基于QFD和TRIZ集成的臺(tái)燈創(chuàng)新設(shè)計(jì)

劉恒麗 李曉娜 陳澤鵬

關(guān)鍵詞：QFD TRIZ 臺(tái)燈 插座 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

引言

創(chuàng)新是企業(yè)的活力之源，尤其在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的現(xiàn)代社會(huì)，是否具備創(chuàng)新的精神，能否對(duì)自己的產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，創(chuàng)造高經(jīng)濟(jì)附加值的產(chǎn)品已經(jīng)成為企業(yè)在殘酷市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中生存和發(fā)展的重要途徑，因此，拓展新的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)新的產(chǎn)品便成為了設(shè)計(jì)師們致力研究并應(yīng)用的強(qiáng)有力工具。目前，各國(guó)學(xué)者專家在創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(jì)理論都是在QFD和了RIZ的基礎(chǔ)上被提出的，QFD和了RIZ對(duì)于創(chuàng)新理論的實(shí)踐具有重大的指導(dǎo)意義，能夠把設(shè)計(jì)師直接引向創(chuàng)新解，并能夠準(zhǔn)確、高效、務(wù)實(shí)地完成產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

一、QFD/TRIZ集成模型

QFD理論的核心思想是：產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中必須重視客戶的實(shí)際需求，了解客戶的消費(fèi)欲望，掌握客戶的消費(fèi)偏好是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成功的關(guān)鍵，QFD理論強(qiáng)調(diào)企業(yè)要改變傳統(tǒng)的思想認(rèn)識(shí)，要將滿足客戶的需求作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品研發(fā)的目標(biāo)，從而保證企業(yè)研發(fā)的產(chǎn)品能夠得到市場(chǎng)的認(rèn)可，使產(chǎn)品研發(fā)成為企業(yè)發(fā)展的動(dòng)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(jìn)化的，人們一旦掌握了這些規(guī)律，就能大大推動(dòng)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)速度、預(yù)測(cè)產(chǎn)品未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。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(guò)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(jì)之間的關(guān)系，并將用戶對(duì)產(chǎn)品的要求作為設(shè)計(jì)和研發(fā)新產(chǎn)品的核心。通過(guò)對(duì)消費(fèi)者需求的研究和分析，來(lái)確定消費(fèi)者需求與產(chǎn)品之間的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)以消費(fèi)者的需求來(lái)幫助企業(yè)制訂新產(chǎn)品的研發(fā)計(jì)劃、明確新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的客觀條件。但對(duì)于質(zhì)量屋中出現(xiàn)的技術(shù)沖突，QFD不能很快找到切實(shí)可行的，解決問(wèn)題的方法與合理的設(shè)計(jì)途徑。然而TRIZ理論的矛盾矩陣表及相對(duì)應(yīng)的40條發(fā)明問(wèn)題解決原理能解決此問(wèn)題。TRIZ將設(shè)計(jì)中遇到的技術(shù)沖突轉(zhuǎn)化為T(mén)RIZ的問(wèn)題模型，再根據(jù)發(fā)明原理進(jìn)行解決?；赒FD和TRIZ集成的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)模型（如圖1）所示。首先，通過(guò)對(duì)質(zhì)量安全體系矩陣模型的分析，來(lái)確定兩者之間的矛盾所在;然后利用TRIZ理論來(lái)識(shí)別矛盾類(lèi)型，將技術(shù)沖突參數(shù)定義到39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(tái)燈創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法

辦公桌用臺(tái)燈和插座是人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钏仨毜?，但往往存在不便之?據(jù)此，基于QFD和TRIZ集成理論進(jìn)行臺(tái)燈創(chuàng)新設(shè)計(jì)，主要方法步驟（如圖2）。

（一）現(xiàn)有臺(tái)燈與移動(dòng)式插座現(xiàn)狀分析

目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的臺(tái)燈種類(lèi)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(tái)燈是不可或缺的照明工具，辦公桌或書(shū)桌都會(huì)放置臺(tái)燈提供照明。因此，臺(tái)燈對(duì)于桌面空間的占有是必須的。

同時(shí)為了生活和工作方便，一般在辦公桌上放置有插座，優(yōu)點(diǎn)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(yuǎn)距離電器的連接問(wèn)題。但缺點(diǎn)也同時(shí)存在，移動(dòng)式插座本身及其繁雜的電線會(huì)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(zhǎng)的電線給生活及工作帶來(lái)諸多不便，與其他電器的電線容易糾纏，也存在安全隱患。現(xiàn)在也出現(xiàn)了一些新型的移動(dòng)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(fèi)者對(duì)臺(tái)燈和移動(dòng)式插座的需求分析

臺(tái)燈和插座的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)大眾用戶的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(fèi)者明確要求產(chǎn)品應(yīng)具有的屬性，沒(méi)有表達(dá)出的為隱形需求，隱形需求一般可以通過(guò)顯性需求的滿足同時(shí)得到滿足。根據(jù)調(diào)研，總結(jié)出用戶對(duì)臺(tái)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(zhǎng)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(qiáng)。例如，滿足用戶對(duì)臺(tái)燈提供更多功能的需求能增加臺(tái)燈的實(shí)用性;滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的需求能增加臺(tái)燈的耐用性。

（三）質(zhì)量屋及矛盾矩陣表構(gòu)建

基于目前臺(tái)燈和移動(dòng)式插座的問(wèn)題，依據(jù)所提出的QFD/TRIZ集成模型與創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法步驟，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)的實(shí)地考察，采集相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，挖掘用戶的需求信息，了解用戶對(duì)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(jì)要求，并結(jié)合用戶的實(shí)際需求來(lái)構(gòu)建QFD質(zhì)量安全模型，最后通過(guò)對(duì)產(chǎn)品功能的分析，明確整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)功能（如圖3）所示。

從（如圖3）中分析出呈負(fù)相關(guān)關(guān)系的技術(shù)特征，即材料與重量?jī)蓚€(gè)參數(shù)間呈負(fù)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(dāng)體積增大時(shí)，用材量增加，成本就會(huì)增加，重量增加，但穩(wěn)定性較大;當(dāng)選擇強(qiáng)度大，密度小的材質(zhì)時(shí)，重量會(huì)減輕，但成本增加，穩(wěn)定性下降;這幾個(gè)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(gè)參數(shù)，由重量延伸到“穩(wěn)定性”。再結(jié)合TRIZ理論的39個(gè)工程參數(shù)，“體積”、“成本”、“重量”和“穩(wěn)定性”分別用“物體靜止?fàn)顟B(tài)下的體積”、“物體質(zhì)量的損失程度”、“靜止?fàn)顟B(tài)下物體的重量”和“結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”來(lái)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(duì)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(tái)燈創(chuàng)新設(shè)計(jì)

根據(jù)（如表1）所示，基于TRIZ理論，解決上述三對(duì)技術(shù)矛盾的發(fā)明原理內(nèi)容、實(shí)際問(wèn)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(duì)臺(tái)燈和插座，其主要功能就是照明和提供電源，保留這兩個(gè)基本功能，其他放棄;由原理5合并得到的啟發(fā)是將臺(tái)燈和插座進(jìn)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(tái)燈變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)部件;根據(jù)原理14和35改變臺(tái)燈的形狀，使其更簡(jiǎn)潔;根據(jù)原理28得到通過(guò)電流實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈和插座相互作用的想法;根據(jù)原理34，提出拋棄移動(dòng)式插座。

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

基于上述將臺(tái)燈與插座組合設(shè)計(jì)的思想，確定設(shè)計(jì)方案，組合臺(tái)燈設(shè)計(jì)過(guò)程（如圖5）所示，設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)（如圖6）所示，最終效果（如圖7）所示。組合臺(tái)燈由燈身、插座和底座三個(gè)部分縱向組成，三部分通過(guò)插頭與插孔進(jìn)行組合。插座四面均有插孔，包括兩相與三相。只需要臺(tái)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(gè)人需求，將插座拆下，將燈身與底座組合成一盞新的臺(tái)燈。組合設(shè)計(jì)的臺(tái)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(shí)避免了移動(dòng)式插座存放及尋找的問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

將QFD和丁ROZ理論進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，建立以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)模型。運(yùn)用該模型對(duì)臺(tái)燈進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，建立臺(tái)燈的質(zhì)量屋，對(duì)其中呈負(fù)相關(guān)關(guān)系的參數(shù)進(jìn)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(wèn)題解決原理，提出拋棄移動(dòng)式插座，將臺(tái)燈與插座的功能組合，替代插座的設(shè)計(jì)思想，不僅拓展了臺(tái)燈的功能，還節(jié)省了辦公桌的空間，為人們生活帶來(lái)方便，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程。