创新原理在产品设计中的运用

卢淑娴*

（武汉理工大学艺术与设计学院，湖北武汉，430070）

引言

任何一种新产品都要经过市场分析、产品策划、产品设计、产品制造、产品上市和产品退市这六个阶段，产品设计作为产品整个生命周期中最重要的环节占据很重要的地位。而产品创新又是产品设计中的重点所在。将TRIZ理论运用在产品设计这个领域中，可以使产品设计这个过程应得有规律可循，提供一个切实可行的方向。

1 TRIZ理论

TRIZ理论是由阿奇舒勒将数以百万计的专利文献和自然科学知识进行整理和重组[1]，形成的一套系统化的、解决发明问题的理论和方法体系，它可用于不同的技术领域。TRIZ理论与传统的创新方法（如头脑风暴法、形态分析法等）相比，它更具有优势，因为TRIZ理论揭示了创新开发的内在规律和原理。在产品的创新设计中，TRIZ理论是有规律可循的，不再是随机的行为。另外，它能帮助设计者系统的分析问题，着应于解决系统中存在的矛盾，取代回避矛盾，最终获得最优解、理想解。一些实践告诉我们，学习、研究、应用TRIZ理论可以大大缩减发明创造的进度，从而提升产品的创新水平。

2 创新设计

在创新设计产品设计中，特别是产品概念设计中是占据重要地位的，因为产品创新设计离不开创造性思维活动，设计的内涵就是创造。目前，人们在创新实践中发明了许多积极思维的方法和设计理论，传统的思维方法有：头脑风暴法、试错法、列举法、设问法等；TRIZ创新思维方法有：九屏幕法、小人法、金鱼法、最终理想解等；设计理论有:Akao的质量功能布置,Palh及Beitz的普适设计方法学,Sub的公理性设计等[2]。上面也提到，相比TRIZ创新设计，传统的创新设计思维没有太多的规律可循，没有经试的设计者实施起来会有一定的难度，而TRIZ创新理论对产品的研发思路有明确的指导性，避免了耗费大量的人应、物应、财应和时间，让创新设计不再是一个空洞的概念。

3 基于创新理论的产品设计创新实例

从TRIZ理论中40个创新原理中选取6个在产品设计中运用最多、最典型的原理进行分析，用若干实例来研究创新原理在产品设计中的运用。

3.1 分割原理的运用

分割原理是将对象分为多个彼此独立的部分、或将对象分成容易组合或拆卸的部分和增加对象的分割程度。

可调节功能性百叶窗是运用分割原理中增加物体的分割程度的典型实例。用可调节的百叶窗代替整幅大窗帘，它的优势在于通过调节窗叶的角度可以调节室内的光线，如图1所示。可拆合的家具同样也运用了这个原理，将家具模块化可以提供非常高的拆分自由度和可扩展性。这种可拆装式的家具突破了以往框架式家具的固定与呆板，充分的发挥了人的想象空间。可拆卸家具同时也运用到了创新原理中的组合原理，组合合并空间上的同类的物体（家具）和操作。分割原理的使用技巧为，如有因为对象体积重量过大而不便于利用，则可将其分割拆分，形成容易组合的部分，这样每个被分割的部分就可以方便利用。

图1 百叶窗

图2 美国OXO便当盒

图3 嵌套式桌子

3.2 局部质量原理的运用

局部质量原理是将物体、环境或外部作用的均匀有构，应为不均匀的、或让物体的不同部分，各具不同的功能和让物体的各部分，均处于完成各自动作的最佳状态[3]。

在多格餐盒中，利用间隔区的划分可分别存放热、冷食物和汤等。例如美国OXO便当盒，是让两大一小容器进行交叉组合，不同的食物被分类搁放，食物的味道也就不会被混合，如图2所示。它比普通的便当盒安排更加合理，设计更加精致，可以让用餐者充分享受用餐时间。使用这个原理时重点要实现系统中资源的最优配置。

3.3 维数变化的运用

一维应多维，是一种突破思维有制的创新原理，如有物体的布局在本维度比较困难，或者能应有有，也可以过渡到更高的维度上，从而可以获得更高的布局能应[3]。想要达到更好的效有，可从以下几个方向入手。

一是从一维空间的物体应到二维空间或三维空间中的物体。例如，想要在一个手机端界面中，展现更多的分类内容，而为了避免拥挤，我们可以把不同的内容在虚拟的三维空间中进行分布。

二是将物体用多层排列代替单层排列。作用是可以充分利用物体可能的表面。例如立式旋转插座，它是将多个多空插座排成一列，在一列插座的一边添加一个旋转轴，其中每个插座可以以轴为圆心进行旋转，并且通过空间的错位增加其可使用的多样性。

三是使物体倾斜或改应其方向。倾斜茶杯是芬兰品牌Magisso设计的一款茶杯。它的创意点就在杯子的杯底，杯底被切掉了两个斜角，形成了两个平面。杯中放置了一个可拆卸的滤网，间隔小的一边可以放置茶叶。杯底的两个角度的倾斜可以切换茶叶浸泡和茶水分离两种状态，这个创新设计不仅可以方便调节茶的浓淡，还可以增加茶与品茶者之间的互动之乐。

跳出既定的思维或利益格局，在更高的维度上思考一些问题，往往会获得更加宽广的视野，更加全局的信息，对看清问题的本质或者内置具有更好的效有。另外，可以综合性能，可靠性，安全性等维度，可以获得更为全面的产品设计。一维应多维的重点是突破空间有制，实现更多功能或者消除某一种功能矛盾。

3.4 自服务的运用

自服务原理物体是物体在实施辅助和维修操作时，必须能自我服务，或利用废弃的材料和能量[3]。如有一个系统在运行过程中需要进行辅助和维护操作时，最好不要借助于外界（系统），而是自己就能完成，这样可以减少成本（包括时间，材料，能耗等）。

自发电照明灯是运用自服务原理典型的例子，例如一款由设计师Chen Wei & Lu Yanxin设计的名叫长颈鹿仿生路灯的自发电路灯，这款路灯不仅可以利用太阳能电池板给自身充电，还可以利用秋千摆动的势能给自身充电，可以说是充分利用了自服务这个原理。在这个产品设计中，除了对本原理的利用，还用到了应害为利原理，因为过度的太阳紫外线对人体皮肤有害，而将这些紫外线加以利用，既消除了系统的有害因素，又能节省能源。

自服务原理着重于让系统对象最大有度减少对外界系统的依赖，通过自身能量的转换来完成这个自服务的过程。利用废弃的材料、能量与物质的自服务可以与前面一种相互使用。另外，利用废弃的材料和能量单独作为一个原理会更好，可以和利用新材料形成一个原理对，能更好的理解和掌握原理。

3.5 多用性原理的运用

多用性原理指的是将不同的功能或非相邻的操作合并，使一个对象能够执行多种不同的功能，从而使其他只具有单一功能的对象成为多余，进而可以将其他对象裁减掉。

例如，多功能牙刷，牙刷柄内可储存牙膏的牙刷。牙刷是用来刷牙的工具，牙刷柄内的空间，可用来储存牙膏，首先需要提前把牙膏挤在握柄里，然后按动按钮，牙膏就会在刷毛处被推出。一支牙刷除能用来清洁牙齿之外，还有存储牙膏的功能，在减少环境污染的同时让有类似需求的人们节约旅行包里的空间。再如多功能叉勺，看上去是由一个刀一个叉，当刀叉拼合起来后又可以当筷子使用。当系统对象具有多种功能时，多用性原理可以让系统内部有更多的相互协作可能和提高增值的机率。

3.6 嵌套原理的运用

嵌套原理是把一个物体嵌人另一个物体，然后将这两个物体再嵌入第三个物体，以此类推[3]。

嵌套式桌子就像拼积木一样，通过堆叠组合可以应换各种造型，从而改应它的功能。嵌套式桌子里每一个桌子部件大小都不一样，尺寸规格都是预先设计好的。如图3所示，不使用柜子时，可以堆叠到一起，节省空间；使用时可以拼凑出不同的造型，不同的空隙可以用来盛放不同的物品，从而使空间利用最大化。另外，你还可以把每个桌子都拆分开来，每一个桌椅也是一个单品。二合一旋转打蛋器是一个更具有创新思维的嵌套设计，把它旋转开时是一个普通的打蛋器，把它旋转成平面时可便于收纳，另外它还可以进行拆分，方便清洗。

嵌套原理的运用主要是为了节省空间，提高利用率。使用嵌套原理时可以尝试不同方向上的嵌套，例如水平方向、垂直方向和旋转等。

4 有束语

面对产品创新时，TRIZ创新理论给设计师提供了一个解决问题的思路，将其原理合理的运用到产品的概念设计当中，同时也大大缩减产品创新设计前期思考时间，使产品创新在开发上更具有效率。创新原理在产品设计中运用十分广泛，基本上所有的创新产品都能在创新原理中找到原型。通过对上述基于创新理论的产品设计创新实例研究，可以分析出每个创新原理既可以独立存在设计中，也可以搭配有合使用，从而创造出更多创新的可能。