鄭茹萍，劉 旭

（河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056000）

據(jù)全國(guó)第七人口普查顯示，中國(guó)老齡人口達(dá)2.64 億，占比為18.7%，較2011年上漲了約5.4%。在國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)中，若大于65 歲的人在總?cè)丝谥姓急雀哂?%或大于60 歲的人在總?cè)丝谥姓急雀哂?%，則說(shuō)明進(jìn)入了老齡化社會(huì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，中國(guó)大于60 歲的人口在2014—2019年的漲幅約為1000 萬(wàn)，并預(yù)測(cè)在2020—2040年漲幅會(huì)增至1200 萬(wàn)。由此可見(jiàn)，中國(guó)老齡化趨勢(shì)日益明顯，失能老人身體上的缺陷使得其生活質(zhì)量和幸福感降低[1]。改善失能老人的休息狀況和保障他們的身心健康已經(jīng)成為重要課題。本文將運(yùn)用TRIZ 發(fā)明問(wèn)題解決理論與設(shè)計(jì)思維結(jié)合的方式開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一種新型智能床墊，來(lái)提升失能老人的自理能力和生活質(zhì)量。

1 相關(guān)理論

1.1 TRIZ 發(fā)明問(wèn)題解決理論

TRIZ 發(fā)明問(wèn)題解決理論是由阿奇舒勒提出的，是他和弟子整理起來(lái)的一套理論體系。TRIZ 發(fā)明問(wèn)題解決理論遵循技術(shù)發(fā)展規(guī)律，在多學(xué)科的基礎(chǔ)上建立，以自然、系統(tǒng)科學(xué)為支撐，核心是解決沖突。它可以幫助設(shè)計(jì)者高效地分析當(dāng)前所遇到的問(wèn)題情境，快速瞄準(zhǔn)問(wèn)題的矛盾，找出問(wèn)題的本質(zhì)。為問(wèn)題的進(jìn)一步探索指明方向，分析全面且準(zhǔn)確。它的特點(diǎn)是能夠打破設(shè)計(jì)者的思維定勢(shì)，以全新的視角觀察問(wèn)題，并進(jìn)行分析，降低試錯(cuò)成本。TRIZ 經(jīng)常依賴問(wèn)卷調(diào)查的方式，這就使得用戶往往不能清晰地將自己的需求表達(dá)出來(lái)。而設(shè)計(jì)思維則強(qiáng)調(diào)以人為本、人與自然的和諧統(tǒng)一，要設(shè)計(jì)出一款令失能老人滿意的老齡化產(chǎn)品就必須具備這2 種因素。

1.2 設(shè)計(jì)思維

設(shè)計(jì)思維源自美國(guó)硅谷，是按設(shè)計(jì)師的思維方式總結(jié)的。TRIZ 是解決創(chuàng)新問(wèn)題的途徑，而設(shè)計(jì)思維是另一種解決方式[2]。設(shè)計(jì)思維是以人為中心，深入發(fā)掘用戶需求從而尋求突破性創(chuàng)新[3]。它不僅注重設(shè)計(jì)的外觀、性能、品質(zhì)等，更重要的是注重用戶需求，它注重人的需求和感受，是一種以人為中心的設(shè)計(jì)理念。這就發(fā)揮了用戶的主觀能動(dòng)性，使得設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的時(shí)候可以參考顧客的感受、行為和反饋來(lái)進(jìn)行多層次的設(shè)計(jì)，不會(huì)與實(shí)際情況相背離，更加貼近顧客的生活，從而設(shè)計(jì)出更具創(chuàng)造性的產(chǎn)品?？梢赃\(yùn)用頭腦風(fēng)暴、概念可視化來(lái)分析設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，核心屬性包括“溯因推理”“系統(tǒng)觀”“創(chuàng)新”等，它不僅可以加強(qiáng)設(shè)計(jì)實(shí)踐，還可以廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、商業(yè)創(chuàng)新發(fā)展等多個(gè)領(lǐng)域。

2 TRIZ 理論與設(shè)計(jì)思維綜合解決分析

在解決失能老人所面臨的起身問(wèn)題方面，可以運(yùn)用設(shè)計(jì)思維以人為本的思想從顧客的需求出發(fā)提出問(wèn)題，挖掘用戶的實(shí)際需要，通過(guò)用戶觀察、用戶反饋之后運(yùn)用TRIZ 創(chuàng)新理論分析問(wèn)題的矛盾所在，從而更好地解決問(wèn)題。從老人的思想出發(fā)，站在他們的角度提出問(wèn)題，挖掘失能老年群體真實(shí)需求，也就是剛才所說(shuō)的要具備設(shè)計(jì)思維中的“同理心”。先利用設(shè)計(jì)思維中的“同理心”提出失能老人所面臨的問(wèn)題，再利用TRIZ 創(chuàng)新理論來(lái)分析并找到其解決方案。

3 基于設(shè)計(jì)思維的現(xiàn)有床墊問(wèn)題分析

從設(shè)計(jì)思維角度分析失能老人使用床墊有以下幾方面的困境：①難起身。由于失能老人自理能力較差，在沒(méi)有他人幫助下很難離開(kāi)床鋪，久臥更會(huì)讓他們的行動(dòng)力減弱。②難保暖。電熱毯的熱量傳播是不均勻的，溫度也不能一直保持恒溫，有時(shí)高有時(shí)低。③難識(shí)路。在夜間黑暗范圍中尋找開(kāi)關(guān)按鈕對(duì)于老人來(lái)說(shuō)會(huì)很危險(xiǎn)，聲控?zé)粲秩菀状驍_他人睡眠。④難睡安穩(wěn)?，F(xiàn)有老年震動(dòng)床成本低，有噪聲，不利于睡眠。⑤難保證健康。螨蟲(chóng)滋生，長(zhǎng)時(shí)間入侵會(huì)對(duì)健康造成威脅。

4 基于TRIZ 的新型智能床墊設(shè)計(jì)思路

4.1 TRIZ 分析與解決問(wèn)題模型

4.1.1 難起身——具有床椅轉(zhuǎn)功能的智能床

分析問(wèn)題，引入因果鏈分析。針對(duì)問(wèn)題不斷提問(wèn)，追根問(wèn)底，直至找出問(wèn)題的本質(zhì)原因，主要步驟如下：①列出初始缺點(diǎn)。失能老人自己起身時(shí)太費(fèi)力。②尋找中間缺點(diǎn)。老人起身時(shí)需要借助外力的直接原因是床墊沒(méi)有提供起身過(guò)程的支撐力。③確定相互關(guān)系。床墊沒(méi)有支撐力可能是由于背板部或支撐板。④重復(fù)②③兩步。建立因果鏈分析，如圖1 所示。⑤從關(guān)鍵問(wèn)題出發(fā)挖掘可能存在的矛盾。矛盾是指沖突，分為技術(shù)矛盾和物理矛盾。技術(shù)矛盾是指2 個(gè)參數(shù)之間的沖突，改善其中一個(gè)參數(shù)，會(huì)使另一個(gè)參數(shù)惡化，具體步驟為，問(wèn)題是什么，在因果鏈分析中找到問(wèn)題切入點(diǎn)；現(xiàn)在有什么解決方法，目前的解決方法改善了什么參數(shù)；上述方法的缺點(diǎn)是什么，導(dǎo)致哪些參數(shù)惡化。物理矛盾為對(duì)一個(gè)過(guò)程系統(tǒng)中的同一參數(shù)有著相反的要求，是參數(shù)內(nèi)部的矛盾，比如要求物體的體積既要大又要小。在這里床墊資源成為了相關(guān)資源，突破點(diǎn)在于床墊可以使失能老人在休息時(shí)處于起身狀態(tài)。比如床墊可以變成椅子，物理矛盾轉(zhuǎn)化為床墊一方面是床墊，床墊一方面又不是床墊，可以是椅子、沙發(fā)等。⑥確定關(guān)鍵缺點(diǎn)與問(wèn)題。背部板不能傾斜和坐部板不能傾斜。

圖1 因果鏈分析

解決問(wèn)題。該矛盾可用的發(fā)明原理為NO.2 抽取/分離原理。抽取/分離原理是把有正向作用的部分或?qū)傩员Ａ簦延胸?fù)面作用的部分或?qū)傩陨釛?。?duì)于床墊既應(yīng)該是床墊又應(yīng)該是椅子這一物理矛盾，可把臥床設(shè)計(jì)為可拆卸的，使得背板部、坐板部、腿板部使其能夠獨(dú)立改變位置，在不同的使用時(shí)間內(nèi)能同時(shí)具備椅子和臥床的要求[4]。

4.1.2 難保暖——智能溫控床墊

分析問(wèn)題，功能分析模型。可以識(shí)別技術(shù)系統(tǒng)和超系統(tǒng)各組件間相互作用關(guān)系的分析方法。主要步驟為：①組件層次分析；②組件間作用分析；③組件間作用分析。通過(guò)對(duì)問(wèn)題的技術(shù)系統(tǒng)、超系統(tǒng)和子系統(tǒng)進(jìn)行劃分，找出系統(tǒng)內(nèi)組件，對(duì)有接觸的組件進(jìn)行兩兩分析，分析組件功能屬性，利用規(guī)范的圖形化描述建立系統(tǒng)的功能模型。為問(wèn)題分析和解決打下基礎(chǔ)。智能床墊的功能是提供熱量，可以將床墊看作一個(gè)功能系統(tǒng)。工程系統(tǒng)包括床網(wǎng)、填充物、硅膠加熱片等。超系統(tǒng)組件包括人、地面等。由此來(lái)識(shí)別組件，具體如表1 所示。

表1 智能床墊工程系統(tǒng)相互作用分析

識(shí)別并評(píng)估組件功能，如表2 所示。

表2 智能床墊系統(tǒng)的功能分析

解決問(wèn)題，NO.2 抽取/分離原理。由分析可得，關(guān)鍵點(diǎn)在加熱環(huán)節(jié)，電熱毯熱量傳播不均勻，無(wú)法滿足恒溫需求。所以在這 里也出現(xiàn)了物理矛盾，即床墊溫度既要高又要低。利用空間分離原理的方法解決難保暖問(wèn)題中溫度既要高又要低的物理矛盾。因?yàn)閷?duì)于失能老人而言，對(duì)不同身體部位的溫度要求也不同，所以可在空間上將其分離。把床墊分為多個(gè)獨(dú)立部件，在不同的空間區(qū)域提供不同的舒適溫度。

4.1.3 難識(shí)路——具有起身感知功能的床墊

分析問(wèn)題，物-場(chǎng)模型。建立在功能分析的基礎(chǔ)上，所有的功能都可以分為工具、工件和場(chǎng)，即2 種物質(zhì)和1 種場(chǎng)，通過(guò)建立物-場(chǎng)模型發(fā)現(xiàn)有害作用、不足作用來(lái)判定矛盾所在。根據(jù)物-場(chǎng)表示的功能模型的類型就可判定矛盾所在。物-場(chǎng)模型分析是TRIZ 一個(gè)重要的發(fā)明創(chuàng)造問(wèn)題的分析工具。一個(gè)龐大的工程系統(tǒng)可以分為多個(gè)小工程系統(tǒng)。解決黑暗中識(shí)路難關(guān)鍵是能夠自如掌控開(kāi)關(guān)。最終理想解為使燈能夠在必要的時(shí)候開(kāi)啟，并且提供適當(dāng)?shù)墓庠础，F(xiàn)存問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是不足效應(yīng)物-場(chǎng)模型，如圖2 所示，關(guān)鍵問(wèn)題是缺乏有效的場(chǎng)使燈光S1達(dá)到所需亮度。

圖2 理想化起夜燈光物-場(chǎng)分析模型

解決問(wèn)題，76 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解。可以運(yùn)用完善物-場(chǎng)模型的方式來(lái)解決。根據(jù)76 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解的第6 條增加1 個(gè)附加物，如圖3 所示，針對(duì)失能老人平躺和離開(kāi)床墊的重力不同，可以借助壓力傳感器來(lái)增加壓力[5]。

圖3 TRIZ 76 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解N0.6

4.1.4 難睡安穩(wěn)——電動(dòng)擺動(dòng)助眠床

分析問(wèn)題，特性傳遞?；パa(bǔ)功能系統(tǒng)指的是優(yōu)缺點(diǎn)完全相反的系統(tǒng)，在傳遞時(shí)只傳遞優(yōu)點(diǎn)，而不是某個(gè)功能或組件。在運(yùn)用特性傳遞時(shí)需要分析各個(gè)功能系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，將優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行傳遞。對(duì)于現(xiàn)有震動(dòng)床導(dǎo)致老人無(wú)法睡安穩(wěn)這一問(wèn)題，床墊系統(tǒng)的主要功能為勻速晃動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)為成本低，缺點(diǎn)是有噪聲。它的競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)可以是勻速搖晃的系統(tǒng)有鐘表擺動(dòng)、招財(cái)貓擺手等。接下來(lái)，要尋找柔性緩沖層。

解決問(wèn)題，物-場(chǎng)模型。目前缺乏有效的物-場(chǎng)模型使失能老人安穩(wěn)入睡[6]，圖4 為對(duì)失能老人睡眠有幫助的有效物-場(chǎng)模型，找到有效的物質(zhì)S2和場(chǎng)F，將具有相似功能的系統(tǒng)特傳遞至床墊，比如在坐飛機(jī)時(shí)更易入睡，這是因?yàn)槠茐牧肆馨鸵旱钠胶?。所以加入柔性緩沖層，完善物-場(chǎng)模型，在打開(kāi)控制按鈕時(shí)有一個(gè)緩存作用，使床墊規(guī)律晃動(dòng)來(lái)達(dá)到加速睡眠的效果。

圖4 失能老人難以睡覺(jué)安穩(wěn)的物-場(chǎng)分析模型

4.1.5 難保證健康

分析問(wèn)題，特性傳遞。眾多的螨蟲(chóng)容易使床墊滋生細(xì)菌，解決這一問(wèn)題可以使用特性傳遞，分析問(wèn)題工具來(lái)解決問(wèn)題。床墊的主要功能為殺菌消毒。系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為成本低，缺點(diǎn)是細(xì)菌滋生有害健康。它的競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)可以是臭氧、蘆薈、酒精等，接下來(lái)尋找備選系統(tǒng)，為過(guò)氧化氫消毒技術(shù)。

解決問(wèn)題，物-場(chǎng)模型。自帶殺菌功能難以實(shí)現(xiàn)的原因是缺乏完整有效的物-場(chǎng)模型。為使床墊自身具備殺菌功能，可運(yùn)用76 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解的第6 條。可將醫(yī)療系統(tǒng)中等離子過(guò)氧化氫消毒技術(shù)利用特性傳遞方法傳遞到床墊系統(tǒng)中去。

4.2 最終解決方案

綜合上述分析，可以研發(fā)出一款自動(dòng)起身、保持溫度、自動(dòng)開(kāi)燈、消除噪聲、保證健康這幾個(gè)因素于一身的新型智能床墊。

5 結(jié)語(yǔ)

在中國(guó)老齡化背景的大趨勢(shì)下，居家失能老人正面臨健康服務(wù)困境，本文綜合利用TRIZ 創(chuàng)新理論和設(shè)計(jì)思維融合的方法找出失能老人的真實(shí)所需，最終研究出一款具有床椅兼?zhèn)?、保持恒溫、感?yīng)起身、搖擺助眠和自帶殺菌功能的智能床墊。該床墊成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，使失能老人可以無(wú)需借助他人來(lái)實(shí)現(xiàn)自己控制。體現(xiàn)了對(duì)失能老年群體的關(guān)心和關(guān)愛(ài)，使他們減輕心理負(fù)擔(dān)。此外，將TRIZ 創(chuàng)新理論與設(shè)計(jì)思維的方法融合可以助推老齡問(wèn)題解決更具人性化，增強(qiáng)其可實(shí)施性。