模塊化與自行車設計

劉文斌 趙嘉怡 何銘鋒

摘 要：在經濟金融全球化快速發展的趨勢下，工業結構逐漸發生演變和調整，人們的需求也不斷地發生新的變化。自行車設計便是其中之一。作為共享經濟與互聯網產物的共享單車，即是一種解決用戶需求的巧妙方法。模塊化也是解決這些需求的方法之一。

關鍵詞：工業設計;自行車設計;模塊化

自行車誕生于歐洲，但20世紀卻在亞洲的中國獲得了前所未有的普及和發展，隨著科學技術的發展，自行車類型上也發生了非常大的變化，其中較為典型的就是電動自行車，功能上更加豐富，加入自動導航、智能車鎖、手機充電等功能。此外，類似利用3D打印技術、碳纖維材質上的創新也層出不窮。

不滿足于現狀的自行車廠商都在努力暢想：未來的自行車又是如何發展創新呢？大家對未來自行車的猜想與討論也空前激烈，這在近年來舉辦得如火如荼的各類國際大賽中均有所體現，例如IF獎2017年新秀獎主題之一2030自行車城市—改變交通生態、臺北國際自行車展創新設計獎、中國“七立方杯”國際個人交通工具創新設計大賽——金轅獎等。而早幾年就已經流行模塊化設計，便是打開未來自行車設計大門的鑰匙之一。

一、模塊化與自行車設計

（一）模塊化與工業設計

1962年，美國管理學大師赫伯特·西蒙首次提出了“模塊化”（modularity）的概念。但模塊化率先應用在計算機設計方面，而后逐漸擴展至包括工業設計到企業組織的各個方面[1]。其中，模塊化在工業設計方面的應用極為廣泛，從人們日常熟知的手機設計（例如：一直在堅持做模塊化手機的摩托羅拉、谷歌模塊化智能手機Ara、LG G5等，到軍事領域的艦船設計，（例如美國“斯普魯恩斯”級驅逐艦、福特級航母等），以及汽車設計（其中OSVehicle的模塊化定制汽車便是最典型的案例）。

模塊化現已成為一種新技術而被廣泛應用，模塊化設計的產品正在不斷涌現。其無限的組合方式，可以最大限度地滿足用戶需求。不難看出，模塊化是未來設計的一個重要趨勢[2]。

（二）模塊化與自行車設計

模塊化在自行車生產制造上的應用已十分廣泛。利用模塊化的方法，可少變應多變，以盡可能少的投入生產更多的產品，以最為經濟的方法滿足各種要求，同時，可以在保持產品較高通用性的同時提供產品的多樣化配置。是解決行業盈利狀況不理想、定制生產與大規模生產之間矛盾的有效途徑。

對于用戶來講，模塊化方式生產的自行車解決了在自行車發生故障時，因結構復雜，無法動手修理自行車的問題。但對于自行車功能、造型方面，突破甚少。

未來模塊化在自行車設計中的應用，不僅要體現在生產方式上，要更進一步地落實到自行車功能以及用戶體驗方面。讓消費者參與其中，盡可能做到產品個性化的體驗。例如：用戶可以選擇不同的出行方式，應對不同的情況;選擇不同的外觀設計，彰顯個性;選擇不同的功能組件，滿足各樣出行需求。

二、模塊化在自行車設計中的意義

（一）模塊化對企業的意義

模塊化的設計和生產可以在保持產品較高通用性的同時，提供產品更多樣化的配置，也是解決定制化生產和批量化生產這對矛盾的一條出路。模塊化設計的整個流程，相比普通的設計方式，更像是一種收益更快的復利效應。模塊化設計的產品不僅解決企業生產方面的問題，同時考慮需求給用戶帶來更良好的產品體驗，而用戶使用體驗的反饋可以讓企業在設計中改善模塊的功能與不足，以便推出新的模塊。相比一般產品的設計，針對模塊的設計，更具針對性、快捷性。

面對自行車模塊化設計，雖然在復雜的內部作業體系方面的任務繁重，但它帶來的收益是無限的、長遠的。

（二）模塊化對用戶的意義

模塊化的設計方式，不同于批量生產的產品或標準化的服務。通過不同模塊的組合拼裝，可以為每位顧客量身打造屬于自己的體驗，當體驗帶給人個性化和量身打造的感覺時，體驗本身就會煥發出活力。[3]尤其是對于特殊人群，產品整體基本不變的情況下，更換所需的模塊即可達到這些用戶的使用需求。

三、模塊化在自行車設計中的應用

模塊化在自行車設計方向，可以有不同的應用方式。如：功能與外觀形態。

（一）功能方向

針對現有自行車系統結構中的車架、輪胎、腳踏、剎車、鏈條等25個部件，按照各部件的工作特點與不同功能，可將其大致分為車體部分、傳動部分、行動部分、安全裝置四大部分。[4]基于這四大部分，可將其定義為四個整合模塊從而展開設計。例如，可以將個別部分進行組合，拼裝成不同的出行方式（如平衡車、滑板車等），可滿足用戶不同的出行需求，同時也減少了用戶在個人交通工具方面的投入。也可以針對單個部分進行設計。例如，在自行車上加上某些部件，如空氣罩、超市手推車，前者可以讓駕駛者更加享受騎行的樂趣，后者在自行車與購物車之間的轉換。當到達商場時就可將自行車進行折疊，然后放下它腳踏下的輪子，即可變成一個購物車。購買好商品后，即可再轉換為自行車不用再進行搬動，給用戶帶來更為便捷的城市生活方式。

同時，隨著新型能源的使用，人們的環保意識的提高，騎自行車成為一種新型的生活方式。自行車也可以加上新能源的驅動，成為綠色環保的代步工具。例如：壓縮空氣動力環保短途自行車，該設計專為短程使用而設計，對完美的城市環境的形成具有十分強烈的環保意義。在模塊化自行車基礎上，自行車廠商可不必改動整車造型以實現新能源自行車設計，只需在模塊化自行車的基礎上單獨開發驅動模塊，而后將模塊推廣上市。這不僅提升了資源利用率，還有效地規避了市場風險。

（二）外觀形態方向

企業可針對相同功能的模塊進行差異化設計，其主要體現在產品表面的顏色、材質、表面處理方式上。在條件允許的情況下可以嘗試改變模塊的造型，不同造型模塊的組合將帶來多樣化的產品，因此用戶將擁有更多的選擇，更加個性化的搭配。

在自行車材料方面，環保材料的使用已經出現在一些概念自行車中，竹子、木頭等傳統型材料的優勢發揮得淋漓盡致。[5]不僅最大限度地減少勞動力和生產成本，同時為環保做出了很大的貢獻。在模塊化自行車的基礎上，廠商可推出利用環保材料制作的各個模塊，將會更加方便環保材料的推廣，更重要的是，整個設計中同時滿足了可取性和目標用戶的整體需求。

（三）案例分析

《Gootr——模塊化自行車》是筆者就讀于湖南工業大學期間所創作，是運用模塊化設計方法對未來自行車設計的嘗試。基于對自行車市場的調研以及用戶需求分析，在解決問題的同時，展開對未來個人出行工具的暢想。該設計從不同的家庭成員對不同出行工具的選擇需求出發，并針對目前市場上自行車的不足，進行改良跟進，是一款適合現代市場需求、符合個性化、人機工學的未來出行工具。

談到出行工具的選擇，便會想到很多種方案，例如最普遍的自行車、動力十足的摩托車、環保省力的電瓶車、時尚流行的平衡車等。由于家庭中不同的成員選擇出行的方式存在差異，通常大家通過購買屬于自己的出行工具解決該矛盾。與此相對，一輛Gootr便可搞定。在設計過程中，以功能模塊化為基礎，盡可能增加產品的多樣性與可變性。其中，模塊化自行車的結構是整車中至關重要的細節，它關乎到整車行駛的可行性以及使用過程中的用戶體驗。結構當中最為關鍵便是各個模塊之間的連接鍵，在三大模塊之間的連接模塊上采用壓合式軸承連接鍵，用戶通過按壓模塊連接處的開關將連接模塊取下，達到組裝和拆卸的目的，類似拔取車載點煙器接口的充電器。這不僅能穩定連接各個模塊，并且可以有效傳輸電力。位于后方的車輪為可拆卸式，這樣車輪的安裝與拆卸會更加方便快捷。為了用戶在使用過程中，更加方便地調節座椅，使用普通的車座夾的結構，其通過旋轉車座夾，來調整車座高低。驅動模塊作為整車中最核心的部件，與傳統鏈條傳動方式不同的是，采用無鏈條式驅動。用戶通過腳蹬作用于內置驅動發電機，其將動力轉化為單車可用的電力儲存起來，便可通過動力模塊帶動電機轉動，而達到行駛的目的。

四、結語

模塊化的意義在于使設計重用最大化，滿足最少的模塊和組件的個性化需求。相較已有自行車不方便更換維修、機械結構直接暴露在外、設計同質化、產品壽命短等缺陷，模塊化自行車不僅能在原有自行車結構上實現系統性整合，同時方便用戶維修更換與DIY組裝。最重要的是模塊化所包含的個性化與量身打造的方式，滿足了用戶對產品體驗逐日增長的需求。

參考文獻：

[1]蒂姆·布朗.IDEO，設計改變一切[M].沈陽：北方聯合出版傳媒股份有限公司，2011：113-114.

[2]李一達.模塊化在自行車設計中的應用研究[D].湖北工業大學，2013：5-39.

作者單位：

湖南工業大學機械工程學院