基于TRIZ的地震校园应急避难产品设计研究

摘要：目的对校园应急避难现状及应急避难设施（产品）设计存在的问题进行分析。方法通过对校园受灾人群的需求分析以及校园公共空间的资源分析，将主要需求与现有资源进行功能匹配。并以TRIZ为主要理论依据，运用SAFC模型对校园应急避难产品在设计中所产生的矛盾进行分析，其次通过矛盾矩阵、发明原理等对系统分析所产生的技术以及物理矛盾进行解决。结果得出较为合理的解决方案及创新性设计方法。结论从而为校园应急避难产品提供创新性的思路及方法，使应急避难产品实现了“平震结合”的功能性理念。

关键词：校园公共空间；应急避难产品设计；受灾群体需求：TRIZ；资源分析；动态性原则

1研究概述及基本理论

1.1研究现状

目前美、日本等发达国家对地震应急避难都有一个比较规范的操作程序，尤其是日本，有较为系统的应急策略，从政府部门到受灾群众都有相应的应急反应对策，以及较强的个人应急反应能力，因此无论是应急避难机制还是应急避难产品的设计等方面都较为完善。虽然我国借鉴日本的灾害经验，制定出了符合自己国情的应急避难场所建设规范以及条例。但是应急避难的系统性还不够。产品设计在地震应急避难中发挥不出关键性的作用。应急避难产品设计与研究也应把对受灾群众的考虑放在首要位置。

1.2相关概念

1.2.1地震应急避难

地震应急避难产品是指在地震发生的时刻用以保护生命安全、维持生命的产品，它是包括应急认识、应急策略和应急反应处理系统三者的结合体。

地震应急避难产品设计的目的是“为受灾群众创造更合理、更健康的应急救方式”，思考、研究的起点是从“事”出发――通过观察应急情况、发现问题，进而分析、归纳、判断应急问题的本质，以提出系统解决问题的概念、方法及组织、管理机制的方案。

1.2.2TRIZ

TRIZ是“解决发明问题（即疑难复杂问题）”效率较高、推广范围较大的系统化的发明方法论。因此TRIZ的精髓就是用有限的原理与方法，解决无限的发明问题。

本文所用到的TRIZ中的问题分析工具有资源分析、矛盾分析用来解决设计过程中遇到的工程问题。

2校园受灾群体需求及校园公共空间应急避难设施（产品）的设计方法

2.1校园受灾群众心理分析

2.1.1灾时个体心理反应

灾时的个体心理不仅取决于灾害情境即灾害种类、灾害等级、发生的时间地点、发展的速度、持续时间等因素，更决定于个体的特质。

2.1.2灾时个体心理反应的个性特质变量

一般来说。对个人心理反应产生影响的个体特质变量主要有：性别因素、个人经历、知识和能力、训练水平以及个性特点等。见表1：

从表1中可以看出知识与能力以及训l练水平影响着受灾群体的行为反应，因此灾害教育的普及以及在灾害发生前的应急避难产品的储备、针对灾害的提前演练都至关重要。

根据资料分析，日本研究者将调研时间分为五段，针对受灾者最关注的31个项目做了统计分析，见表2：

从表2分析得出在地震发生的前20秒内，受灾者的心理反应是高度惊慌紧张，这段时间作为应急避难的重要时间，受灾人群的求生欲望最为强烈，在救援未到达时，受灾群体所能做到的就是自救，例如个人逃生产品以及应急救援产品都能够发挥重要作用。

2.2基于TRIZ的校园应急避难设施（产品）设计

2.2.1校园公共空间与应急避难设施（产品）资源分析

对校园应急避难设施（产品）进行资源分析，产品设计可用资源分类及可用资源主要获得途径或方法如下：

（1）物质资源：校园空间内的现有设施；设施所具有的某些特性；（2）空间资源：多用性原理即利用现有空地资源（操场、足球场等）；（3）时间资源：紧急行动原理；预先作用原理；（4）功能资源：产品系统的基本功能；产品系统的辅助功能；动态化原理校园公共空间中教室内资源进行功能分析，见表3：

通过功能分析发现教室中的设施均具有平震结合的功能，对其中的座椅进行资源分析，见表4：

校园公共空间与应急避难设施（产品）资源的分析与匹配，见图1：

将所分析的校园公共空间资源与应急避难设施（产品）进行资源匹配，能够更完整地实现校园公共空间教室内的普通设施与应急避难设施（产品）在资源以及功能上的整合，为校园应急避难设施（产品）设计提供创新性思路和方法。

2.2.2基于矛盾分析的校园应急避难产品功能冲突的解决与系统方案的生成

通过资源分析与匹配，发现校园空间教室内的座椅、课桌等一般设施与应急避难所需的防灾头巾、救援担架等产品在资源上存在着一定的匹配关系。根据此分析映射可以讲相应的设施进行功能匹配与整合，在此过程中会遇到技术矛盾和物理矛盾。将校园人员最为密集的教室中使用率较高的座椅作为系统设计研究对象，使座椅满足平震结合的功能。

利用SAFC模型来进行系统矛盾分析。所涉及的应急避难产品要满足在平时和受灾时均可使用的功能，即灵活性，防灾，性，封闭性等属性，最主要的是在使用环境上的适应性。因此座椅的设计在结构和材质上要满足可变性。因此在结构和材质上进行改变可以满足“适应性”和“可变化性”有用功能，但是会带来技术上的“复杂性”的有害功能。因此技术矛盾是“适应性”VS“复杂性”。

物理矛盾是在要求同时实现。结构可变化性”和“结构简单性”的两个有用功能的前提下，对座椅的设计提出了截然不同的要求，既要可以适应不同的环境状态，还要结构简单。

由SAFC模型分析得到技术矛盾的两个技术参数：36.复杂性和35.适应能力（39个技术参数）应急避难产品可以满足适用于不同环境的特点，但是会增加应急避难产品结构的复杂性。通过矛盾矩阵中39x39的对称矩阵，找到从好的方向发展的35（适应能力）以及不使它恶化的36（复杂性），通过交叉我们得到四条发明原理：15，29，37，28。从所对应的40条发明原则中找到分别是15（动态），29（气压与液压），37（热膨胀），28（替代机械系统）

经过SAFC模型分析所得到的物理矛盾为：应急避难产品既要适应环境还要容易操作。在解决物理矛盾时采用矛盾分离的方法，其中符合平震结合理念的时间分离法，即在某个时间一种方案，其他时间另―种方案。

经过技术矛盾和物理矛盾的解决得出共同的发明原则15（动态性原则），并对动态性原则进行分析，动态性原则都包括：（1）材质及外部环境的改变；（2）折叠与拆分；（3）状态转化（从不动转为移动）；（4）柔性形变（增加自由移动的程度）

根据上述原则的分析，提出了出了适用于地震以及平时使用具有多种功能的应急座椅的设计思路，震时通过折叠，重组使座椅变成应急救援担架或者个人避难单元，见图2：

3结论

现状分析发现，校园应急避难建设仍不够成熟健全，无法保证人员相对安全。因此通过对受灾人群的需求分析等明确了校园应急避难产品的功能需求。应急避难产品设施等的合理规划以及设计对于灾害发生时保障人员的安全有重要作用，在平震结合理念下的应急避难产品的设计有利于节约有限的校园空间资源，能够最短时间内提高人员救援率，降低伤亡人数，对于地震灾害的应对具有很强的现实意义以及社会价值。

本文从理论研究和设计实践两个方面对校园应急避难产品设计系统进行研究，以期为校园应急避难产品设计的构建提供参考，对于引起地震救援部门等机构对于校园应急避难方面的重视，真正为地震救援提供实际的帮助。