基于TRIZ的地震校園應(yīng)急避難產(chǎn)品設(shè)計研究

王柯楠　趙鋒

摘要：目的對校園應(yīng)急避難現(xiàn)狀及應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）設(shè)計存在的問題進行分析。方法通過對校園受災(zāi)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(xiàn)有資源進行功能匹配。并以TRIZ為主要理論依據(jù)，運用SAFC模型對校園應(yīng)急避難產(chǎn)品在設(shè)計中所產(chǎn)生的矛盾進行分析，其次通過矛盾矩陣、發(fā)明原理等對系統(tǒng)分析所產(chǎn)生的技術(shù)以及物理矛盾進行解決。結(jié)果得出較為合理的解決方案及創(chuàng)新性設(shè)計方法。結(jié)論從而為校園應(yīng)急避難產(chǎn)品提供創(chuàng)新性的思路及方法，使應(yīng)急避難產(chǎn)品實現(xiàn)了“平震結(jié)合”的功能性理念。

關(guān)鍵詞：校園公共空間；應(yīng)急避難產(chǎn)品設(shè)計；受災(zāi)群體需求：TRIZ；資源分析；動態(tài)性原則

1研究概述及基本理論

1.1研究現(xiàn)狀

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

1.2相關(guān)概念

1.2.1地震應(yīng)急避難

地震應(yīng)急避難產(chǎn)品是指在地震發(fā)生的時刻用以保護生命安全、維持生命的產(chǎn)品，它是包括應(yīng)急認識、應(yīng)急策略和應(yīng)急反應(yīng)處理系統(tǒng)三者的結(jié)合體。

地震應(yīng)急避難產(chǎn)品設(shè)計的目的是“為受災(zāi)群眾創(chuàng)造更合理、更健康的應(yīng)急救方式”，思考、研究的起點是從“事”出發(fā)——通過觀察應(yīng)急情況、發(fā)現(xiàn)問題，進而分析、歸納、判斷應(yīng)急問題的本質(zhì)，以提出系統(tǒng)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(fā)明問題（即疑難復(fù)雜問題）”效率較高、推廣范圍較大的系統(tǒng)化的發(fā)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(fā)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(shè)計過程中遇到的工程問題。

2校園受災(zāi)群體需求及校園公共空間應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）的設(shè)計方法

2.1校園受災(zāi)群眾心理分析

2.1.1災(zāi)時個體心理反應(yīng)

災(zāi)時的個體心理不僅取決于災(zāi)害情境即災(zāi)害種類、災(zāi)害等級、發(fā)生的時間地點、發(fā)展的速度、持續(xù)時間等因素，更決定于個體的特質(zhì)。

2.1.2災(zāi)時個體心理反應(yīng)的個性特質(zhì)變量

一般來說。對個人心理反應(yīng)產(chǎn)生影響的個體特質(zhì)變量主要有：性別因素、個人經(jīng)歷、知識和能力、訓(xùn)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(xùn)l練水平影響著受災(zāi)群體的行為反應(yīng)，因此災(zāi)害教育的普及以及在災(zāi)害發(fā)生前的應(yīng)急避難產(chǎn)品的儲備、針對災(zāi)害的提前演練都至關(guān)重要。

根據(jù)資料分析，日本研究者將調(diào)研時間分為五段，針對受災(zāi)者最關(guān)注的31個項目做了統(tǒng)計分析，見表2：

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

2.2基于TRIZ的校園應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）設(shè)計

2.2.1校園公共空間與應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）資源分析

對校園應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）進行資源分析，產(chǎn)品設(shè)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(zhì)資源：校園空間內(nèi)的現(xiàn)有設(shè)施；設(shè)施所具有的某些特性；（2）空間資源：多用性原理即利用現(xiàn)有空地資源（操場、足球場等）；（3）時間資源：緊急行動原理；預(yù)先作用原理；（4）功能資源：產(chǎn)品系統(tǒng)的基本功能；產(chǎn)品系統(tǒng)的輔助功能；動態(tài)化原理校園公共空間中教室內(nèi)資源進行功能分析，見表3：

通過功能分析發(fā)現(xiàn)教室中的設(shè)施均具有平震結(jié)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(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)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(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）進行資源匹配，能夠更完整地實現(xiàn)校園公共空間教室內(nèi)的普通設(shè)施與應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）在資源以及功能上的整合，為校園應(yīng)急避難設(shè)施（產(chǎn)品）設(shè)計提供創(chuàng)新性思路和方法。

2.2.2基于矛盾分析的校園應(yīng)急避難產(chǎn)品功能沖突的解決與系統(tǒng)方案的生成

通過資源分析與匹配，發(fā)現(xiàn)校園空間教室內(nèi)的座椅、課桌等一般設(shè)施與應(yīng)急避難所需的防災(zāi)頭巾、救援擔架等產(chǎn)品在資源上存在著一定的匹配關(guān)系。根據(jù)此分析映射可以講相應(yīng)的設(shè)施進行功能匹配與整合，在此過程中會遇到技術(shù)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(tǒng)設(shè)計研究對象，使座椅滿足平震結(jié)合的功能。

利用SAFC模型來進行系統(tǒng)矛盾分析。所涉及的應(yīng)急避難產(chǎn)品要滿足在平時和受災(zāi)時均可使用的功能，即靈活性，防災(zāi)，性，封閉性等屬性，最主要的是在使用環(huán)境上的適應(yīng)性。因此座椅的設(shè)計在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上要滿足可變性。因此在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上進行改變可以滿足“適應(yīng)性”和“可變化性”有用功能，但是會帶來技術(shù)上的“復(fù)雜性”的有害功能。因此技術(shù)矛盾是“適應(yīng)性”VS“復(fù)雜性”。

物理矛盾是在要求同時實現(xiàn)。結(jié)構(gòu)可變化性”和“結(jié)構(gòu)簡單性”的兩個有用功能的前提下，對座椅的設(shè)計提出了截然不同的要求，既要可以適應(yīng)不同的環(huán)境狀態(tài)，還要結(jié)構(gòu)簡單。

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

經(jīng)過SAFC模型分析所得到的物理矛盾為：應(yīng)急避難產(chǎn)品既要適應(yīng)環(huán)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(jié)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(jīng)過技術(shù)矛盾和物理矛盾的解決得出共同的發(fā)明原則15（動態(tài)性原則），并對動態(tài)性原則進行分析，動態(tài)性原則都包括：（1）材質(zhì)及外部環(huán)境的改變；（2）折疊與拆分；（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)化（從不動轉(zhuǎn)為移動）；（4）柔性形變（增加自由移動的程度）

根據(jù)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(yīng)急座椅的設(shè)計思路，震時通過折疊，重組使座椅變成應(yīng)急救援擔架或者個人避難單元，見圖2：

3結(jié)論

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

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