共生視域下生態(tài)產品創(chuàng)新設計研究

張婉　蘇晨

關鍵詞：共生理論 流浪寵物 生態(tài)產品 Set因素 Triz原理

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2022）02-0124-04

引言

“共生”理論源于生物學界，并逐步應用于社會科學、生態(tài)環(huán)境等領域，是指兩種不同生物之間所形成的彼此依存、協同進化的緊密關系。習近平總書記明確提出“人與自然是生命共同體”等一系列重要論述。人與動物間建立良好互利互惠的共生關系已成為當代生態(tài)文明建設過程的必經之路，人與動物和諧共生共同維護生態(tài)平衡進而促進社會有序發(fā)展的理念更是深入人心。

流浪寵物作為人類社會及自然界中龐大的生命體系，其生存條件的惡劣性及健康狀況的不確定性在“共生”環(huán)境下對人類社會有序發(fā)展及生態(tài)環(huán)境的平衡運行構成嚴重威脅。

目前，吳艷林通過研究對垃圾桶進行創(chuàng)新設計，在一定程度上解決了流浪寵物食物匱乏問題。韓保鑫等人針對救助站管理不便、環(huán)境衛(wèi)生差等問題探索了如何為流浪貓建立小型收留站。賀舒媛設計流浪貓屋和喂食服務調動了人們喂養(yǎng)的積極性。王波等人設計了流浪動物救助App系統，減少了流浪寵物安全隱患問題。但現有流浪寵物產品設計依然存在問題，如覆蓋面少、功能單一、使用周期短暫、缺乏人與動物之間的情感交流等，無法從真正意義上解決流浪寵物生存健康需求與人類社會及生態(tài)環(huán)境之間的根本矛盾問題。為有效緩解現階段人類居住環(huán)境與流浪寵物之間的緊張關系，保證流浪寵物基本生存需求，改善人類居住環(huán)境質量，運用共生理論結合多學科研究，探索共生視域下生態(tài)產品創(chuàng)新設計策略和實現路徑。對流浪寵物當前生存條件及人類社會共生模式進行深入研究，整合流浪寵物投喂產品著重滿足人類社會需求的設計要素，找出種群間共生關系發(fā)展制約關鍵利用Lotka-Volterra模型進行深入分析，通過set因素分析和Triz發(fā)明原理解決生態(tài)產品創(chuàng)新的矛盾問題，準確定位滿足人類社會需求的生態(tài)產品設計要素，提高流浪寵物投喂產品設計的效率與質量，符合流浪寵物生存條件的同時提升人類參與體驗，也是現階段解決流浪寵物生存及健康問題的現實落點。

一、共生理論視域下生態(tài)產品創(chuàng)新流程

（一）生態(tài)產品創(chuàng)新流程圖

以共生理論為導向，找出生態(tài)產品創(chuàng)新設計過程中各種群（人類社會一流浪寵物一環(huán)境）共生關系制約關鍵，對其對應得平衡點及穩(wěn)定性進行深入分析，確定其具有平衡點且各種群間共生模式具備穩(wěn)定性，進而通過相關設計方法提出產品總體構想，找出生態(tài)產品創(chuàng)新設計中存在的矛盾問題并通過相關技術知識給出解決方案，最后通過調查問卷法和訪談法對方案的可行性進行驗證，生態(tài)產品創(chuàng)新流程圖如圖1

（二）共生模式解析

“共生”理念，包含共生單元、共生模式、共生環(huán)境三部分，具體指在生物學中互惠互利共生的單元關系，人類社會環(huán)境與流浪寵物生存條件是社會-文化一自然發(fā)展符合生態(tài)系統良好循環(huán)的重要單元，因此可以基于共生視域，遵循共生原理與原則，通過對共生機制的設定與構建，有效實現人類社會與流浪寵物的和諧共生與循環(huán)，人類社會與流浪寵物共生關系重要特征是系統性與融洽性、互惠性與互動性、協調性與動態(tài)均衡性等不同屬性的共存與綜合。共生理論中在探索系統及各要素之間的基本規(guī)律時，需要從宏觀及微觀兩角度進行分析，從而展示生態(tài)系統和諧共生相互作用的本質。而不斷整合共生單元、建立共生關系、分享共生機制、歸納出所形成共生模式的過程，即是推動人類社會與流浪寵物生存發(fā)展的進程，也是在特定時間、空間以及物質資源限制條件下作為生態(tài)產品本質更新演化的過程。從共生角度出發(fā)，更好地為生態(tài)產品創(chuàng)新提供最佳進化路徑，推動其循環(huán)可持續(xù)發(fā)展與升級。人類社會與流浪寵物共生模式見圖2。

二、生態(tài)產品創(chuàng)新設計與實例

（一）共生關系制約關鍵

共生關系特指共生單元間相互作用或相互結合的方式，它不僅反映的是共生單元之間相互作用方式，也反映種群間相互作用的強度，從共生關系的利益分配面來看，共生關系可以劃分為寄生、競爭共生、偏利共生、互惠共生，各種群共生關系之間的關系。通過以上對共生關系的解析，生態(tài)產品創(chuàng)新研究映射到人類社會及流浪寵物上，即兩種群之間是否具備互惠關系、是否產生互惠效應，這也是兩種群之間共生關系的制約關鍵。

（二）共生模式構建

1.人類社會共生模式構建

人類社會作為生態(tài)產品價值實現主體，其價值實現環(huán)節(jié)包括政策扶持、開發(fā)商投資、客戶使用。因此，在共生模式下生態(tài)產品創(chuàng)新中應當首先考慮政府、開發(fā)商和客戶三主體共生模型，進而為生態(tài)產品創(chuàng)新的可持續(xù)發(fā)展提供依據。

根據我國目前生態(tài)產品建設管理現狀，我國對流浪動物相關問題缺乏相應法律法規(guī)，由于其特殊性，政府無法實施細化管理社區(qū)無法有效加強監(jiān)督，所以論文假設對流浪寵物生態(tài)產品項目政策僅激勵開發(fā)商，對客戶不給予激勵，因此可以視作政府對開發(fā)商具備作用而對客戶無作用，作為流浪寵物生態(tài)產品項目建設者的開發(fā)商，對政府及客戶都具有作用。本文利用Lotka-Volterra模型研究三種群互惠情況和互惠效應。結合三種群共生模式見公式1，式中各符號見表1。

共生方程（1）求解得出的最終結果即為該種群共生系統的平衡點。通過Matlab求解中的符號函數來求得結果，并歸納整理如圖3所示。其中N8代表三種群間共生點，由于三種群間共生的數量不存在負數，因此對于該點的各值要求均大于零。N6表示為僅有開發(fā)商和客戶間兩種群的共生點，可以視為生態(tài)產品創(chuàng)新項目開發(fā)不需要政府政策激勵也可以穩(wěn)定發(fā)展的情形，此時對于政府的激勵政策可以完全退出。

2.生態(tài)產品共生模式構建及穩(wěn)定性分析

通過以上分析，生態(tài)產品創(chuàng)新項目開發(fā)過程中在沒有政府激勵政策時，可以通過開發(fā)商與客戶兩種群共生持續(xù)運行，通過對用戶與流浪寵物兩種群共生模式及穩(wěn)定性分析，得出用戶與流浪寵物之間具備共生平衡點，進而為流浪寵物生態(tài)產品創(chuàng)新設計提供依據。

由Lotka-Volterra方程構建，得到公式2

平衡點處于局部漸進穩(wěn)定狀態(tài)需要滿足以下條件det （J）>0且存在tr（J），用戶與流浪寵物共生穩(wěn)定條件如公式（3）所示。

對比公式（2）和公式（1），δGD=δDG。由上面的結果分析可知，當用戶與流浪寵物兩種群之間相互作用的系數滿足公式（3）時，流浪寵物生態(tài)產品創(chuàng)新開發(fā)用戶與流浪寵物兩種群共生模式具有穩(wěn)定性。

（三）SET因素分析產品機會缺口

SET（社會一經濟一技術，Society-Economy-Technology）因素分析法是由Craig Vogel和Jonathan Cagan提出，通過對社會發(fā)展趨勢（Society，S）、經濟動力發(fā)展趨勢（Economy，E）、相關先進技術（Technology，T）各因素綜合分析，準確找出產品機會缺口，在所得產品機會缺口中獲得用戶新的潛在需求，創(chuàng)建新的設計方向。

為找到符合城市用戶需求的流浪寵物產品突破口，本文對流浪寵物數量居多地湖北省武漢市中的一百八十名意愿人士和三十名動物相關專業(yè)產品設計師及專家進行需求問卷調查和深度訪談，共回收有效問卷兩百零一份，有效率為95%，確保了問卷調查的可信度，進一部對用戶所需信息進行整合統計，SET因素產品機會關鍵詞見表2。

（四）saaty多準則決策法計算權重

將SET因素分析結果和用戶所需點設計成一份關鍵性調查問卷并給與評分，進而采用satty中的層次分析法對SET因子及用戶重要希望點進行量化處理，其步驟如下：

首先構造判斷矩陣。層次分析法指的是在某個準則下通過對同級層次，以不同需求指標之間進行雙雙對比，由此衡量出各需求指標之間的相應重要性。

其衡量標準采用Saaty的1～9評分規(guī)則，其相對重要性矩陣則由各評估指標形成。A=aijn×n，其中aij表示為需求指標i及相對需求指標i的重要性。

標準化處理矩形A，其公式如（1）：

第三，在不同地點，由于各類人群對流浪寵物智能投喂產品的響應程度不同，用戶需求點之間的權重度會有相應變化，要對各個需求點權重是否穩(wěn)定進行評估則需要通過需求點同等性的檢驗方法，具體過程如下：

先將A的最大特征值λmax即用戶需求需求指標間所對應重要度矩陣計算出來，通過公式（2）可計算出同等重要性需求CI。

通過公式1～3計算出用戶各需求指標所對應客觀權重（見表3）及一致性需求指標的比例值得出CR<0.1，所以表3中的各個需求指標的權重具有較好穩(wěn)定性。

依據SET因素調研深度分析并計算出生態(tài)產品所需客觀權重，進而將產品機會中重點需求的價值機遇轉化為更重要的和更具有代表性的生態(tài)產品設計準則。

通過以上分析，可將流浪寵物投喂產品創(chuàng)新設計歸納為一組物理矛盾和兩組技術矛盾，物理矛盾：產品功能多樣化與占地面積小之間的矛盾;技術矛盾：減少人工操作與觀察投喂過程之間的矛盾;投喂成本低與實現流浪寵物智能化之間的矛盾。解決產品矛盾問題是產品創(chuàng)新設計過程中重要的一部分，因此，利用TRIZ理論結合矛盾矩陣解決問題進而促進產品方案創(chuàng)新設計。

（5）解決生態(tài)產品設計矛盾問題

針對上述矛盾，本文主要利用TRIZ理論中阿奇舒勒矛盾矩陣四個分離原理即時間、空間、整體與部分以及條件分離原理使兩者分離，由于該產品功能需求多樣化與占地面積大小涉及到生態(tài)產品設計中面積與體積的問題，因此可以采用矩陣中的空間分離原理解決該矛盾問題，各發(fā)明原理序號詳見表4;對于相關技術矛盾，可以在確定工程參數后，再利用阿奇舒勒矩陣內的發(fā)明原理來解決相應的矛盾問題。部分阿奇舒勒矛盾矩陣詳見表5。

由表3和表4得出的物理矛盾與技術矛盾相對應的發(fā)明原理，可選出發(fā)明原理中的最恰當解。經深入分析得出：（1）6號參數嵌套原理和了號參數一物多用發(fā)明原理對產品需求功能多樣化與實際占地面積大這一組物理矛盾有較大幫助，將流浪寵物智能投喂產品嵌套到其他設施中實現一物多用，（2）根據5號參數組合原理和3號參數局部質量原理，將投喂產品與公共設施進行組合，提高該產品局部質量，組合后的產品既達到成本低的要求，同時也提高了流浪寵物投喂產品的使用率，（3）為有效解決時間的浪費及改善控制的復雜性問題，根據矛盾矩陣中推薦的第十號預先作用原理，可有效解決減少人工操作，避免直接接觸的同時更直觀地觀察流浪寵物投喂過程。具體解決方法為預先在產品內安裝傳感器（通過散發(fā)氣味、聲音等吸引流浪寵物），在投喂產品上部安裝迷你攝像頭，通過掃碼方式將網絡與手機App相連進行投喂并實現觀察流浪寵物飲食過程。同時也可以通過App分享和交流投喂過程寵物飲食狀態(tài)。

（六）設計實例

流浪寵物智能投喂產品創(chuàng)新設計是一個不斷克服各種矛盾因素的過程，以共生理論為導向，找出制約其共生關系的關鍵之處，以此提出相應設計構想，利用Set法，分別從產品的社會、經濟和技術三方面獲取只管用戶需求，再利用多準則決策法定位出用戶需求權重，將各重點需求因素進行深層分析，并運用Triz解決權重分析后的矛盾問題。基于此分析思路，可在產品的功能、造型、技術和情感訴求之間達到平衡，完成流浪寵物投喂產品創(chuàng)新設計。

（1）首先，將流浪寵物投喂箱嵌入到公共產品（如舊衣物回收箱、廢棄塑料瓶回收箱）中，如投放過舊衣物或塑料瓶，用戶綁定App后會顯示投放數量記錄，記錄為有數量時則顯示可出糧，使用嵌套原理在節(jié)約材質的同時進一步增強人們的環(huán)保意識。（產品結構效果圖詳見圖4）

（2）其次，預先在產品中放置傳感器和迷你攝像頭，傳感器通過感應流浪寵物生命體征反饋到用戶綁定的App，App相關欄會及時顯示出設備近處流浪寵物位置，隨后用戶只需點擊投喂（是），設備根據先前存放數量投出相應數量寵糧。

（3）最后，通過手機App完成對流浪寵物投喂產品的智能監(jiān)測。投糧后安裝的迷你攝像頭會及時記錄流浪寵物進食狀態(tài)，用戶可通過App接收并觀測寵物進食狀態(tài)，避免人工現場投喂造成安全隱患的同時能隨時看到自己投喂的流浪寵物進食狀態(tài)，保護流浪寵物的同時對人類用戶也起到了很好的減壓效果。（人機交互形式如圖5）

改良后的設計方案，有效節(jié)約公共空間，增強人機交互性，實現生態(tài)產品向多元化發(fā)展，改善公共環(huán)境。

（七）設計方案驗證

首先，對用戶需求進行排列，由權重重要度排列順序可得：第一：減少人工操作;第二：產品功能多樣化;第三：觀察投喂過程;第四：投喂成本低;第五：實現流浪寵物智能投喂。根據排列的重點用戶需求定位設計點進行設計。

其次，通過產品設計方案的展現，使用調查問卷的形式，概念設計方案進行可行性評估，如產品功能多樣化、產品造型簡單化、交互形式便捷化等量化用戶對該產品的造型、功能、交互形式等滿意度程度。

最后，通過收集問卷的調查結果顯示，超過70%的受訪者對該產品的造型、功能表示滿意或非常滿意，超過85%的受訪者對產品交互形式表示滿意或非常滿意，該產品目前為試驗階段，還存在待完善之處。但此款流浪寵物智能投喂產品現位于概念設計階段，后期需要進一步探索該設計方案的可行性，以及對該產品進行相關測試和驗證等流程，以確保該創(chuàng)新產品的正式發(fā)布。

結論

運用共生理論結合多學科研究，探索共生視域下生態(tài)產品創(chuàng)新設計策略和實現路徑，找出人類社會與流浪寵物共生互惠之處，通過set因素分析和Triz發(fā)明原理解決生態(tài)產品創(chuàng)新的矛盾問題準確定位滿足人類社會需求的生態(tài)產品設計要素，最終完成設計方案。將智能交互與流浪寵物投喂產品相結合，有效解決了流浪寵物生存健康問題及現有流寵物投喂產品缺乏資金支持問題，與目前流浪寵物投喂產品相比更具智能感、人性感、合理感，且能在投喂過程中給用戶帶來趣味性。符合流浪寵物生存條件的同時提升人類參與體驗，更能有效改善社會公共環(huán)境。