基于TRIZ的地震校園應急避難產品設計研究

王柯楠　趙鋒

摘要：目的對校園應急避難現狀及應急避難設施（產品）設計存在的問題進行分析。方法通過對校園受災人群的需求分析以及校園公共空間的資源分析，將主要需求與現有資源進行功能匹配。并以TRIZ為主要理論依據，運用SAFC模型對校園應急避難產品在設計中所產生的矛盾進行分析，其次通過矛盾矩陣、發明原理等對系統分析所產生的技術以及物理矛盾進行解決。結果得出較為合理的解決方案及創新性設計方法。結論從而為校園應急避難產品提供創新性的思路及方法，使應急避難產品實現了“平震結合”的功能性理念。

關鍵詞：校園公共空間；應急避難產品設計；受災群體需求：TRIZ；資源分析；動態性原則

1研究概述及基本理論

1.1研究現狀

目前美國、日本等發達國家對地震應急避難都有一個比較規范的操作程序，尤其是日本，有較為系統的應急策略，從政府部門到受災群眾都有相應的應急反應對策，以及較強的個人應急反應能力，因此無論是應急避難機制還是應急避難產品的設計等方面都較為完善。雖然我國借鑒日本的災害經驗，制定出了符合自己國情的應急避難場所建設規范以及條例。但是應急避難的系統性還不夠。產品設計在地震應急避難中發揮不出關鍵性的作用。應急避難產品設計與研究也應把對受災群眾的考慮放在首要位置。

1.2相關概念

1.2.1地震應急避難

地震應急避難產品是指在地震發生的時刻用以保護生命安全、維持生命的產品，它是包括應急認識、應急策略和應急反應處理系統三者的結合體。

地震應急避難產品設計的目的是“為受災群眾創造更合理、更健康的應急救方式”，思考、研究的起點是從“事”出發——通過觀察應急情況、發現問題，進而分析、歸納、判斷應急問題的本質，以提出系統解決問題的概念、方法及組織、管理機制的方案。

1.2.2TRIZ

TRIZ是“解決發明問題（即疑難復雜問題）”效率較高、推廣范圍較大的系統化的發明方法論。因此TRIZ的精髓就是用有限的原理與方法，解決無限的發明問題。

本文所用到的TRIZ中的問題分析工具有資源分析、矛盾分析用來解決設計過程中遇到的工程問題。

2校園受災群體需求及校園公共空間應急避難設施（產品）的設計方法

2.1校園受災群眾心理分析

2.1.1災時個體心理反應

災時的個體心理不僅取決于災害情境即災害種類、災害等級、發生的時間地點、發展的速度、持續時間等因素，更決定于個體的特質。

2.1.2災時個體心理反應的個性特質變量

一般來說。對個人心理反應產生影響的個體特質變量主要有：性別因素、個人經歷、知識和能力、訓練水平以及個性特點等。見表1：

從表1中可以看出知識與能力以及訓l練水平影響著受災群體的行為反應，因此災害教育的普及以及在災害發生前的應急避難產品的儲備、針對災害的提前演練都至關重要。

根據資料分析，日本研究者將調研時間分為五段，針對受災者最關注的31個項目做了統計分析，見表2：

從表2分析得出在地震發生的前20秒內，受災者的心理反應是高度驚慌緊張，這段時間作為應急避難的重要時間，受災人群的求生欲望最為強烈，在救援未到達時，受災群體所能做到的就是自救，例如個人逃生產品以及應急救援產品都能夠發揮重要作用。

2.2基于TRIZ的校園應急避難設施（產品）設計

2.2.1校園公共空間與應急避難設施（產品）資源分析

對校園應急避難設施（產品）進行資源分析，產品設計可用資源分類及可用資源主要獲得途徑或方法如下：

（1）物質資源：校園空間內的現有設施；設施所具有的某些特性；（2）空間資源：多用性原理即利用現有空地資源（操場、足球場等）；（3）時間資源：緊急行動原理；預先作用原理；（4）功能資源：產品系統的基本功能；產品系統的輔助功能；動態化原理校園公共空間中教室內資源進行功能分析，見表3：

通過功能分析發現教室中的設施均具有平震結合的功能，對其中的座椅進行資源分析，見表4：

校園公共空間與應急避難設施（產品）資源的分析與匹配，見圖1：

將所分析的校園公共空間資源與應急避難設施（產品）進行資源匹配，能夠更完整地實現校園公共空間教室內的普通設施與應急避難設施（產品）在資源以及功能上的整合，為校園應急避難設施（產品）設計提供創新性思路和方法。

2.2.2基于矛盾分析的校園應急避難產品功能沖突的解決與系統方案的生成

通過資源分析與匹配，發現校園空間教室內的座椅、課桌等一般設施與應急避難所需的防災頭巾、救援擔架等產品在資源上存在著一定的匹配關系。根據此分析映射可以講相應的設施進行功能匹配與整合，在此過程中會遇到技術矛盾和物理矛盾。將校園人員最為密集的教室中使用率較高的座椅作為系統設計研究對象，使座椅滿足平震結合的功能。

利用SAFC模型來進行系統矛盾分析。所涉及的應急避難產品要滿足在平時和受災時均可使用的功能，即靈活性，防災，性，封閉性等屬性，最主要的是在使用環境上的適應性。因此座椅的設計在結構和材質上要滿足可變性。因此在結構和材質上進行改變可以滿足“適應性”和“可變化性”有用功能，但是會帶來技術上的“復雜性”的有害功能。因此技術矛盾是“適應性”VS“復雜性”。

物理矛盾是在要求同時實現。結構可變化性”和“結構簡單性”的兩個有用功能的前提下，對座椅的設計提出了截然不同的要求，既要可以適應不同的環境狀態，還要結構簡單。

由SAFC模型分析得到技術矛盾的兩個技術參數：36.復雜性和35.適應能力（39個技術參數）應急避難產品可以滿足適用于不同環境的特點，但是會增加應急避難產品結構的復雜性。通過矛盾矩陣中39x39的對稱矩陣，找到從好的方向發展的35（適應能力）以及不使它惡化的36（復雜性），通過交叉我們得到四條發明原理：15，29，37，28。從所對應的40條發明原則中找到分別是15（動態），29（氣壓與液壓），37（熱膨脹），28（替代機械系統）

經過SAFC模型分析所得到的物理矛盾為：應急避難產品既要適應環境還要容易操作。在解決物理矛盾時采用矛盾分離的方法，其中符合平震結合理念的時間分離法，即在某個時間一種方案，其他時間另—種方案。

經過技術矛盾和物理矛盾的解決得出共同的發明原則15（動態性原則），并對動態性原則進行分析，動態性原則都包括：（1）材質及外部環境的改變；（2）折疊與拆分；（3）狀態轉化（從不動轉為移動）；（4）柔性形變（增加自由移動的程度）

根據上述原則的分析，提出了出了適用于地震以及平時使用具有多種功能的應急座椅的設計思路，震時通過折疊，重組使座椅變成應急救援擔架或者個人避難單元，見圖2：

3結論

現狀分析發現，校園應急避難建設仍不夠成熟健全，無法保證人員相對安全。因此通過對受災人群的需求分析等明確了校園應急避難產品的功能需求。應急避難產品設施等的合理規劃以及設計對于災害發生時保障人員的安全有重要作用，在平震結合理念下的應急避難產品的設計有利于節約有限的校園空間資源，能夠最短時間內提高人員救援率，降低傷亡人數，對于地震災害的應對具有很強的現實意義以及社會價值。

本文從理論研究和設計實踐兩個方面對校園應急避難產品設計系統進行研究，以期為校園應急避難產品設計的構建提供參考，對于引起地震救援部門等機構對于校園應急避難方面的重視，真正為地震救援提供實際的幫助。