基于QFD和TRIZ集成的臺燈創(chuàng)新設(shè)計

劉恒麗 李曉娜 陳澤鵬

關(guān)鍵詞：QFD TRIZ 臺燈 插座 創(chuàng)新設(shè)計

引言

創(chuàng)新是企業(yè)的活力之源，尤其在市場競爭日趨激烈的現(xiàn)代社會，是否具備創(chuàng)新的精神，能否對自己的產(chǎn)品進行創(chuàng)新設(shè)計，創(chuàng)造高經(jīng)濟附加值的產(chǎn)品已經(jīng)成為企業(yè)在殘酷市場競爭中生存和發(fā)展的重要途徑，因此，拓展新的設(shè)計思路，設(shè)計新的產(chǎn)品便成為了設(shè)計師們致力研究并應(yīng)用的強有力工具。目前，各國學(xué)者專家在創(chuàng)新設(shè)計理論方面的研究已獲得了大量的成果，這些研究證明，許多創(chuàng)新設(shè)計理論都是在QFD和了RIZ的基礎(chǔ)上被提出的，QFD和了RIZ對于創(chuàng)新理論的實踐具有重大的指導(dǎo)意義，能夠把設(shè)計師直接引向創(chuàng)新解，并能夠準確、高效、務(wù)實地完成產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。

一、QFD/TRIZ集成模型

QFD理論的核心思想是：產(chǎn)品開發(fā)過程中必須重視客戶的實際需求，了解客戶的消費欲望，掌握客戶的消費偏好是產(chǎn)品開發(fā)成功的關(guān)鍵，QFD理論強調(diào)企業(yè)要改變傳統(tǒng)的思想認識，要將滿足客戶的需求作為產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品研發(fā)的目標，從而保證企業(yè)研發(fā)的產(chǎn)品能夠得到市場的認可，使產(chǎn)品研發(fā)成為企業(yè)發(fā)展的動力。了RIZ理論的基本思想是：所有的工程系統(tǒng)都是按一定客觀規(guī)律發(fā)展進化的，人們一旦掌握了這些規(guī)律，就能大大推動產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計速度、預(yù)測產(chǎn)品未來的發(fā)展趨勢。其所提供的大部分創(chuàng)新原理是為了解決技術(shù)系統(tǒng)存在的物理矛盾和技術(shù)矛盾。

QFD通過采用矩陣的形式構(gòu)造質(zhì)量安全體系，平衡用戶需求和產(chǎn)品設(shè)計之間的關(guān)系，并將用戶對產(chǎn)品的要求作為設(shè)計和研發(fā)新產(chǎn)品的核心。通過對消費者需求的研究和分析，來確定消費者需求與產(chǎn)品之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)以消費者的需求來幫助企業(yè)制訂新產(chǎn)品的研發(fā)計劃、明確新產(chǎn)品設(shè)計的客觀條件。但對于質(zhì)量屋中出現(xiàn)的技術(shù)沖突，QFD不能很快找到切實可行的，解決問題的方法與合理的設(shè)計途徑。然而TRIZ理論的矛盾矩陣表及相對應(yīng)的40條發(fā)明問題解決原理能解決此問題。TRIZ將設(shè)計中遇到的技術(shù)沖突轉(zhuǎn)化為TRIZ的問題模型，再根據(jù)發(fā)明原理進行解決。基于QFD和TRIZ集成的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計模型（如圖1）所示。首先，通過對質(zhì)量安全體系矩陣模型的分析，來確定兩者之間的矛盾所在;然后利用TRIZ理論來識別矛盾類型，將技術(shù)沖突參數(shù)定義到39個標準參數(shù)，建立矛盾矩陣表，并分析推薦的發(fā)明原理，確定最終解決方案。

二、基于QFD和TRIZ集成的臺燈創(chuàng)新設(shè)計方法

辦公桌用臺燈和插座是人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钏仨毜模嬖诓槐阒?據(jù)此，基于QFD和TRIZ集成理論進行臺燈創(chuàng)新設(shè)計，主要方法步驟（如圖2）。

（一）現(xiàn)有臺燈與移動式插座現(xiàn)狀分析

目前市場上現(xiàn)有的臺燈種類繁多，顏色、外觀形狀及功能豐富多彩以滿足不同人群的需求。在人們生活中，臺燈是不可或缺的照明工具，辦公桌或書桌都會放置臺燈提供照明。因此，臺燈對于桌面空間的占有是必須的。

同時為了生活和工作方便，一般在辦公桌上放置有插座，優(yōu)點是具有更多的插孔便于給更多的電子設(shè)備充電，并且能夠解決遠距離電器的連接問題。但缺點也同時存在，移動式插座本身及其繁雜的電線會占有桌面大量的空間，使桌面變得擁擠雜亂，不易整理，甚至影響工作效率;較長的電線給生活及工作帶來諸多不便，與其他電器的電線容易糾纏，也存在安全隱患?，F(xiàn)在也出現(xiàn)了一些新型的移動式插座，取消電線，但在固定式插座上使用并不太穩(wěn)固。

（二）消費者對臺燈和移動式插座的需求分析

臺燈和插座的設(shè)計應(yīng)根據(jù)大眾用戶的需求進行設(shè)計。在需求調(diào)研中，用戶直接提到的需求，一般為顯性需求，是消費者明確要求產(chǎn)品應(yīng)具有的屬性，沒有表達出的為隱形需求，隱形需求一般可以通過顯性需求的滿足同時得到滿足。根據(jù)調(diào)研，總結(jié)出用戶對臺燈和插座的需求為：安全可靠，能夠提供足夠照明度，電源線長度適中，能提供更多功能，外觀造型美觀大方，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強。例如，滿足用戶對臺燈提供更多功能的需求能增加臺燈的實用性;滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的需求能增加臺燈的耐用性。

（三）質(zhì)量屋及矛盾矩陣表構(gòu)建

基于目前臺燈和移動式插座的問題，依據(jù)所提出的QFD/TRIZ集成模型與創(chuàng)新設(shè)計方法步驟，通過對市場的實地考察，采集相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行整理和分析，挖掘用戶的需求信息，了解用戶對產(chǎn)品的要求，并根據(jù)這些信息，從產(chǎn)品的功能、造型等要素出發(fā)，總結(jié)出設(shè)計要求，并結(jié)合用戶的實際需求來構(gòu)建QFD質(zhì)量安全模型，最后通過對產(chǎn)品功能的分析，明確整個系統(tǒng)的各個功能（如圖3）所示。

從（如圖3）中分析出呈負相關(guān)關(guān)系的技術(shù)特征，即材料與重量兩個參數(shù)間呈負相關(guān)關(guān)系。然而材料與體積、成本有關(guān)，重量與穩(wěn)定性又有聯(lián)系。當體積增大時，用材量增加，成本就會增加，重量增加，但穩(wěn)定性較大;當選擇強度大，密度小的材質(zhì)時，重量會減輕，但成本增加，穩(wěn)定性下降;這幾個參數(shù)間存在著矛盾關(guān)系。因此，將材料分解成“體積”和“成本”這兩個參數(shù)，由重量延伸到“穩(wěn)定性”。再結(jié)合TRIZ理論的39個工程參數(shù)，“體積”、“成本”、“重量”和“穩(wěn)定性”分別用“物體靜止狀態(tài)下的體積”、“物體質(zhì)量的損失程度”、“靜止狀態(tài)下物體的重量”和“結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”來表征。根據(jù)前面分析，確定惡化和改善參數(shù)，建立矛盾矩陣表（如表1）所示。從表中看出，存在三對技術(shù)矛盾，即“結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”與“靜止物體的體積”、“結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”與“物質(zhì)損失”、“靜止物體的量”與“物質(zhì)損失”。

（四）技術(shù)矛盾解決及臺燈創(chuàng)新設(shè)計

根據(jù)（如表1）所示，基于TRIZ理論，解決上述三對技術(shù)矛盾的發(fā)明原理內(nèi)容、實際問題分析及結(jié)果（如圖4）所示。由原理2得到的啟示是將系統(tǒng)中必要的功能挑出，針對臺燈和插座，其主要功能就是照明和提供電源，保留這兩個基本功能，其他放棄;由原理5合并得到的啟發(fā)是將臺燈和插座進行功能合并，既能照明又可以提供電源;由原理P3得到的想法是將靜止的臺燈變?yōu)檫\動部件;根據(jù)原理14和35改變臺燈的形狀，使其更簡潔;根據(jù)原理28得到通過電流實現(xiàn)臺燈和插座相互作用的想法;根據(jù)原理34，提出拋棄移動式插座。

根據(jù)以上分析，分離出臺燈和插座的必要功能，改良臺燈的外觀造型，使其更簡潔，并便于改為活動部件，通過電流與插座完成相互作用，在此基礎(chǔ)上，提出拋棄移動式插座，將臺燈和插座進行功能合并，用臺燈替代插座，將臺燈和移動式插座進行組合的設(shè)計思想，集照明和插座功能集于一體，從而使創(chuàng)新問題的沖突得以解決。

基于上述將臺燈與插座組合設(shè)計的思想，確定設(shè)計方案，組合臺燈設(shè)計過程（如圖5）所示，設(shè)計細節(jié)（如圖6）所示，最終效果（如圖7）所示。組合臺燈由燈身、插座和底座三個部分縱向組成，三部分通過插頭與插孔進行組合。插座四面均有插孔，包括兩相與三相。只需要臺燈電源線，即可為更多的電子產(chǎn)品提供電源;此外，用戶可根據(jù)個人需求，將插座拆下，將燈身與底座組合成一盞新的臺燈。組合設(shè)計的臺燈不僅能照明，同樣能為電子產(chǎn)品提供電源插座，節(jié)省了公桌空間，同時避免了移動式插座存放及尋找的問題。

結(jié)語

將QFD和丁ROZ理論進行有機的結(jié)合，建立以市場需求為導(dǎo)向的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計模型。運用該模型對臺燈進行創(chuàng)新設(shè)計，建立臺燈的質(zhì)量屋，對其中呈負相關(guān)關(guān)系的參數(shù)進行沖突分析，再根據(jù)TRIZ理論建立矛盾矩陣表，依據(jù)推薦的發(fā)明問題解決原理，提出拋棄移動式插座，將臺燈與插座的功能組合，替代插座的設(shè)計思想，不僅拓展了臺燈的功能，還節(jié)省了辦公桌的空間，為人們生活帶來方便，同時實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程。