基于TRIZ原理的产品绿色设计方法初探

谢若玲，韩 丹，黄秋雨

（湖北理工学院，湖北 黄石435003）

1 TRIZ原理概述

TRIZ是在1946年由前苏联发明家G.S.Altshuller发明创造出来的。TRIZ的建立是基于对数百万项专利的分析获得的集成式理论，并在长期的实践中获得了验证。在发展过程中，TRIZ逐步演变为由一套处理技术、完成创新开发的各种措施、算法组合而成。

经过发展，TRIZ原理主要有下面几个方面：

（1）TRIZ原理和创新思维中提出了如何整体的分析矛盾的方法，有科学方法、创新思维方法与问题分析方法等；而关于不那么简单问题的剖析，则包含了科学的问题剖析建模办法。

（2）技术整体进化法则面向技术系统的革新规律，在对大批专利剖析的前提下TRIZ总结演练出八个基本进化法则。

（3）技术矛盾处理原理，独特的创新产品往往遵照共有的法则。

（4）发明创造问题规范处理方法，针对详细问题的物-场模型的差别特点，每个相对有原则的模型解决措施。

（5）创新问题处理方法TRIZ首要对问题情形的多样、不同进行分析。

相比较过去的创新思维方法，TRIZ创新原理具有显著的特性和优点。它揭晓了创新的潜在法则和原理，致力于弄清和点明系统中的问题与矛盾，而非回避问题，它的目的是彻底处理问题，取得最后的解决方案，而不再是不确定的行为。实际表明，运用TRIZ创新原理，可大幅度地提高人们对创新产品设计的效率，并且最后生产出高品质的新产品。

2 绿色设计概述

绿色设计思想是产品设计中一种设计趋势和重要设计方法，以人与环境的生态平衡为主，在创新中应极力减少对环境的污染。环保、节约资源、经济的现代需求推动人们大力推广绿色设计。绿色设计不单单是一种技术上的思考，也是一种思维上的转变。在产品设计中，绿色设计是当今公司加入市场角逐的重要新方式。过去的设计原理和办法都是以人为本，以人的需求和问题为基点出发，但是忽视了在后面生产和运用产品的过程中能源耗费及对自然的负面影响。而传统的绿色产品设计关注的却是产品自身，而没有考虑到产品和其他相关要素。由此，必须对过去产品设计的实践方法进行变革。

产品绿色设计是一种结合多学科知识的综合性设计方法，需要系统性地考虑产品从最初的用户需求获取到产品报废后的回收处理整个生命周期过程。因此，绿色设计的内容非常复杂，总体来讲可归纳为以下四部分内容：材料选择、结构设计、制造工艺设计、成本分析。绿色设计的原理总体来说就是“3R”原则：Reduce、Reuse、Recycle。其中，Reduc“e少量化设计原则”是指在满足基本功能的前提下减少产品所用材料的数量、面积、重量等，从而达到资源节约、垃圾减少的绿色化目的。Reus“e再利用设计原则”是指将已报废产品的零部件经过拆卸、回收处理，再返回到产品的生命周期各阶段继续使用。Recycle“资源再生设计原则”是指对产品的部分废弃材料经过回收后再进行二次加工，从而得到新的材料投入到下一轮生产中。提高产品质量的需要：具有高水平环境特性的产品无疑将会提高产品的质量，如通过绿色设计可提高产品的功能性、可靠性、耐久性、可维修性等。企业形象的改善：生产具有绿色标志的产品将会显著改善企业的公共形象。减少产品成本的需要：在绿色设计技术应用的初期，往往认为改善产品的环境特性需要增加新的投入，从而增加产品的成本。事实上，绿色设计通过减少材料、能源的使用以及治理产品污染的花费，最终可以降低产品成本。

3 基于TRIZ原理的产品绿色设计方法初探

绿色设计的本质是为了达到生态的平衡，为达到这个目的需要不断解决每个环节所产生的具体矛盾。TRIZ相比其他的方法论能够更加快速地解决矛盾，将其作为在绿色设计过程中的辅助方法是最为合适的。在具体的应用环节，首先需要把绿色设计中所遇要点转化成相对应的数值，以对等的角度将绿色产品设计问题转变成TRIZ原理理论问题，如此就可使用TRIZ理论来解决问题。这个流程一般可以归纳如下：提出有着绿色设计特点的各个设计环节中的要求，找出这些设计环节中需要改善的要求，并确定在具体的产品设计中所注重的要求。建立绿色设计要求与TRIZ的联系表。找出与绿色设计要求相对应的关联数据。探究可以处理绿色设计要求的创新方法。运用这个创新方法实现绿色设计的要求。

基于以上分析，本文以一美妆工具清洁器的设计进行基于TRIZ原理的产品绿色设计方法的应用性探索：

（1）通过构建美妆工具清洁器设计中的各个环节。结合绿色设计“3R”原则，从材料选择、结构设计、制造工艺设计、成本分析四个方面对这件产品的设计环节进行拆分。材料选择方面，由于美妆工具需要长期接触人体面部皮肤，清洁器首要考虑无毒上、无害，其次是耐久性及循环使用的可能性；从结构设计上需满足各类美妆工具的清洁需求，在内部结构上需要有所分割、方便放置，为方便制造，外部结构需要尽量方正；工艺方面以量产为主；成本方面分为前期与再循环期，前期按照各个环节的正常标准核算，后期可通过循环方式达到节省材料的目的。

（2）依据美妆工具清洁器的设计需求构建出绿色设计与TRIZ的关联表。参照TRIZ工程参数表（表1）、绿色设计属性与TRIZ工程参数对照表（表2）、建立美妆工具清洁器设计环节中的侧重点关联表（表3）。

表1 TRIZ工程参数表

表2 绿色设计属性与TRIZ工程参数对照表

表3 美妆工具清洁器设计环节中的侧重点关联表

4 以美妆工具清洁器设计为例

（1）在表3中，通过认真对照找出了此案例中可以解决产品设计过程中绿色设计问题的发明原理，排除掉不相关项目，材料的选择方面应注意物体本身及使用损耗过程中都不会产生有害物质的材料；结构方面尽量采用简洁、稳定性高的设计方式，考虑到制造工艺需要物体体积小能放置于桌面，便于批量制造；成本方面在产品的设计中尽量统一材料，使用便于循环使用，并易于降解的材料。

（2）通过对发明原理的总结，结合运用TRIZ原理中的分割原则、联合原则和多功能原则，设计方案基本已呈现出来。对比现有美妆工具清洁器需要大量清水造成资源浪费的现象、需要手持造成产品不便捷性、需要自然晾干造成耗时较长的问题和产品功能单一的多种问题，设计出一款结合清洗、烘干和消毒为一体的美妆工具清洁器（图1）。其中部件4是一个可拆卸的化妆刷放置器，拿掉部件4、5即可实现此美妆工具清洁器的多用化，进行其他物品的清洁与消毒（图2）。

图2

图1中部件1、2、3、4、5主要起到清洁方面的作用，在材料选择方面侧重于物体本身都不会产生有害物质的材料，考虑到这些产品部件的结实耐用性，与成本方面在产品的设计中尽量统一材料，使用便于循环使用的材料，最终选择PMMA材质。PMMA材料具备较好的透明度和化学稳定性等，并且外观优美。

图1

部件6风机和部件7紫外灯起到烘干和消毒的作用。

部件9、10基于其本身部件的客观需要结合绿色设计的要求，最终部件9胶套选择硅胶材料，硅胶材料具备良好的耐热、耐寒和耐大气老化等性能。部件10胶垫选择天然橡胶材料，天然橡胶抗撕破性好，耐磨性好，加工性良好。

5 结论

本文基于前人对TRIZ和绿色设计理论研究的基础进行了更加深入的研究，对TRIZ、绿色设计实际的发展状况做出了综述和总结，汇总了这两种理论，在融合研究的成果中找到了自己的研究方法和思路。

树立了结合TRIZ和绿色产品设计要求的模型，经过发现现有产品的问题和需求，通过TRIZ处理问题并且生成满足需求的产品，将两种理论融合应用于从发现问题到解决问题的一系列步骤中，形成一套完整的逻辑体系。该模型的步骤分为以下几个要点：一、构建产品各个设计环节中的绿色设计要求，找出这些设计环节中必须要改善的问题，并在产品设计中找出所偏重的需要。二、构建产品绿色设计的要求与TRIZ理论的相关联系表。三、找到和绿色设计要求相关的关联数值。四、发现可以处理绿色设计要求的创造原则。五、运用该创新方法实现绿色的产品设计。

本文通过改进已有产品在设计中的不足之处，弥补了设计中的缺陷，从而验证基于TRIZ和绿色创新设计模型在改进美妆工具清洁器中的有效性。

绿色产品设计原则对产品展现设计而言，既是全球市面上的需要也是全球策略发展的需要，更是全球自然环境的需要。绿色设计对于改造生态环境有着明显的作业，并且对企业的长久发展也有着深远的影响。设计要以社会发展的需要为目的，坚定运用绿色产品设计思维以及先进的科学技术，提高产品设计的水平，让产品设计的进程变得更加正确，并且加强社会经济与环境的共同稳定的发展。

用TRIZ方法论研究探讨的绿色设计是合理的，运用TRIZ方法之后能够有效地达到环保、节约资源、经济的需求，为之后的设计中运用TRIZ建立产品绿色设计的方法奠定基础。

本文也基于TRIZ和绿色设计对设计模型进行了初步的探究，在论文中还有以下能够进一步研究和改进的地方：

（1）本文是基于TRIZ和绿色设计两点进行设计模型的构建，可以考虑将更多的设计要点理论融入进来，创建更加完善的设计模型。

（2）本研究把实例研究的重点放在了已有产品改进上，可以考虑在将来的研究中选择创新产品，这样可能会取得更进一步的革新。