郝麗麗 ， 呂建秋 ， 羊海軍 ， 展浩翔 ， 徐英杰 ， 吳偉彬

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)新農(nóng)村發(fā)展研究院，廣東 廣州 510642；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐訓(xùn)練中心，廣東 廣州 510642；4.西藏自治區(qū)墨脫縣人民政府辦公室，西藏 林芝 860700；5.深圳大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，廣東 深圳 518060）

TRIZ理論是“發(fā)明問題解決理論”的拉丁文首字母縮寫，是由蘇聯(lián)發(fā)明家阿奇舒勒和他的弟子們一起對(duì)數(shù)以萬計(jì)的專利文獻(xiàn)和自然科學(xué)知識(shí)進(jìn)行研究、整理和歸納，抽取了大量發(fā)明中運(yùn)用的規(guī)律，最終建立起的一套實(shí)用的、以解決發(fā)明問題為主要目的的理論和方法體系[1]。阿奇舒勒因此被尊稱為 TRIZ理論之父。TRIZ理論被公認(rèn)為是使人聰明的理論，其核心是“技術(shù)進(jìn)化原理”。按照這一原理，“技術(shù)系統(tǒng)一直處于進(jìn)化之中，解決矛盾是其進(jìn)化的推動(dòng)力”。在創(chuàng)新和解決問題方面，TRIZ適用于很多領(lǐng)域[2-4]。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后，TRIZ理論已經(jīng)成為一套解決新產(chǎn)品開發(fā)實(shí)際問題的成熟的理論和方法體系。TRIZ理論在中國的推廣應(yīng)用時(shí)間較短，但近年來，尤其是2008年以來，已經(jīng)得到了政府、企業(yè)、大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)的高度重視，已經(jīng)成為我國建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要舉措[5]。

1 背景介紹

1.1 鄉(xiāng)村旅游的快速發(fā)展

我國鄉(xiāng)村旅游發(fā)展起源于20世紀(jì)90年代末，經(jīng)過20多年的發(fā)展，旅游產(chǎn)品開發(fā)和旅游服務(wù)設(shè)施建設(shè)都取得了巨大進(jìn)步，鄉(xiāng)村旅游規(guī)模不斷擴(kuò)大。2014年，全國鄉(xiāng)村旅游人數(shù)已達(dá)12億人次，約占國內(nèi)旅游總數(shù)的1/3[6]。2021年，《“十四五”文化和旅游發(fā)展規(guī)劃》中提出文化事業(yè)、文化產(chǎn)業(yè)和旅游業(yè)成為滿足人民美好生活需要、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐，要以創(chuàng)新發(fā)展催生新動(dòng)能，以深化改革激發(fā)新活力，奮力開創(chuàng)文化和旅游發(fā)展新局面[7]。

1.2 城鄉(xiāng)一體化趨勢(shì)

隨著城市的幾近飽和以及逆城市化現(xiàn)象的出現(xiàn)，城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程進(jìn)一步加快，城市與鄉(xiāng)村之間的鴻溝被打破，人口、資本、技術(shù)等在城市與鄉(xiāng)村之間相互流通、相互融合，城市與鄉(xiāng)村的資源與要素溝通逐漸加強(qiáng)，出現(xiàn)了“以城帶鄉(xiāng)、以工促農(nóng)”的新局面?，F(xiàn)代農(nóng)莊作為促進(jìn)城鄉(xiāng)一體化的平臺(tái)和媒介，是聯(lián)系城鄉(xiāng)之間的紐帶，能夠帶動(dòng)城市人口旅游消費(fèi)，同時(shí)轉(zhuǎn)變鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收與鄉(xiāng)村振興[6-9]。

1.3 中央有關(guān)政策相繼出臺(tái)

2018年，《關(guān)于促進(jìn)鄉(xiāng)村旅游可持續(xù)發(fā)展的指導(dǎo)意見》和《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳關(guān)于推介休閑觀光牧場(chǎng)的通知》發(fā)布，指出鄉(xiāng)村旅游是旅游業(yè)的重要組成部分，是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要力量，在加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化、城鄉(xiāng)融合發(fā)展、貧困地區(qū)脫貧攻堅(jiān)等方面發(fā)揮著重要作用，明確了促進(jìn)鄉(xiāng)村旅游可持續(xù)發(fā)展的五項(xiàng)措施：1）加強(qiáng)規(guī)劃引領(lǐng)，優(yōu)化區(qū)域布局，促進(jìn)鄉(xiāng)村旅游區(qū)域協(xié)同發(fā)展；2）完善基礎(chǔ)設(shè)施，提升公共服務(wù)，改善鄉(xiāng)村旅游環(huán)境，促進(jìn)鄉(xiāng)村旅游便利化；3）豐富文化內(nèi)涵，提升產(chǎn)品品質(zhì)，豐富鄉(xiāng)村旅游產(chǎn)品類型，提高鄉(xiāng)村旅游服務(wù)管理水平；4）創(chuàng)建旅游品牌，加大市場(chǎng)營銷，培育構(gòu)建鄉(xiāng)村旅游品牌體系，創(chuàng)新鄉(xiāng)村旅游營銷模式；5）注重農(nóng)民受益，助力脫貧攻堅(jiān)，探索推廣發(fā)展模式，完善利益聯(lián)結(jié)機(jī)制[10]。

2 問題描述與分析

2.1 問題描述

隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的提出和逐步實(shí)施，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迎來新機(jī)遇，而鄉(xiāng)村旅游已經(jīng)成為加快鄉(xiāng)村建設(shè)、加快城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程、深度開發(fā)農(nóng)業(yè)資源潛力、為消費(fèi)者提供多元化消費(fèi)產(chǎn)品和農(nóng)民收入增加等方面的重要途徑。人們對(duì)農(nóng)場(chǎng)的住宿需求，促進(jìn)了鄉(xiāng)村旅游業(yè)的發(fā)展，然而根據(jù)國家耕地保護(hù)制度的相關(guān)規(guī)定[11-15]，應(yīng)依法保護(hù)和合理利用土地，維持其農(nóng)業(yè)用途，不得用于非農(nóng)建設(shè)，不得給土地造成永久性損害。這使得農(nóng)場(chǎng)的多元化發(fā)展，尤其是旅游等業(yè)務(wù)受到極大限制。在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的背景下，中國休閑農(nóng)業(yè)進(jìn)入新時(shí)代，休閑農(nóng)業(yè)本質(zhì)上對(duì)運(yùn)營者提出了更高的要求。現(xiàn)代農(nóng)場(chǎng)運(yùn)營商需要不斷創(chuàng)新和思考，順應(yīng)未來發(fā)展趨勢(shì)，才能在休閑農(nóng)業(yè)領(lǐng)域獲得核心競爭力。

應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)場(chǎng)多元化發(fā)展的需要，提供觀光休閑旅游服務(wù)，推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)深度融合，進(jìn)一步發(fā)展新型農(nóng)業(yè)旅游業(yè)態(tài)，需要在農(nóng)田中搭建可供人居住的房屋，但國家明文規(guī)定：不能在農(nóng)田中建造永久建筑，且不能長期占用耕地。因此，以往的傳統(tǒng)房屋無法滿足國家規(guī)定，需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

2.2 系統(tǒng)功能組件分析

在建立組件模型之前，需要進(jìn)行功能分析[1]。問題所在的技術(shù)系統(tǒng)為農(nóng)場(chǎng)宿住系統(tǒng)，該技術(shù)系統(tǒng)的功能是為人提供住宿場(chǎng)所，實(shí)現(xiàn)該功能的約束有土地、農(nóng)作物、陽光。

現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的工作原理：建造傳統(tǒng)房屋供游客居住。

當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)存在的問題：建造房屋時(shí)需要有地板、墻體、門、窗等，它們會(huì)占用農(nóng)田、遮擋陽光，進(jìn)而影響農(nóng)田中農(nóng)作物的正常生長，并且傳統(tǒng)房屋會(huì)長期占用耕地，不符合國家政策的規(guī)定。

該問題的現(xiàn)有解決方案及其缺陷：安排游客在附近的旅店或農(nóng)家樂住宿，缺陷是環(huán)境條件較差，且旅店與農(nóng)場(chǎng)距離較遠(yuǎn)，來回不方便。此外，在旅店中也難以滿足游客體驗(yàn)田園夜景的需求。

新系統(tǒng)的要求：在不破壞耕地、不妨礙農(nóng)作物正常生長的前提下，在農(nóng)場(chǎng)建造可供人居住的房屋。

對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行功能分析，基于上述的分析，采用九屏幕法實(shí)現(xiàn)資源搜索，隨后進(jìn)行組件之間的相互作用分析。采用規(guī)范化的功能描述方式建立組件模型圖，功能模型圖如圖1所示。由此得到該技術(shù)系統(tǒng)的三個(gè)缺陷，農(nóng)場(chǎng)宿住系統(tǒng)的功能缺陷如表1所示。

表1 農(nóng)場(chǎng)宿住系統(tǒng)的功能缺陷列表

圖1 功能模型圖

3 解決方案

3.1 利用系統(tǒng)剪裁法解決缺陷1

選擇價(jià)值最低的組件對(duì)其進(jìn)行剪裁[1]：地板。地板的有用功能：支撐墻體、支撐人。確定由技術(shù)系統(tǒng)中的其他組件完成支撐墻體和支撐人的功能（圍欄）。

通過對(duì)圍欄進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，構(gòu)建了圍欄組件式露營平臺(tái)[16]，如圖2所示。該平臺(tái)向上折疊時(shí)（圖2左半部分）就是普通的圍欄組件，展開橫放時(shí)（圖2右半部分）就形成一個(gè)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)地板的有用功能——支撐墻體和支撐人。

圖2 一種圍欄組件式露營平臺(tái)

3.2 利用物理矛盾解決缺陷2

問題描述：墻體、門、窗、房頂在有人需要住宿時(shí)就存在，在白天以及收獲農(nóng)作物時(shí)就拆除。

矛盾分析：墻體、門、窗、房頂要存在，因?yàn)橐┤司幼?；墻體要拆除，因?yàn)橐苊庹趽蹶柟庖约氨苊庥绊戅r(nóng)作物收獲。該問題屬于物理矛盾下的基于系統(tǒng)級(jí)別分離問題[1]，運(yùn)用基于系統(tǒng)級(jí)別分離問題的解決原理（No.1分割原理；No.5組合原理；No.12等勢(shì)原理；No.33同質(zhì)性原理……），確定不同的解決方案。

1）利用分割原理——使物體分成容易組裝及拆卸的部分。將門、窗、墻體等進(jìn)行模塊化處理，便于游客使用時(shí)進(jìn)行組裝，不需要時(shí)快速拆除，以免影響農(nóng)田植株種植。快捷組裝式積木房如圖3所示。

2）利用組合原理——在空間或時(shí)間上，將相同或相似的對(duì)象、操作加以組合或合并在一起，以提高工作效率或?qū)崿F(xiàn)新的功能，將墻體設(shè)計(jì)成可以模擬太陽光的發(fā)光物體且可以自動(dòng)收獲農(nóng)作物。

3）利用等勢(shì)原理——改變操作條件使組件處于同一等勢(shì)面上，以減少物體提升或下降的需要，將農(nóng)作物與房屋處于同一水平面上。

4）利用同質(zhì)性原理——存在相互作用的物體用相同材料或特性相近的材料制成。

通過對(duì)各種方案進(jìn)行比較分析，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目綜合考慮，主要采用3個(gè)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，分別是可操作性、可實(shí)施性、成本，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)以上4個(gè)方案進(jìn)行評(píng)估。方案1可操作性以及可實(shí)施性較高，選擇適宜的材料即可控制成本；方案2在結(jié)構(gòu)改動(dòng)方面較大，可實(shí)施性較低，并且成本高；方案3將房屋與農(nóng)作物處于同一水平面上操作起來比較困難，可實(shí)施性較低；方案4可操作性較低。

綜合考慮以上分析，選擇方案1為最終方案。將墻體進(jìn)行模塊化處理（如圖3上部分所示），便于游客使用時(shí)進(jìn)行組裝（如圖3下部分所示），不需要時(shí)快速拆除，以免影響農(nóng)田植株種植。

圖3 快捷組裝式積木房

3.3 利用矛盾矩陣解決新技術(shù)系統(tǒng)所產(chǎn)生的新問題

因?yàn)橐ＷC房屋的穩(wěn)定性，房屋的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其零件較多，不便于游客或工作人員進(jìn)行組裝或拆卸，增加了游客搭建房屋的難度和時(shí)間。由此產(chǎn)生技術(shù)矛盾，即改善了運(yùn)動(dòng)物體的體積，但增加了設(shè)備復(fù)雜性，通過查找矛盾矩陣[1]得到兩個(gè)發(fā)明原理：No.1分割原理；No.26復(fù)制原理。

這里采用No.26復(fù)制原理，讓游客提前在構(gòu)建的虛擬仿真系統(tǒng)中模擬操作[17]，提前熟悉大致步驟，便于現(xiàn)場(chǎng)搭建，既不失游客樂趣又減少游客耗費(fèi)的時(shí)間，虛擬仿真系統(tǒng)操作界面如圖4所示。在不破壞耕地、不妨礙莊稼正常生長的前提下，為農(nóng)場(chǎng)設(shè)計(jì)了一種環(huán)保性好、體驗(yàn)感強(qiáng)的宿住系統(tǒng)，最終效果圖如圖5所示。

圖4 虛擬仿真系統(tǒng)操作界面

圖5 最終效果圖

4 結(jié)語

由于市場(chǎng)需求和國家規(guī)定的矛盾沖突，導(dǎo)致鄉(xiāng)村旅游業(yè)發(fā)展受到制約。首先，將此現(xiàn)實(shí)問題轉(zhuǎn)化為TRIZ問題模型；然后，利用TRIZ工具解決問題進(jìn)而得出目前來說最佳的設(shè)計(jì)方案，即一種圍欄組件式露營平臺(tái)和積木式雙三角形房屋；最后，解決實(shí)施過程中所產(chǎn)生的新問題，在不破壞耕地、不妨礙莊稼生長的前提下，設(shè)計(jì)了一種環(huán)保性好、體驗(yàn)感強(qiáng)的新型的農(nóng)場(chǎng)宿住系統(tǒng)。