创新设计中质量功能展开与发明问题解决理论集成应用研究进展（上）——基于CiteSpace的可视化分析.pdf

为全面了解QFD与TRIZ集成方法的研究现状，运用CiteSpace软件，选取2 0 0 0 一2 0 2 1年中国知网（CNKI)以及WebofScience核心合集数据库中收录的国内外相关研究文献，通过绘制年发文量、学科领域分布情况、文献引用量统计、关键词共现以及关键词时区图谱，进行知识图谱可视化分析。通过梳理总结该领域研究脉络、学科领域分布以及热点内容，发现国内研究热度整体高于国外，且国内外仍有较大研究发展空间；国内横向研究较深入，而国外所涉及研究领域更为广泛；在探索产品与技术创新、研究方法应用及用户需求转化的基础上，国内在外观结构方面成果较为丰富，而国外研究成果实用性较强。关键词：QFD;TRIZ;CiteSpace；知识图谱中图分类号：TS664文献标志码：A文章编号：10 0 0-46 2 9(2 0 2 3)0 3-0 0 2 7-0 5D0I:10.16610/ki.jiaju.2023.03.006Research Progress of QFD/TRIZ Integrated Application inInnovative Design-VisualAnalysis BasedonCiteSpaceMU Yao,WU Zhihui*,XU Zhenzhong(College of Furnishings and Industrial Design,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China)Abstract:In order to comprehensively understand the research status of QFD and TRIZ integration methods,the rele-vant research literature at home and abroad included in the China National Knowledge Network(CNKI)and the corecollection database of web of science from 2000 to 2021 were selected and analyzed by CiteSpace software.Theknowledge maps were visual analyzed by drawing the maps in aspects of annual number of documents,distribution ofsubject areas,statistics of literature citations,keyword co-occurrence and keyword time zone.By combing and sum-marizing the research context,discipline field distribution and hot content of this field,it is found that the domestic re-search popularity is higher than abroad as a whole although there is still much room for research and development athome and abroad.The domestic horizontal research is more in-depth,while foreign research fields are more exten-sive.On the basis of exploring product and technology innovation,research method application and user demandtransformation,the domestic achievements in appearance and structure are relatively rich,while foreign researchachievements aremore practical.Keywords:QFD;TRIZ;CitesSpace;knowledgemap1（QFD与TRIZ概述1.1QFD与TRIZ质量功能展开（QualityFunctionDeployment,QFD）,是一种基于推理演绎的设计方法，可有效地将顾客满意因素与设计研发的每一个阶段耦合。“质量屋”（图1)是QFD的核心，是一种确定顾客需求和相应产品或服务性能之间的联系的图示方法2 。首先通过对用户需求进行评估并得出重要度系数，再建立用户需求与工程项目两者间的相互关系矩阵，经加权评分，最终得出工程措施的重要度数据。质量屋可直观地反映需求与工程的矛基金项目：“十三五 国家重点研发计划项目课题（2 0 18 YFD0600304）；教育部2 0 2 1年产学合作协同育人项目（2 0 2 10 1148 0 0 2）。作者简介：穆瑶（19 9 8），女，硕士研究生，研究方向为家具设计与工程。E-mail:Yao_M。通信作者：吴智慧（19 6 3一），男，教授，研究方向为家具设计与工程。E-mail：w z h 550 s i n a.c o m。028FurnitureFurniture2023Vol.44No.3设计研究家具2023年第44卷第3期盾、市场竞争和需求重要度等要素，有效地防止产品同用户需求的脱节。屋顶相关矩阵7工程措施（设计要求）天花板3142用户需求相对重要性能力评价市场竞争关系矩阵右房间技术竞争能力评价5地板工程措施的指标6及其相对重要程度图1质量屋简图Fig.1Sketch of house of quality发明问题解决理论（Theory of the Solution ofInventiveProblems，T RI Z），是一种创造性问题解决办法的系统化方法，既是一种方法也是一种工具，可为设计师构建出创新思维框架3,常作为发达国家技术创新的首选工具之一4。TRIZ理论的运用流程，首先将具体问题抽象为TRIZ问题，通过多种方法求解，得到原始解决方案，最后具体化为最终解决方案。问题分析工具为物质-场、冲突解决理论、技术进化理论等，解决问题主要通过40 条发明理论及标准解等，问题评价工具采用理想度分析。传统创新设计中，常基于设计师的经验或主观想象，最终产品或简单或具有突破性，TRIZ的优点在于补充了设计师的逻辑思考及创新过程，减少局限性、束缚感和盲目性。1.2QFD与TRIZ的集成应用通过对相关文献资料的查阅，目前QFD与TRIZ集成方法较为常用，较多应用于工程设计、绿色可持续设计、服务及管理体系设计等领域。两种方法的结合实现了优点与缺点的互补，QFD缺少解决问题和具体实施的工具，TRIZ缺少对于具体问题前期的深人挖掘能力。因而两者结合能够更好地进行创新设计，运用QFD提取设计需求，再通过TRIZ进行创新优化设计。现阶段，在万物互联的大背景下5-7 ,也有部分相关研究采用了两者结合的方法，如智能产品、智慧系统、机械设备、家用小型工业产品、老年电动概念车、航空服务体系等，且应用研究成果具有一定创新价值8 2数据来源与方法对QFD与TRIZ集成应用的国内外研究现状分析，通过采用文献计量学的方法，运用Citespa-ce9-10,对2 0 0 0 2 0 2 1年CNKI和Web of Science核心数据库中收录的有关QFD和TRIZ集成应用的国内外研究进行可视化分析，关键词共现图谱展示，并结合两者进行对比分析和总结，以探究研究领域、现状及热点中文研究数据来源于CNKI期刊数据库,数据采集时间为2 0 2 1年12 月1日，检索条件为“主题=QFDand主题=TRIZ”,年份不限定，语言仅查看中文，共检索到318 篇，通过平台导出Refworks文本数据，利用Citespace5.8对数据格式进行预处理和去重，最终得到316 篇有效期刊和论文研究,其中最早的研究发表于2 0 0 0 年3月2 5日。外文研究数据来源于WebofScience核心合集数据库，数据采集时间为2 0 2 1年12 月1日，检索条件为“All Fields=QFDandAllFields=TRIZ,年份不限定，语言选择英语，共检索到12 0 篇，进行人工剔除其中意义不大和相关性不强的会议、报刊、报道、新闻等，同时通过平台导出的纯文本文件（全记录与引用的参考文献)运用Citespace5.8进行清洗去重,最终得到54篇有效文章,其中最早的研究发表于2 0 0 1年。3国内外研究可视化分析3.1时间脉络通过探究历年发文数量及其变化趋势，可以直观地看出该领域的发展速率与热度变化，为未来发展趋势的预测提供参考价值。通过检索，对2 0 0 1一2 0 2 1年间国内外有关QFD与TRIZ集成应用的研究文献的历年发文量进行了统计（图2）。从整体来看，国内发文量高于国外，且国内整体呈缓慢上升趋势，国外相对变化幅度较为平缓。2 0 0 1一2 0 0 7年间国内外发文量均处上升阶段，QFD、T RIZ等设计方法逐渐开始被挖掘并应用于不同学科领域中，并分别于2 0 0 8 年和2 0 0 9 年产生第一次热度突显，国内发文量2 3篇，国外10 篇。随后，国内外研究热度均小幅度下降并维持不变。2 0 13年，在创新设计热潮的影响下，国内发文量达到最高数量，共30 篇。2016年后，在可持续绿色发展的大环境下，国内外该领域的发文量整体开始回升，并于2 0 18 年又一次突显。近几年，解决问题与创新设计的方式方法逐渐多样化,对于QFD与TRIZ的应用产生一定的波Furniture029设计研究第44卷第3期家具2023年第44卷第3期Furniture2023Vol.44No.3力，但这也说明其仍存在较大的发展空间，且应用领域也逐渐拓宽。3030国内发文量国外发文量262523232221171717161615141414121212109910888776555645332211一02100200220032004200520062007200820102015201620172018201920202021时间图2 国内外QFD与TRIZ集成应用研究文献发文量分布Fig.2Distribution of documents on the integrated application of QFD and TRIZ at home and abroad3.2学科领域分布学科领域分布可以展现该领域的应用情况与涉及范围。表1为国内外QFD与TRIZ集成方法应用研究所涵盖的主要学科领域分布情况。整体而言，国内外QFD与TRIZ的集成应用涉及领域均较为广泛，且大部分集中于工程技术、工业设计、工业经济管理等工业工程领域以及计算机科学领域。而二者的差异之处在于：国内各学科领域占比较为平均，对于工业相关领域的研究较为深入，但缺少多样性；而国外占比差异较大，较国内更为广泛，如在运筹学、物理、化学、数学、环境科学等方面，且研究内容针对性和实用性较强。国内目前该领域的横向发展较为成熟，后续进行纵向发展的进一步探索。表1国内外QFD与TRIZ集成应用研究文献学科领域分布Table 1 Discipline field distribution of QFD and TRIZ integrated application research literature at home and abroad国内国外学科领域占比/%学科领域占比/%工业通用技术及设备28.6Engineering(工程)73.3企业经济18.5Computer Science(计算机科学)30.8机械工业8.3Materials Science(材料科学)15.0工业经济7.4BusinessEconomics（商业经济学）10.0轻工业手工业6.8Operations ResearchManagement Science(运筹学与管理科学)10.0计算机软件及计算机应用5.5AutomationControl Systems（自动化控制系统）9.1汽车工业4.6Physics(物理)4.2金属学及金属工艺4.3Science TechnologyOther Topics(科学技术及其他）4.2宏观经济管理与可持续发展4.0Environmental SciencesEcology(环境科学与生态学）3.3电力工业2.8Robotics(机器人学）3.3自动化技术2.5Chemistry(化学)2.5仪器仪表工业1.8EnergyFuels(能源燃料)2.5航空航天科学与工程1.8Mathematics(数学)2.5石油天然气工业1.5EducationEducationalResearch（教育研究）1.7高等教育1.5Mechanics(结构力学）1.73.3关键词分析对得到的有效中外文研究文献进行关键词共现图谱展示，运用Citespace5.8软件，节点选择关键词，时间范围为2 0 0 0 年1月至2 0 2 1年12 月，时间切片设置为1年，算法选择简化网络(Pathfinder)和修剪合并网络（Pruningthemerged network），对结果进行筛选和简化，最终得到国内外QFD与TRIZ集成应用研究文献关键词词频统计表（表2）、关键词共现图谱（图3、4）。中文图谱共37 7 个结点和7 17条连线，网络密度为0.0 10 1,Q值为0.7 8 6 4（Q0.3），MS 值为0.8 9 7 2（MS0.4）；外文图谱共10 9个结点和47 5条连线，网络密度为0.0 8 0 7，Q值为030FurnitureFurniture2023Vol.44No.3设计研究家具2023年第44卷第3期0.6361(Q0.3）,MS 值为0.8 2 49(MS0.4),说明其聚类具有显著性且结构合理表2 国内外QFD与TRIZ集成应用研究文献关键词词频统计Table 2 Keyword frequency statistics of QFD and TRIZ integrated application research literature at home and abroad国内国外中心度关键词词频/次中心度关键词词频/次0.49TRIZ1220.44QFD370.47QFD1140.20TRIZ350.18创新设计300.36methodology(方法论)110.22质量屋270.19qualityfunctiondeployment(QFD)100.17概念设计240.27model(模型)80.15产品设计220.13design(设计)60.04田口方法140.16quality(质量)50.05产品创新110.08productdesign(产品设计)50.07顾客需求80.06selection(选择)50.03创新方法70.11management(管理)50.03集成模型70.19innovation(创新)40.05公理设计70.14integration(集成)40.04客户需求70.04requirement(需求)40.02需求分析60.07framework(框架)30.04设计方法60.02technology(技术)3集成方法kano感性工学稳健设计质量保证产品设计顾客需求需求分析bp算法系统hoq设计方送（创新设计技术创新神经网络产品创新工作流牌念设计#行工程5mle新产品yetriz公理设计响应面法集成公qfd质量屋信息集成开发创新方涛遗传算法口方法设计hP集成模型创新能力业设计用户需求dvd客户需求CitnSpate图3国内QFD与TRIZ集成应用研究文献关键词共现图谱Fig.3 Keyword co-occurrence map of domestic researchliterature on integrated application of QFD and TRIZgroup decision making aircraft maintenanceextend analysis method coststrategyqualityrequirementselectionflightservicequalityiomethodologyfuzzy qfdintegrationuserinnovationdesignqfdtrizmodelrepairqualityfunctiondeploymentframework management technologyfieldproduct design capabilityenergy systemdecisionmaking图4国外QFD与TRIZ集成应用研究文献关键词共现图谱Fig.4 Keyword co-occurrence map of foreign research lit-erature on integrated application of QFD and TRIZ通过对比分析国内外QFD与TRIZ集成应用研究文献的关键词词频和关键词共现图谱，可以探索其研究热点、重点话题及其具体应用形式12 相似点：1)国内外研究学者使用QFD与TRIZ集成方法均广泛应用于“创新”“产品设计”和“技术创新”中，同时由图谱外围关键词可看出其涉猎的领域均较为广泛，涉及多学科交叉领域的研究，凸显了两者集成方法的应用优势和多样性；2)在研究具体方法方面，国内外均有“集成”和“整合”如AHP、K A NO 等其他方法和工具对采集的用户需求进行筛选优化，并均采用“质量屋”“模糊质量屋”等形式进行用户需求的转换，可以看出两者集成方法在具体应用时的灵活性,并且可以与其他理论模型或方法工具共同解决问题，以提高最终成果质量13-14;3)国内外均注重“用户需求”“客户需求”“使用者”等，验证了在两种集成方法中用户需求的核心地位。差异点：1)研究内容方面，国内更注重新产品、新概念和新设计，如“工业设计”“概念设计”“创新方法”等，外观结构方面的创新成果较多，而国外更注重产品技术方面的创新，如“技术”“策略”“质量”等，最终成果的实用性较强；2)研究数量和涉及领域方面，国内虽研究数量和应用较多，但涵盖学科领域存在一定局限性，仅在“产品”“服务”“质量保证”等方面，而国外研究数量较少，但应用范围相对较广，如“航班”“飞机维修”“能源系统”等。Furniture031周橙曼（责任编辑郁若岚）上接第36 页）孟周橙曼（责任编辑浩）No.3设计研究家具2023年第44卷Furniture2023Vol.44第44卷第3期4结语通过使用CiteSpace，对2 0 0 0 2 0 2 1年中国知网（CNKI)和Web of Science核心数据库收录的国内外有关QFD与TRIZ集成应用研究文献进行了知识图谱可视化分析，整理分析了该领域研究脉络及热点趋势。结论如下：(1)发文量情况。国内发文量及逐年增长幅度整体高于国外，表明国内对该领域的研究热度较高。从整体趋势来看，国内外发文量均呈上升趋势，但现阶段发展均较为缓慢，表明研究有待进一步拓展。(2)期刊来源与学科领域分布情况。国内外研究文献主要来源为核心期刊、EI、C S C I 及SCI,涉及领域均主要集中在工业工程、经济管理、计算机科学等方面，同时国外近几年也在逐步向人工智能等新型技术领域以及环境工程等热门研究方向发展。(3)研究热点方面。在探索QFD与TRIZ基础理论及集成应用、产品技术及结构创新和用户需求的实际体现的基础上，国内更注重理论体系的横向深人挖掘，且创新概念较为丰富，而国外更注重方法的实践，纵向研究应用广泛，且成果的实用性较强，这也是国内后续研究需进一步加强的部分。参考文献：1】马怀宇，孟明辰.基于TRIZ/QFD/FA的产品概念设计过程模型清华大学学报（自然科学版），2 0 0 141（11)：56-59.2 SOUSA-ZAMOER T T,MICUEL P A.C.Cauchick Miguel.AQFD-based approach to support sustainable product-service sys-3杨淑丽，张莉.4 6 岁幼儿的颜色偏好.学前教育研究，2009,16(11):48-50.4 JIANG L,CHEUNG V,WESTLAND S,et al.The impact of colorpreference on adolescent childrens choice of furnitureJj.Color Re-search&Application,2020,45(4):754-7675蒋心怡，陈于书.布艺沙发色彩流行趋势.家具，2 0 2 1,42(6)：75-79.6】徐晓曼,顾颜婷.基于HSB模型的单人沙发流行色趋势研究J家具,2 0 2 0,41(1)：6 8-7 1.7】王小梦，周橙，詹先旭.薄木饰材视觉感知的研究方法与应用趋势J.家具,2 0 2 3,44(2)：1-6,10 4.8潘萍，陈于书.不同性别款式儿童床色彩与图案设计研究.家具,2 0 19,40(5)：8 58 9.tems conceptual designJ.The Intermnational Journal of AdvancedManufacturing Technology,2017,88(1-4):701-717.3华中生，汪炜.基于QFD与TRIZ技术工具的产品概念设计方法.计算机集成制造系统，2 0 0 4,10(12)：158 8-159 3,16 0 9.4 CHECHURIN L,BORGIANNI Y.Understanding TRIZ throughthe review of top cited publicationsJ.Computers in Industry,2016,82(C):119-134.5吴智慧，张雪颖，徐伟，等.智能家具的研究现状与发展趋势J林产工业,2 0 17,44(5)：5-8,13.6熊先青，李荣荣，白洪涛.中国智能家具产业现状与发展趋势林业工程学报，2 0 2 1,6(1):2 1-2 8.7周橙曼，赵晗肖，张玉荣.基于CiteSpace的国内家具设计研究态势可视化分析J包装工程，2 0 2 1,42（18）：2 32-2 38.8穆瑶，杨琳.可拆装实木样卯结构在儿童家具上的设计应用J设计,2 0 2 0,33(6)：152-154.9陈悦,陈超美，刘则渊，等.CiteSpace知识图谱的方法论功能J科学学研究，2 0 15,33(2)：2 42-2 53.10侯剑华，胡志刚.CiteSpace软件应用研究的回顾与展望.现代情报，2 0 13,33(4)：9 9-10 3.11】邱均平，沈翘谌，宋艳辉.近十年国内外计量经济学研究进展与趋势：基于Citespace的可视化对比研究J.现代情报，2 0 19,39(2):26-37.12 CHEN C M.CiteSpace II:Detecting and visualizing emergingtrends and transient patterns in scientific literatureJ.Journal ofthe American Society for Information Science and Technology,2005,57(3):359-377.13许振中，熊先青，陶磊，等.基于层次分析法的板式定制企业成本控制影响因素权重分析.林业和草原机械,2 0 2 1,2(4)：13-17.14】韩飞，徐伟，吴双双.大规模定制家具零售与工程的对比分析.家具,2 0 2 2,43(5):112-116.9】林楚楚，许柏鸣.家具色彩设计的情感化探析J.家具，2 0 19,40(4):38-41.10周橙曼，冷超霞，吴智慧，等.基于色彩调和理论的定制衣柜配色量化评价分析J.林业工程学报，2 0 2 0,5（6)：16 8-17 3.11李美莲.基于学前期儿童行为的课桌椅设计研究D.长沙：中南林业科技大学，2 0 2 1.12王煜华，于娜，汪洋，等.卡通造型对儿童家具色彩视觉感知的影响研究.家具与室内装饰，2 0 18,2 5(2)：7 8-8 1.13张寒凝，许继峰，李世国.基于现代布艺沙发样本实验的家具色彩意象分析与研究J.家具，2 0 13,34(1)：2 4-30.14王煜华.儿童家具色彩及卡通造型与视觉感知的关系研究D.南京：南京林业大学,2 0 18.15周橙曼，冷超霞，詹先旭，等.基于HVC的定制衣柜色彩量化分析J.林产工业，2 0 2 0,57(9)：37-40.