范峰源，郝巍東

（太原師范學(xué)院，山西 晉中 030619）

目前在一二線城市中，大批年輕人和外地工作者需要通過租房提供生活空間的現(xiàn)象較為普遍，通常他們會選擇面積較小的公寓房或與外人合租以減輕房租壓力，導(dǎo)致其居住環(huán)境最大的問題在于生活空間狹小，但這不會改變他們對生活質(zhì)量的關(guān)注。針對這一現(xiàn)狀，研究如何通過家具創(chuàng)新設(shè)計(jì)來提升居家空間利用率的問題是至關(guān)重要的。結(jié)合KJ 法與AHP 層次分析法的研究可獲取該類用戶對折疊座椅的需求，并進(jìn)行權(quán)重分析，可讓設(shè)計(jì)方案最終呈現(xiàn)后對消費(fèi)者需求具有更加精準(zhǔn)的指向性，也為TRIZ 理論在解決主要的產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題時(shí)提供依據(jù)。

可折疊家具的設(shè)計(jì)可以減少室內(nèi)占地面積及空間，間接地優(yōu)化了住宅空間利用率，可折疊家具注重可變性和多元化，目前較為常見的是折疊桌椅、折疊床等，為小型空間布置提供更多的靈活性，不需要使用時(shí)可折疊起來，整理出一定的空白空間，在視覺上使室內(nèi)空間簡潔有序[1-3]，同時(shí)也增加了在相同空間實(shí)現(xiàn)不同功能的可能性。

1 理論研究概述

1.1 需求層次分析法

AHP（需求層次分析法）[4-5]是將決策問題的相關(guān)因素按照支配關(guān)系建立條理化的層序結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成客觀之主觀的判斷結(jié)構(gòu)，決策分析得出各個(gè)因素對總目標(biāo)（I）的綜合權(quán)重并進(jìn)行排序。經(jīng)過用戶訪談和調(diào)研問卷的形式整理得到設(shè)計(jì)需求[6]，將指標(biāo)因素按照層級分解進(jìn)行決策[7-9]。AHP 通過將設(shè)計(jì)目標(biāo)按照層級建立遞階層次結(jié)構(gòu)，通過將第二級指標(biāo)兩兩對比，通過專家打分，求解判斷矩陣得出總目標(biāo)的綜合權(quán)重[10-11]。

1.2 TRIZ 理論

TRIZ 理論[12]是由阿奇舒勒創(chuàng)立的發(fā)明問題解決問題的方法，旨在使用科學(xué)方法快速實(shí)現(xiàn)新發(fā)明或解決技術(shù)難題，并為設(shè)計(jì)工作厘清思路[13]，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，TRIZ 理論在創(chuàng)新思維、問題分析、技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化、問題解決算法等維度成為了推動設(shè)計(jì)的核心力量。

2 TRIZ 理論在可折疊座椅設(shè)計(jì)中的案例分析

在可折疊座椅設(shè)計(jì)案例中，列舉了TRIZ 理論中的40 項(xiàng)發(fā)明原理在折疊座椅設(shè)計(jì)案例中的運(yùn)用，為本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供創(chuàng)新依據(jù)。

設(shè)計(jì)師Hamza Bav?i?，得益于其在工程、美學(xué)、建筑設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)知識積淀，使其能夠在設(shè)計(jì)工作中憑借其獨(dú)特視角設(shè)計(jì)出風(fēng)格多變且功能豐富的產(chǎn)品，見圖1。該座椅可將其展開，掛在衣柜中存放，節(jié)約占地面積，同時(shí)用于固定的皮質(zhì)帶，可用來懸掛衣物[14]。在TRIZ 理論的40 個(gè)發(fā)明原理中主要使用了“動態(tài)性”，讓靜態(tài)的物體可以進(jìn)行變形從而減小占地面積，且能夠使原本的座椅更適合用于不同的應(yīng)用環(huán)境[15-16]。

圖1 懸掛式折疊座椅Fig.1 "Wooden Roller Shutter" stool

王振鑫設(shè)計(jì)的板凳外形類似于傳統(tǒng)小馬扎，它的體積小，折疊后可將兩端固定，不需要用時(shí)可存放在房間內(nèi)家具縫隙的位置[17]。在TRIZ 理論中運(yùn)用了“預(yù)先放置原理”，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到用戶在使用時(shí)的行為，提前將板凳設(shè)計(jì)固定扣（見圖2）。提前將板凳設(shè)計(jì)固定扣后，可方便用戶對板凳的折疊效益。

圖2 可折疊椅子Fig.2 Stretchable stool

愛爾蘭的Tierney Haines Architects 工作室[18-20]設(shè)計(jì)的這款折疊椅，在設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)角度而言，它呈X形，而當(dāng)左右凳腿并攏的整個(gè)過程中，整個(gè)椅背也會隨之對折到一起。簡單來說，該折疊椅可往中間方向?qū)φ?，繼而形成丙字形（見圖3），該案例在TRIZ 理論中運(yùn)用了“多維法”“動態(tài)化原理”，將單層結(jié)構(gòu)變?yōu)槎鄬?，使不動部分變?yōu)榭蓜?，可極大降低座椅在室內(nèi)空間設(shè)計(jì)的利用率。

圖3 創(chuàng)新折疊方式椅子Fig.3 Modular Bench

3 基于AHP 法用戶需求權(quán)重計(jì)算

在針對折疊座椅創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中，運(yùn)用KJ 親和圖法，對各個(gè)要素之間內(nèi)在的相互聯(lián)系關(guān)系進(jìn)行概括與總結(jié)，進(jìn)而尋找解決問題的方式。折疊座椅設(shè)計(jì)要素的選取是一種包含全方位、多要素、多目標(biāo)的綜合體[21-23]。

經(jīng)過KJ 法的需求要素整理，綜合折疊座椅的特性，同時(shí)要解決用戶在特定環(huán)境下使用椅子的問題，從而對調(diào)研用戶提出了三個(gè)方面的問題：“居住空間基本滿足，但沒有多余空間”“希望有使用方式創(chuàng)新的折疊椅”“對折疊椅的印象始終停留在戶外折疊椅的造型，希望有適用于居家生活狀態(tài)下的折疊椅”，并把用戶的需求進(jìn)行總結(jié)：產(chǎn)品的造型要素、交互要素、空間設(shè)計(jì)要素，分別從椅子的安全性、環(huán)保性、美觀性、空間需求、使用感受、物流成本等多個(gè)角度進(jìn)行綜合考慮，并經(jīng)過市場調(diào)研和對有關(guān)資料的梳理，在評估項(xiàng)目選擇時(shí)，通過匯集有關(guān)專家學(xué)者意見和設(shè)計(jì)師觀點(diǎn)后，結(jié)合KJ 法把所搜集到的資料加以歸集，并對測評指標(biāo)要求加以了補(bǔ)充、篩選，初步確認(rèn)座椅層次結(jié)構(gòu)為目標(biāo)層1 個(gè)、一級指標(biāo)6 個(gè)和二級指標(biāo)15 個(gè)。

結(jié)合AHP 層次分析法的運(yùn)用，對設(shè)計(jì)需求進(jìn)行遞階層級模型構(gòu)建，其中，用I表示目標(biāo)層-創(chuàng)新折疊椅設(shè)計(jì)方案，安全性I1、環(huán)保性I2、美觀性I3等六項(xiàng)層，為準(zhǔn)則層，并用I11、I12、I13、I14等表示基于6個(gè)準(zhǔn)則層下的設(shè)計(jì)指標(biāo)層，見圖4。

圖4 折疊座椅遞階層級結(jié)構(gòu)模型Fig.4 Hierarchical structure model of foldable seat

在推動折疊座椅設(shè)計(jì)進(jìn)程的同時(shí)，對座椅的創(chuàng)新維度給予較大傾斜，其對應(yīng)特征方程在判斷矩陣I 呈現(xiàn)見式（1）：

1—9 比率標(biāo)度法見表1。

表1 1—9 比率標(biāo)度法Tab.1 1-9 ratio scaling method

向量積正規(guī)化法的步驟：

借助正規(guī)化處置矩陣，利用以下公式：

將矩陣當(dāng)中的元素相加：

對于上式中的wi，實(shí)施正規(guī)化處置：

計(jì)算矩陣向量、確定權(quán)重，公式如下，其中的w1以及w2，表示各層的權(quán)重。

在而后的一致性檢驗(yàn)中，若通過，則證明矩陣構(gòu)建成立且有價(jià)值。

假定CI代表一致性指標(biāo)，以下為運(yùn)算方法。

其中RI取值見表2。

表2 矩陣階數(shù)為1—9 的RI 取值Tab.2 RI values of matrix order 1-9

表中n=1，2 時(shí)RI=0，是因?yàn)?，2 階的正互反矩陣總是一致陣。

綜合來自相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜宜o反饋與基于目標(biāo)層與二級指標(biāo)層所得矩陣，分析與討論所得數(shù)據(jù)與結(jié)果，根據(jù)目標(biāo)權(quán)重計(jì)算公式得出各級指標(biāo)相較于總目標(biāo)的權(quán)重：目標(biāo)層（I）對應(yīng)的準(zhǔn)則層（I1、I2、I3、I4、I5、I6）的權(quán)重值分別為0.136 5，0.238 5，0.105 6，0.625 0、0.536 5、0.171 2。安全性（I11、I12、I13）的權(quán)重值分別為0.276 4，0.528 3，0.595 4，環(huán)保性（I21、I22）的權(quán)重值分別為0.078 1，0.135 2，0.258 7，0.228 0。美觀性（I31、I32）的權(quán)重值分別為0.080 9，0.377 3?？臻g需求（I41、I42）的權(quán)重值分別為0.488 0，0.653 9。使用感受（I51、I52、I53）的權(quán)重值分別為0.735 6，0.556 2，0.462 0。物流成本（I61、I62、I63）的權(quán)重值分別為0.163 6，0.001 8，0.377 7。繼續(xù)幾何平均算法步驟5，計(jì)算一致性檢驗(yàn)結(jié)果均小于0.1，通過。

通過層次分析法計(jì)算的權(quán)重結(jié)果，對座椅產(chǎn)品權(quán)重值高的部分作為設(shè)計(jì)改進(jìn)的重點(diǎn)，建立質(zhì)量矛盾矩陣；所建矛盾矩陣應(yīng)基于分析得出權(quán)重值較高的部分要素之間的矛盾（見表3），其后得出矩陣中相互矛盾結(jié)果即為產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要著重解決的設(shè)計(jì)問題。

表3 折疊椅矛盾矩陣Tab.3 Foldable chair contradiction matrix

獲取座椅的相關(guān)技術(shù)矛盾，將負(fù)相關(guān)產(chǎn)品的特性向TRIZ 問題轉(zhuǎn)化[24-25]，具象的設(shè)計(jì)需求轉(zhuǎn)化為抽象的39 個(gè)工程技術(shù)參數(shù)，利用TRIZ 原理中的40 種解決方案和39 條通用工程參數(shù)對產(chǎn)品的特性進(jìn)行消除，通過查詢TRIZ 理論矛盾矩陣找到對應(yīng)的TRIZ 40解決方法，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品特性最大程度地符合用戶需求[26-28]，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。所對應(yīng)的惡化參數(shù)如表4所示。

表4 描述沖突Tab.4 Conflict described

在分析時(shí)使TRIZ 算法為設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)依據(jù)，通過問題的數(shù)據(jù)研究計(jì)算將臺燈設(shè)計(jì)更有效、更有針對性地達(dá)到質(zhì)量最優(yōu)[29-31]。

在座椅設(shè)計(jì)中，將技術(shù)矛盾對應(yīng)TRIZ 40 發(fā)明原理的解決方法，見表4。結(jié)合本次座椅和設(shè)計(jì)案例，可用的發(fā)明原理有：NO.25，NO.3，NO.33，NO.15，NO.13，NO.1，見表5。

表5 沖突問題的TRIZ 轉(zhuǎn)化Tab.5 TRIZ transformations of conflict problems

4 可折疊座椅創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐

經(jīng)過上一節(jié)矛盾分析轉(zhuǎn)化得到TRIZ 理論的40理論的解決辦法，經(jīng)過TRIZ 理論得出的解決問題的方法路徑，其有益成果如下所述。

4.1 安全性需求

折疊座椅要求在實(shí)際的用戶使用過程中確保安全，人在使用座椅時(shí)給椅面壓力，椅背和椅面相連接處應(yīng)保持固定，要求穩(wěn)定性較高，到達(dá)限定位置不會下滑。椅面和前椅腿呈現(xiàn)的直角彎曲，由于用戶自身重量的不確定性，椅面到達(dá)一定的壓力時(shí)，卡扣鎖死，需要一定力度才能將其彎曲折疊，序號1 為椅背結(jié)構(gòu)，序號2 為旋轉(zhuǎn)裝置，序號1 部位上滑到序號2，序號2 位置有旋轉(zhuǎn)裝置可將椅背中的鏤空部分可以將椅面、椅腿嵌入；椅子折疊后，序號5 的部分為椅面結(jié)構(gòu)，序號6 為前椅腿，序號4 為椅背結(jié)構(gòu)，其中序號3 位置為前椅腿及椅面的轉(zhuǎn)折處，前椅腿狀態(tài)分為兩種，一種是與椅面平行狀態(tài)，另一種是與椅面垂直狀態(tài)，當(dāng)在使用時(shí)，序號3 位置的折疊鉸鏈合頁能翻轉(zhuǎn)90°，此時(shí)折疊鉸鏈合頁會自動鎖死，鎖死卡扣結(jié)構(gòu)見圖6。

圖5 左視圖結(jié)構(gòu)和正視圖結(jié)構(gòu)Fig.5 Left view structure and front view structure

圖6 結(jié)構(gòu)3 鎖死卡扣結(jié)構(gòu)Fig.6 Locking buckle of structure 3

4.2 功能需求

相比于市面上框架結(jié)構(gòu)的折疊座椅，該產(chǎn)品使用的折疊方式使其在易用、收納、移動等維度更具優(yōu)勢，并且該產(chǎn)品可以將折疊后的通過椅面的間隙設(shè)計(jì)完美地嵌入其中，折疊形態(tài)的椅子表面平整，存放時(shí)可以塞入家具縫隙中，減少對室內(nèi)空間面積的占用，見圖7。

圖7 折疊椅細(xì)節(jié)Fig.7 Foldable seat details

折疊座椅創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有便于拆卸、易于折疊、易于搬運(yùn)的特點(diǎn)，儲存時(shí)能有效節(jié)約空間，最大限度地利用空間，并且可以滿足小型生活空間，其優(yōu)勢在移動時(shí)更為凸顯，故而對家具搬動頻率較高的用戶，可改折疊座椅兼顧實(shí)用性與便攜性，在用戶做出購買決策時(shí)會獲得較高權(quán)重。

在材質(zhì)的選擇上使用免漆板作為折疊椅的主要材質(zhì)，免漆板在具備經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)其材質(zhì)特性亦可較好地抵抗磨損與腐蝕，并具有天然的質(zhì)感和清晰的木紋，較為環(huán)保，線條溫和、簡潔大方，見圖8。

圖8 折疊座椅Fig.8 Foldable seat

5 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，折疊家具市場在未來具有無法估量的價(jià)值，通過AHP 層次分析法的運(yùn)用有利于更好地定位折疊家具的創(chuàng)新需求。通過TRIZ 發(fā)明理論可對用戶矛盾需求的問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化，更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，擴(kuò)大產(chǎn)品在市場上的競爭力，為后續(xù)折疊家具設(shè)計(jì)發(fā)展提供了重要的理論支撐。