基于TRIZ物场分析理论的共享单车平台优化设计

基于TRIZ物场分析理论的共享单车平台优化设计

单海峰;席涛

【摘要】随着共享经济的繁荣,共享单车应运而生,单车再度成为城市居民重要的出行方式之一.然而,伴随着共享单车的兴起,车辆停放、运营维护、安全隐患等一系列问题逐渐浮现并愈演愈烈.由于共享产品自身的发展模式、产品设计、运营手段等都处于一个探索阶段,使得这些问题一直未能有效解决.文章旨在通过TRIZ理论的物—场分析法对共享单车平台存在的一些问题进行解法探究,提出解决方案.

【期刊名称】《工业设计》

【年(卷),期】2018(000)003

【总页数】3页(P106-108)

【关键词】共享单车;TRIZ;物—场分析法

【作者】单海峰;席涛

【作者单位】上海交通大学媒体与设计学院;上海交通大学媒体与设计学院

【正文语种】中文

【中图分类】TB472

1 共享单车平台问题现状与物场理论背景

1.1 共享单车平台发展现状与问题

根据《2017共享单车与城市发展白皮书》采用的摩拜平台运行一年来的数据以及对36个城市投放的10万份问卷调查显示，共享单车在进入市场不到一年的时间

里，自行车出行率从占出行总量的5.5%已经上升到了11.6%，并且还在不断增长。传统的出行工具借助共享经济的新模式，转身成为了全新的出行方式。在丰富了人们出行选择的同时，共享单车也很大程度上解决了“最后一公里”的难题。

根据全球移动数据研究机构Cheetah Lab（猎豹全球智库）于2018年3月发布

的《共享单车全球发展报告》，2017年全球共享单车用户规模已增至2.27亿。

据上海市自行车行业协会透露，上海的共享单车总数已经突破150万，而研究表

明整个上海市共享单车容量上限约为60万辆，投放量已远远大于城市的承载量。共享单车作为新生事物，未来的发展还存在着大量空白。各大共享单车平台发展至今，尚未有一家探索到可靠的盈利方式，而这正对各个平台造成越来越大的市场运营压力。根据第三方数据整合机构iiMedia Research发布的报告显示，预计在2019年中国单车租赁市场规模将上升至1.63亿元，用户规模将达1026.15万人。由此带来的结果将是共享单车市场越发混乱，原本存在的一些问题更加突出，例如车辆随意停放造成的大量占用公共空间、影响用户体验的高坏车率、儿童用车的安全隐患等。特别是由于使用者目的地不同，造成停放地分散，导致了后续有骑行需求的用户有找车困难的问题。而找车是用车的前提，直接关系到用户的中心利益，所以这也是用户在使用共享单车时最为关键的问题。如何让找车更加容易，是共享单车平台目前面临的最大挑战。

1.2 TRIZ理论物—场分析法基本原理介绍

不同学科在解决问题时，首先需要建立一个问题模型，才能更规律的去分析问题，揭开问题的本质并发现其它潜在的问题。其中有一种著名的问题解决方法叫做TRIZ。TRIZ直译过来是“发明问题解决理论”，在TRIZ理论中，为寻找新的技

术方案通常采用各种模型，它们反映了技术系统发展的基本特征和规律。而基于TRIZ理论中的物—场分析法就是一个问题建模分析工具，在寻找解决方案的过程中，可以根据物—场模型所描述的问题，来查找相对应的一般解法和标准解法。

在任何一种寻求解决方案的发明课题中，都应有物体，以及物体同外界环境（或其它物体）的相互作用。也就是说，从课题所需要的答案中，一般必须具有的基本组成内容包括两个物质（Substance）和它们之间的作用力，称为场（Field），场是产生作用力的一种能量，整个系统如图1左所示。值得注意的是物场分析中的“物质”比我们一般理解的含义更广一些，还包括技术系统（或其组成部分）、外部环境甚至有机体，这样做的目的在于暂时抛开物体所有多余的特性，只区分出那些引出冲突的特性，简化解决问题的进程。系统的作用就是实现某种功能，理想的功能是场F通过物质S2作用于S1并改变S1，其中，物质（S1和S2）的定义取决于每个具体的应用。S1是系统动作的接受者，是一种需要改变、加工、位移、发现、控制、实现等的“目标”；S2通过某种形式作用在S1上，是实现必要作用的“工具”；而F代表“能量”、“力”，是实现两个物质间相互作用、联系和影响的介质。如图1右所示锤子（S2）通过机械场（F）作用于钉子（S1），解决了打钉问题。

TRIZ物场分析的解题模式就是将待解决的问题转化为物场模型，利用标准解法系统得出标准解法，并应用到最终方案（如图2所示）。除去有效完整模型，常见的物场模型还有3类，分别是不完整模型、有害效应的完整模型和效应不足的完整模型。对于不完整模型，应针对所缺少的元素给予引入物质或引入场，使之形成有效完整的物场模型从而实现功能。对于效应有害的完整模型，一般解法为增加另一物质S3来阻止有害效应的产生或者增加另一个场F2来平衡产生的有害效应的场。而对于效应不足的完整模型则有3个解法，分别是用另一个场F2代替原来的场F1、增加另外一个场F2来强化有用的效应或者增加物质S3并加上另一个场

F2来强化有用效应。而对于共享单车平台目前存在的一系列问题，可以将其转化为物场模型，从而寻求标准解法。

图1

图2 TRIZ的解题模式

图3 共享单车的一般物场模型

图4 2017年1月中国车站与目的地间不同距离使用单车的人群比例

2 基于TRIZ理论物场分析法的共享单车平台优化方案

对于共享单车平台目前出现的各种问题，本文重点讨论最直接关系到用户中心利益的用车问题―找车难。一方面，许多共享单车的停放由于使用者目的地不一而呈现

较大的随机性，后续的用户只能根据GPS定位寻找最近可用的共享单车，但有时

最近的车可能也超出了用户能接受的最短距离；另一方面，工作日上下班等是共享单车使用需求较为集中的时段，并形成了所谓的潮汐现象，此时共享单车的资源分布极不均匀，找车也因此变得十分困难。

所以针对这一问题，文章希望结合TRIZ理论中的物―场分析法去探究一些标准解

法解决。

2.1 适度增加车辆投放数量

首先把问题进行模型转化，可以得出在整个系统中共享单车作为S1，用户作为S2，在用户通过各大平台的APP找车的过程中，APP扮演了一个场F的角色，如图3

所示。每一个用户的每一次用车都可以作为一个模型，而对于有些用户无法找到车的情况则是作为一个不完整的模型―缺少了S1，所以系统无法有效运行。相对应的办法就是引入S1，使形成完整的物场模型，从而得以实现功能。再具体到应用场

景中，标准解法就是通过投放更多的共享单车来填补那些不完整模型的空缺，增加更多的用户在用车范围内有车可用的概率。

但是投放的数量也需要做一个限制，因为一座城市的共享单车可容纳数是有限的，超过一定的数量就会引发各种管理问题，随之而来的运营成本和维护成本也会成倍增长，最终企业和用户都会得不偿失。关于具体的投放数量和投放区域，共享单车平台可以根据收集到的用户数据等信息建立一些数学模型，推算出不同区域对共享

单车的需求量以及投放阈值等，从而进行有针对性的区域投放。

2.2 围绕交通枢纽的共享单车基站网络设计

虽然通过增加共享单车的数量一定程度解决了找车难的问题，形成了相对完整的模型，但是仍可能出现功能未有效实现或实现不足的情况。比如虽然周围有车，但是距离都较远，或者周围的车已损坏到不能安全使用，这时问题就成了一个三个元素齐全但是效应不足的完整模型。这个时候根据物场模型法我们需要给模型一个新的场力F2来强化效应，也就是说除了APP之外，需要增加一种新的形式去加强单

车与人的联系，使共享单车能更好更高效地服务用户。

数据显示大约有70%的共享单车用户会将其作为出行交通组合中的一环，其余30%的用户更多则是仅使用共享单车去往目的地。其中，运动爱好者占多数，比例达到了37.4%。而90%的用户在目的地与地铁或者公交站台相距3000米以内时会选择使用共享单车，此时用户的使用需求被激活，共享单车成为“最后一公里”最好的解决方案，如图4所示。而根据摩拜实际运营的数据，共享单车的使用时间集

中在早上8:00-10:00以及晚上的18:00-20:00的上下班期间，主要用于地铁站、公交站与家和商区间的代步。

由以上两组数据可见，地铁站、公交站等交通枢纽以及商业圈等地是共享单车重要的流通节点，而从这些节点辐射出的周边3公里内范围则是共享单车使用的高频

区域。从时间来看，早晚上下班高峰是共享单车需求最大的时候。所以我们新增加的场力F2可以考虑为在地铁站或者公交沿线3000米内一些共享单车APP高频使用的区域，在此区域内通过数据分析设计间隔距离合理的单车基站网络，通过基站网络辐射周边区域，实现区域覆盖，并在每个基站指派一至两名管理者，如图5

所示。而在基站的运营上，一方面，可以通过用车红包、信用积分等奖励措施来鼓励用户将共享单车停至最近的单车基站；另一方面，基站管理者可以通过配备的运输车，利用GPS定位对随意停放的单车进行收集，并根据用户实际使用的数据以

及预约的信息（用户可以针对最近的基站进行预约）等将这些单车按照一定的比例重新分配至各个基站。同时，基站之间也需要确保一定的流动性，使得每个基站的单车数量始终处于动态平衡的状态。而在收集单车外的其余时间，基站的管理员则作为维护人员，利用基站的设施对故障单车进行集中维护。

图5 围绕交通枢纽的共享单车基站布局示意图

图6 共享单车的逆流动调度示意图（以早高峰为例）

对于需要使用单车的用户来说，合理的基站间距离能减少用户取车的成本，减轻其找车的困难，成为找车的最有效途径。此外，用户可以通过app直接面向最近的

单车基站发出预约使用的需求并可以确保拿到的单车车况良好。而对于共享单车平台来说，这些单车基站将不仅有助于对单车进行集中管理，同时也将作为共享单车平台最有力的宣传推广渠道。

除此之外，通过对人们骑行意愿的调查研究结果表明,在去往目的地的路上道路状

况越是丰富，交通越是拥挤，甚至良好的天气情况都是让人们更倾向于选择使用共享单车出行而不是其他交通方式。所以除了在上述的交通枢纽附近建设基站外，还可以根据这些环境因素，以及结合一些单车使用频率的数据，设计一些其他地区的小型基站，方便更多的用户使用共享单车。

2.3 共享单车的逆流动调度设计

在共享单车的使用情境下，有一种常见且突出的情况，即上下班等高峰时段，共享单车的使用往往呈现单向流动的特点，流动但不构成循环，而这往往导致无车可用情况的发生。比如在上班高峰，地铁站周围小区的共享单车极度紧缺，大量的需求无法得到满足，而在地铁站却产生了数目众多处于闲置状态的单车。这其实是供与求在时间、空间上相匹配的问题。匹配度越高，问题解决的就越好，匹配成本越低，效益就越好。

再次把这个问题带回物场理论中，三个元素齐全但是效应不足的完整模型。根据物

场模型法除了可以给模型一个新的场力F2来增强效应，还有一种解法为增加物质

S3和另一个场F2来强化有用效应。

基于之前在交通枢纽附近建设单车基站的想法，可以设计一种方便装卸的停车箱。在上班高峰时，将这种停车箱置于地铁口方便用户停放的地方。一旦停车箱装满，即由专人装上可以在非机动车道通行的交通工具上（早高峰机动车道易拥堵），将收集的单车再次按比例分发至各个基站以供用户使用。这样的逆流动调度将一直持续到早高峰结束。而晚高峰则与之相反，从各个基站收集一定数量的单车，集中到各交通枢纽以匹配该时间段用户的需求，如图6所示。该方法通过让闲置的车辆

继续流动起来，提高每辆单车的使用频率，从而缓解早晚高峰的用车压力。这种设计虽然增加了一定的运营成本，但是能够在不增加车辆投放数量的基础上有效提高每辆单车的使用频率。

3 总结

TRIZ理论中的物—场分析方法是一个专门针对问题建模分析的工具，有着分析并

改进技术系统的功能。在问题的解决过程中，可以根据物―场模型所描述的问题来

查找对应的一般解法和标准解法，文章通过物―场分析方法，针对共享单车平台最

突出的找车难问题，分别探究了适度增加车辆投放数量、围绕交通枢纽的单车基站网络设计、逆流动的调度设计三种设计解法，希望这些通过TRIZ理论得出的解法，可以为共享单车的平台优化提供一定的参考，让“最后一公里”的问题被更好的解决，使人们的出行更加高效方便。

参考文献

[1]葛新权，李静文，彭娟娟．技术创新与管理[M]．北京：社会科学文献出版社，2005．

[2]张莉娟，朱爱斌，陈渭，谢友柏．物-场分析及其演变形式—TOP功能分析[J]．工程设计学报，2009，3．

[3]肖云龙．创造学[M]．湖南：湖南大学出版社，2004．

[4]刘训涛，曹贺，陈国晶．TRIZ理论及应用[M]．北京大学出版社，2011．

[5]艾瑞研究院．2017年中国共享单车行业研究报告[Z]．2017，03．

[6]MBA物联网智库．TRIZ理论[Z]．2015．