物質(zhì)-場(chǎng)情景分解法在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

張俊磊， 曹?chē)?guó)忠， 邢錫金

(1. 河北工業(yè)大學(xué) 建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院, 天津 300401; 2. 國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新方法與實(shí)施工具工程技術(shù)研究中心,天津 300130; 3. 河北工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院, 天津 300130)

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物質(zhì)-場(chǎng)情景分解法在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

張俊磊1，2， 曹?chē)?guó)忠2，3， 邢錫金1，2

(1. 河北工業(yè)大學(xué) 建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院, 天津 300401; 2. 國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新方法與實(shí)施工具工程技術(shù)研究中心,天津 300130; 3. 河北工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院, 天津 300130)

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)性壓力促使企業(yè)不斷進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì).為了提高產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的效率和成功率，系統(tǒng)化的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法顯得尤為重要.物質(zhì)-場(chǎng)情景分解法，是以情景分解法為基礎(chǔ)分析產(chǎn)品全生命周期過(guò)程，結(jié)合TRIZ理論體系中的物質(zhì)-場(chǎng)分析法將情景分解法中的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為功能模型，并應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解，為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供一種系統(tǒng)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法.最后以輪椅設(shè)計(jì)為例，驗(yàn)證該方法的有效性和實(shí)用性.

物質(zhì)-場(chǎng)； 情景分解； 標(biāo)準(zhǔn)解； 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)促使企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中不斷成長(zhǎng)，創(chuàng)新成為企業(yè)成長(zhǎng)的動(dòng)力.傳統(tǒng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，基本是憑借設(shè)計(jì)師個(gè)人的創(chuàng)新思維意識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累，缺乏行之有效的系統(tǒng)化理論和科學(xué)的指導(dǎo)方法，這就造成新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)存在較大的偶然性和商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)[1].本文通過(guò)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)中情景分解法的研究和對(duì)TRIZ理論中相關(guān)知識(shí)的探索性應(yīng)用[2-3]，提出一種基于物質(zhì)-場(chǎng)情景分解法來(lái)分析產(chǎn)品全生命周期中的問(wèn)題，形成產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性創(chuàng)新方法.該方法以情景分解法為基礎(chǔ)，結(jié)合發(fā)明問(wèn)題解決理論——TRIZ理論體系中的物質(zhì)-場(chǎng)分析法將具體問(wèn)題轉(zhuǎn)化為功能模型，進(jìn)而應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解.這種方法將為情景分解法提供有效的問(wèn)題解決思路，彌補(bǔ)情景分解法在解決問(wèn)題方面的缺陷，提高產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的效率和成功率.

1　物質(zhì)-場(chǎng)分析法

物質(zhì)-場(chǎng)模型是TRIZ理論體系中的問(wèn)題分析工具，它借助于特定的符號(hào)來(lái)描述系統(tǒng)問(wèn)題，用圖形工具將一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)描述為一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)模型[4].物質(zhì)-場(chǎng)模型構(gòu)建的基礎(chǔ)是：通過(guò)對(duì)一系列系統(tǒng)問(wèn)題的分析，發(fā)現(xiàn)幾乎所有系統(tǒng)都可以經(jīng)過(guò)不斷細(xì)化分解，最后歸結(jié)為由2種物質(zhì)和1種場(chǎng)組成.2種物質(zhì)分別為S1與S2，S1為物質(zhì)或者原料，S2為工具，場(chǎng)表示為F.物質(zhì)-場(chǎng)模型，就是工具S2在場(chǎng)F的作用下，作用于物質(zhì)S1，使其達(dá)到預(yù)期的效果[5-6].具體模型如圖1所示.

圖1　物質(zhì)-場(chǎng)模型Fig.1　Substance-field model

對(duì)于一個(gè)理想的系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，至少需要3種元素(2種物質(zhì)和1種場(chǎng))，并且將3種元素進(jìn)行一定形式的組合，形成一定的邏輯關(guān)系.當(dāng)系統(tǒng)缺乏相關(guān)元素，或者3個(gè)元素的組合沒(méi)有實(shí)現(xiàn)預(yù)想的功能甚至是產(chǎn)生了有害效應(yīng)時(shí)，就需要引入額外的物質(zhì)或者場(chǎng)來(lái)補(bǔ)充和完善當(dāng)前系統(tǒng)，從而使系統(tǒng)達(dá)到理想效果[4，7].通過(guò)物質(zhì)-場(chǎng)模型分析，將復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的元素之間的作用關(guān)系問(wèn)題，進(jìn)而采用76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解來(lái)解決問(wèn)題，可以快速有效地形成問(wèn)題的解決方案[8].

2　基于產(chǎn)品生命周期的情景分解法

2.1產(chǎn)品生命周期

產(chǎn)品生命周期是產(chǎn)品從設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、包裝運(yùn)輸、生產(chǎn)銷(xiāo)售直到回收處理再資源化的整個(gè)過(guò)程，是對(duì)一款產(chǎn)品生命過(guò)程的描述.將產(chǎn)品置于一個(gè)完整的系統(tǒng)當(dāng)中，來(lái)研究其帶來(lái)的影響[9-11].

2.2情景分解法

情景分解法，顧名思義就是將一個(gè)完整的情景分解成一系列相互連接的最簡(jiǎn)化的步驟，然后單獨(dú)分析每個(gè)步驟，得出需要改進(jìn)的步驟，并結(jié)合問(wèn)題解決方法改進(jìn)該步驟.情景分解法最大的好處就是可以理性、完整地分析一個(gè)場(chǎng)景，不會(huì)導(dǎo)致重要情節(jié)的遺漏[12-13].

2.3產(chǎn)品生命周期的情景分解

將一款產(chǎn)品按照生命周期順序分解形成n個(gè)情景節(jié)點(diǎn)：

1)對(duì)情景節(jié)點(diǎn)作進(jìn)一步分析，對(duì)于一些沒(méi)有必要改進(jìn)的項(xiàng)目就不再進(jìn)行下一步的分解；對(duì)于需要改進(jìn)的則繼續(xù)進(jìn)行分解，直至分解到不可再分解，得到簡(jiǎn)單的系統(tǒng)模型.

2)明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和預(yù)期效果，依據(jù)可持續(xù)設(shè)計(jì)理念下的產(chǎn)品生命周期理論以及相關(guān)設(shè)計(jì)方法對(duì)分解得到的步驟進(jìn)行辨別分類(lèi).大體上分為2類(lèi)：第1類(lèi)是重要的情景片段，對(duì)產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)起到重要作用；第2類(lèi)就是一些有害及需要簡(jiǎn)化的步驟，對(duì)這些步驟需進(jìn)行一些改良設(shè)計(jì)[14].

按照情景分解法建立產(chǎn)品生命周期的情景分解圖，如圖2，其中Sx代表相應(yīng)的情景節(jié)點(diǎn).建立情景分解模型的步驟如下：

第1步：按照產(chǎn)品生命周期流程：材料選擇S1，設(shè)計(jì)制造S2，包裝S3，…，再生產(chǎn)Sn，將生命周期劃分為相應(yīng)的情景片段，建立第1層的情景節(jié)點(diǎn).

第2步：明確設(shè)計(jì)任務(wù).通過(guò)對(duì)第1層情景片段的分析，去除一些沒(méi)有必要再去分析的情景片段；選擇與產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)相關(guān)的情景節(jié)點(diǎn)Sx進(jìn)行更加深入的分析，得到第2層情景片段Sx.1，Sx.2,…,Sx.l.

第3步：重復(fù)步驟2，直到將所需要的情景分解為最簡(jiǎn)單的動(dòng)作，找到相關(guān)問(wèn)題所在.

圖2　情景分解模型Fig.2　Scenario decomposition model

3　物質(zhì)-場(chǎng)理論在情景分解中的應(yīng)用

3.1物質(zhì)-場(chǎng)與工業(yè)設(shè)計(jì)融合研究

通過(guò)物質(zhì)-場(chǎng)模型構(gòu)建系統(tǒng)問(wèn)題的簡(jiǎn)化模型，應(yīng)用TRIZ理論體系中的76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解來(lái)解決問(wèn)題[15].結(jié)合設(shè)計(jì)領(lǐng)域的特點(diǎn)，為了使工業(yè)設(shè)計(jì)師能夠更有效地應(yīng)用 TRIZ理論方法及工具，通過(guò)優(yōu)化76 種標(biāo)準(zhǔn)解法(宏觀)形成適用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)嵺`的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)解法(微觀)，從微觀層面探討設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)可能，提高設(shè)計(jì)問(wèn)題解決的效率，為設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用提供更好的參考[16-17].具體如表1所示.

表1　基于TRIZ標(biāo)準(zhǔn)解構(gòu)建的設(shè)計(jì)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)解

3.2物質(zhì)-場(chǎng)情景分解法的使用流程

物質(zhì)-場(chǎng)情景分解法的使用流程如下：

第1步：選定設(shè)計(jì)對(duì)象，從宏觀層面分析存在的問(wèn)題；

第2步：對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全生命周期的設(shè)計(jì)資源分析，提取設(shè)計(jì)元素，進(jìn)一步明確設(shè)計(jì)方向；

第3步：建立產(chǎn)品全生命周期的情景分解圖，根據(jù)確定的設(shè)計(jì)要素，進(jìn)行相應(yīng)的情景片段分解；

第4步：根據(jù)情景分解片段，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，建立物質(zhì)-場(chǎng)功能分析模型，探討各項(xiàng)微觀層面上的創(chuàng)新可能；

第5步：基于建立的物質(zhì)-場(chǎng)功能分析模型，確定待深入改進(jìn)的支撐功能模型，并查找標(biāo)準(zhǔn)解法，解決問(wèn)題，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì).

4　案例分析

隨著中國(guó)老齡化的加劇，輪椅的消費(fèi)數(shù)量逐漸增加.使用對(duì)象、地域和環(huán)境的復(fù)雜性，要求輪椅具有一些新的甚至是針對(duì)性的改進(jìn)設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足使用者的不同需求[18-19].本文以輪椅設(shè)計(jì)為例，論證物質(zhì)-場(chǎng)情景分解法在產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)中的可行性.

4.1輪椅設(shè)計(jì)的問(wèn)題分析

首先對(duì)輪椅設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行一個(gè)宏觀的分析，從整體層面認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)對(duì)象，如表2所示.

表2　輪椅設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題分析

4.2輪椅設(shè)計(jì)資源分析

從產(chǎn)品生命周期出發(fā)，對(duì)輪椅的設(shè)計(jì)資源、工程資源以及市場(chǎng)環(huán)境資源進(jìn)行搜集整理，為輪椅的創(chuàng)新改進(jìn)提供設(shè)計(jì)依據(jù).表3是通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查對(duì)輪椅設(shè)計(jì)資源的匯總.

表3　輪椅設(shè)計(jì)相關(guān)資源分析

通過(guò)對(duì)資源的歸納和分析，可以明確問(wèn)題的方向.在輪椅生命周期的情景分解過(guò)程中，有針對(duì)性地對(duì)具體的情景片段進(jìn)行深入分解，建立物質(zhì)-場(chǎng)分析模型.

4.3產(chǎn)品全生命周期的情景分解圖

結(jié)合既定設(shè)計(jì)目標(biāo)與資源分析結(jié)果，選擇生命周期中相應(yīng)的情景片段，建立物質(zhì)-場(chǎng)模型.這些片段主要集中在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造階段.

就輪椅的安全性能來(lái)講，其情景分析模型如圖3所示，具體建立過(guò)程如下：

1)首先根據(jù)輪椅全生命周期流程：材料選擇S1，設(shè)計(jì)制造S2，包裝S3，…，再生產(chǎn)Sn，設(shè)立情景節(jié)點(diǎn)，建立第1層情景分解圖.根據(jù)設(shè)計(jì)需求，找到產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的情景模擬片段.該片段中包括產(chǎn)品的很多性能參數(shù)，比如安全性能、工藝性能、人機(jī)舒適性能等.

2)根據(jù)情景分解模型，將情景片段—設(shè)計(jì)制造S2，作出進(jìn)一步分解，分解出產(chǎn)品安全性能情景片段S2.1，建立第2層情景分解圖，其中安全性能又包括結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全S2.1.1，色彩安全S2.1.2，……，使用安全S2.1.m等方面.

3)接著列出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全S2.1.1的情景片段，進(jìn)行具體使用情景分析：輪椅使用者在操作輪椅時(shí)需要考慮路面的平整性，從而減少顛簸性.從這一需求出發(fā)，試著列出輪椅駛過(guò)不平整路面時(shí)的場(chǎng)景如下：初始狀態(tài)→推動(dòng)→過(guò)路→震動(dòng)→停止.

圖3　輪椅安全穩(wěn)定性情景分解圖Fig.3　Wheelchair safety and stability analysis based on the scenario decomposition method

4.4構(gòu)建輪椅的物質(zhì)-場(chǎng)模型

輪椅整體結(jié)構(gòu)有著較好的穩(wěn)定作用，需要關(guān)注的是由于路面的不平整帶來(lái)的顛簸，因此要建立安全模型，需要有避震裝置，充分吸收路面不平所帶來(lái)的輪椅搖晃顛簸等震動(dòng).構(gòu)建物質(zhì)-場(chǎng)模型，進(jìn)行分析，得出需要在原來(lái)的物質(zhì)-場(chǎng)模型上引入第3種物質(zhì)(例如減震裝置、減震坐墊等)來(lái)改進(jìn)輪椅，消除有害影響.應(yīng)用設(shè)計(jì)領(lǐng)域通用的標(biāo)準(zhǔn)解G1.1引入一個(gè)物質(zhì)消除有害影響,如圖4所示.

圖4　輪椅安全減震模型Fig.4　Substance-field model for wheelchair safety & damping

進(jìn)一步分析標(biāo)準(zhǔn)解，探討微觀層面上的問(wèn)題解決方式，得到如下解決方案:

方法1：在上車(chē)架和下車(chē)架之間安裝減震彈簧，將連接結(jié)構(gòu)改為柔性連接，可以有效起到減震效果，如圖5；在輪椅輪軸和車(chē)身之間安裝減震彈簧或者液壓減震裝置，減少震動(dòng)，如圖6所示.

1—上車(chē)架；2—減震彈簧；3—下車(chē)架.圖5　輪椅車(chē)身減震模型1Fig.5　Wheelchair damping design model 1

1—車(chē)架；2—減震彈簧；3—車(chē)輪.圖6　輪椅車(chē)身減震模型2Fig.6　Wheelchair damping design model 2

方法2：改善輪椅坐墊和靠背的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用減震效果更好的材料，減小震動(dòng)，增強(qiáng)使用者的舒適度.

方法3：方法1和方法2這兩者的結(jié)合使用.

4.5輪椅模型建模

對(duì)輪椅的全生命周期進(jìn)行情景分解，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題建立物質(zhì)-場(chǎng)模型進(jìn)行分析，并應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解來(lái)解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題.在運(yùn)用系統(tǒng)化的創(chuàng)新方法改進(jìn)設(shè)計(jì)之后，為使解決方案具有直觀視覺(jué)效果，建立簡(jiǎn)單模型效果，如圖5和圖6.

5　結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)化的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，對(duì)企業(yè)在市場(chǎng)中的生存尤為重要.本文提出的物質(zhì)-場(chǎng)情景分解法，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的情景分解法與TRIZ理論中的“物質(zhì)-場(chǎng)”模型分析法相結(jié)合，把產(chǎn)品生命周期中出現(xiàn)的復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的功能模型問(wèn)題，進(jìn)一步運(yùn)用設(shè)計(jì)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)解來(lái)解決問(wèn)題，從而形成一種系統(tǒng)化的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法.這種方法為情景分解法提供有效的問(wèn)題解決方法，彌補(bǔ)情景分解法在解決問(wèn)題方面的缺陷，有效地?cái)U(kuò)充了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的知識(shí)方法庫(kù)，提高了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的效率和成功率.

[1] PAH G,BEITZ W.Engineering design: a systematic approach(2th ed)[M].London:Springer-Verlag,2000:97-99．

[2] 丁俊武，韓玉啟，鄭稱(chēng)德.創(chuàng)新問(wèn)題解決理論：TRIZ研究綜述[J].科學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理，2004(11):53-60．

DING Jun-wu,HAN Yu-qi,ZHENG Cheng-de.The theory of inventive problem solving: TRIZ research summary[J].Science and Technology Management,2004(11):53-60．

[3] 丁俊武，韓玉啟，鄭稱(chēng)德.基于TRIZ理論的產(chǎn)品可持續(xù)設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)械制造，2005(9):8-10．

DING Jun-wu,HAN Yu-qi,ZHENG Cheng-de.Sustainable product design of mechanical manufacturing based on TRIZ theory[J].Mechanical Manufacturing, 2005(9):8-10．

[4] 檀潤(rùn)華.TRIZ理論及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002:221-238．

TAN Run-hua.Innovation design—TRIZ: theory of innovation problem solving[M].Beijing:China Machine Press,2002:221-238．

[5] ALTSHULLER G.The innovation algorithm, TRIZ, systematic innovation and technical creativity[M]. Worcester: Technical Innovation Center, Inc.,1999:84-89．

[6] TERNINKO J.Su-field analysis[EB/OL].[2016-01-01].http://www.triz-journa1.com,2000．

[7]廖宇生，楊雄勇，楊帆.基于TRIZ理論中理想解的工業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究[J].藝術(shù)與設(shè)計(jì)(理論)，2007(5):125-126．

LIAO Yu-sheng,YANG Xiong-yong,YANG Fan.Research on industrial design innovation based on the ideal solution of TRIZ theory[J].Art and Design (Theory),2007(5):125-126．

[8] KALEVI Rantanen, ELLEN Domb. Simplified TRIZ new problem solving applications for engineers and manufacturing professionals[M].Beijing:China Machine Press,2010:92-138．

[9] 張軍.產(chǎn)品生命周期理論及其適用性分析[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2008(1):31-36．

ZAHNG Jun.Product life cycle theory and its applicability analysis[J].North China Electric Power University (Social Sciences),2008(1):31-36．

[10]藍(lán)海林.產(chǎn)品生命周期理論的戰(zhàn)略含義[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1997(4):4-8．

LAN Hai-lin.The strategic implications of the product life cycle theory[J].South China University of Technology (Natural Science),1997(4):4-8．

[11] 任工昌，呂桂志.基于TRIZ理論研究工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品成熟度預(yù)測(cè)的影響[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009(3):264-265．

REN Gong-chang, Lü Gui-zhi.Research on the impact of industrial design on product maturity prediction based on TRIZ theory[J].Mechanical Design and Manufacturing,2009(3):264-265．

[12] 張學(xué)才，郭瑞雪.情景分析方法綜述[J].理論月刊，2005(8):127-128．

ZHANG Xue-cai，GUO Rui-xue.Summary of scenario analysis method[J].Theory Monthly,2005(8):127-128．

[13] 劉俊杰，李樹(shù)林，范浩杰，等.情景分析法應(yīng)用于能源需求與碳排放預(yù)測(cè)[J].節(jié)能技術(shù)，2012(1):70-75．

LIU Jun-jie,LI Shu-lin,FAN Hao-jie,et al.Scenario analysis method is applied to forecast energy demand and carbon emissions[J].Energy-saving Technology,2012(1):70-75．

[14] 周浩，張換高，惠新軍，等.基于情景分解法的電插頭設(shè)計(jì)[J].裝飾，2010(12):108-109．

ZHOU Hao,ZHANG Huan-gao,HUI Xin-jun,et al.Security power plug design based on the scenario decomposition method[J].Decoration,2010(12):108-109．

[15] 張磊.基于TRIZ理論的工業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，2007:30-40．

ZHANG Lei.Study of industrial design innovative methods based on TRIZ[D]. Tianjin: Hebei University of Technology,School of Architecture and Art Design,2007:30-40．

[16] 鄒嘗一.基于TRIZ理論的新型工業(yè)設(shè)計(jì)體系構(gòu)建與應(yīng)用[D].廣州：華南理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，2010:120-128．

ZOU Chang-yi.Construction and application of the new industrial design system based on TRIZ[D]. Guangzhou: South China University of Technology,School of Mechanical Engineering,2010:120-128．

[17] 丁俊武.基于創(chuàng)新問(wèn)題解決理論的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用研究[D].南京：南京理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，2005:37-44．

DING Jun-wu.Approach to product design and its application based on innovative problem-solving theory[D]. Nanjing: Nanjing University of Technology and Engineering,School of Economics and Management,2005:37-44．

[18] 袁艷麗，關(guān)天民，秦美超.輪椅舒適度評(píng)價(jià)體系與評(píng)價(jià)方法研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2014(3):332-338．

YUAN Yan-li,GUAN Tian-min,QIN Mei-chao.Wheelchair accessible comfort evaluation system and method[J].Mechanical Science and Technology,2014(3):332-338．

[19] 秦田.基于人體壓力分布的輪椅舒適性角度分析與研究[D].天津：天津科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，2014:13-35．

QIN Tian.Analysis and research on the wheelchair comfort based on the perspective of body pressure distribution[D]. Tianjin: Tianjin University of Science and Technology,School of Mechanical Engineering,2014:13-35．

Application of substance-field & scenario decomposition method in industrial design

ZHANG Jun-lei1，2， CAO Guo-zhong2，3， XING Xi-jin1，2

(1. School of Architecture & Art Design， Hebei University of Technology， Tianjin 300401, China;2. National Technological Innovation Method and Tool Engineering Research Center， Tianjin 300130, China;3. School of Mechanical Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300130, China)

Market economy competitive pressure is a force to promote enterprises to ongoing product innovation design. In order to improve the efficiency and success rate of product innovation and design， systematic product innovation method is particularly important. Substance-field & scenario decomposition method was a comprehensive innovative design approach which analyed the product lifecycle based on scenario decomposition method， turned a problem into the functional model by combining the method of substance-field model of TRIZ theory system， and then appied the standard solutions for the problem solving. This method provided a systematic approach to product innovation design， which could improve the efficiency and success rate of product innovation and design. Finally the further design of the wheelchair was taken as an example to verify the effectiveness and practicality of the method．

substance-field; scenario decomposition; standard solution; product innovation design

2016-01-05.

本刊網(wǎng)址·在線期刊：http://www.journals.zju.edu.cn/gcsjxb

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51275153,51475137).

張俊磊(1987—)，男，湖北棗陽(yáng)人，碩士生，從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究，E-mail:1031186264@qq.com.

通信聯(lián)系人：曹?chē)?guó)忠(1974—)，男，河北唐山人，教授，博士，從事機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新理論研究，E-mail:caoguozhong@hebut.edu.cn.http://orcid.org//0000-0001-6789-6989

10.3785/j.issn. 1006-754X.2016.04.003

TB 472

A

1006-754X(2016)04-0316-06