基于AHP_QFD_TRIZ集成理论的书柜设计方法_傅雷.pdf

包 装 工 程 第 44 卷 第 14 期 188 PACKAGING ENGINEERING 2023 年 7 月 收稿日期：20230227 作者简介：傅雷（1999），男，硕士生，主攻工业设计。通信作者：梅小清（1969），男，硕士，副教授，主要研究方向为环境设计。基于 AHP/QFD/TRIZ 集成理论的书柜设计方法 傅雷，石畅，王南轶，梅小清（南昌大学 建筑与设计学院，南昌 330031）摘要：目的目的 为了解决不同用户情感需求下的设计矛盾，提高用户综合满意度，优化传统模块化书柜设计，提出一条基于 AHP/QFD/TRIZ 集成理论的书柜设计方法。方法方法 首先，利用文献研究法与市场调查法收集筛选出用户需求并利用KJ法进行归纳，利用AHP层次分析法建立情感层次模型并计算需求权重；其次，利用 QFD 将用户需求转化为对应的技术特征，计算出其重要度并得出 5 条矛盾冲突；再次，利用 TRIZ 理论中的物理冲突与技术冲突，筛选出与 5 条矛盾冲突相对应的最佳发明原理；最后，制定书柜设计策略，进行整体的模块单元分类与重组，将初步方案细化后得到最终产品设计方案。结论结论 通过AHP/QFD/TRIZ 集成理论的设计流程，高效、科学、逻辑地解决了用户综合情感需求问题与设计矛盾，该方法为其他类似产品设计提供了参照思路。关键词：AHP；QFD；TRIZ；书柜；产品设计；模块化 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)14-0188-12 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.14.020 Bookcase Design Method Based on AHP/QFD/TRIZ Integration Theory FU Lei,SHI Chang,WANG Nan-yi,MEI Xiao-qing(Architecture and Design College,Nanchang University,Nanchang 330031,China)ABSTRACT:The work aims to propose a bookcase design method based on AHP/QFD/TRIZ integration theory,in order to solve the design contradiction under different users emotional needs,improve users comprehensive satisfaction and optimize the traditional modular bookcase design.Firstly,literature research method and market research method were used to collect and screen out users needs,and KJ method was used for conclusion.AHP was used to establish the emotional hierarchy model and calculate the weight of needs.By QFD,the users needs were transformed into the corresponding technical characteristics,and the corresponding importance degree was calculated and 5 contradictions were obtained.According to the physical contradiction and technical contradiction in TRIZ theory,the best invention principles corresponding to the five contradictions were selected.Finally,the bookcase design strategy was formulated,the overall module unit classification and reconstruction were carried out,and the preliminary scheme was refined to obtain the final product design scheme.Through the design process of AHP/QFD/TRIZ integration theory,the contradiction between users comprehensive emotional needs and design is solved efficiently,scientifically and logically.This method provides a reference for the design of other similar products.KEY WORDS:AHP;QFD;TRIZ;bookcase;product design;modularization 伴随着我国全面小康社会的建成，人民素质和生活水平、社会文明程度有了质的飞跃。如今全民阅读更是成为一股社会新风潮，北京每年发布的中国图书零售市场报告显示，除近两年疫情影响外，我国从 2015 年开始一直保持着年均 10%以上的增速，实体纸质书的阅读量处于中高速上升的状态，人们对书柜的需求也随之水涨船高。书柜用于书籍与陈设物的展示摆放，是家居、办公室、书吧与图书馆等多种场第 44 卷 第 14 期 傅雷，等：基于 AHP/QFD/TRIZ 集成理论的书柜设计方法 189 合中不可或缺的实用性产品，人们在选购与使用书柜时不再是只关注其单一性质需求，而是希望得到多方面需求尤其是情感需求方面的满足，提高使用过程中的愉悦感。因此，为了提高现有的传统书柜产品的用户满意度，设计的过程中应当深入挖掘用户的综合情感需求，有针对性地改善书柜产品的外观、功能与结构等。集成理论被广泛运用于各种研究中，使研发流程更加紧凑、科学与高效。在工业创新领域中，有许多学者投身于集成理论的运用与研究，李晓杰等1为了解决灾害救援问题，运用 AHP 将获取的用户需求进行权重确认，再利用 QFD 中的 HOQ 进行质量特性转换，最后利用 TRIZ 解决其技术与物理冲突，从而得出救援机器人的设计方案。苏建宁等2将通过访谈得到的需求导入 AHP 判断矩阵表中，利用 QFD 分析了设计要素在基于 TRIZ 进行采摘机的设计策划，且结果表明机械运作过程效率有明显提高。李小彤等3基于QFD-TRIZ 集成理论，首先分析设计现状，对收集的用户需求进行层次模型的建立后，利用 QFD 将其转化为设计特征，确定矛盾并分类后寻找最优理想解，有效改进了筒纱包装生产线的统一外观。王年文等4确定设计特性后，分析用户质量需求并建立 HOQ，最后进行矛盾的分析与解决，实现了理疗仪效率的显著上升。综上可知，AHP 可准确客观地判断出用户需求的重要程度；QFD 提供了用户需求与技术特性相互转换的路径；TRIZ 用于矛盾问题的解决。以上集成理论的研究方法目前较少被学者运用于家具产品设计中，因此在模块化书柜的设计过程中导入集成理论，可以帮助研究人员更加科学有效地研发出迎合用户与市场 需求的新型产品，填补研究空白。1 模块化设计概述与模块化书柜设计现状 模块化设计用于产品系统或服务系统中部件单元的替换，模块化后的各式部件或单元可以通过相同的接口相互连接进而组合成新的形式，工程师、设计师或用户可以根据市场或自身的需求组合出不同功能的产品5-6。模块化产品的设计需要设计师由宏至微，先从整体开始考虑，根据结构与功能划分为相对独立的模块单元，进而对各局部模块进行详尽的考虑与深入的设计。模块化设计的优势在于其系统性与自由性之间的完美契合，即利用模块单元的划分与重组设计出不同功能或形式的产品，降低了研发成本与操作难度，提高了灵活度与通用性7。模块化设计早年被广泛用于重工业与机械设施的规划与设计中8，例如汽车、模块建筑构件、涡轮机与计算机等，且发展已十分系统成熟。近年来，在家具等轻工业领域的模块化设计也初见雏形，伴随全民阅读的热潮，模块化书柜因其独特的造型与操作方式受到了消费者的青睐，在家具市场上占了据一席之地，目前市面上常见的模块化书柜具有以下特点：模块化书柜的结构与骨架未进行单独设计，模块简单堆叠的组合方式导致书柜的结构稳定性较低，且移动不便，见图 1a；模块单元的种类与形式单一，使书柜通常不具备多项功能，能够满足的用户需求有限，见图 1b；模块自由度较低，模块只能安装在指定的位置，用户不能根据自身需求与爱好更改安装位置，见图 1c。因此，需要设计一款结构稳定、能够提供用户不同功能、组合自由度高的模块化书柜产品。图 1 常见模块化书柜 Fig.1 Common modular bookcase 2 AHP/QFD/TRIZ 理论概述与设计步骤 2.1 AHP/QFD/TRIZ 理论概述 美国匹茨堡大学学者、运筹学家萨蒂于 20 世纪70 年代提出了一种名为层次分析法（Analytical Hierarchy Process,AHP）的全新层次权重决策分析方法9-11。该方法将一个涉及多个复杂要素的问题系统化，确定目标层后，将系统内部规划为若干个指标层以此来判断各要素之间的关系，规划工作完成后利用定性转定量的方法对同级指标要素进行评价，以此计算出要素的优先权重以确定其重要程度。该理论适用于各种指标错乱繁琐的目标系统的定量决策问题12。190 包 装 工 程 2023 年 7 月 QFD 全称为质量功能展开（Quality Functional Deployment），是由日本学者赤尾洋二和水野滋于 20世纪 60 年代提出13-15。QFD 被广泛用于用户需求到技术特征与零部件特征之间的转换工作，其核心概念便是质量屋（House of Quality,HOQ），质量屋通过构建图表的方式直观地展现各要素之间的关系与权重，其主要使用步骤包括：将用户需求转化为对应的技术特征；将用户需求与其重要度导入 HOQ“左墙”；将技术特征导入 HOQ“天花板”；利用“强相关”“中等相关”与“弱相关”确定用户需求与技术特征之间的矩阵关联度，并导入 HOQ“屋身”；计算出技术特征的相对权重与绝对权重，并导入 HOQ“地下室”；确定技术特征内部之间的正负关联性，并导入 HOQ“屋顶”11。如今 QFD 已被广泛应用于企业、学术与实践过程中，用于创新设计领域更是可以帮助设计人员降低返工次数与成本，提高研发效率16-17。HOQ 模型见图 2。图 2 HOQ 模型 Fig.2 HOQ model TRIZ 理论（TRIZ Theory）全称为发明问题解决理论（Theory of the Solution of Inventive Problems），最早可以溯源到发明家根里奇阿奇舒勒于 20 世纪40 年代所参与的专利研究与处理18-19。阿奇舒勒在剖析了数以万计的各国发明专利后总结归纳其背后的规律与法则，构建了一个用于解决技术难题、实现创新发明的全新理论体系，简称 TRIZ 理论20。矛盾冲突解决原理是 TRIZ 理论中的核心方法，根据参数数量与要求的不同可以分为技术矛盾与物理矛盾，而物理矛盾又可分为空间分离、时间分离、条件分离、整体与部分分离4种，最后对应40条发明原理给出理想解。该理论可运用于多种学科与领域，尤其是近年来在工业设计领域得到了长足的发展和利用21-22。2.2 基于AHP/QFD/TRIZ的模块化书柜设计方法步骤 阶段一：基于情感层次理论，构建出模块化书柜的用户情感需求层次模型，收集并筛选