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        基于QFD和TRIZ集成的臺燈創(chuàng)新設(shè)計

        2019-05-20 02:52:08劉恒麗李曉娜陳澤鵬
        設(shè)計 2019年7期
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)新設(shè)計臺燈插座

        劉恒麗 李曉娜 陳澤鵬

        關(guān)鍵詞:QFD TRIZ 臺燈 插座 創(chuàng)新設(shè)計

        引言

        創(chuàng)新是企業(yè)的活力之源,尤其在市場競爭日趨激烈的現(xiàn)代社會,是否具備創(chuàng)新的精神,能否對自己的產(chǎn)品進行創(chuàng)新設(shè)計,創(chuàng)造高經(jīng)濟附加值的產(chǎn)品已經(jīng)成為企業(yè)在殘酷市場競爭中生存和發(fā)展的重要途徑,因此,拓展新的設(shè)計思路,設(shè)計新的產(chǎn)品便成為了設(shè)計師們致力研究并應(yīng)用的強有力工具。目前,各國學(xué)者專家在創(chuàng)新設(shè)計理論方面的研究已獲得了大量的成果,這些研究證明,許多創(chuàng)新設(shè)計理論都是在QFD和了RIZ的基礎(chǔ)上被提出的,QFD和了RIZ對于創(chuàng)新理論的實踐具有重大的指導(dǎo)意義,能夠把設(shè)計師直接引向創(chuàng)新解,并能夠準(zhǔn)確、高效、務(wù)實地完成產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。

        一、QFD/TRIZ集成模型

        QFD理論的核心思想是:產(chǎn)品開發(fā)過程中必須重視客戶的實際需求,了解客戶的消費欲望,掌握客戶的消費偏好是產(chǎn)品開發(fā)成功的關(guān)鍵,QFD理論強調(diào)企業(yè)要改變傳統(tǒng)的思想認識,要將滿足客戶的需求作為產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品研發(fā)的目標(biāo),從而保證企業(yè)研發(fā)的產(chǎn)品能夠得到市場的認可,使產(chǎn)品研發(fā)成為企業(yè)發(fā)展的動力。了RIZ理論的基本思想是:所有的工程系統(tǒng)都是按一定客觀規(guī)律發(fā)展進化的,人們一旦掌握了這些規(guī)律,就能大大推動產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計速度、預(yù)測產(chǎn)品未來的發(fā)展趨勢。其所提供的大部分創(chuàng)新原理是為了解決技術(shù)系統(tǒng)存在的物理矛盾和技術(shù)矛盾。

        QFD通過采用矩陣的形式構(gòu)造質(zhì)量安全體系,平衡用戶需求和產(chǎn)品設(shè)計之間的關(guān)系,并將用戶對產(chǎn)品的要求作為設(shè)計和研發(fā)新產(chǎn)品的核心。通過對消費者需求的研究和分析,來確定消費者需求與產(chǎn)品之間的關(guān)系,從而實現(xiàn)以消費者的需求來幫助企業(yè)制訂新產(chǎn)品的研發(fā)計劃、明確新產(chǎn)品設(shè)計的客觀條件。但對于質(zhì)量屋中出現(xiàn)的技術(shù)沖突,QFD不能很快找到切實可行的,解決問題的方法與合理的設(shè)計途徑。然而TRIZ理論的矛盾矩陣表及相對應(yīng)的40條發(fā)明問題解決原理能解決此問題。TRIZ將設(shè)計中遇到的技術(shù)沖突轉(zhuǎn)化為TRIZ的問題模型,再根據(jù)發(fā)明原理進行解決。基于QFD和TRIZ集成的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計模型(如圖1)所示。首先,通過對質(zhì)量安全體系矩陣模型的分析,來確定兩者之間的矛盾所在;然后利用TRIZ理論來識別矛盾類型,將技術(shù)沖突參數(shù)定義到39個標(biāo)準(zhǔn)參數(shù),建立矛盾矩陣表,并分析推薦的發(fā)明原理,確定最終解決方案。

        二、基于QFD和TRIZ集成的臺燈創(chuàng)新設(shè)計方法

        辦公桌用臺燈和插座是人們?nèi)粘9ぷ骱蜕钏仨毜?,但往往存在不便之?據(jù)此,基于QFD和TRIZ集成理論進行臺燈創(chuàng)新設(shè)計,主要方法步驟(如圖2)。

        (一)現(xiàn)有臺燈與移動式插座現(xiàn)狀分析

        目前市場上現(xiàn)有的臺燈種類繁多,顏色、外觀形狀及功能豐富多彩以滿足不同人群的需求。在人們生活中,臺燈是不可或缺的照明工具,辦公桌或書桌都會放置臺燈提供照明。因此,臺燈對于桌面空間的占有是必須的。

        同時為了生活和工作方便,一般在辦公桌上放置有插座,優(yōu)點是具有更多的插孔便于給更多的電子設(shè)備充電,并且能夠解決遠距離電器的連接問題。但缺點也同時存在,移動式插座本身及其繁雜的電線會占有桌面大量的空間,使桌面變得擁擠雜亂,不易整理,甚至影響工作效率;較長的電線給生活及工作帶來諸多不便,與其他電器的電線容易糾纏,也存在安全隱患。現(xiàn)在也出現(xiàn)了一些新型的移動式插座,取消電線,但在固定式插座上使用并不太穩(wěn)固。

        (二)消費者對臺燈和移動式插座的需求分析

        臺燈和插座的設(shè)計應(yīng)根據(jù)大眾用戶的需求進行設(shè)計。在需求調(diào)研中,用戶直接提到的需求,一般為顯性需求,是消費者明確要求產(chǎn)品應(yīng)具有的屬性,沒有表達出的為隱形需求,隱形需求一般可以通過顯性需求的滿足同時得到滿足。根據(jù)調(diào)研,總結(jié)出用戶對臺燈和插座的需求為:安全可靠,能夠提供足夠照明度,電源線長度適中,能提供更多功能,外觀造型美觀大方,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強。例如,滿足用戶對臺燈提供更多功能的需求能增加臺燈的實用性;滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的需求能增加臺燈的耐用性。

        (三)質(zhì)量屋及矛盾矩陣表構(gòu)建

        基于目前臺燈和移動式插座的問題,依據(jù)所提出的QFD/TRIZ集成模型與創(chuàng)新設(shè)計方法步驟,通過對市場的實地考察,采集相關(guān)的信息數(shù)據(jù),并對這些數(shù)據(jù)進行整理和分析,挖掘用戶的需求信息,了解用戶對產(chǎn)品的要求,并根據(jù)這些信息,從產(chǎn)品的功能、造型等要素出發(fā),總結(jié)出設(shè)計要求,并結(jié)合用戶的實際需求來構(gòu)建QFD質(zhì)量安全模型,最后通過對產(chǎn)品功能的分析,明確整個系統(tǒng)的各個功能(如圖3)所示。

        從(如圖3)中分析出呈負相關(guān)關(guān)系的技術(shù)特征,即材料與重量兩個參數(shù)間呈負相關(guān)關(guān)系。然而材料與體積、成本有關(guān),重量與穩(wěn)定性又有聯(lián)系。當(dāng)體積增大時,用材量增加,成本就會增加,重量增加,但穩(wěn)定性較大;當(dāng)選擇強度大,密度小的材質(zhì)時,重量會減輕,但成本增加,穩(wěn)定性下降;這幾個參數(shù)間存在著矛盾關(guān)系。因此,將材料分解成“體積”和“成本”這兩個參數(shù),由重量延伸到“穩(wěn)定性”。再結(jié)合TRIZ理論的39個工程參數(shù),“體積”、“成本”、“重量”和“穩(wěn)定性”分別用“物體靜止?fàn)顟B(tài)下的體積”、“物體質(zhì)量的損失程度”、“靜止?fàn)顟B(tài)下物體的重量”和“結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”來表征。根據(jù)前面分析,確定惡化和改善參數(shù),建立矛盾矩陣表(如表1)所示。從表中看出,存在三對技術(shù)矛盾,即“結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”與“靜止物體的體積”、“結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”與“物質(zhì)損失”、“靜止物體的量”與“物質(zhì)損失”。

        (四)技術(shù)矛盾解決及臺燈創(chuàng)新設(shè)計

        根據(jù)(如表1)所示,基于TRIZ理論,解決上述三對技術(shù)矛盾的發(fā)明原理內(nèi)容、實際問題分析及結(jié)果(如圖4)所示。由原理2得到的啟示是將系統(tǒng)中必要的功能挑出,針對臺燈和插座,其主要功能就是照明和提供電源,保留這兩個基本功能,其他放棄;由原理5合并得到的啟發(fā)是將臺燈和插座進行功能合并,既能照明又可以提供電源;由原理P3得到的想法是將靜止的臺燈變?yōu)檫\動部件;根據(jù)原理14和35改變臺燈的形狀,使其更簡潔;根據(jù)原理28得到通過電流實現(xiàn)臺燈和插座相互作用的想法;根據(jù)原理34,提出拋棄移動式插座。

        根據(jù)以上分析,分離出臺燈和插座的必要功能,改良臺燈的外觀造型,使其更簡潔,并便于改為活動部件,通過電流與插座完成相互作用,在此基礎(chǔ)上,提出拋棄移動式插座,將臺燈和插座進行功能合并,用臺燈替代插座,將臺燈和移動式插座進行組合的設(shè)計思想,集照明和插座功能集于一體,從而使創(chuàng)新問題的沖突得以解決。

        基于上述將臺燈與插座組合設(shè)計的思想,確定設(shè)計方案,組合臺燈設(shè)計過程(如圖5)所示,設(shè)計細節(jié)(如圖6)所示,最終效果(如圖7)所示。組合臺燈由燈身、插座和底座三個部分縱向組成,三部分通過插頭與插孔進行組合。插座四面均有插孔,包括兩相與三相。只需要臺燈電源線,即可為更多的電子產(chǎn)品提供電源;此外,用戶可根據(jù)個人需求,將插座拆下,將燈身與底座組合成一盞新的臺燈。組合設(shè)計的臺燈不僅能照明,同樣能為電子產(chǎn)品提供電源插座,節(jié)省了公桌空間,同時避免了移動式插座存放及尋找的問題。

        結(jié)語

        將QFD和丁ROZ理論進行有機的結(jié)合,建立以市場需求為導(dǎo)向的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計模型。運用該模型對臺燈進行創(chuàng)新設(shè)計,建立臺燈的質(zhì)量屋,對其中呈負相關(guān)關(guān)系的參數(shù)進行沖突分析,再根據(jù)TRIZ理論建立矛盾矩陣表,依據(jù)推薦的發(fā)明問題解決原理,提出拋棄移動式插座,將臺燈與插座的功能組合,替代插座的設(shè)計思想,不僅拓展了臺燈的功能,還節(jié)省了辦公桌的空間,為人們生活帶來方便,同時實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程。

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