模块化与自行车设计

刘文斌 赵嘉怡 何铭锋

摘 要：在经济金融全球化快速发展的趋势下，工业结构逐渐发生演变和调整，人们的需求也不断地发生新的变化。自行车设计便是其中之一。作为共享经济与互联网产物的共享单车，即是一种解决用户需求的巧妙方法。模块化也是解决这些需求的方法之一。

关键词：工业设计;自行车设计;模块化

自行车诞生于欧洲，但20世纪却在亚洲的中国获得了前所未有的普及和发展，随着科学技术的发展，自行车类型上也发生了非常大的变化，其中较为典型的就是电动自行车，功能上更加丰富，加入自动导航、智能车锁、手机充电等功能。此外，类似利用3D打印技术、碳纤维材质上的创新也层出不穷。

不满足于现状的自行车厂商都在努力畅想：未来的自行车又是如何发展创新呢？大家对未来自行车的猜想与讨论也空前激烈，这在近年来举办得如火如荼的各类国际大赛中均有所体现，例如IF奖2017年新秀奖主题之一2030自行车城市—改变交通生态、台北国际自行车展创新设计奖、中国“七立方杯”国际个人交通工具创新设计大赛——金辕奖等。而早几年就已经流行模块化设计，便是打开未来自行车设计大门的钥匙之一。

一、模块化与自行车设计

（一）模块化与工业设计

1962年，美国管理学大师赫伯特·西蒙首次提出了“模块化”（modularity）的概念。但模块化率先应用在计算机设计方面，而后逐渐扩展至包括工业设计到企业组织的各个方面[1]。其中，模块化在工业设计方面的应用极为广泛，从人们日常熟知的手机设计（例如：一直在坚持做模块化手机的摩托罗拉、谷歌模块化智能手机Ara、LG G5等，到军事领域的舰船设计，（例如美国“斯普鲁恩斯”级驱逐舰、福特级航母等），以及汽车设计（其中OSVehicle的模块化定制汽车便是最典型的案例）。

模块化现已成为一种新技术而被广泛应用，模块化设计的产品正在不断涌现。其无限的组合方式，可以最大限度地满足用户需求。不难看出，模块化是未来设计的一个重要趋势[2]。

（二）模块化与自行车设计

模块化在自行车生产制造上的应用已十分广泛。利用模块化的方法，可少变应多变，以尽可能少的投入生产更多的产品，以最为经济的方法满足各种要求，同时，可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置。是解决行业盈利状况不理想、定制生产与大规模生产之间矛盾的有效途径。

对于用户来讲，模块化方式生产的自行车解决了在自行车发生故障时，因结构复杂，无法动手修理自行车的问题。但对于自行车功能、造型方面，突破甚少。

未来模块化在自行车设计中的应用，不仅要体现在生产方式上，要更进一步地落实到自行车功能以及用户体验方面。让消费者参与其中，尽可能做到产品个性化的体验。例如：用户可以选择不同的出行方式，应对不同的情况;选择不同的外观设计，彰显个性;选择不同的功能组件，满足各样出行需求。

二、模塊化在自行车设计中的意义

（一）模块化对企业的意义

模块化的设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时，提供产品更多样化的配置，也是解决定制化生产和批量化生产这对矛盾的一条出路。模块化设计的整个流程，相比普通的设计方式，更像是一种收益更快的复利效应。模块化设计的产品不仅解决企业生产方面的问题，同时考虑需求给用户带来更良好的产品体验，而用户使用体验的反馈可以让企业在设计中改善模块的功能与不足，以便推出新的模块。相比一般产品的设计，针对模块的设计，更具针对性、快捷性。

面对自行车模块化设计，虽然在复杂的内部作业体系方面的任务繁重，但它带来的收益是无限的、长远的。

（二）模块化对用户的意义

模块化的设计方式，不同于批量生产的产品或标准化的服务。通过不同模块的组合拼装，可以为每位顾客量身打造属于自己的体验，当体验带给人个性化和量身打造的感觉时，体验本身就会焕发出活力。[3]尤其是对于特殊人群，产品整体基本不变的情况下，更换所需的模块即可达到这些用户的使用需求。

三、模块化在自行车设计中的应用

模块化在自行车设计方向，可以有不同的应用方式。如：功能与外观形态。

（一）功能方向

针对现有自行车系统结构中的车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件，按照各部件的工作特点与不同功能，可将其大致分为车体部分、传动部分、行动部分、安全装置四大部分。[4]基于这四大部分，可将其定义为四个整合模块从而展开设计。例如，可以将个别部分进行组合，拼装成不同的出行方式（如平衡车、滑板车等），可满足用户不同的出行需求，同时也减少了用户在个人交通工具方面的投入。也可以针对单个部分进行设计。例如，在自行车上加上某些部件，如空气罩、超市手推车，前者可以让驾驶者更加享受骑行的乐趣，后者在自行车与购物车之间的转换。当到达商场时就可将自行车进行折叠，然后放下它脚踏下的轮子，即可变成一个购物车。购买好商品后，即可再转换为自行车不用再进行搬动，给用户带来更为便捷的城市生活方式。

同时，随着新型能源的使用，人们的环保意识的提高，骑自行车成为一种新型的生活方式。自行车也可以加上新能源的驱动，成为绿色环保的代步工具。例如：压缩空气动力环保短途自行车，该设计专为短程使用而设计，对完美的城市环境的形成具有十分强烈的环保意义。在模块化自行车基础上，自行车厂商可不必改动整车造型以实现新能源自行车设计，只需在模块化自行车的基础上单独开发驱动模块，而后将模块推广上市。这不仅提升了资源利用率，还有效地规避了市场风险。

（二）外观形态方向

企业可针对相同功能的模块进行差异化设计，其主要体现在产品表面的颜色、材质、表面处理方式上。在条件允许的情况下可以尝试改变模块的造型，不同造型模块的组合将带来多样化的产品，因此用户将拥有更多的选择，更加个性化的搭配。

在自行车材料方面，环保材料的使用已经出现在一些概念自行车中，竹子、木头等传统型材料的优势发挥得淋漓尽致。[5]不仅最大限度地减少劳动力和生产成本，同时为环保做出了很大的贡献。在模块化自行车的基础上，厂商可推出利用环保材料制作的各个模块，将会更加方便环保材料的推广，更重要的是，整个设计中同时满足了可取性和目标用户的整体需求。

（三）案例分析

《Gootr——模块化自行车》是笔者就读于湖南工业大学期间所创作，是运用模块化设计方法对未来自行车设计的尝试。基于对自行车市场的调研以及用户需求分析，在解决问题的同时，展开对未来个人出行工具的畅想。该设计从不同的家庭成员对不同出行工具的选择需求出发，并针对目前市场上自行车的不足，进行改良跟进，是一款适合现代市场需求、符合个性化、人机工学的未来出行工具。

谈到出行工具的选择，便会想到很多种方案，例如最普遍的自行车、动力十足的摩托车、环保省力的电瓶车、时尚流行的平衡车等。由于家庭中不同的成员选择出行的方式存在差异，通常大家通过购买属于自己的出行工具解决该矛盾。与此相对，一辆Gootr便可搞定。在设计过程中，以功能模块化为基础，尽可能增加产品的多样性与可变性。其中，模块化自行车的结构是整车中至关重要的细节，它关乎到整车行驶的可行性以及使用过程中的用户体验。结构当中最为关键便是各个模块之间的连接键，在三大模块之间的连接模块上采用压合式轴承连接键，用户通过按压模块连接处的开关将连接模块取下，达到组装和拆卸的目的，类似拔取车载点烟器接口的充电器。这不仅能稳定连接各个模块，并且可以有效传输电力。位于后方的车轮为可拆卸式，这样车轮的安装与拆卸会更加方便快捷。为了用户在使用过程中，更加方便地调节座椅，使用普通的车座夹的结构，其通过旋转车座夹，来调整车座高低。驱动模块作为整车中最核心的部件，与传统链条传动方式不同的是，采用无链條式驱动。用户通过脚蹬作用于内置驱动发电机，其将动力转化为单车可用的电力储存起来，便可通过动力模块带动电机转动，而达到行驶的目的。

四、结语

模块化的意义在于使设计重用最大化，满足最少的模块和组件的个性化需求。相较已有自行车不方便更换维修、机械结构直接暴露在外、设计同质化、产品寿命短等缺陷，模块化自行车不仅能在原有自行车结构上实现系统性整合，同时方便用户维修更换与DIY组装。最重要的是模块化所包含的个性化与量身打造的方式，满足了用户对产品体验逐日增长的需求。

参考文献：

[1]蒂姆·布朗.IDEO，设计改变一切[M].沈阳：北方联合出版传媒股份有限公司，2011：113-114.

[2]李一达.模块化在自行车设计中的应用研究[D].湖北工业大学，2013：5-39.

作者单位：

湖南工业大学机械工程学院