基于用戶旅程圖與TRIZ理論的廚具設計研究

金信琴 肖富民 張簡一

摘要：探索家庭環(huán)境下的廚具創(chuàng)新設計方向，設計一套結構簡單、使用方便，適用于老年人等體質較弱人群的廚具。采用用戶旅程圖與TRIZ發(fā)明原理對廚具進行創(chuàng)新設計。首先，研究老年人下廚活動整體過程并繪制用戶旅程圖。其次，運用TRIZ工具對過程中每階段用戶的使用問題進行研究，并提出解決方案。最后，根據(jù)所得發(fā)明原理進行廚具創(chuàng)新設計。運用用戶旅程圖與TRIZ理論完成了一套老年人等體質較弱人群烹飪廚具的設計；運用人機工程學思想計算了廚房作業(yè)區(qū)的尺寸。該方法可以為產(chǎn)品適老化改造提供解決思路的參考。

關鍵詞：用戶旅程圖 TRIZ 廚具設計 適老化 人機工程學

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2023）17-0107-05

Abstract：Explore the innovative design direction of kitchenware in the family environment；a set of kitchenware with simple structure and convenient use is designed，which is suitable for the elderly and other people with weak physique. Innovative design of kitchenware is carried out by using the user journey map and TRIZ invention principle. Firstly，the whole process of cooking activities for the elderly is studied and the user journey map is drawn. Secondly，the use of TRIZ tools in each stage of the process is studied，and solutions are put forward. Finally，the innovative design of kitchen utensils is carried out according to the principles of the invention.The design of a set of cooking utensils for the elderly and other people with weak physique is completed by using the user journey map and TRIZ theory. The size of the kitchen working area is calculated by using the idea of ergonomics.This method can provide a reference for product aging modification.

Keywords：User journey map TRIZ Cookery design Suitable for aging Ergonomics

引言

目前在中國，廚房用具一般都是針對成年人而設計的。烹飪用具的設計與規(guī)劃并沒有良好地適應人口結構的變化，導致老年人等體質較弱人群在使用中問題層出。

一、廚具設計研究現(xiàn)狀

隨著電力成為人類日常生活的主要能源，廚具也步入了電氣時代。電能的崛起與科技的進步在改變人類生活的同時，也給廚具的設計帶來了更多的可能性[1，2]。

在理論研究方面，李和森等人[3]在廚房作業(yè)區(qū)尺寸界定的基礎研究中，對人體在廚房作業(yè)環(huán)境的活動范圍進行了建模計算；使用計算機視覺行為檢測技術記錄不同身高人群在廚房作業(yè)區(qū)下的使用行為，通過人機工學尺寸計算思想求出了各作業(yè)區(qū)的基本尺寸；韓琦等人針對殘障人士做了無障礙廚房的設計研究工作[4]；柳冠中在大師眼中的中國式廚房一書中探索了目前國內廚房中普遍存在的痛點[5]。可以看出，眾多研究聚焦于對廚具的使用環(huán)境（廚房）、使用體驗來進行廚具設計研究。

目前國內市場上，廚電行業(yè)里具備較大影響力的品牌有老板電器、方太、美的、華帝、海爾等。圖1是這幾個品牌的在售廚電套裝產(chǎn)品。可以看出圖中海爾、老板電器與方太的產(chǎn)品是從產(chǎn)品的功能角度出發(fā)進行設計的，而美的與華帝的產(chǎn)品則是注重表現(xiàn)廚房產(chǎn)品給人的品質感受與視覺美感。

目前，市場上缺失考慮老年人等體質較弱人群生理因素的廚具產(chǎn)品，在學術領域中理論指導與參考案例也相對匱乏。因此，在設計時應該注意到該類群體的需求，故文章選取老年人作為主要研究對象來進行廚具設計研究。

二、基于用戶旅程圖的廚具使用問題研究

用戶旅程圖（Customer Journey Map）是服務設計中的一種常用方法，以時間順序描述用戶在整體流程中分階段產(chǎn)生的體驗情緒[6]。本次廚具設計研究中使用用戶旅程圖來尋找用戶使用過程中的痛點，分析每個痛點背后的機會點。以此作為改善的基點，確定待解決的問題。

做菜事件全程可分為準備階段、制作階段與就餐階段，其中準備與制作兩階段過程繁瑣無聊且過程中存在一定危險，故過程中用戶情緒體驗較為低沉。制作階段主要涉及刀具等產(chǎn)品，所以本文主要分析制作階段用戶的心路歷程，并且選定用戶做第一道菜肴的過程進行心理變化研究，以便分析用戶由備菜到完成一道菜的整個流程內部的情緒體驗并繪制成圖，如圖2所示。

圖2中可以看出，用戶在整個烹飪過程中的體驗感受普遍較低，可以得出這是由于做飯任務的繁瑣與壞體驗而導致的。接下來整理目標用戶在下廚活動中所遭遇的問題，并運用TRIZ理論進行進一步分析。

三、TRIZ理論在烹飪用具設計中的研究

TRIZ理論發(fā)源于前蘇聯(lián)發(fā)展于歐美，其是發(fā)明問題解決理論，是一門科學的創(chuàng)造方法學[7]。TRIZ理論為解決問題提供了一系列工具，本文主要選用其中40個發(fā)明原理、阿奇舒勒矛盾矩陣與物場模型這3種方法工具來進行廚具創(chuàng)新設計實踐。

在烹飪時用戶在具體廚具的使用方面存在的問題如表1所示。其中炒鍋的拿取、鍋鏟與湯勺的控制等問題在老年群體使用過程中更為常見，而燃氣灶的高度問題對于身高較高的用戶來說影響更大。下面利用TRIZ理論中的阿奇舒勒矛盾矩陣與物場模型分析來尋求具體問題的解決方法。

（一）阿奇舒勒矛盾矩陣

阿奇舒勒將39×39個通用工程參數(shù)和40個創(chuàng)新原理結合起來構成了阿奇舒勒矛盾矩陣。在該矩陣中橫軸為惡化的參數(shù)，縱軸為改善的參數(shù)，通過對應參數(shù)能夠求出可運用的發(fā)明原理，以此來構建問題的可能解集合。應用阿奇舒勒矛盾矩陣解決問題的流程如圖3所示[9]。下面運用這一方法尋求老年人在燃氣灶、湯鍋使用過程中出現(xiàn)問題的對應解決方法。

1.老年人在使用燃氣灶的過程中主要出現(xiàn)了火力難以控制與難清洗這兩個問題。

（1）高度不適。這一問題在用戶烹調活動中造成做菜過程吃力、做菜姿勢不適等影響。其中關鍵問題在于現(xiàn)有燃氣灶的高度主要是按照通用原則來設立，但對于較為矮小與高大的群體來說，這些通用的尺寸設計不怎么友好。這一關鍵問題可以轉換為技術矛盾問題：如果要降低或提升燃氣灶的使用平面高度，則烹調區(qū)臺面的高度也得做適當提升或降低。

（2）難清洗。這一問題出現(xiàn)在用戶烹調完成后，其關鍵問題在于降低清理難度，讓完成烹調后隨手便可清理干凈。這一關鍵問題可以轉換為技術矛盾問題：如果要降低清潔燃氣灶的復雜度，可以將燃氣灶面板材質更換為更易清潔的材質，但面板材質的更換必然需要先滿足功能的實現(xiàn)。

2. 老年人在使用湯鍋燉湯的過程中主要出現(xiàn)了燙手與不便觀察鍋內情況這兩個問題。

（1）燙手。這一問題主要發(fā)生在觀察鍋內情況時，拿起鍋蓋被熱氣或鍋蓋蓋面燙傷。關鍵問題在于拿起鍋蓋觀察鍋內情況這一動作存在一定風險性，需要小心留意。可以描述為技術矛盾：要減少燙傷的風險，可以降低溫度，但是烹調需要適當?shù)募訜帷?/p>

（2）不便觀察鍋內情況。煲湯講究文火慢燉，過程中需要查看食材、湯汁的變化，但加熱使得鍋內湯汁蒸發(fā)，難以直接觀察其中的情況。其關鍵問題在于讓鍋蓋不受蒸汽影響，便于直接觀察鍋內情況。其中技術矛盾為：如果要鍋蓋透出國內情況，則需要消除水蒸氣，但煲湯過程會有源源不斷的水蒸氣出現(xiàn)。

根據(jù)上述對燃氣灶、湯鍋使用問題的技術矛盾分析結果，求出各系統(tǒng)中改善的參數(shù)與惡化的參數(shù)，查找阿奇舒勒矛盾矩陣得到對應的TRIZ發(fā)明原理，結果如表2所示。

經(jīng)過對比篩選，對于燃氣灶高度不適問題選取24號TRIZ發(fā)明原理（借助中介物原理）進行問題解決；對于燃氣灶難清理問題選取2號TRIZ發(fā)明原理（抽取原理）進行問題解決；對于湯鍋燙手、不便于觀察鍋內情況問題兩問題運用10號、11號TRIZ發(fā)明原理（預先作用原理、事先防范原理）進行問題解決。

（二）物場分析

物場分析是將系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題繪制成最小技術系統(tǒng)模型（僅包含兩個物質和一個力場及三者之間的關系），分析模型內部兩個物體（S1、S2）與場F之間相互關系來尋求系統(tǒng)問題解決方案的方法。表3是物場模型中的異常表現(xiàn)的常見情況。

一個有效且完整的物場模型（正常模型）是由域場Field（F）和物質（S1、S2）組成，其中場F通過S2作用于S1并對S1為有效作用。在實際情況下，物場模型存在3種異常情況：①不完整模型，②效應不足的完整模型，③有害效應的完整模型。關于這3種異常情況，物場模型理論提供了6種一般解法與76種標準解法。下面對老人烹調過程中運用炒鍋、鍋鏟、湯勺發(fā)生的問題進行物場分析。

1.炒鍋。體質較弱用戶在拿取炒鍋時，尤其是需要將裝有菜品的鍋移動時，顯得有些吃力。其中出現(xiàn)問題的兩部位為S2炒鍋和S1手，場F1為力場，在物場模型中力場通過S2炒鍋作用于S1手，在作用過程中炒鍋對于手的作用屬于效應有害的情況，由此形成了一個有害效應的完整模型。對應物場模型的繪制以及所選用解決方法如圖4所示。根據(jù)物場分析結果得出解決方法：設計炒鍋把手結構，借助杠桿力場以幫助老年人等體質較弱人群輕松拿取鍋具。

2.鍋鏟。在炒菜時，需要運用鍋鏟翻攪菜品使其均勻受熱，這一環(huán)節(jié)較為耗費體力且容易將飯菜翻出鍋沿。物場模型中產(chǎn)生作用的兩部位分別為S2鍋鏟和S1手、S2鍋鏟和S1飯菜，場F1分別為力場、力場，在物場模型中形成了兩個有害效應的完整模型。對應物場模型的繪制以及所選用解決方法如圖5所示。根據(jù)物場分析結果得出解決方法：增加機械場系統(tǒng)來輔助用戶完成炒菜動作并優(yōu)化系統(tǒng)運行方式，減少操作不當產(chǎn)生的飯菜灑落問題。

3.湯勺。老年人盛湯時，易出現(xiàn)湯汁灑落問題。在物場模型中產(chǎn)生作用的兩部位為S2湯勺和S1湯汁，場F1分別為物理場，形成了效應不足的完整模型。對應物場模型的繪制以及所選用解決方法如圖6所示。從物場模型解法：增加新的作用場來抵消原有場的有害效用方法得到啟發(fā)，參照古代中國用來攜帶沉香的器具來設計湯勺結構解決湯汁灑出問題。

四、烹調區(qū)設計分析

自人機環(huán)境概念提出后，產(chǎn)品迎合人體尺寸這一設計理念便在人的造物活動中生根發(fā)芽。廚具的用戶群體十分廣泛，不同用戶群體間的尺寸范圍差異也比較突出，故烹調區(qū)域的尺寸設計需要考慮不同群體的人體尺寸[10]。

（一）烹調區(qū)域尺寸計算

廚具的用戶群體十分廣泛，其中用戶間身體尺寸的差異不容忽視[11]。試想一名身材高大的青壯年與一名身材矮小的老年人在同樣高度的廚房作業(yè)，其中怎能不產(chǎn)生不良體驗呢？為滿足大多數(shù)人的尺寸需求，根據(jù)可調節(jié)準則，利用5%女性人體尺寸與95%男性人體尺寸進行地柜臺面高度、油煙機安裝高度、地柜臺面深度等尺寸的范圍計算，結果如表4所示。可以看出在柜臺高度與油煙機安裝高度的尺寸上有一個較大的插值。

（二）人體固定點位活動范圍計算

根據(jù)最小準則采用5%女性人體臂長數(shù)據(jù)進行人體固定情況下的活動范圍尺寸計算，結果如圖7所示。根據(jù)計算結果，人體固定點位站立姿態(tài)下的活動范圍為人體兩側肩關節(jié)處半徑為625mm的球體交集。

（三）烹調區(qū)域尺寸與布局設計分析

1.尺寸設計分析。根據(jù)尺寸計算結果發(fā)現(xiàn)，廚具的用戶群體在柜臺、油煙機高度尺寸上的需求存在較大的差異。考慮到廚房柜臺需要穩(wěn)定的承重能力與穩(wěn)定性，在柜臺的高度尺寸應該依據(jù)通用原則，具體高度的適應需求可在燃氣灶的設計上進行滿足；關于油煙機安裝高度的計算顯示不同用戶間需求最大有300mm的差值，考慮設備的穩(wěn)定性關系，建議在保證功能的情況下按照最大高度尺寸與避免前端對用戶產(chǎn)生遮擋等原則進行設計。

2.布局設計分析。根據(jù)人體固定點位活動范圍計算結果，為了提升烹調過程的便利性，應將烹調過程中需頻繁使用的工具、調味料等放置在烹調點位625mm范圍內，對于碗、碟等盛放器皿可放置在烹調區(qū)域與洗滌區(qū)域之間，與兩區(qū)域間距離不大于625mm為最優(yōu)。

五、設計實踐

本次設計實踐運用用戶旅程圖分析老年人烹調事件中存在的問題，并運用TRIZ工具分析問題獲取設計思路。最終，根據(jù)運用阿奇舒勒矛盾矩陣所得到的發(fā)明原理帶入燃氣灶與湯鍋進行問題解決嘗試；根據(jù)物-場模型分析的結果來對炒鍋、鍋鏟、湯勺進行方案設計；結合老年人烹調區(qū)活動范圍與人機尺寸進行廚具使用位置規(guī)劃。

（一）設計方案

利用TRIZ理論分析結果對各產(chǎn)品問題進行解決。

1.燃氣灶。對于燃氣灶使用過程中出現(xiàn)的高度不適與難清洗問題做出以下設計改進方案：首先在燃氣灶底座增加高度調節(jié)結構，調整范圍為表4中所計算的5%女性人體尺寸與95%男性人體尺寸對應的柜臺面高度之差，也就是0-150mm。其次為解決清洗問題，運用40個TRIZ發(fā)明原理中的抽取原理將燃氣灶臺面污漬進行抽取處理。即設立蓄污槽，用戶烹調時濺灑出來的油、湯汁等液體會流入蓄污槽內，在烹調結束后可用抹布將臺面剩余的湯汁、油等污漬直接擦拭干凈，后續(xù)再對蓄污槽做處理即可。具體高度調節(jié)結構設計方案與蓄污槽設計方案見圖8，其中高度調節(jié)結構在燃氣灶的4個角與中心部位皆有設立，并運用同步電機控制升降。

2.湯鍋。為解決燙手問題，對湯鍋鍋上的把手與蓋上的把手做優(yōu)化處理，將鍋蓋的拿取方向與鍋蓋出氣孔位置分離開，并設計符合人機的把手形狀讓用戶拿取更為舒適、安全（具體方案如圖9所示）。對于不便觀察鍋內情況問題，在玻璃鍋蓋內部做疏水處理，讓蒸汽不再籠罩整個玻璃面，以此方便用戶直接觀察鍋內湯汁與食材的情況。

3.炒鍋。炒鍋的拿取一直是個問題。從鍋的自身屬性與人類的使用習慣來說，單手拿取鍋具是更為舒適與符合習慣的選擇。故對把手做非對稱設計，使得在抬取炒鍋時手臂與把手間產(chǎn)生兩個受力點并產(chǎn)生支力，讓鍋具的拿取更加省力（具體方案如圖10所示）。

4.鍋鏟。對于使用鍋鏟烹調費力問題，運用電能提供動力的電機轉動翻炒系統(tǒng)代替人手提供動能的翻炒系統(tǒng)，以規(guī)避原本系統(tǒng)內進行飯菜動作對人體手臂肌肉產(chǎn)生的有害效用，并形成充足有效的作用完成翻炒飯菜的任務。對于鍋鏟的控制問題，運用非對稱原理來進行設計。通過增大鏟面深度減少左側鏟壁高度，來增加鍋鏟的可控性（具體方案如圖11所示）。

5.湯勺。對于易灑出湯汁問題，對湯勺增添轉軸，運用重力場避免移動過程中所產(chǎn)生的抖動，使得把手抖動的時候，勺內湯汁不會進行晃動。具體方案如圖12所示，圖中控制按鈕控制勺子底部能否自由轉動，在盛出湯汁時按下按鈕便能將湯汁正常倒出。在盛湯過程中，因為湯勺底端轉軸裝置的存在，勺內湯汁并不會隨著手臂的抖動而濺出。

（二）設計效果展示

圖13是本次廚具設計方案的俯視效果圖。圖中a、b、c分別為燃氣灶、湯鍋、炒鍋；d左側為寬底鍋鏟，右側為電炒鏟；e左側為漏勺，右側為防抖動湯勺。圖14為本次廚具設計的場景效果圖，其中在烹調作業(yè)區(qū)左側的是洗滌區(qū)域，烹調時常用的鏟勺等工具懸掛于洗滌區(qū)域靠近烹調區(qū)一側。圖中箭頭所指之處是一塊帶有漏水功能的擋板，將其放置于水槽上可以方便食材、碗碟等的放置與取用。

（三）設計總結

本次廚具設計運用用戶旅程圖與TRIZ理論方法對老年群體用戶在廚具使用過程中存在的問題進行改進設計研究。并運用人機工程學思想與方法對廚房作業(yè)區(qū)的尺寸與布局進行計算。通過實踐得出以下幾點結論：

1.老年群體在進行下廚活動中對部分廚具的控制存在一定困難，在過程中多感到疲憊；2.通過用戶研究結合TRIZ工具能夠快速找到產(chǎn)品創(chuàng)新設計的思路與方法；3.在家庭環(huán)境下的廚具設計中，燃氣灶應設計可調節(jié)高度結構以適應不同家庭成員的使用需求；4.在廚房中，烹調食品常用的工具（鍋鏟、湯勺、碗等）放置在燃氣灶周圍625mm范圍內在使用過程中更加便利。

結語

廚具的設計目的在于為用戶提供便利，滿足用戶群體的需求。老年人等體質較弱的用戶在使用中存在更多訴求，分析并滿足這些訴求是賦予廚具產(chǎn)品人文關懷感的前提。本文通過研究體系較弱人群在廚具使用過程中出現(xiàn)的問題，分析得到進行改善的方法；通過人機尺寸計算得出適宜的烹飪區(qū)尺寸范圍；運用TRIZ理論尋求具體問題的解決方案，為類似問題的解決提供了參考方法。在求出的解決方法基礎上，結合目前廚具產(chǎn)品現(xiàn)狀進行產(chǎn)品設計，并結合人體固定位置上肢活動范圍計算結果進行烹調區(qū)廚具的布局設計研究，為廚具產(chǎn)品的設計提供新的思路。

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