董佳麗，張健瑞，鄭明霄

基于FBS-TRIZ的園藝拖拉機設(shè)計研究

董佳麗1，張健瑞1，鄭明霄2

（1.江蘇大學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2.零跑科技股份有限公司，杭州 310051）

關(guān)注園藝拖拉機使用過程中駕駛者的相關(guān)行為，提取園藝拖拉機駕駛者的使用需求，并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品技術(shù)特性的設(shè)計要求，提升園藝拖拉機駕駛者的用戶需求滿意度。將FBS-TRIZ 理論融合作為研究園藝拖拉機功能需求映射的方法。通過對用戶行為特征的分析，結(jié)合用戶訪談、問卷調(diào)研等方式獲取用戶需求，運用FBS模型，構(gòu)建出園藝拖拉機功能需求模型，將行為作為連接功能需求與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的紐帶，通過分析獲取解決設(shè)計問題的方法；運用TRIZ理論進(jìn)行沖突問題的分析與轉(zhuǎn)化，并針對設(shè)計層面產(chǎn)品特性的矛盾提出解決方案。FBS與TRIZ理論的融合應(yīng)用能夠?qū)⒂脩粜枨缶珳?zhǔn)轉(zhuǎn)化為技術(shù)特性層面的設(shè)計要求，對園藝拖拉機用戶需求設(shè)計方面的不足提出了相應(yīng)的解決方案，為設(shè)計師提供了將用戶需求向功能結(jié)構(gòu)的映射轉(zhuǎn)化的指導(dǎo)，驗證了該方法的有效性。

用戶需求；園藝拖拉機；FBS；TRIZ

根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)查詢，從2016年起，我國果園面積逐步攀升，2022年我國果園面積達(dá)1.841 5億畝。隨著勞動力成本的提升及農(nóng)業(yè)機械化水平的發(fā)展，多數(shù)地區(qū)的果園農(nóng)業(yè)也由人力、畜力逐步轉(zhuǎn)向機械化[1]。傳統(tǒng)拖拉機主要以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，但隨著社會的發(fā)展，用戶的可選擇性也逐漸增多，企業(yè)意識到用戶需求的重要性，產(chǎn)品設(shè)計也逐漸由技術(shù)導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)樾枨髮?dǎo)向。通過文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)園藝拖拉機的設(shè)計研究重點集中于園藝拖拉機本身的性能方面，對園藝拖拉機用戶群體需求方面的關(guān)注度較低，導(dǎo)致產(chǎn)品在功能使用方面與用戶的使用習(xí)慣不符，無法滿足用戶的需求。

胡鵬驍?shù)萚2]將情景分析法引入用戶調(diào)研中，假定了公交車應(yīng)急場景，通過FBS和TRIZ集成的方式對公交車把手進(jìn)行設(shè)計。秦雄等[3]將FAST、FBS、TRIZ、FMEA集成，提出了一種基于“目的-方案-優(yōu)化-驗證”的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計全流程研究策略，最后以振動篩設(shè)計為實例驗證了該創(chuàng)新流程的可行性。杜冠男等[4]提出了將TRIZ和FBS集成的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計方法，最后以搓澡機為實例，驗證了該集成方法的可行性。

以上文獻(xiàn)利用FBS和TRIZ理論在功能設(shè)計方面有效解決了產(chǎn)品存在的問題，為由于目前較少學(xué)者關(guān)注園藝拖拉機用戶需求研究，因此FBS和TRIZ理論在該行業(yè)領(lǐng)域也鮮少應(yīng)用?；诖藢⒂脩粜袨榈貓D引入用戶需求調(diào)研中，可以更加全面地獲取用戶需求，然后通過FBS模型，展開“功能-行為-結(jié)構(gòu)”的映射轉(zhuǎn)化模型，以TRIZ理論為設(shè)計末端，解決產(chǎn)品既有結(jié)構(gòu)與新引入結(jié)構(gòu)所造成的物理或技術(shù)沖突，解決關(guān)鍵設(shè)計問題，構(gòu)建基于用戶需求的園藝拖拉機設(shè)計研究框架，為園藝拖拉機的設(shè)計研究提供借鑒與參考。

1 園藝拖拉機現(xiàn)有產(chǎn)品分析

園藝型拖拉機主要用于果園、茶林、設(shè)施農(nóng)業(yè)等狹窄地塊的各種作業(yè)，特點是機身結(jié)構(gòu)緊湊、功率小、體積小、機身低、重量輕，如多功能微耕機和兼用型手扶拖拉機等。本文研究適用于北方果園，地形以平原為主，果園面積較大，適用于輪式園藝拖拉機作業(yè)。我國園藝拖拉機設(shè)計研究相較于西方發(fā)展較晚，目前研究主要集中在性能方面，雖然近些年國內(nèi)園藝拖拉機發(fā)展較快，但是對產(chǎn)品與人的操作互動性考慮到較少，并且對用戶需求度關(guān)注不足。在園藝拖拉機實際使用中，部分園藝拖拉機的部件功能未考慮用戶的使用習(xí)慣，從而導(dǎo)致用戶被迫對其自行修改或適應(yīng)等問題（見圖1～2）。運用科學(xué)的方法研究用戶需求并轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品技術(shù)特性，可以為企業(yè)提供新產(chǎn)品的開發(fā)思路，提升園藝拖拉機的行業(yè)競爭力。

圖1 用戶自行焊接的工具箱

圖2 用戶購置的第三方遮陽篷

2 基于FBS與TRIZ的園藝拖拉機設(shè)計研究框架

2.1 FBS模型與TRIZ理論的概述

FBS模型是由美國學(xué)者Gero于1990年提出的一種設(shè)計過程模型[5]。主要是通過對模型中的三個變量即功能（Function）、行為（Behavior）及結(jié)構(gòu)（Structure）的分析，利用逐級映射將模糊化的產(chǎn)品設(shè)計問題逐步變得清晰，建立了從產(chǎn)品功能需求到人的行為再到產(chǎn)品設(shè)計要求的映射機制，使產(chǎn)品設(shè)計過程變得更加具有邏輯性及合理性。

TRIZ理論由前蘇聯(lián)科學(xué)家G.S.Altshuller提出。它對各種技術(shù)發(fā)展進(jìn)化的規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)，提出了技術(shù)沖突的解決原理和法則，為技術(shù)創(chuàng)新提供了理論基礎(chǔ)及方法指導(dǎo)[6]。將TRIZ 理論中的創(chuàng)新輔助工具應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計中，可以幫助設(shè)計者解決物理、技術(shù)方面的沖突問題，提升設(shè)計效率。

2.2 基于FBS與TRIZ的園藝拖拉機設(shè)計研究框架

現(xiàn)階段對于產(chǎn)品設(shè)計全流程的設(shè)計策略研究相對欠缺，往往僅針對一個或幾個階段展開研究。同時單一設(shè)計方法研究也具有著產(chǎn)品設(shè)計各流程不能緊密聯(lián)系的不足[7]。FBS利用從功能到行為再到結(jié)構(gòu)的逐級映射將設(shè)計問題由抽象轉(zhuǎn)為具體，逐步明確產(chǎn)品設(shè)計，建立起用戶需求與功能結(jié)構(gòu)之間的映射轉(zhuǎn)化。然而FBS模型存在著前期調(diào)研的不充分性及無法解決功能結(jié)構(gòu)間的矛盾沖突等問題,所以在前期調(diào)研中引入用戶行為研究，充分挖掘園藝拖拉機駕駛者在使用過程中的隱性需求，在后期的功能結(jié)構(gòu)沖突解決方面，可將核心問題描述成TRIZ理論系統(tǒng)的表達(dá)方式，利用TRIZ理論中提供的解決原理對核心問題進(jìn)行削弱或者消除，從而找到核心問題的理想解決方案[8]。綜上所述，采用FBS與TRIZ理論融合的方式，可對園藝拖拉機的設(shè)計全流程提供更為科學(xué)的指導(dǎo)（見圖3）。

圖3 基于FBS-TRIZ的園藝拖拉機設(shè)計研究框架

3 園藝拖拉機設(shè)計實例

3.1 園藝拖拉機駕駛者行為研究

在用戶日常工作中，一些無意識動作的背后都隱藏著隱性需求[7]。由于隱性需求往往存在于用戶潛意識中難以被察覺，所以通過分析用戶行為有助于設(shè)計師發(fā)現(xiàn)用戶不自知的隱性需求，以提供更令用戶滿意的服務(wù)[9]。本次調(diào)研前往天津市周邊果園農(nóng)場，首先通過觀察法記錄并梳理了園藝拖拉機駕駛者操作園藝拖拉機的作業(yè)流程，從準(zhǔn)備工作前的保養(yǎng)檢查開始到結(jié)束工作機器回倉，全流程觀察用戶行為，記錄園藝拖拉機駕駛者作業(yè)中存在的問題，分析駕駛者作業(yè)流程中的痛點；其次通過用戶訪談獲取用戶期望；最后整理出園藝拖拉機駕駛者用戶行為地圖。操作階段分為作業(yè)前的準(zhǔn)備、正式作業(yè)以及作業(yè)結(jié)束三個階段，行為分析包括行為記錄、接觸點及痛點和對應(yīng)的用戶期望整理，見圖4。

圖4 園藝拖拉機駕駛者用戶行為地圖

為避免用戶需求獲取過于主觀，尋找天津市周邊果園中園藝拖拉機駕駛者進(jìn)行專家訪談對需求獲取部分進(jìn)行修改及完善，園藝拖拉機用戶需求見表1。

3.2 園藝拖拉機用戶需求分析

KANO 模型可以將用戶的主觀感受進(jìn)行量化，便于設(shè)計師了解用戶對于產(chǎn)品功能的滿意度，根據(jù)用戶打分可將用戶需求要素分為魅力屬性（A）、期望屬性（O）、無差異屬性（I）、必備屬性（M）和反向?qū)傩裕≧）[10]。通過KANO模型對用戶需求屬性進(jìn)行分類，可以直觀地找到用戶的迫切需求，從而提升用戶對產(chǎn)品設(shè)計的滿意度。本研究將調(diào)研地點定為天津市周邊果園農(nóng)場，調(diào)研人群為園藝拖拉機駕駛者，因園藝拖拉機用戶群體較小且分散，故本次問卷調(diào)研采用了線上、線下結(jié)合的方式。本次共計發(fā)放了75份問卷，經(jīng)過篩選統(tǒng)計后回收所得有效問卷共計73份。完成問卷收集工作后對各項需求的問卷結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，并對各項用戶需求進(jìn)行屬性分類，用戶需求分類結(jié)果見表2。

表1 園藝拖拉機用戶需求

Tab.1 Gardening tractor user requirements

運用Better-Worse系數(shù)分析法獲取各項需求的滿意度系數(shù)[11]，可以表示為某功能增加滿意度或消除不滿意的影響程度。式（1）中、、、分別對應(yīng)KANO模型中的魅力、期望、必備及無差異4種屬性。

Better系數(shù)代表增加后的滿意度系數(shù)，可以描述為當(dāng)產(chǎn)品具備某項功能時,用戶對該產(chǎn)品的滿意度將提高，數(shù)值則為正[12]，數(shù)值越大表示調(diào)研用戶滿意度提升得越快。產(chǎn)品具備此項功能的Better（）系數(shù)表示見式（1）。

表2 用戶需求分類結(jié)果

= (+)/(+++) (1)

Worse系數(shù)代表消除后的不滿意系數(shù)，可以描述為當(dāng)產(chǎn)品不具備某項功能時，用戶對該產(chǎn)品的滿意度下降。Worse系數(shù)數(shù)值為負(fù)，數(shù)值越小表示調(diào)研用戶滿意度下降的速度越快[13]，產(chǎn)品不具備此項功能的Worse（）系數(shù)見式（2）。

=–(+)/(+++) (2)

Better-Worse 系數(shù)分析見圖5。

圖5 Better-Worse 系數(shù)分析

由圖5可知，園藝拖拉機設(shè)計應(yīng)具有8項需求，分別有5項功能需求：期望需求A1、魅力需求A2、A5、A6及必備需求A3；3項人機需求：期望需求B2、B3及必備需求B1。

3.3 FBS映射轉(zhuǎn)化

將FBS中三個變量的轉(zhuǎn)化流程展開，通過逐級映射的方式將用戶需求的技術(shù)特性細(xì)化為結(jié)構(gòu)化特征。其中功能（）、行為（）、結(jié)構(gòu)（）3個變量的定義如下。

1）功能（）：被描述為設(shè)計的目的，對應(yīng)KANO模型對用戶行為分析及訪談分析得出的待改進(jìn)的用戶需求。

2）行為（）：被描述為從結(jié)構(gòu)或預(yù)期結(jié)構(gòu)派生出的屬性，即研究對象達(dá)成上述功能所發(fā)生的行為過程。

3）結(jié)構(gòu)（）：被描述為人工制品的組件元素及其關(guān)系，其中既包含產(chǎn)品設(shè)計方案實際結(jié)構(gòu)，又包含由行為映射得到的抽象結(jié)構(gòu)。

根據(jù)用戶需求分析的結(jié)果，將8項用戶需求作為園藝拖拉機設(shè)計要素，進(jìn)行功能-行為-結(jié)構(gòu)的映射，在功能-行為的映射階段，可將通過用戶調(diào)研所得出的功能需求轉(zhuǎn)換為可以執(zhí)行這些功能需求的行為。在行為-結(jié)構(gòu)的映射階段，可將預(yù)期的行為轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行這些行為的結(jié)構(gòu)。根據(jù)功能-行為映射結(jié)果對行為結(jié)構(gòu)進(jìn)行推理與變形。園藝拖拉機設(shè)計要素FBS映射機制見圖6。

圖6 園藝拖拉機設(shè)計要素FBS映射機制

3.4 基于TRIZ的園藝拖拉機設(shè)計要素矛盾沖突求解

發(fā)明問題解決理論（TRIZ）包含39個工程參數(shù)、40條發(fā)明創(chuàng)造原理、理想解等創(chuàng)新輔助工具，可以創(chuàng)造性地解決問題并進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計[13]。在解決問題前要明確問題，通過與多名從事工業(yè)設(shè)計相關(guān)人員進(jìn)行訪談，明確園藝拖拉機功能部件結(jié)構(gòu)設(shè)計的理想解，并與目前設(shè)計進(jìn)行對照，從中尋找理想解與設(shè)計實例之間的差距，從而精確定義設(shè)計部件所存在的問題。將問題對應(yīng)TRIZ理論中矛盾沖突原理，通過將問題轉(zhuǎn)化為39個工程參數(shù)，對照Altshuler發(fā)明原理查詢解決原理提出解決方案，園藝拖拉機沖突理想解與實例對比見表3。

表3 園藝拖拉機沖突理想解與實例對比

Tab.3 Ideal solution and example comparison of contradiction for gardening tractors

沖突一為物理沖突，該沖突可以描述為若增大儲物空間則勢必會縮減其他部件所占的空間。在TRIZ理論框架的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計的外觀、結(jié)構(gòu)與功能需求，運用TRIZ理論中的“39條標(biāo)準(zhǔn)工程技術(shù)參數(shù)”，將沖突問題轉(zhuǎn)化為No.8靜止物體的體積，將其對應(yīng)至Altshuler發(fā)明原理，尋找相應(yīng)的解決原理，沖突一的解決方案見表4。根據(jù)發(fā)明原理6 ①，可改變發(fā)動機防護(hù)罩造型，使其具備發(fā)動機防護(hù)的同時具備一定的儲物功能。

表4 沖突一的解決方案

Tab.4 Solution to contradiction 1

沖突二為技術(shù)沖突，該沖突可以描述為遮陽篷可根據(jù)用戶自身情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，但可活動的結(jié)構(gòu)將其變復(fù)雜，運用TRIZ理論中的“39 條標(biāo)準(zhǔn)工程技術(shù)參數(shù)”，將沖突問題轉(zhuǎn)化為No.35適應(yīng)性及通用性和No.36.系統(tǒng)的復(fù)雜性，將其對應(yīng)至Altshuler發(fā)明原理，尋找相應(yīng)的解決原理，沖突二的解決方案見表5。根據(jù)發(fā)明原理15 ②，可通過將遮陽棚與防翻架分離，其中采用螺栓固定，設(shè)置擋位，使其達(dá)到可調(diào)節(jié)的功能。

表5 沖突二的解決方案

Tab.5 Solution to contradiction 2

3.5 設(shè)計方案

作物的種植間距是影響拖拉機能否正常通行的要素之一，該園藝拖拉機在設(shè)計方面考慮到了多種作物下的作業(yè)環(huán)境，主要適用于寬葡萄園和一般果園。寬葡萄園和一般果園的種植行間距較大，一般為2.5 m～ 5 m，這類果園適用整車最小寬度在1.437 m～1.482 m的園藝拖拉機[14]。園藝拖拉機設(shè)計寬度為1.45 m，滿足寬葡萄園和一般果園的適用整車最小寬度。園藝拖拉機設(shè)計結(jié)構(gòu)展示見圖7：標(biāo)號a對應(yīng)需求A1，根據(jù)TRIZ的物理沖突分析將工具放置空間與發(fā)動機防護(hù)罩相結(jié)合，當(dāng)用戶需要放置尺寸較小的工具時，可放置于發(fā)動機罩的置物空間中，當(dāng)需要園藝拖拉機充當(dāng)運輸工具時，可將置物空間蓋拆下，防護(hù)罩凹陷可放置較大尺寸物品；標(biāo)號b對應(yīng)需求A2遮陽棚可進(jìn)行檔位調(diào)節(jié)，適用于不同身高的農(nóng)機手，根據(jù)TRIZ的技術(shù)沖突分析，遮陽棚與防翻架為兩個單獨部件，中間采用螺栓固定，在方便農(nóng)機手調(diào)節(jié)的同時，不會影響防翻架的安全防護(hù)功能；標(biāo)號c對應(yīng)需求A3，當(dāng)前農(nóng)機具尾部工作區(qū)域照明位于后車輪擋泥板上，位置較低導(dǎo)致照明效果不佳，本設(shè)計將尾部照明燈與遮陽棚相結(jié)合，提升高度，增強照明效果；標(biāo)號d對應(yīng)需求A5，在駕駛位安裝了可翻轉(zhuǎn)的私人物品儲藏空間，可放置水杯、手機等私人物品，可翻轉(zhuǎn)的特性能保證該部件不會占用駕駛位空間；標(biāo)號e對應(yīng)需求A6，位于遮陽棚前端的農(nóng)機具觀察鏡為可翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，不僅起到觀察鏡的功能，還可充當(dāng)遮陽板；標(biāo)號f對應(yīng)需求B1，前翻式發(fā)動機保護(hù)罩具備更大的開合角度，便于用戶檢視發(fā)動機；標(biāo)號g對應(yīng)需求B2，可調(diào)節(jié)高度及前后的減震座椅方便不同身高的農(nóng)機手駕駛；標(biāo)號h為位于駕駛座椅背部的儲物盒，其中可放置如拖拉機說明書、保修單等紙質(zhì)物品或可根據(jù)用戶需要放置其他物品；標(biāo)號i對應(yīng)需求B3，位于遮陽棚頂部的安全警示燈為拖拉機最高點，可視性較強。該園藝拖拉機設(shè)計總體較為低矮緊湊，適用于大多數(shù)間距較窄的果園內(nèi)工作。

圖7 園藝拖拉機設(shè)計結(jié)構(gòu)展示

4 園藝拖拉機設(shè)計方案評價

研究從用戶需求出發(fā)，將設(shè)計點與用戶需求相對應(yīng)，探求設(shè)計方案的用戶滿意度，但人機工程學(xué)方面無法從圖7中直觀看出，故設(shè)計方案評價將從兩個方面展開評估：一是采用模擬仿真軟件對園藝拖拉機駕駛舒適性進(jìn)行人機評價；二是評估該方案的設(shè)計可行性。主要通過向典型目標(biāo)用戶及從事工業(yè)設(shè)計相關(guān)人員展示方案主要功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計效果圖，并針對圖7，將設(shè)計方案所包含的主要功能結(jié)構(gòu)以渲染圖的方式編入問卷，請典型目標(biāo)用戶及從事工業(yè)設(shè)計相關(guān)人員對方案的需求項實現(xiàn)程度進(jìn)行評價。

4.1 人機舒適性評估

人機舒適性評價采用由西門子公司開發(fā)的Jack人體工學(xué)仿生軟件進(jìn)行驗證，根據(jù)用戶調(diào)研分析結(jié)果，在Rhino中建立園藝拖拉機3D模型并將其導(dǎo)入Jack仿真軟件，以GB 10000—1988中的第50百分位人體數(shù)據(jù)為參考依據(jù)，建立人體數(shù)據(jù)模型[15]，見圖8。

Jack軟件中的Comfort Assessment工具可對園藝拖拉機駕駛舒適度進(jìn)行評估分析，其中的Porter參數(shù)可對駕駛?cè)说年P(guān)節(jié)的合理彎曲度進(jìn)行評估[16]。駕駛員Porter舒適度分析見圖9，黃線代表人體關(guān)節(jié)彎曲度限定值范圍，而綠色則代表關(guān)節(jié)在限定的彎曲度范圍內(nèi)，數(shù)值越趨近于0，舒適度越高。由圖9可見，虛擬人的各關(guān)節(jié)舒適度均在彎曲度范圍內(nèi)，可推斷駕駛者舒適度較高。

4.2 方案可行性評估

為了驗證園藝拖拉機設(shè)計的用戶滿意度，再次從前期調(diào)研的用戶群體中，邀請10名典型用戶與5名從事工業(yè)設(shè)計相關(guān)人員參與對設(shè)計方案評估的問卷調(diào)查。問卷采用5階李克特量表，設(shè)置問卷評語集為={很不滿意，不滿意，一般，滿意，相當(dāng)滿意}={1,2,3,4,5}，通過均值法獲取用戶評價。為了避免用戶因不了解評估準(zhǔn)則而造成的理解誤差，在評估開始前將對目標(biāo)用戶講解與評估相關(guān)的內(nèi)容與準(zhǔn)則，使用戶在評估前對比擁有一定的了解，從而降低理解誤差，同時為了能使評價者對園藝拖拉機具有全面了解，將對園藝拖拉機設(shè)計方案進(jìn)行展示與闡述，評價結(jié)果見表6。

圖8 人體模型數(shù)據(jù)輸入界面

圖9 駕駛員Porter舒適度分析

表6 設(shè)計方案評估

Tab.6 Design scheme evaluation form

由設(shè)計方案評估表可知，與用戶需求相對應(yīng)的各項評估指標(biāo)均在4分以上，說明該方案在需求實現(xiàn)及結(jié)構(gòu)合理性方面反饋較好，較為完整的實現(xiàn)了目標(biāo)群體對產(chǎn)品的使用需求。由于各項評估分?jǐn)?shù)相差較小，本次設(shè)計評價引入雷達(dá)圖增強結(jié)果可視化效果，通過評估結(jié)果可知農(nóng)機具觀察鏡評估分?jǐn)?shù)相對較低，主要原因為用戶雖認(rèn)可該解決方案，但擔(dān)心視差問題，后續(xù)將針對農(nóng)機具觀察功能繼續(xù)展開研究。

5 結(jié)語

基于FBS與TRIZ的園藝拖拉機研究，在前期調(diào)研中引入用戶行為分析，挖掘用戶在使用園藝拖拉機過程中存在的隱性需求，可以使設(shè)計師更加全面地了解用戶需求，為后續(xù)設(shè)計提供有力依據(jù)；通過FBS與TRIZ融合應(yīng)用的方式將用戶的功能需求向功能結(jié)構(gòu)映射，并解決其中存在的物理、技術(shù)沖突問題，使設(shè)計的產(chǎn)品更加符合用戶的使用預(yù)期和習(xí)慣，提高了目標(biāo)用戶的滿意度。通過設(shè)計實踐驗證，基于FBS與TRIZ的園藝拖拉機研究框架完成的產(chǎn)品設(shè)計在人機舒適度和方案可行性方面的用戶評價均取得較好結(jié)果。

[1] 劉芳, 明莉, 馮梅, 等. 丘陵山區(qū)果園智能農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)運機械設(shè)計研究[J]. 農(nóng)機使用與維修, 2022(5): 1-3. LIU F, MING L, FENG M, et al. Research on the Design of Intelligent Agricultural Transfer Machinery for Hilly Orchards[J]. Agricultural Machinery Using & Maintenance, 2022(5): 1-3.

[2] 胡鵬驍, 鄧益民. 基于SA-FBS-TRIZ理論的可變功能應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計方法[J]. 機械設(shè)計與研究, 2022, 38(3): 7-11. HU P X, DENG Y M. Design Method of Adaptable- Function Emergency Products Based on SA-FBS- TRIZTheory[J]. Machine Design & Research, 2022, 38(3): 7-11.

[3] 秦雄, 李文強, 李彥, 等. 基于FAST/FBS/TRIZ/FMEA的產(chǎn)品創(chuàng)新流程研究與應(yīng)用[J]. 制造業(yè)自動化, 2015, 37(9): 148-152.QIN X, LI W Q, LI Y, et al. The Innovation Process Research and Application with FAST/FBS/TRIZ and FMEA[J]. Manufacturing Automation, 2015, 37(9): 148- 152.

[4] 杜冠男, 熊艷, 曾雪蕾, 等. 基于TRIZ和FBS的閉環(huán)設(shè)計方法[J]. 機械設(shè)計, 2013, 30(9): 1-7. DU G N, XIONG Y, ZENG X L, et al. Closed Loop Design Method Based on TRIZ & FBS[J]. Journal of Machine Design, 2013, 30(9): 1-7.

[5] 白仲航, 張資恒, 李晨輝, 等. 功能-行為-結(jié)構(gòu)(FBS)模型方法研究綜述[J]. 圖學(xué)學(xué)報, 2022, 43(5): 765-775.BAI Z H, ZHANG Z H, LI C H, et al. Review on Research of FBS Model Method[J]. Journal of Graphics, 2022, 43(5): 765-775.

[6] 韋艷麗, 冀源, 王超凡, 等. 基于QFD&TRIZ的帕金森患者助行器優(yōu)化設(shè)計研究[J]. 包裝工程, 2023, 44(2): 158-166. WEI Y L, JI Y, WANG C F, et al. Design of Walking Aid for Parkinson Patients Based on QFD & TRIZ[J]. Packaging Engineering, 2023, 44(2): 158-166.

[7] 姜孟杰, 徐蘭芳. 產(chǎn)品設(shè)計中的隱性需求提取研究綜述[J]. 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新, 2023, 36(2): 165-168. JIANG M J, XU L F. A Review of Research on the Extraction of Implicit Demand in Product Design[J]. Development & Innovation of Machinery & Electrical Products, 2023, 36(2): 165-168.

[8] 陸雷. 基于需求—功能綜合模型的老年助行輪椅設(shè)計研究[D]. 鎮(zhèn)江: 江蘇大學(xué), 2022. LU L. Research on the Design of Elderly Wheelchairs Based on Demand-Function Integrated Model[D]. Zhenjiang: Jiangsu University, 2022.

[9] 王偉偉, 劉允之, 楊曉燕, 等. 用戶行為與情境導(dǎo)向下的文創(chuàng)產(chǎn)品設(shè)計研究[J]. 包裝工程, 2019, 40(24): 27-32. WANG W W, LIU Y Z, YANG X Y, et al. Cultural and Creative Product Design under User Behavior and Situation Orientation[J]. Packaging Engineering, 2019, 40(24): 27-32.

[10] 肖飛, 柳翰. 基于KANO模型的智能兒童書桌用戶需求研究[J]. 家具與室內(nèi)裝飾, 2021(6): 90-95. XIAO F, LIU H. Research on User Demands of Intelligent Children's Desk Based on KANO Model[J]. Furniture & Interior Design, 2021(6): 90-95.

[11] 余森林, 程倩. 基于KANO模型的辦公桌功能改進(jìn)設(shè)計研究[J]. 包裝工程, 2022, 43(4): 95-102. YU S L, CHENG Q. Research on Improvement Design of Desk Function Based on Kano Model[J]. Packaging Engineering, 2022, 43(4): 95-102.

[12] 邴媛, 張建敏. 基于Kano模型與層次分析法的農(nóng)機造型設(shè)計研究[J]. 機械設(shè)計, 2022, 39(4): 149-155. BING Y, ZHANG J M. Research on Modeling Design of Agricultural Machinery Based on Kano Model and AHP[J]. Journal of Machine Design, 2022, 39(4): 149-155.

[13] 武月琴, 武雨飛, 史志遠(yuǎn). 基于系統(tǒng)論和TRIZ理論的空軌貨運動車設(shè)計[J]. 包裝工程, 2023, 44(4): 406-412. WU Y Q, WU Y F, SHI Z Y. Design of Suspended Monorail of Freight Based on System Theory and TRIZ Theory[J]. Packaging Engineering, 2023, 44(4): 406-412.

[14] 鄒嬌蓉, 李晨碩, 李繼光. 國外專業(yè)型果園輪式拖拉機的整機技術(shù)概述[J]. 拖拉機與農(nóng)用運輸車, 2022, 49(3): 1-3.ZOU J R, LI C S, LI J G. Overview of Complete Machine Technology of Foreign Professional Orchard Wheeled Tractor[J]. Tractor & Farm Transporter, 2022, 49(3): 1-3.

[15] 蘇珂, 廖越. 基于JACK的電動拖拉機駕駛室人機工程改進(jìn)設(shè)計[J]. 機械設(shè)計, 2018, 35(8): 106-110. SU K, LIAO Y. Ergonomic Improvement Design of Electric Tractor Cab Based on JACK[J]. Journal of Machine Design, 2018, 35(8): 106-110.

[16] 周艾, 張建敏, 楊勤, 等. 基于JACK的工業(yè)搬運車駕駛室人機工程仿真分析[J]. 機械設(shè)計, 2020, 37(1): 26-34. ZHOU A, ZHANG J M, YANG Q, et al. Ergonomic Simulation and Analysis of the Industrial Truck's Cab Based on JACK[J]. Journal of Machine Design, 2020, 37(1): 26-34.

Design of Gardening Tractor Based on FBS-TRIZ

DONG Jiali1, ZHANG Jianrui1, ZHENG Mingxiao2

(1. Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China; 2. Zero Run Technology Co., Ltd, Hangzhou 310051, China)

The work aims to improve the use satisfaction of gardening tractor drivers by focusing on the related behaviors of drivers during the use of gardening tractors, and exploring their use requirements and transforming the requirements into design requirements of product technical characteristics. Initially, FBS-TRIZ was incorporated as the method for mapping the functional requirements of gardening tractors. By analyzing user behavior in combination with user interviews, questionnaire surveys and other methods, the user requirements were identified. FBS model was used to construct a functional requirement model for gardening tractors, with behavior used as a link between functional requirements and product structure, and the analysis was conducted to obtain method to solve design problems. Finally, TRIZ theory was applied to analyze and transform contradiction problems, and solutions were proposed for contradictions in product characteristics at the design level. The integrated application of FBS and TRIZ theory can accurately transform user requirements into design requirements at the technical characteristic level, and corresponding solutions are proposed for the deficiencies in user requirement design of gardening tractors, which provides guidance for designers to map and transform user requirements into functional structures, and verifies the effectiveness of this method.

user requirement; gardening tractors; FBS; TRIZ

TB472

A

1001-3563(2024)04-0115-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.04.012

2023-09-15