基于用户旅程图与TRIZ理论的厨具设计研究

金信琴 肖富民 张简一

摘要：探索家庭环境下的厨具创新设计方向，设计一套结构简单、使用方便，適用于老年人等体质较弱人群的厨具。采用用户旅程图与TRIZ发明原理对厨具进行创新设计。首先，研究老年人下厨活动整体过程并绘制用户旅程图。其次，运用TRIZ工具对过程中每阶段用户的使用问题进行研究，并提出解决方案。最后，根据所得发明原理进行厨具创新设计。运用用户旅程图与TRIZ理论完成了一套老年人等体质较弱人群烹饪厨具的设计；运用人机工程学思想计算了厨房作业区的尺寸。该方法可以为产品适老化改造提供解决思路的参考。

关键词：用户旅程图 TRIZ 厨具设计 适老化 人机工程学

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2023）17-0107-05

Abstract：Explore the innovative design direction of kitchenware in the family environment；a set of kitchenware with simple structure and convenient use is designed，which is suitable for the elderly and other people with weak physique. Innovative design of kitchenware is carried out by using the user journey map and TRIZ invention principle. Firstly，the whole process of cooking activities for the elderly is studied and the user journey map is drawn. Secondly，the use of TRIZ tools in each stage of the process is studied，and solutions are put forward. Finally，the innovative design of kitchen utensils is carried out according to the principles of the invention.The design of a set of cooking utensils for the elderly and other people with weak physique is completed by using the user journey map and TRIZ theory. The size of the kitchen working area is calculated by using the idea of ergonomics.This method can provide a reference for product aging modification.

Keywords：User journey map TRIZ Cookery design Suitable for aging Ergonomics

引言

目前在中国，厨房用具一般都是针对成年人而设计的。烹饪用具的设计与规划并没有良好地适应人口结构的变化，导致老年人等体质较弱人群在使用中问题层出。

一、厨具设计研究现状

随着电力成为人类日常生活的主要能源，厨具也步入了电气时代。电能的崛起与科技的进步在改变人类生活的同时，也给厨具的设计带来了更多的可能性[1，2]。

在理论研究方面，李和森等人[3]在厨房作业区尺寸界定的基础研究中，对人体在厨房作业环境的活动范围进行了建模计算；使用计算机视觉行为检测技术记录不同身高人群在厨房作业区下的使用行为，通过人机工学尺寸计算思想求出了各作业区的基本尺寸；韩琦等人针对残障人士做了无障碍厨房的设计研究工作[4]；柳冠中在大师眼中的中国式厨房一书中探索了目前国内厨房中普遍存在的痛点[5]。可以看出，众多研究聚焦于对厨具的使用环境（厨房）、使用体验来进行厨具设计研究。

目前国内市场上，厨电行业里具备较大影响力的品牌有老板电器、方太、美的、华帝、海尔等。图1是这几个品牌的在售厨电套装产品。可以看出图中海尔、老板电器与方太的产品是从产品的功能角度出发进行设计的，而美的与华帝的产品则是注重表现厨房产品给人的品质感受与视觉美感。

目前，市场上缺失考虑老年人等体质较弱人群生理因素的厨具产品，在学术领域中理论指导与参考案例也相对匮乏。因此，在设计时应该注意到该类群体的需求，故文章选取老年人作为主要研究对象来进行厨具设计研究。

二、基于用户旅程图的厨具使用问题研究

用户旅程图（Customer Journey Map）是服务设计中的一种常用方法，以时间顺序描述用户在整体流程中分阶段产生的体验情绪[6]。本次厨具设计研究中使用用户旅程图来寻找用户使用过程中的痛点，分析每个痛点背后的机会点。以此作为改善的基点，确定待解决的问题。

做菜事件全程可分为准备阶段、制作阶段与就餐阶段，其中准备与制作两阶段过程繁琐无聊且过程中存在一定危险，故过程中用户情绪体验较为低沉。制作阶段主要涉及刀具等产品，所以本文主要分析制作阶段用户的心路历程，并且选定用户做第一道菜肴的过程进行心理变化研究，以便分析用户由备菜到完成一道菜的整个流程内部的情绪体验并绘制成图，如图2所示。

图2中可以看出，用户在整个烹饪过程中的体验感受普遍较低，可以得出这是由于做飯任务的繁琐与坏体验而导致的。接下来整理目标用户在下厨活动中所遭遇的问题，并运用TRIZ理论进行进一步分析。

三、TRIZ理论在烹饪用具设计中的研究

TRIZ理论发源于前苏联发展于欧美，其是发明问题解决理论，是一门科学的创造方法学[7]。TRIZ理论为解决问题提供了一系列工具，本文主要选用其中40个发明原理、阿奇舒勒矛盾矩阵与物场模型这3种方法工具来进行厨具创新设计实践。

在烹饪时用户在具体厨具的使用方面存在的问题如表1所示。其中炒锅的拿取、锅铲与汤勺的控制等问题在老年群体使用过程中更为常见，而燃气灶的高度问题对于身高较高的用户来说影响更大。下面利用TRIZ理论中的阿奇舒勒矛盾矩阵与物场模型分析来寻求具体问题的解决方法。

（一）阿奇舒勒矛盾矩阵

阿奇舒勒将39×39个通用工程参数和40个创新原理结合起来构成了阿奇舒勒矛盾矩阵。在该矩阵中横轴为恶化的参数，纵轴为改善的参数，通过对应参数能够求出可运用的发明原理，以此来构建问题的可能解集合。应用阿奇舒勒矛盾矩阵解决问题的流程如图3所示[9]。下面运用这一方法寻求老年人在燃气灶、汤锅使用过程中出现问题的对应解决方法。

1.老年人在使用燃气灶的过程中主要出现了火力难以控制与难清洗这两个问题。

（1）高度不适。这一问题在用户烹调活动中造成做菜过程吃力、做菜姿势不适等影响。其中关键问题在于现有燃气灶的高度主要是按照通用原则来设立，但对于较为矮小与高大的群体来说，这些通用的尺寸设计不怎么友好。这一关键问题可以转换为技术矛盾问题：如果要降低或提升燃气灶的使用平面高度，则烹调区台面的高度也得做适当提升或降低。

（2）难清洗。这一问题出现在用户烹调完成后，其关键问题在于降低清理难度，让完成烹调后随手便可清理干净。这一关键问题可以转换为技术矛盾问题：如果要降低清洁燃气灶的复杂度，可以将燃气灶面板材质更换为更易清洁的材质，但面板材质的更换必然需要先满足功能的实现。

2. 老年人在使用汤锅炖汤的过程中主要出现了烫手与不便观察锅内情况这两个问题。

（1）烫手。这一问题主要发生在观察锅内情况时，拿起锅盖被热气或锅盖盖面烫伤。关键问题在于拿起锅盖观察锅内情况这一动作存在一定风险性，需要小心留意。可以描述为技术矛盾：要减少烫伤的风险，可以降低温度，但是烹调需要适当的加热。

（2）不便观察锅内情况。煲汤讲究文火慢炖，过程中需要查看食材、汤汁的变化，但加热使得锅内汤汁蒸发，难以直接观察其中的情况。其关键问题在于让锅盖不受蒸汽影响，便于直接观察锅内情况。其中技术矛盾为：如果要锅盖透出国内情况，则需要消除水蒸气，但煲汤过程会有源源不断的水蒸气出现。

根据上述对燃气灶、汤锅使用问题的技术矛盾分析结果，求出各系统中改善的参数与恶化的参数，查找阿奇舒勒矛盾矩阵得到对应的TRIZ发明原理，结果如表2所示。

经过对比筛选，对于燃气灶高度不适问题选取24号TRIZ发明原理（借助中介物原理）进行问题解决；对于燃气灶难清理问题选取2号TRIZ发明原理（抽取原理）进行问题解决；对于汤锅烫手、不便于观察锅内情况问题两问题运用10号、11号TRIZ发明原理（预先作用原理、事先防范原理）进行问题解决。

（二）物场分析

物场分析是将系统中出现的问题绘制成最小技术系统模型（仅包含两个物质和一个力场及三者之间的关系），分析模型内部两个物体（S1、S2）与场F之间相互关系来寻求系统问题解决方案的方法。表3是物场模型中的异常表现的常见情况。

一个有效且完整的物场模型（正常模型）是由域场Field（F）和物质（S1、S2）组成，其中场F通过S2作用于S1并对S1为有效作用。在实际情况下，物场模型存在3种异常情况：①不完整模型，②效应不足的完整模型，③有害效应的完整模型。关于这3种异常情况，物场模型理论提供了6种一般解法与76种标准解法。下面对老人烹调过程中运用炒锅、锅铲、汤勺发生的问题进行物场分析。

1.炒锅。体质较弱用户在拿取炒锅时，尤其是需要将装有菜品的锅移动时，显得有些吃力。其中出现问题的两部位为S2炒锅和S1手，场F1为力场，在物场模型中力场通过S2炒锅作用于S1手，在作用过程中炒锅对于手的作用属于效应有害的情况，由此形成了一个有害效应的完整模型。对应物场模型的绘制以及所选用解决方法如图4所示。根据物场分析结果得出解决方法：设计炒锅把手结构，借助杠杆力场以帮助老年人等体质较弱人群轻松拿取锅具。

2.锅铲。在炒菜时，需要运用锅铲翻搅菜品使其均匀受热，这一环节较为耗费体力且容易将饭菜翻出锅沿。物场模型中产生作用的两部位分别为S2锅铲和S1手、S2锅铲和S1饭菜，场F1分别为力场、力场，在物场模型中形成了两个有害效应的完整模型。对应物场模型的绘制以及所选用解决方法如图5所示。根据物场分析结果得出解决方法：增加机械场系统来辅助用户完成炒菜动作并优化系统运行方式，减少操作不当产生的饭菜洒落问题。

3.汤勺。老年人盛汤时，易出现汤汁洒落问题。在物场模型中产生作用的两部位为S2汤勺和S1汤汁，场F1分别为物理场，形成了效应不足的完整模型。对应物场模型的绘制以及所选用解决方法如图6所示。从物场模型解法：增加新的作用场来抵消原有场的有害效用方法得到启发，参照古代中国用来携带沉香的器具来设计汤勺结构解决汤汁洒出问题。

四、烹调区设计分析

自人机环境概念提出后，产品迎合人体尺寸这一设计理念便在人的造物活动中生根发芽。厨具的用户群体十分广泛，不同用户群体间的尺寸范围差异也比较突出，故烹调区域的尺寸设计需要考虑不同群体的人体尺寸[10]。

（一）烹调区域尺寸计算

厨具的用户群体十分广泛，其中用户间身体尺寸的差异不容忽视[11]。试想一名身材高大的青壮年与一名身材矮小的老年人在同样高度的厨房作业，其中怎能不产生不良体验呢？为满足大多数人的尺寸需求，根据可调节准则，利用5%女性人体尺寸与95%男性人体尺寸进行地柜台面高度、油烟机安装高度、地柜台面深度等尺寸的范围计算，结果如表4所示。可以看出在柜台高度与油烟机安装高度的尺寸上有一个较大的插值。

（二）人体固定点位活动范围计算

根据最小准则采用5%女性人体臂长数据进行人体固定情况下的活动范围尺寸计算，结果如图7所示。根据计算结果，人体固定点位站立姿态下的活动范围为人体两侧肩关节处半径为625mm的球体交集。

（三）烹调区域尺寸与布局设计分析

1.尺寸设计分析。根据尺寸计算结果发现，厨具的用户群体在柜台、油烟机高度尺寸上的需求存在较大的差异。考虑到厨房柜台需要稳定的承重能力与稳定性，在柜台的高度尺寸应该依据通用原则，具体高度的适应需求可在燃气灶的设计上进行满足；关于油烟机安装高度的计算显示不同用户间需求最大有300mm的差值，考虑设备的稳定性关系，建议在保证功能的情况下按照最大高度尺寸与避免前端对用户产生遮挡等原则进行设计。

2.布局设计分析。根据人体固定点位活动范围计算结果，为了提升烹调过程的便利性，应将烹调过程中需频繁使用的工具、调味料等放置在烹调点位625mm范围内，对于碗、碟等盛放器皿可放置在烹调区域与洗涤区域之间，与两区域间距离不大于625mm为最优。

五、设计实践

本次设计实践运用用户旅程图分析老年人烹调事件中存在的问题，并运用TRIZ工具分析问题获取设计思路。最终，根据运用阿奇舒勒矛盾矩阵所得到的发明原理带入燃气灶与汤锅进行问题解决尝试；根据物-场模型分析的结果来对炒锅、锅铲、汤勺进行方案设计；结合老年人烹调区活动范围与人机尺寸进行厨具使用位置规划。

（一）设计方案

利用TRIZ理论分析结果对各产品问题进行解决。

1.燃气灶。对于燃气灶使用过程中出现的高度不适与难清洗问题做出以下设计改进方案：首先在燃气灶底座增加高度调节结构，调整范围为表4中所计算的5%女性人體尺寸与95%男性人体尺寸对应的柜台面高度之差，也就是0-150mm。其次为解决清洗问题，运用40个TRIZ发明原理中的抽取原理将燃气灶台面污渍进行抽取处理。即设立蓄污槽，用户烹调时溅洒出来的油、汤汁等液体会流入蓄污槽内，在烹调结束后可用抹布将台面剩余的汤汁、油等污渍直接擦拭干净，后续再对蓄污槽做处理即可。具体高度调节结构设计方案与蓄污槽设计方案见图8，其中高度调节结构在燃气灶的4个角与中心部位皆有设立，并运用同步电机控制升降。

2.汤锅。为解决烫手问题，对汤锅锅上的把手与盖上的把手做优化处理，将锅盖的拿取方向与锅盖出气孔位置分离开，并设计符合人机的把手形状让用户拿取更为舒适、安全（具体方案如图9所示）。对于不便观察锅内情况问题，在玻璃锅盖内部做疏水处理，让蒸汽不再笼罩整个玻璃面，以此方便用户直接观察锅内汤汁与食材的情况。

3.炒锅。炒锅的拿取一直是个问题。从锅的自身属性与人类的使用习惯来说，单手拿取锅具是更为舒适与符合习惯的选择。故对把手做非对称设计，使得在抬取炒锅时手臂与把手间产生两个受力点并产生支力，让锅具的拿取更加省力（具体方案如图10所示）。

4.锅铲。对于使用锅铲烹调费力问题，运用电能提供动力的电机转动翻炒系统代替人手提供动能的翻炒系统，以规避原本系统内进行饭菜动作对人体手臂肌肉产生的有害效用，并形成充足有效的作用完成翻炒饭菜的任务。对于锅铲的控制问题，运用非对称原理来进行设计。通过增大铲面深度减少左侧铲壁高度，来增加锅铲的可控性（具体方案如图11所示）。

5.汤勺。对于易洒出汤汁问题，对汤勺增添转轴，运用重力场避免移动过程中所产生的抖动，使得把手抖动的时候，勺内湯汁不会进行晃动。具体方案如图12所示，图中控制按钮控制勺子底部能否自由转动，在盛出汤汁时按下按钮便能将汤汁正常倒出。在盛汤过程中，因为汤勺底端转轴装置的存在，勺内汤汁并不会随着手臂的抖动而溅出。

（二）设计效果展示

图13是本次厨具设计方案的俯视效果图。图中a、b、c分别为燃气灶、汤锅、炒锅；d左侧为宽底锅铲，右侧为电炒铲；e左侧为漏勺，右侧为防抖动汤勺。图14为本次厨具设计的场景效果图，其中在烹调作业区左侧的是洗涤区域，烹调时常用的铲勺等工具悬挂于洗涤区域靠近烹调区一侧。图中箭头所指之处是一块带有漏水功能的挡板，将其放置于水槽上可以方便食材、碗碟等的放置与取用。

（三）设计总结

本次厨具设计运用用户旅程图与TRIZ理论方法对老年群体用户在厨具使用过程中存在的问题进行改进设计研究。并运用人机工程学思想与方法对厨房作业区的尺寸与布局进行计算。通过实践得出以下几点结论：

1.老年群体在进行下厨活动中对部分厨具的控制存在一定困难，在过程中多感到疲惫；2.通过用户研究结合TRIZ工具能够快速找到产品创新设计的思路与方法；3.在家庭环境下的厨具设计中，燃气灶应设计可调节高度结构以适应不同家庭成员的使用需求；4.在厨房中，烹调食品常用的工具（锅铲、汤勺、碗等）放置在燃气灶周围625mm范围内在使用过程中更加便利。

结语

厨具的设计目的在于为用户提供便利，满足用户群体的需求。老年人等体质较弱的用户在使用中存在更多诉求，分析并满足这些诉求是赋予厨具产品人文关怀感的前提。本文通过研究体系较弱人群在厨具使用过程中出现的问题，分析得到进行改善的方法；通过人机尺寸计算得出适宜的烹饪区尺寸范围；运用TRIZ理论寻求具体问题的解决方案，为类似问题的解决提供了参考方法。在求出的解决方法基础上，结合目前厨具产品现状进行产品设计，并结合人体固定位置上肢活动范围计算结果进行烹调区厨具的布局设计研究，为厨具产品的设计提供新的思路。

参考文献

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