TRIZ理论在雨伞伞柄创新设计中的应用研究

刘宇鹏 陈春晟 周志龙

摘 要：本文针对传统雨伞伞柄不方便固定放置的缺陷，基于TRIZ理论的最终理想解原理，通过功能分析，使用场景和状态分析，技术功能分析对伞柄进行创新结构设计，使用Pro/E软件进行三维建模;同时提出了雨伞防丢功能的解决方案。

关键词：TRIZ理论;伞柄;创新设计;最终理想解

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.187

0 引言

创新设计是传统产品进步的基础，产品通过不断创新进行改进，实现产品的更新换代，使其更加符合现代人们的使用习惯。21世纪产品的市场竞争越来越激烈，在同类产品的竞争中，产品的创新设计显得愈发重要。

创新方法是科学思维、科学方法和科学工具的总称，创新活动的进行有了创新方法的指导，而变得有迹可循。经常被使用的创新方法包括：形态分析法，功能模拟法，检验表法，鱼骨图法和TRIZ理论等。在上述方法中，TRIZ理论在解决发明创造问题上有着独到的优势，该方法体现了先进的科学思维，是技术创新的现代化工具，同时也是建设创新型国家的科学方法[1]。

1 传统伞柄存在的问题

雨伞是人类生活的必备品之一，其基本功能是遮阳和避雨。随着社会生产力的进步，对雨伞的个性化和人性化需求也相应提升。越来越多的附加功能如支撑（雨伞拐杖），座椅，音乐播放被开发出来。然而在雨伞使用过程中，不易放置，加上在公共场合容易丢失，使很多人放弃了雨伞的使用。

1.1 放置困难

在一些公共场合会提供雨伞的包装袋，把雨伞包裹起来放置到固定的放置雨伞的设施上，整个过程一般需要2人以上进行操作，在人员密集的公共场所效率非常低，使用体验差。在放置功能实现的过程中，只有弯钩形伞柄能够提供的放置功能，同时受使用场景的限制。

1.2 携带困难

随着生活水平的提高生活节奏的加快，购物途中、回家路上，时常有突如其来的电话或消息需要马上处理，传统伞柄多数情况下至少占用1只手，给人们的日常生活带来诸多不便。如果能够通过产品创新设计，在不占用双手的情况下携带雨伞，必然会使人们逐渐回归使用雨伞的生活习惯。

1.3 丢失风险

在公共场所，当伞被放置或收纳时，意味着伞离开了使用者的视线，而外观一致的临时包装袋增加了雨伞丢失的风险。

针对上述问题，如能够通过创新设计加以克服，必然会增加伞的易用性和用户友好性，改变雨伞的传统使用习惯，进而达到产品功能与用户需求紧密联系的目的[2]。

2 TRIZ理论和最终理想解

TRIZ理论被翻译为“发明问题解决理论”，是为解决发明创造问题的方法学。TRIZ理论的研究始于1946年，TRIZ英文缩写TIPS（theory of inventive problem solving），是由前苏联著名发明家G.S.Altshuller领导的研究机构分析了世界近250万件高水平的发明专利，并综合多学科领域的原理和法则，建立起来的理论体系[3]，其目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，简单来说，TRIZ理论方法就是一种将发明从“困难的”任务转变为“简单的”任务的方法 [1] 。

最终理想解（（ideal final result， IFR））是TRIZ理论中五种克服思维惯性的方法之一，在解决技术问题的过程中，IFR发挥着重要的作用。产品处于理想状态的解称为理想解。最终理想解应当具备以下四个特点：一是最终理想解保持了原有系统的优点;二是消除了原系统的不足;三是没有使系统变得更复杂;四是没有引入新的缺陷[4]。

3 解决方案的确定

3.1 最终理想解的引入

通过最终理想解原理寻找解决方案的一般步骤见图1。

3.2 雨伞放置问题解决方案

日常生活中，雨伞按照伞柄长度的不同主要分为长柄伞和短柄伞，长柄伞的伞柄形状以手拐形居多，而短柄伞的伞柄形状多为圆柱体。

对于圆柱体伞柄，在原有产品上基础上将伞柄加长分成上下两个部分，中间采用独立的直杆，伞柄的上下两部分通过推动的方式实现加紧和放松。通过这种方式，伞柄可以牢固悬挂在桌沿等平面物体上（图2-a）。

对于长柄伞的伞柄，选用一种耐弯折、扭曲的金属作为伞柄的材质，伞柄部分就可以自由地弯曲扭动，同时伞柄圆环直径大大小也可以根据使用者的情况调节，伞柄表面附以防滑涂层，在行走时，可将伞柄弯曲成圆形，套于手腕之上，从而解放双手，同时解决行走时雨伞的放置问题;雨伞不需要使用时，可以将伞柄弯折成与桌子平行的状态，伞柄可以与桌子表面平行贴合，平稳地放置于桌旁或者悬挂在横梁上（图2-b ，c）。

3.3 雨伞丢失问题解决方案

将伞柄中空部分植入容量为2000mA锂聚合物电池和小型蓝牙芯片，同时连接USB端口作为输出端口，电池在外出时可当作应急电源使用。锂聚合物电池体积小，重量轻，不会增加使用负担。蓝牙芯片匹配报警器，当芯片与报警器超过指定范围，报警器鸣响，以此达到防盗防丢的目的。

4 结语

TRIZ理论可以帮助设计者将创新具体化，为设计者提供一条有迹可循的思路，最终理想解方法则为设计者提供更加明确的设计目标。基于TRIZ理论，设计完成的伞柄，在传统伞柄的造型的基础上，更加贴合快节奏生活人群的需求，实现了雨伞妥善放置和防丢功能，同时体现使用者个性，是TRIZ理论创新方法的有益尝试。

参考文献：

[1]謝东钢，王建国，杨拉道，陈坚兴，张国华.“TRIZ”理论是科技创新的现代化工具[J].重型机械，2010（S1）：1-9.

[2]杨杰，王丽丽，张志明，李蓉，刘攀.基于技术系统进化理论的停车警示装置创新设计[J].包装工程，2018，39（14）：13-17.

[3]武青艳，陈瑞三，罗玲玲.TRIZ理论的优势特点及其局限性[J].辽宁教育行政学院学报，2013，30（04）：17-21.

[4]吴国荣，尧优生.基于TRIZ理论的家用吸尘器概念设计[J].包装工程，2007（05）：101-103.