基于TRIZ 理论的模块化行李箱设计研究

桂林电子科技大学 郭一昕 朱鸣飞

TRIZ 理论作为一门专门为创造问题和解决问题提供理论和解决方法的工具，在产品设计中得到了广泛应用。行李箱在经历了几十年的发展，从传统的手工制作、作坊式管理，发展到机械化生产，再到现代企业模式化管理。我国箱包行业在“十三五”期间呈现出以区域经济为格局的产业集群，并且这些产业集群已形成了从原料、加工到销售、服务一条龙的生产体系，成为箱包行业“十三五”期间发展的中流砥柱，同时也拉动了当地经济的发展[1]。我国一直是全球箱包最大的消费市场，庞大的消费能力促使行李箱行业在国内得到迅速发展。一个好的设计应该超出用户的期望，创造并引导用户的需求[2]。因此，针对人们对行李箱需求的不断提升，需要设计一款符合多数人群需求的行李箱。

1 TRIZ 理论概述

通过TRIZ 理论可以以系统的观点来为产品设计提供新的方向，TRIZ 理论认为任何形式的产品都能够作为一个系统进行分析，按照一定的客观规律进行改良。在众多解决工具中物质—场作为常用的一种产品设计思路，有着至关重要的作用，其根据用户描述来确定产品的痛点，为设计者指明解决问题的方向。所有的功能都可以拆分为三个基本元素，即使用的工具、场和目标。

物质指的是某种物质，可以指单一的物体，也可以是整个系统，具体情况取决于环境的变化。场指的是某种功能使用或者改进所需要的手段或方法，例如：磁场、电能、机械能、光能等。物质—场模型分为有效完整的模型、不完整的模型、非有效完整的模型、有害的模型四大类，如图1 所示。根据四大类模型图准确分析出产品的问题所在，是解决问题的有效手段。

图1 物场模型的四种模型图

文章主要针对行李箱的内在储存方式进行模块化设计，通过TRIZ 原理中的物质—场分析法中的非有效完整模型进行设计。根据发明原理1（分割原理）和发明原理15（动态性原理），利用活动隔板将行李箱内部空间分隔为多个收纳空间，隔板可根据物品的情况上下左右调节空间大小[3]。针对物品放置的种类不同，将行李箱设计为干湿分离，收纳潮湿物品的隔层材质为防水材质。笔记本电脑及平板电脑拿取不方便，可以在行李箱外侧设计开口来拿取笔记本电脑等，同时设置密码锁防止被偷窃。

2 国内外研究现状

2.1 国内发展现状

根据国内大数据的保守统计，我国箱包产业的市场容量已经达到150 亿，增长潜力更是在持续增加。根据中国产业信息网《2018—2024 年中国箱包行业市场现状分析及投资前景预测报告》统计：我国的箱包市场主要是行李箱市场正处于迅速的发展期，从宏观上看，它受到国家旅游业、对外企引进、产业区域化的影响[4]。庞大的数字增加了国内消费者的购买数量，而国内并没有这样一款可拆卸的行李箱满足人们不同的需求，国内主要还是传统的一体式行李箱。面对新的形势，生产企业也在不断探索，打造属于自己的品牌。

爱华仕箱包作为国内知名品牌近年来发展迅速。爱华仕箱包秉承着工艺筑梦的设计思路，在外观设计上大胆前卫、个性十足；在功能上针对不同的应用场景设计不同款式的箱包，例如春节返乡类型的行李箱比传统行李箱容量多30%。随着用户的支持及技术的不断创新，爱华仕箱包已成为国内箱包产业的风向标。

2.2 国外发展现状

国外目前研究出的行李箱功能及形式都能达到较高的水准。国外行李箱目前具备的功能有便捷的充电装置，一个行李箱可拆分为一个箱子和一张桌子，也有可以自己移动的行李箱等。国外更倾向于智能技术的运用，解决更多人的行为方式与行李箱的问题。例如，名为Travelmate 的行李箱，其最大的设计特点是行李箱能够跟随用户移动，优点在于使用时能解放用户双手，携带更多的行李；行驶速度为每小时11 公里，比普通人行走速度还要快。另外，还有许多的功能选项，例如行李箱原地转动、指示灯闪烁、紧急停止，在内部配置能与手机互联的传感器，根据手机定位跟随行走。

另外一款名为Plevo 的智能行李箱在功能上也具有创新点，既能保证财物安全又能防止衣物褶皱。Plevo 行李箱可以从两侧打开，在正面顶部空间安装有挂衣杆，将衣物挂在衣架上防止衣物褶皱；背面分为可斜拉打开的空间存放饰品等物品。在安全方面加入了指纹传感器，直接使用指纹开锁。此外，为避免行李箱超重在内部设置电子秤功能，可随时查看行李重量。

行李箱Modobag 是首款混合设计的行李箱，既可以手提使用又可以作为交通工具使用。同时，配备有200 瓦的电动机驱动行李箱前进，搭配可折叠的脚踏板和把手，便于快速到达登机口。行李箱最高可承受大约80 公斤的重量，充电电池续航距离约为9.6 公里。此款行李箱更为注重用户体验，为用户提供了更好的旅行体验。

3 模块化行李箱设计调研

3.1 行李箱市场调研分析

了解市场上行李箱的形状、功能、结构、材料、携带方式、取放方式，及用户对行李箱的不同需求和使用体验[5]。我国市场销售的行李箱多数为商务行李箱，商务行李箱外观简洁大方，功能便捷便于操作，能够收纳更多的行李，整体材质坚硬安全性高且价格适中。全国行李箱生产的数量基本能满足市场的需求，但行李箱品种更新换代快，一些式样精美、功能齐全、符合时代潮流的行李箱生产供应仍然不足[6]。行李箱消费主要受到国内旅游业的影响，消费者主要根据旅行地点、行程、行李重量，以及可使用时间来决定购买类型，因此用户需要一款能适应不同场景的行李箱。行李箱作为运输工具并没有特定的约束使用条件，首先从学生角度出发，学生在使用行李箱的时间主要集中在开学季和假期这种人流量较大的环境中。学生人群对于行李箱的主要需求在于在合适的尺寸下，提高行李箱空间的收纳率。另外，装满物品的行李箱在使用的过程中过于笨重，会给用户的使用带来不便。

在行李箱的产品特点和外观上，大部分行李箱产品设计特点千篇一律毫无亮点，与此同时众多同类型产品在设计细节处又缺少人性化的设计[7]，这种现象导致行李箱种类繁多，但并不能解决多数的实际问题，无法解决用户的具体痛点。

其次为经常需要出差的白领及商务人员也会频繁地使用行李箱，该用户人群主要在两座城市或者多座城市之间频繁穿梭，使用行李箱尺寸偏小而且不需要携带很多东西。该用户人群需要在往返途中与客户等其他人员进行往来，电子产品的使用率较高，常常需要在动车等交通工具上使用笔记本电脑等电子产品进行办公。于是从行李箱拿取笔记本电脑、手机充电器、数据线等情况时常发生，给用户人群带来很多不便。其中携带方式、取放方式、附加功能等均存在可改进的部分，可结合后续调研综合分析，进行创新设计[8]。

3.2 用户行为调研分析

研究行李箱用户的使用行为目的在于针对不同用户在使用行李箱的同一个功能上做出的反应，从中找出其中的差异性和规律性。然后将这些差异性和规律性带入到TRIZ 理论中的物质—场模型中进行套用分析，从而分析和解决问题优化用户使用行李箱的用户体验。根据用户分析可以将问题分为以下几类：行李箱的使用不够灵活、行李箱内不能很好地进行分类、行李箱滑轮的问题、无交通工具情况下的运输问题等，从这几类问题中分别找到解决方法并且融入产品设计中。

3.3 行李箱使用方式分析

行为是有机体对于所处环境的反应形式，可以理解为带有目的性行动的连续集合[9]。不同人群购买行李箱的目的也不相同，所注重的点也不相同。为了进一步了解多数行李箱目前存在的痛点，通过网络调查对行李箱的使用方式进行分析。不同用户使用行李箱携带的物品不同，大致分为：笔记本电脑、充电器、平板、充电宝、衣帽、资料、纸质文件、钱包、食物等。其中贵重物品会放在单独夹层；隐私物品一般会放在行李箱内部，避免公共场合打开行李箱时暴露个人隐私；充电宝等物品一般都放在容易拿取的位置；笔记本、平板等因为拿取不方便导致拿取次数较少。行李箱在拿取方式上可分为拉杆式和手提式。拉杆式行李箱可放置重量较大的物品；手提式可将行李箱上下收缩后使用，体积减少便于手提携带，避免磕碰等。安全性是产品不可避免的问题，加入定位系统及指纹开锁方式能降低物品丢失的概率，可以将贵重无法贴身携带的物品放置到行李箱内保存。行李箱在特定时间会充当临时放置物品的角色，基于此问题需要加强产品表面的摩擦力度和行李箱侧面的耐用性，同时减少行李箱放置后的滑动磕碰或者丢失的情况。

4 基于TRIZ 理论的模块化行李箱设计思路

4.1 行李箱造型设计

结合上述的解决方案，对行李箱进行创新性设计。曲面化原理是指利用曲线或曲面替代原有的线性特征。具有如下三层含义：将直线部分用曲线替代，将平面用曲面替代，将立方体改成球形。利用滚筒、球体、螺旋，从直线运动过渡到旋转运动[10]。通过该原理将行李箱的边角处都采用圆弧型设计，避免磕碰增加美观性。

根据图2 的物质—场跃迁分析，可以在行李箱（S2）表面包裹保护层（S3），来改善行李箱与地面（S1）所组成的技术性功能，减少摩擦。行李箱的滑轮由外露改为内嵌式，防止磕碰造成滑轮脱落增强稳定性。

图2 向外部复杂物质—场跃迁

4.2 行李箱功能设计

通过多维原理将行李箱内部结构划分明确，将单一结构改为多维结构。行李箱两侧分别进行相对独立的设计，在行李箱两侧隔板及内部用间隔密封性材料进行分隔，形成隔离空间起到一定的保温和防潮作用。中间分隔布料分为左右两片，分别密封左右两边的行李，左右两边可以放置易碎或者体积小的物品，防止打开行李箱滑落破碎。中间的两片布料在不使用的情况下通过拉链的方式合成一个，不透气材质方便干燥物品与非干燥物品的分隔。

根据发明原理8——预置防范原理，预置防范原理指事先准备，应对可能出现的故障或问题，以提高系统的可靠性。在行李箱攀爬楼梯时，行李架会遭受持续性的冲撞受力，长时间的冲撞会导致行李架变形和受用寿命缩短。根据预置防范原理，在行李箱底轮的外壳内部设置有导轨，可改善行李架的受力情况，提高行李架的稳定性。根据发明原理11——动态原理，动态原理为通过运动或柔性处理，以提高系统的适应性，将物体不动的部分变成可动的，增加其运动性。如对三星轮机构的行星架做动态处理，即将行星架设计为可动的[11]。可动的行星架在面对不同的场景时可以减缓行李箱的摆动幅度，使用拉杆的情况下更加省力。

在行李箱左右两侧箱内加入活动隔板对内部空间分为多个可移动模块，隔板用手操作可上下左右滑动并且固定住，并根据放入物件体积进行针对调节，主要解决大小不一的物品无法整齐摆放导致行李箱内部的杂乱问题。如果大体积物品需要占用半个或整个行李箱的话，可以把隔板移动至左右两边及上下两边将整个空间腾出放置大型物品，另外隔板还有一定的防潮功能。在旅游行程中，将衣物折叠放在各个小空间，对不同类衣物分门别类放置，避免翻乱其他物品。在左右隔板处设计拉链式口袋，用于存放小物品。在左右行李箱设计夹层用于放置私密物品，防止公共场合打开行李箱隐私泄露，保护个人隐私。分隔模块化设计方便用户存放不同尺寸的行李。在行李箱内部设计夹层来专门收纳需要随身携带的电子产品，并且在行李箱外侧设计开口进行拿取，此设计方法主要针对目前年轻人群经常携带电子产品的问题，通过行李箱外侧开口拿取可以有效提高办公效率，同时放置电子产品的隔层与其他位置不相通，防止打开后物品滑落丢失。使用模块化分隔方法对行李箱内部进行设计及布置，把潮湿的物品放置在塑料隔层中，塑料隔层位于最下层，进行双层隔离，保证其他物品不会受到影响。

根据调研发现很多用户希望行李箱在没有装满物品或者只有少量物品的情况下可以缩减行李箱体积减少占用空间。在行李箱中间加入束腰结构，上下两部分可以向中间收缩减少行李箱体积，便于在交通工具上存放，也可将收缩后的行李箱手提使用。

由于我国航空规定携带电池的电子产品不得托运，需要过安检检查，因此行李箱所携带的具有充电功能的电池应设计成可拆卸组装的方式，且电池体积较小，满足一般的充电需要，拆卸携带不会占用很大的空间。

4.3 行李箱材料设计

行李箱的材质主要有真皮、棉麻、帆布、合金等类型，不同的材料在价格、耐用性、透气性、品质等方面都有一定差别。现存多数行李箱材质多为聚碳酸酯材料，聚碳酸酯材料作为一种常见的塑料材质，经常被用来代替玻璃，很多商家为了防止产品在运输或使用过程中产品损坏使用聚碳酸酯材料。行李箱以模块化为基础，行李箱内功能繁多，需要材质更加坚硬耐磨性更好的材质，在此选用铝镁合金作为行李箱外壳材质，这种材料具有耐磨性强、材质轻盈等特点。箱底万向轮材质为使用较多的工业合成塑料，滚轮外层增加了耐磨的橡胶材质合成的保护层，能够增加轮子的使用寿命，又能减小与地面摩擦产生的噪音，起到一定的缓冲作用。行李箱的拉杆采用铝合金材质，铝合金用途广泛，质地轻盈，坚固不容易变形，不生锈。行李箱内部材料采用材质耐用性强的尼龙、聚酯纤维材料，收缩拉杆采用质地坚硬的钢铝合金材料，材质轻便并且质地坚硬耐用性强。

图3 行李箱

5 总结

文章以TRIZ 理论为基础对模块化行李箱设计进行深入研究，将行李箱的使用行为、设计方法，以及用户行为习惯进行系统的调研分析，结合物质—场分析法将用户痛点进行逐一解决，并且找到设计切入点，将具体设计切入点转化为TRIZ 标准问题，对行李箱进行模块化设计。伴随着我国民众日益增长的使用需求和审美需求，行李箱的设计不能只凭借单一的外观或者单一的功能作为设计思路，更需要设计师将功能与外观相结合，更好地满足用户需求。