Developing and Validating Design Heuristics Set for a Design Goal X: A Design Concept Generation Aid

Abstract

혁신적인 제품 디자인을 개발하기 위해서는 설계자의 창의적인 사고와 문제 해결 역량이 필요하다. 제품 디자인의 전 과정, 특히 문제 정의 및 개념 생성 전반에 걸쳐 설계자는 디자이너의 기능을 향상시키는 수단으로 다양한 개념 생성 기법 및 도구를 사용한다. 그 중에서도 디자인 휴리스틱을 제공하는 개념 생성 기법은 혁신적인 제품 디자인 상황에서 장점을 가지고 있다. 기존 연구에 따르면 디자인 휴리스틱은 다른 설계자가 과거의 유사 문제를 해결했던 방법에 대한 설계 통찰력을 얻는 데 효과적이라고 알려져 있다.

개념 생성 기법의 대부분은 도메인 전반에서 활용 가능한 포괄적인 디자인 휴리스틱 정보를 제공한다. 디자인 휴리스틱은 일반적으로 시스템을 만들거나 개선하기 위한 유용한 설계 지식으로 통용되지만, 각 디자인 휴리스틱이 어떤 제품 혹은 시스템의 특정 요소(설계 목표 및 요구 사항)에 특화된 정보를 제공하는 데에 목적을 두고 있는 지 명시적으로 제시되지 않았다.

본 연구에서는 디자인 휴리스틱 개념을 활용한 개념 생성 기법의 새로운 분류 체계를 제안한다. 트리즈 40가지 발명 원리 및 77 디자인 휴리스틱과 같이 포괄적인 디자인 휴리스틱 정보를 제공하는 개념 생성 기법들을 포괄적인 설계 휴리스틱 세트(CDHS)라고 정의하였고, 특정 목표 지향적 설계 휴리스틱을 제공하는 다른 개념 생성 기술은 설계 휴리스틱 세트(DHSfX)로 정의하였다. 여기서 X는 특정 설계 목표를 나타낸다. 현재 DHSfX가 창의성에 미치는 영향은 실증적으로 검증되지 않았으며, DHSfX와 CDHS가 디자이너의 아이디어 생성 능력에 미치는 영향을 비교분석한 연구도 현재 미비한 실정이다.

따라서 본 연구는 네 가지 주요 연구 활동을 구성하였다. 연구 활동 1에서는 DHSfX 개발 과정을 (1) 설계 목표 X를 설명하기 위한 키워드 검색, (2) 추출된 키워드와 관련된 제품 데이터 수집 및 (3) 내재된 설계 아이디어 도출 등 총 3가지 단계로 구성하였다. 또한, DHSfX 접근 방법을 활용하여 제품 도메인별 DHSf_LHM와 DHSf_P를 개발하였고, 이는 각각 장애인 보조기기와 휴대용 제품 등의 두 가지 제품 도메인에 활용 가능한 디자인 휴리스틱 정보들을 제공한다. DHSf_LHM와 DHSf_P는 각각 총 13 가지와 25 가지의 디자인 휴리스틱 정보들을 제공하였다.

연구 활동 2에서는 앞 서 개발된 DHSfXs (DHSf_LHM, DHSf_P)가 실제 아이디어 생성 능력에 미치는 영향을 브레인스토밍 기법과 비교하여 분석하였다. 본 연구 활동에서는 한 손만 활용 가능한 사람들을 위한 새로운 루빅스 큐브 설계 문제와 휴대성을 향상시키는 제품 설계 문제들로 설정하였다. 연구 결과에 따르면 DHSfX는 브레인스토밍 기법보다 디자이너들의 아이디어 생성 능력에 더 좋은 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 따라서, DHSfX를 활용한 제품 컨셉 생성 활동은 창의적인 컨셉 생성에 보조 도구로 활용 가능하다는 것을 알 수 있었다.

연구 활동 3에서는 DHSf_LHM가 제공하는 컨텐츠 정보와 트리즈 40가지 발명 원리 및 77 디자인 휴리스틱 기법에서 제공하는 컨텐츠 정보 간의 비교 분석 연구를 수행하였다. 비교 분석을 위해 개념 생성 기법들이 제공하는 정보들 간의 유사성을 실무자들의 주관적인 판단을 바탕으로 한 컨텐츠 정보 평가 방법을 활용하여 분석하였다. 본 연구의 결과, DHSf_LHM이 제공하는 디자인 휴리스틱 정보들은 트리즈 40가지 발명 원리 또는 77 디자인 휴리스틱에서 제공하는 컨텐츠와는 차별화되는 것으로 나타났다. 따라서, 디자인 휴리스틱 간의 주관적인 유사성을 기반으로 DHSfX가 제공하는 디자인 휴리스틱이 다른 기법들이 제공하는 디자인 가이드라인과 다르다고 인식되었음으로, 기존 개념 생성 기법에 제공하지 않는 새로운 정보들을 제공한다는 측면에서 연구의 의의를 찾아볼 수 있었다.

연구 활동 4에서는 DHSfX (DHSf_P)와 트리즈 40가지 발명 원리가 디자이너들의 아이디어 생성 능력에 미치는 효과를 보고자 실험적으로 검증하는 아이디에이션 연구를 수행하였다. 본 연구 결과, DHSfX가 트리즈 40가지 발명 원리에 비해 디자이너의 아이디에이션 성능에 더 좋은 효과를 미친다는 것을 알 수 있었다.

본 연구는 제품 개념 생성 설계에 대한 DHSfX의 효과를 조사하였다. 본 연구 결과, DHSfX 접근 방법이 기존의 다른 개념 생성 기법과 더불어 제품 개념 생성에 효과적이다 라는 새로운 정보 제공에 기여할 뿐만 아니라 특정 목적에 특화된 정보들을 도출함으로써 기존 개념 생성 기법들이 제공하지 않는 새로운 정보들을 제공한다는 실험적 근거를 제공하였다. 이러한 연구 결과는 효과적인 제품 개념 생성을 위해 더 많은 DHSfX를 체계적으로 도출하고 DHSfX 시스템을 구축하기 위한 향후 노력에 기여할 수 있다.

The development of innovative product design requires designers capabilities for creative thinking and problem solving. Throughout the whole process of product design, especially in problem definition and concept generation, the designers use various concept generation methods and tools as a means of enhancing designers capabilities. Among many, concept generation techniques which offer design heuristics (DHs) for inspiration sources have some obvious advantages for innovative product design. Previous research has indicated that DHs are known to be effective for gaining design insights on how other designers have solved similar problems in the past.

Many of the concept generation techniques offer comprehensive or domain general DHs – the DHs are depicted as useful design knowledge for creating or improving systems in general but which particular aspects (i.e., design goals or requirements) of a product/designed system each DH intends to help address is not explicitly put forward.

In this study, a new classification scheme of concept generation techniques using DHs is suggested. Concept generation techniques which offer comprehensive design heuristics (i.e., the TRIZ 40 inventive principles and the 77 Design Heuristics) are referred to as comprehensive design heuristics sets (CDHSs). Other concept generation techniques which offer goal-directed design heuristics (i.e., transformation design theory) are defined as design heuristics sets for X (DHSfX) where X represents a particular design goal. Currently, the effect of the DHSfXs on ideation performance has not been rigorously demonstrated and only few studies on comparisons between the DHSfX and other CDHSs currently exist.

The dissertation consisted of four major studies in relation to the research objectives. In research 1, this study aimed to construct a generic development process of the DHSfX. This process consists of a keyword search for describing a design goal X, data collection of relevant inventions, and extraction of the underlying design idea. Two example DHSfXs, DHSf_LHM and DHSf_P, were developed as concept generation aids for creating products for limited hand mobility and portable products, respectively. Accordingly, a total of 13 DHs for DHSf_LHM and 25 DHs for DHSf_P have been extracted.

In research 2, the effects of example DHSfXs (i.e., DHSf_LHM and DHSf_P) on the ideation performance were examined against standard brainstorming. The design briefs were to create new Rubiks cube for one handed people and to redesign the current cup noodle into the more portable product. The results of data analyses showed that the DHSfXs influenced more impact on the ideation performance than standard brainstorming. Overall, the DHSfXs can serve as concept generation aids for creative product concept generation activities.

In research 3, a comparative analysis of information content across the example DHSfX (DHSf_LHM), the TRIZ 40 inventive principles and the 77 Design Heuristics was conducted. The analysis was conducted to evaluate practitioners similarity judgments between the DHs offered by different concept generation techniques. The results of the data analysis showed that the DHs offered by the DHSf_LHM seem to be differentiated with other TRIZ or the 77 Design Heuristics on many occasions. Overall, the development of the DHSfX added unique value to the existing concept generation techniques such as TRIZ and the 77 Design Heuristics, as DHs offered by DHSfXs were perceived as different with other DHs based on the subjective similarity judgment.

In research 4, the effect of the example DHSfX (DHSf_P) on the ideation performance was examined against the TRIZ 40 inventive principles. The data analyses revealed a significant difference between the DHSfX and the TRIZ 40 inventive principles.

This study examined the effect of the DHSfXs for product concept generation design. The results entailed that the DHSfXs could make unique contributions to product design concept generation in addition to other existing concept generation techniques. Also, the study results provided valuable information that it is worth deriving goal specific design knowledge that was not fully discovered by design knowledge offered by other concept generation techniques. Such results may contribute to the future efforts for systematically producing more DHSfXs for important design goals, and further, constructing a system of a DHSfX.