基于組合創新法的健身型洗衣機的設計

徐 樂 邢邦圣 郎超男

（江蘇師范大學機電工程學院，江蘇徐州221116）

0 引言

隨著以創新為基礎的新產品設計成為各類產品市場競爭的核心力量，企業要想在市場上能夠長久立足，就必須不斷的進行產品創新，開發新的產品。 在20 世紀50 年代以前，產品的創新多數是依靠一種新技術的出現。 而在此之后，產品的創新開始向依靠組合設計的方法發展[1]。 如今， 由組合創新法設計的產品已經成為國際市場上非常流行的商品，并正引領一種新的設計潮流。

1 產品的組合創新法

1.1 產品組合創新法的概念和特點

產品的組合創新法是指將已有產品的技術、功能、形式等結合相應的科學規律和藝術形式進行合理的組合， 創造出一個具有新功能、更能滿足人們需求的產品。 通過了解產品組合創新法的概念，我們可知，對產品進行組合創新并不意味著將不同產品的結構、技術、外觀等元素相疊加，而是將產品中這些獨立的要素通過一定的組合創新方法結合在一起，構成具有特定功能因素并相互關聯的整體。由此可知，組合創新具有以下特點：

1.1.1 在產品的組合過程中一定有創新設計。 在進行產品組合設計時，通過幾種構成要素的結合并加入創新想法，才會設計出新的產品。

1.1.2 組合創新設計就是除舊布新。組合創新的實質是在采用目前技術和設備的基礎上，加入一些創新想法后形成一種新產品的設計。

1.1.3 組合創新在功能上是1+1≥2，在結構上是1+1≤2。經組合創新而形成的新產品在功能上要優于組合前產品個體的功能之和，但在產品結構上，應該小于個體結構之和。

1.1.4 組合創新設計具有相互推動的作用。一種技術的廣泛應用將會滲透到設計的各個領域，形成各種組合創新設計，推動組合創新設計的進步和發展[2]。

1.2 組合創新法的分類

1.2.1 根據組合的形式劃分

表1 按組合形式劃分的組合創新法的類型Tab.1 TypesofCombiningInnovationActdividedbycombiningforms

根據組合形式的差異，組合創新分成內部、外部兩種組合法，其中每一種又能細分成自身組合創新、同類組合創新以及非同類組合創新法。 其分類方式如表1 所示[3]。

1.2.2 根據組合的要素劃分

根據構成組合的各種要素，可以將組合創新法分成以下6 種類型：

（1）技術組合創新法。 通過將若干個產品在技術方面的因素組合起來形成一種新技術，產生成一種新產品[4]。

（2）功能組合創新法。 通過將若干種產品功能組合起來成為一種擁有新功能或多功能的產品[5]。

（3）材料組合創新法。 將若干種產品材料通過一定的制作工藝形成一種優質的新材料，這種新材料優于組合前各種材料。

（4）結構組合創新法。 通過將構成產品的多個基本構件組合而成的產品，如組合書架等。

（5）多種組合創新法。 由以上四種組合創新法中兩種及其以上的組合方法共同作用而產生新的產品[6]。

（6）綜合組合創新法。 包括各種原理、方法在內的，具有大的技術跨度的綜合性的組合方式。

1.3 組合創新的重要性

科學技術的快速發展使得企業之間的競爭日趨激烈，而在激烈的市場競爭中能夠長久立足的多數是那些擁有創新理念的企業[7]。 持久的創新能夠在一定程度上降低生產成本， 減少企業在競爭中的損失，提高企業獲得利益的機會，并對企業進行市場調控有很大的幫助。 就目前各類企業所采用的創新方法，其中，組合創新最為容易、有效，相對的技術含量要求也較低，這也使得組合創新法成為新產品研發過程最為常用的創新方法。

2 健身型洗衣機的組合創新設計

2.1 健身型洗衣機的設計方案

健身型洗衣機是由健身車和洗衣機進行組合創新設計而成，其整體由健身車部分、傳動連接裝置、發電機、蓄電池和洗衣機部分組成[8]。將健身車和洗衣機由內部傳動環節相連形成一個整體，使得洗衣機底座作為健身車的后面支架，并將健身車運轉作為洗衣機的主要動力來源。 對于健身車與洗衣機結合距離的設計， 在距離腳踏板旋轉中心40cm 處將連接裝置外殼與洗衣機外殼相連。 這樣既符合正常健身，又能增加傳動的效率。 圖1 給出了健身型洗衣機的組合方式及效果圖。

圖1 健身型洗衣機整體的組合過程及效果圖Fig.1 Fitness-type Washing Machine's combining process and its effect diagram

健身型洗衣機的工作原理是人踩踏健身車的踩踏板使其循環運作，通過健身車里面的鏈傳動環節帶動洗衣機下面的轉動機構，洗衣機下面的轉動機構是由兩次帶傳動組合而成。整個過程的能量轉換關系是人健身時消耗體內能量產生健身車運轉動能，健身車運轉的機械能通過鏈傳動為洗衣機運作提供能量。考慮到人健身時不洗衣物和洗衣物時健身產生的能量不夠這兩種情況，在健身型洗衣機內部安裝了一個電能轉化裝置，其中包括一個三相發電機、一個逆變電源裝置和蓄電池。 這樣，既能將洗衣用不完的能量轉變成電能，也能在洗衣所需能量不足時用儲存電能來補充。 圖2 給出了健身型洗衣機的工作原理圖[9]。

圖2 健身型洗衣機的工作原理圖Fig.2 Working principle diagram of fitness-type washing machine

2.2 健身型洗衣機采用的組合創新方法

從健身型洗衣機的工作原理圖可以看出它采用的是內部組合創新方法。通過將健身車和洗衣機這兩種產品進行復雜的內部功能轉換裝置組合設計而形成新產品。 從組合創新的構成要素分析，健身型洗衣的設計采用了多種組合創新法，其中包括功能和結構組合創新法。

2.2.1 基于功能組合創新方法。健身型洗衣機把健身車與洗衣機兩者不同的功能進行組合，形成了基于健身車動力系統的健身型洗衣機設計，充分利用了人健身運動的能量。

2.2.2 基于結構組合創新方法。健身型洗衣機將健身車與洗衣機的結構，通過傳動連接裝置組合在一起，減少了它們原有的體積，從而也減少了室內占用面積。

2.3 健身型洗衣機的優點

利用組合創新法設計的健身型洗衣機作為新的產品自身有著許多優點：

2.3.1 充分利用了人健身所產生的能量， 減少了自然資源的利用，有利于緩解能源緊張和環境污染。

2.3.2 縮小了原有產品的占用空間，對于緩解住房緊張局勢有積極的作用。

2.3.3 周期的洗衣活動促進了人們鍛煉的積極性，對于人的身體健康有很大的幫助作用。

2.3.4 充分運用了組合創新法，對于組合創新法的發展有著很好的推動作用。

3 結論

產品組合創新法對健身型洗衣機組合創新設計的成功應用既是對健身車和洗衣機這兩種產品的完善設計，同時又推動著產品組合創新法的發展。若進一步利用組合創新法對健身型洗衣機的外觀造型進行設計，將會有廣闊的市場前景。 利用組合創新法及健身型洗衣機設計中的充分利用能源的設計思路，進行其它產品的組合設計，將會出現更多新的產品。

［1］李俊軍.方案創造的一種方法：組合創新法[J].價值工程，1988(04)：35-36.

［2］王煒，馬亦文.產品的組合創新：理論與案例[J].管理工程學報，1997：39-44.

［3］孫守遷.基于組合原理的概念創新設計[J].計算機輔助設計與圖形學學報，1999(03)：262-265.

［4］劉秉君.產品組合創新十法[J].中小企業科技，2003(07)：51-52.

［5］陳圻.功能組合設計及匹配設計[J].價值工程，1997(04)：20-24.

［6］趙惠田.組合與創新[J].發明與革新，1999(09).

［7］許慶瑞.中國企業技術創新：基于核心能力的組合創新[J].管理工程學報，2000：1-9.

［8］喬維強.基于腳踏車的節能健身型洗衣機設計[J].科技傳播，2012(15)：85-87.

［9］邢鋼，徐玉秀.再生能源健身自行車研制及動態分析[J].天津工業大學學報，2006(01)：67-69.