善。因此，由本設計可見，TRIZ理論功能裁剪法對產品設計的創新有效而快速，為其他領域的設計創新也提供了一種行之有效的方法，有很大且廣泛的應用價值。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新設計，不僅可以滿足自己的生活需求，提高自身生活品質，還可以大大減少對—次性筷子的使用，符合可持續發展的社會理念，有很大的社會意義。

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