基于组合创新法的健身型洗衣机的设计

徐 乐 邢邦圣 郎超男

（江苏师范大学机电工程学院，江苏徐州221116）

0 引言

随着以创新为基础的新产品设计成为各类产品市场竞争的核心力量，企业要想在市场上能够长久立足，就必须不断的进行产品创新，开发新的产品。 在20 世纪50 年代以前，产品的创新多数是依靠一种新技术的出现。 而在此之后，产品的创新开始向依靠组合设计的方法发展[1]。 如今， 由组合创新法设计的产品已经成为国际市场上非常流行的商品，并正引领一种新的设计潮流。

1 产品的组合创新法

1.1 产品组合创新法的概念和特点

产品的组合创新法是指将已有产品的技术、功能、形式等结合相应的科学规律和艺术形式进行合理的组合， 创造出一个具有新功能、更能满足人们需求的产品。 通过了解产品组合创新法的概念，我们可知，对产品进行组合创新并不意味着将不同产品的结构、技术、外观等元素相叠加，而是将产品中这些独立的要素通过一定的组合创新方法结合在一起，构成具有特定功能因素并相互关联的整体。由此可知，组合创新具有以下特点：

1.1.1 在产品的组合过程中一定有创新设计。 在进行产品组合设计时，通过几种构成要素的结合并加入创新想法，才会设计出新的产品。

1.1.2 组合创新设计就是除旧布新。组合创新的实质是在采用目前技术和设备的基础上，加入一些创新想法后形成一种新产品的设计。

1.1.3 组合创新在功能上是1+1≥2，在结构上是1+1≤2。经组合创新而形成的新产品在功能上要优于组合前产品个体的功能之和，但在产品结构上，应该小于个体结构之和。

1.1.4 组合创新设计具有相互推动的作用。一种技术的广泛应用将会渗透到设计的各个领域，形成各种组合创新设计，推动组合创新设计的进步和发展[2]。

1.2 组合创新法的分类

1.2.1 根据组合的形式划分

表1 按组合形式划分的组合创新法的类型Tab.1 TypesofCombiningInnovationActdividedbycombiningforms

根据组合形式的差异，组合创新分成内部、外部两种组合法，其中每一种又能细分成自身组合创新、同类组合创新以及非同类组合创新法。 其分类方式如表1 所示[3]。

1.2.2 根据组合的要素划分

根据构成组合的各种要素，可以将组合创新法分成以下6 种类型：

（1）技术组合创新法。 通过将若干个产品在技术方面的因素组合起来形成一种新技术，产生成一种新产品[4]。

（2）功能组合创新法。 通过将若干种产品功能组合起来成为一种拥有新功能或多功能的产品[5]。

（3）材料组合创新法。 将若干种产品材料通过一定的制作工艺形成一种优质的新材料，这种新材料优于组合前各种材料。

（4）结构组合创新法。 通过将构成产品的多个基本构件组合而成的产品，如组合书架等。

（5）多种组合创新法。 由以上四种组合创新法中两种及其以上的组合方法共同作用而产生新的产品[6]。

（6）综合组合创新法。 包括各种原理、方法在内的，具有大的技术跨度的综合性的组合方式。

1.3 组合创新的重要性

科学技术的快速发展使得企业之间的竞争日趋激烈，而在激烈的市场竞争中能够长久立足的多数是那些拥有创新理念的企业[7]。 持久的创新能够在一定程度上降低生产成本， 减少企业在竞争中的损失，提高企业获得利益的机会，并对企业进行市场调控有很大的帮助。 就目前各类企业所采用的创新方法，其中，组合创新最为容易、有效，相对的技术含量要求也较低，这也使得组合创新法成为新产品研发过程最为常用的创新方法。

2 健身型洗衣机的组合创新设计

2.1 健身型洗衣机的设计方案

健身型洗衣机是由健身车和洗衣机进行组合创新设计而成，其整体由健身车部分、传动连接装置、发电机、蓄电池和洗衣机部分组成[8]。将健身车和洗衣机由内部传动环节相连形成一个整体，使得洗衣机底座作为健身车的后面支架，并将健身车运转作为洗衣机的主要动力来源。 对于健身车与洗衣机结合距离的设计， 在距离脚踏板旋转中心40cm 处将连接装置外壳与洗衣机外壳相连。 这样既符合正常健身，又能增加传动的效率。 图1 给出了健身型洗衣机的组合方式及效果图。

图1 健身型洗衣机整体的组合过程及效果图Fig.1 Fitness-type Washing Machine's combining process and its effect diagram

健身型洗衣机的工作原理是人踩踏健身车的踩踏板使其循环运作，通过健身车里面的链传动环节带动洗衣机下面的转动机构，洗衣机下面的转动机构是由两次带传动组合而成。整个过程的能量转换关系是人健身时消耗体内能量产生健身车运转动能，健身车运转的机械能通过链传动为洗衣机运作提供能量。考虑到人健身时不洗衣物和洗衣物时健身产生的能量不够这两种情况，在健身型洗衣机内部安装了一个电能转化装置，其中包括一个三相发电机、一个逆变电源装置和蓄电池。 这样，既能将洗衣用不完的能量转变成电能，也能在洗衣所需能量不足时用储存电能来补充。 图2 给出了健身型洗衣机的工作原理图[9]。

图2 健身型洗衣机的工作原理图Fig.2 Working principle diagram of fitness-type washing machine

2.2 健身型洗衣机采用的组合创新方法

从健身型洗衣机的工作原理图可以看出它采用的是内部组合创新方法。通过将健身车和洗衣机这两种产品进行复杂的内部功能转换装置组合设计而形成新产品。 从组合创新的构成要素分析，健身型洗衣的设计采用了多种组合创新法，其中包括功能和结构组合创新法。

2.2.1 基于功能组合创新方法。健身型洗衣机把健身车与洗衣机两者不同的功能进行组合，形成了基于健身车动力系统的健身型洗衣机设计，充分利用了人健身运动的能量。

2.2.2 基于结构组合创新方法。健身型洗衣机将健身车与洗衣机的结构，通过传动连接装置组合在一起，减少了它们原有的体积，从而也减少了室内占用面积。

2.3 健身型洗衣机的优点

利用组合创新法设计的健身型洗衣机作为新的产品自身有着许多优点：

2.3.1 充分利用了人健身所产生的能量， 减少了自然资源的利用，有利于缓解能源紧张和环境污染。

2.3.2 缩小了原有产品的占用空间，对于缓解住房紧张局势有积极的作用。

2.3.3 周期的洗衣活动促进了人们锻炼的积极性，对于人的身体健康有很大的帮助作用。

2.3.4 充分运用了组合创新法，对于组合创新法的发展有着很好的推动作用。

3 结论

产品组合创新法对健身型洗衣机组合创新设计的成功应用既是对健身车和洗衣机这两种产品的完善设计，同时又推动着产品组合创新法的发展。若进一步利用组合创新法对健身型洗衣机的外观造型进行设计，将会有广阔的市场前景。 利用组合创新法及健身型洗衣机设计中的充分利用能源的设计思路，进行其它产品的组合设计，将会出现更多新的产品。

［1］李俊军.方案创造的一种方法：组合创新法[J].价值工程，1988(04)：35-36.

［2］王炜，马亦文.产品的组合创新：理论与案例[J].管理工程学报，1997：39-44.

［3］孙守迁.基于组合原理的概念创新设计[J].计算机辅助设计与图形学学报，1999(03)：262-265.

［4］刘秉君.产品组合创新十法[J].中小企业科技，2003(07)：51-52.

［5］陈圻.功能组合设计及匹配设计[J].价值工程，1997(04)：20-24.

［6］赵惠田.组合与创新[J].发明与革新，1999(09).

［7］许庆瑞.中国企业技术创新：基于核心能力的组合创新[J].管理工程学报，2000：1-9.

［8］乔维强.基于脚踏车的节能健身型洗衣机设计[J].科技传播，2012(15)：85-87.

［9］邢钢，徐玉秀.再生能源健身自行车研制及动态分析[J].天津工业大学学报，2006(01)：67-69.