基于TRIZ 理論的模塊化行李箱設計研究

桂林電子科技大學 郭一昕 朱鳴飛

TRIZ 理論作為一門專門為創造問題和解決問題提供理論和解決方法的工具，在產品設計中得到了廣泛應用。行李箱在經歷了幾十年的發展，從傳統的手工制作、作坊式管理，發展到機械化生產，再到現代企業模式化管理。我國箱包行業在“十三五”期間呈現出以區域經濟為格局的產業集群，并且這些產業集群已形成了從原料、加工到銷售、服務一條龍的生產體系，成為箱包行業“十三五”期間發展的中流砥柱，同時也拉動了當地經濟的發展[1]。我國一直是全球箱包最大的消費市場，龐大的消費能力促使行李箱行業在國內得到迅速發展。一個好的設計應該超出用戶的期望，創造并引導用戶的需求[2]。因此，針對人們對行李箱需求的不斷提升，需要設計一款符合多數人群需求的行李箱。

1 TRIZ 理論概述

通過TRIZ 理論可以以系統的觀點來為產品設計提供新的方向，TRIZ 理論認為任何形式的產品都能夠作為一個系統進行分析，按照一定的客觀規律進行改良。在眾多解決工具中物質—場作為常用的一種產品設計思路，有著至關重要的作用，其根據用戶描述來確定產品的痛點，為設計者指明解決問題的方向。所有的功能都可以拆分為三個基本元素，即使用的工具、場和目標。

物質指的是某種物質，可以指單一的物體，也可以是整個系統，具體情況取決于環境的變化。場指的是某種功能使用或者改進所需要的手段或方法，例如：磁場、電能、機械能、光能等。物質—場模型分為有效完整的模型、不完整的模型、非有效完整的模型、有害的模型四大類，如圖1 所示。根據四大類模型圖準確分析出產品的問題所在，是解決問題的有效手段。

圖1 物場模型的四種模型圖

文章主要針對行李箱的內在儲存方式進行模塊化設計，通過TRIZ 原理中的物質—場分析法中的非有效完整模型進行設計。根據發明原理1（分割原理）和發明原理15（動態性原理），利用活動隔板將行李箱內部空間分隔為多個收納空間，隔板可根據物品的情況上下左右調節空間大小[3]。針對物品放置的種類不同，將行李箱設計為干濕分離，收納潮濕物品的隔層材質為防水材質。筆記本電腦及平板電腦拿取不方便，可以在行李箱外側設計開口來拿取筆記本電腦等，同時設置密碼鎖防止被偷竊。

2 國內外研究現狀

2.1 國內發展現狀

根據國內大數據的保守統計，我國箱包產業的市場容量已經達到150 億，增長潛力更是在持續增加。根據中國產業信息網《2018—2024 年中國箱包行業市場現狀分析及投資前景預測報告》統計：我國的箱包市場主要是行李箱市場正處于迅速的發展期，從宏觀上看，它受到國家旅游業、對外企引進、產業區域化的影響[4]。龐大的數字增加了國內消費者的購買數量，而國內并沒有這樣一款可拆卸的行李箱滿足人們不同的需求，國內主要還是傳統的一體式行李箱。面對新的形勢，生產企業也在不斷探索，打造屬于自己的品牌。

愛華仕箱包作為國內知名品牌近年來發展迅速。愛華仕箱包秉承著工藝筑夢的設計思路，在外觀設計上大膽前衛、個性十足；在功能上針對不同的應用場景設計不同款式的箱包，例如春節返鄉類型的行李箱比傳統行李箱容量多30%。隨著用戶的支持及技術的不斷創新，愛華仕箱包已成為國內箱包產業的風向標。

2.2 國外發展現狀

國外目前研究出的行李箱功能及形式都能達到較高的水準。國外行李箱目前具備的功能有便捷的充電裝置，一個行李箱可拆分為一個箱子和一張桌子，也有可以自己移動的行李箱等。國外更傾向于智能技術的運用，解決更多人的行為方式與行李箱的問題。例如，名為Travelmate 的行李箱，其最大的設計特點是行李箱能夠跟隨用戶移動，優點在于使用時能解放用戶雙手，攜帶更多的行李；行駛速度為每小時11 公里，比普通人行走速度還要快。另外，還有許多的功能選項，例如行李箱原地轉動、指示燈閃爍、緊急停止，在內部配置能與手機互聯的傳感器，根據手機定位跟隨行走。

另外一款名為Plevo 的智能行李箱在功能上也具有創新點，既能保證財物安全又能防止衣物褶皺。Plevo 行李箱可以從兩側打開，在正面頂部空間安裝有掛衣桿，將衣物掛在衣架上防止衣物褶皺；背面分為可斜拉打開的空間存放飾品等物品。在安全方面加入了指紋傳感器，直接使用指紋開鎖。此外，為避免行李箱超重在內部設置電子秤功能，可隨時查看行李重量。

行李箱Modobag 是首款混合設計的行李箱，既可以手提使用又可以作為交通工具使用。同時，配備有200 瓦的電動機驅動行李箱前進，搭配可折疊的腳踏板和把手，便于快速到達登機口。行李箱最高可承受大約80 公斤的重量，充電電池續航距離約為9.6 公里。此款行李箱更為注重用戶體驗，為用戶提供了更好的旅行體驗。

3 模塊化行李箱設計調研

3.1 行李箱市場調研分析

了解市場上行李箱的形狀、功能、結構、材料、攜帶方式、取放方式，及用戶對行李箱的不同需求和使用體驗[5]。我國市場銷售的行李箱多數為商務行李箱，商務行李箱外觀簡潔大方，功能便捷便于操作，能夠收納更多的行李，整體材質堅硬安全性高且價格適中。全國行李箱生產的數量基本能滿足市場的需求，但行李箱品種更新換代快，一些式樣精美、功能齊全、符合時代潮流的行李箱生產供應仍然不足[6]。行李箱消費主要受到國內旅游業的影響，消費者主要根據旅行地點、行程、行李重量，以及可使用時間來決定購買類型，因此用戶需要一款能適應不同場景的行李箱。行李箱作為運輸工具并沒有特定的約束使用條件，首先從學生角度出發，學生在使用行李箱的時間主要集中在開學季和假期這種人流量較大的環境中。學生人群對于行李箱的主要需求在于在合適的尺寸下，提高行李箱空間的收納率。另外，裝滿物品的行李箱在使用的過程中過于笨重，會給用戶的使用帶來不便。

在行李箱的產品特點和外觀上，大部分行李箱產品設計特點千篇一律毫無亮點，與此同時眾多同類型產品在設計細節處又缺少人性化的設計[7]，這種現象導致行李箱種類繁多，但并不能解決多數的實際問題，無法解決用戶的具體痛點。

其次為經常需要出差的白領及商務人員也會頻繁地使用行李箱，該用戶人群主要在兩座城市或者多座城市之間頻繁穿梭，使用行李箱尺寸偏小而且不需要攜帶很多東西。該用戶人群需要在往返途中與客戶等其他人員進行往來，電子產品的使用率較高，常常需要在動車等交通工具上使用筆記本電腦等電子產品進行辦公。于是從行李箱拿取筆記本電腦、手機充電器、數據線等情況時常發生，給用戶人群帶來很多不便。其中攜帶方式、取放方式、附加功能等均存在可改進的部分，可結合后續調研綜合分析，進行創新設計[8]。

3.2 用戶行為調研分析

研究行李箱用戶的使用行為目的在于針對不同用戶在使用行李箱的同一個功能上做出的反應，從中找出其中的差異性和規律性。然后將這些差異性和規律性帶入到TRIZ 理論中的物質—場模型中進行套用分析，從而分析和解決問題優化用戶使用行李箱的用戶體驗。根據用戶分析可以將問題分為以下幾類：行李箱的使用不夠靈活、行李箱內不能很好地進行分類、行李箱滑輪的問題、無交通工具情況下的運輸問題等，從這幾類問題中分別找到解決方法并且融入產品設計中。

3.3 行李箱使用方式分析

行為是有機體對于所處環境的反應形式，可以理解為帶有目的性行動的連續集合[9]。不同人群購買行李箱的目的也不相同，所注重的點也不相同。為了進一步了解多數行李箱目前存在的痛點，通過網絡調查對行李箱的使用方式進行分析。不同用戶使用行李箱攜帶的物品不同，大致分為：筆記本電腦、充電器、平板、充電寶、衣帽、資料、紙質文件、錢包、食物等。其中貴重物品會放在單獨夾層；隱私物品一般會放在行李箱內部，避免公共場合打開行李箱時暴露個人隱私；充電寶等物品一般都放在容易拿取的位置；筆記本、平板等因為拿取不方便導致拿取次數較少。行李箱在拿取方式上可分為拉桿式和手提式。拉桿式行李箱可放置重量較大的物品；手提式可將行李箱上下收縮后使用，體積減少便于手提攜帶，避免磕碰等。安全性是產品不可避免的問題，加入定位系統及指紋開鎖方式能降低物品丟失的概率，可以將貴重無法貼身攜帶的物品放置到行李箱內保存。行李箱在特定時間會充當臨時放置物品的角色，基于此問題需要加強產品表面的摩擦力度和行李箱側面的耐用性，同時減少行李箱放置后的滑動磕碰或者丟失的情況。

4 基于TRIZ 理論的模塊化行李箱設計思路

4.1 行李箱造型設計

結合上述的解決方案，對行李箱進行創新性設計。曲面化原理是指利用曲線或曲面替代原有的線性特征。具有如下三層含義：將直線部分用曲線替代，將平面用曲面替代，將立方體改成球形。利用滾筒、球體、螺旋，從直線運動過渡到旋轉運動[10]。通過該原理將行李箱的邊角處都采用圓弧型設計，避免磕碰增加美觀性。

根據圖2 的物質—場躍遷分析，可以在行李箱（S2）表面包裹保護層（S3），來改善行李箱與地面（S1）所組成的技術性功能，減少摩擦。行李箱的滑輪由外露改為內嵌式，防止磕碰造成滑輪脫落增強穩定性。

圖2 向外部復雜物質—場躍遷

4.2 行李箱功能設計

通過多維原理將行李箱內部結構劃分明確，將單一結構改為多維結構。行李箱兩側分別進行相對獨立的設計，在行李箱兩側隔板及內部用間隔密封性材料進行分隔，形成隔離空間起到一定的保溫和防潮作用。中間分隔布料分為左右兩片，分別密封左右兩邊的行李，左右兩邊可以放置易碎或者體積小的物品，防止打開行李箱滑落破碎。中間的兩片布料在不使用的情況下通過拉鏈的方式合成一個，不透氣材質方便干燥物品與非干燥物品的分隔。

根據發明原理8——預置防范原理，預置防范原理指事先準備，應對可能出現的故障或問題，以提高系統的可靠性。在行李箱攀爬樓梯時，行李架會遭受持續性的沖撞受力，長時間的沖撞會導致行李架變形和受用壽命縮短。根據預置防范原理，在行李箱底輪的外殼內部設置有導軌，可改善行李架的受力情況，提高行李架的穩定性。根據發明原理11——動態原理，動態原理為通過運動或柔性處理，以提高系統的適應性，將物體不動的部分變成可動的，增加其運動性。如對三星輪機構的行星架做動態處理，即將行星架設計為可動的[11]。可動的行星架在面對不同的場景時可以減緩行李箱的擺動幅度，使用拉桿的情況下更加省力。

在行李箱左右兩側箱內加入活動隔板對內部空間分為多個可移動模塊，隔板用手操作可上下左右滑動并且固定住，并根據放入物件體積進行針對調節，主要解決大小不一的物品無法整齊擺放導致行李箱內部的雜亂問題。如果大體積物品需要占用半個或整個行李箱的話，可以把隔板移動至左右兩邊及上下兩邊將整個空間騰出放置大型物品，另外隔板還有一定的防潮功能。在旅游行程中，將衣物折疊放在各個小空間，對不同類衣物分門別類放置，避免翻亂其他物品。在左右隔板處設計拉鏈式口袋，用于存放小物品。在左右行李箱設計夾層用于放置私密物品，防止公共場合打開行李箱隱私泄露，保護個人隱私。分隔模塊化設計方便用戶存放不同尺寸的行李。在行李箱內部設計夾層來專門收納需要隨身攜帶的電子產品，并且在行李箱外側設計開口進行拿取，此設計方法主要針對目前年輕人群經常攜帶電子產品的問題，通過行李箱外側開口拿取可以有效提高辦公效率，同時放置電子產品的隔層與其他位置不相通，防止打開后物品滑落丟失。使用模塊化分隔方法對行李箱內部進行設計及布置，把潮濕的物品放置在塑料隔層中，塑料隔層位于最下層，進行雙層隔離，保證其他物品不會受到影響。

根據調研發現很多用戶希望行李箱在沒有裝滿物品或者只有少量物品的情況下可以縮減行李箱體積減少占用空間。在行李箱中間加入束腰結構，上下兩部分可以向中間收縮減少行李箱體積，便于在交通工具上存放，也可將收縮后的行李箱手提使用。

由于我國航空規定攜帶電池的電子產品不得托運，需要過安檢檢查，因此行李箱所攜帶的具有充電功能的電池應設計成可拆卸組裝的方式，且電池體積較小，滿足一般的充電需要，拆卸攜帶不會占用很大的空間。

4.3 行李箱材料設計

行李箱的材質主要有真皮、棉麻、帆布、合金等類型，不同的材料在價格、耐用性、透氣性、品質等方面都有一定差別。現存多數行李箱材質多為聚碳酸酯材料，聚碳酸酯材料作為一種常見的塑料材質，經常被用來代替玻璃，很多商家為了防止產品在運輸或使用過程中產品損壞使用聚碳酸酯材料。行李箱以模塊化為基礎，行李箱內功能繁多，需要材質更加堅硬耐磨性更好的材質，在此選用鋁鎂合金作為行李箱外殼材質，這種材料具有耐磨性強、材質輕盈等特點。箱底萬向輪材質為使用較多的工業合成塑料，滾輪外層增加了耐磨的橡膠材質合成的保護層，能夠增加輪子的使用壽命，又能減小與地面摩擦產生的噪音，起到一定的緩沖作用。行李箱的拉桿采用鋁合金材質，鋁合金用途廣泛，質地輕盈，堅固不容易變形，不生銹。行李箱內部材料采用材質耐用性強的尼龍、聚酯纖維材料，收縮拉桿采用質地堅硬的鋼鋁合金材料，材質輕便并且質地堅硬耐用性強。

圖3 行李箱

5 總結

文章以TRIZ 理論為基礎對模塊化行李箱設計進行深入研究，將行李箱的使用行為、設計方法，以及用戶行為習慣進行系統的調研分析，結合物質—場分析法將用戶痛點進行逐一解決，并且找到設計切入點，將具體設計切入點轉化為TRIZ 標準問題，對行李箱進行模塊化設計。伴隨著我國民眾日益增長的使用需求和審美需求，行李箱的設計不能只憑借單一的外觀或者單一的功能作為設計思路，更需要設計師將功能與外觀相結合，更好地滿足用戶需求。