基于組合創(chuàng)新法的鏟式擔(dān)架的創(chuàng)新設(shè)計

楊曉荷

摘要：對組合創(chuàng)新法進行了闡述，并運用組合創(chuàng)新法在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程中的應(yīng)用進行了實踐。本文以鏟式擔(dān)架的創(chuàng)新設(shè)計為例，首先建立鏟式擔(dān)架的黑箱子模型，接下來運用了組合創(chuàng)新法的方法完成新型鏟式擔(dān)架的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新設(shè)計；組合創(chuàng)新法；鏟式擔(dān)架

當(dāng)今世界的重大科技創(chuàng)新，大都是組合創(chuàng)新即集成創(chuàng)新，而原始創(chuàng)新也往往只是集成創(chuàng)新中的核心技術(shù)。因此，必須強調(diào)組合（集成）創(chuàng)新，而不只是考慮“能否”。晶體管的發(fā)明者肖克萊認(rèn)為： “ 所謂創(chuàng)造就是把以前獨立的發(fā)明組合起來。” 技術(shù)史研究表明， 進入50 年代以來， 技術(shù)發(fā)展開始由單項突破走向多項組合， 即依靠發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)技術(shù)原理而實現(xiàn)的獨立技術(shù)發(fā)明已相對減少， 它們逐漸讓位于“ 組合型” 的新技術(shù)。因此， 組合創(chuàng)新法是一種比較重要的方案創(chuàng)造的方法。所謂組合創(chuàng)新法， 就是按照一定的技術(shù)原理， 將兩個或多個技術(shù)因素通過巧妙的綜合， 獲得具有新功能的新產(chǎn)品、新材料、新工藝等的技術(shù)方法[1]。

1 組合創(chuàng)新法為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計提供新思路

根據(jù)構(gòu)成組合的各種要素，將組合創(chuàng)新法分為以下幾類：技術(shù)組合創(chuàng)新法、功能組合創(chuàng)新法、材料組合創(chuàng)新法、結(jié)構(gòu)組合創(chuàng)新法、多種組合創(chuàng)新法和綜合組合創(chuàng)新法[2]。

組合創(chuàng)新法目前在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，例如西班牙的門澤乃斯氣流發(fā)電廠，圍繞“ 如何提高太陽能利用技術(shù)” 這一問題， 把溫室技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、排煙技術(shù)、建筑技術(shù)等多種技術(shù)組合起來形成的一種綜合技術(shù)。不僅如此成熟的蒸汽技術(shù)衍生了蒸汽輪船、蒸汽機車的出現(xiàn)；還有各種各樣的組合家具、組合工具、工業(yè)上的組合機床和各種綜合機械化設(shè)備、乃至現(xiàn)代工業(yè)中的流水生產(chǎn)線、工廠制度、醫(yī)院制度的出現(xiàn)， 都是功能相近組合創(chuàng)新的結(jié)果。

除了以上組合創(chuàng)新的方式，目前還出現(xiàn)了很多其他的組合創(chuàng)新的方式，例如角型組合創(chuàng)新法、線型組合創(chuàng)新方法、樹型組合創(chuàng)新法等方式。例如生產(chǎn)磨刀石的迪斯柯公司運用樹型組合創(chuàng)新法，以獨家切割設(shè)計優(yōu)勢為樹根，以切割技術(shù)、切割刀片、切割機械為三大樹干，以切割技術(shù)系列、切割刀片系列、切割機械系列為枝葉，才保證公司長期立于不敗之地。

2 新式鏟式擔(dān)架中的設(shè)計需求分析

目前，臨床護理工作中避免不了要搬運患者，特別是外科患者要手術(shù)室搬運回病房，內(nèi)科患者也有需要出病室檢查等需求。目前大多數(shù)時候要采用擔(dān)架車、輪椅或幾個護工一同手抬、抱、背等方式搬運患者的方式，極不方便。調(diào)查表明，在搬運遇危重、骨折不宜過多活動的患者，以及手術(shù)后仍留有各種引流管道等的患者的時候，如果采用不恰當(dāng)?shù)陌徇\方式，極容易加重患者病情甚至造成新的損傷，所以設(shè)計出方便轉(zhuǎn)運患者的輔助性器械是極其有必要的。

依據(jù)以上需求，急需設(shè)計一款新型擔(dān)架，完成患者的轉(zhuǎn)運工作，同時該產(chǎn)品要適合在病房、手術(shù)室等狹小空間內(nèi)的移動和轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)運患者的過程不宜過于復(fù)雜，同時還要保證患者的安全；另外轉(zhuǎn)運患者的過程最好是自動化完成，減輕醫(yī)護人員的負(fù)擔(dān)。

首先以抽象方式，給鏟式擔(dān)架建立一個黑箱子的功能模型。該功能模型包括三個輸入與輸出類型。同時被稱為物質(zhì)、能量、信息的輸入，在技術(shù)體系和產(chǎn)品的表達方面，這些類型是非常有效的（如圖1）[3]。

圖2顯示了患者和醫(yī)護人員在使用新型鏟式擔(dān)架時所建立的黑箱子模型。從圖2可以看到，黑箱子模型在第一時間內(nèi)把患者和醫(yī)護人員對新型鏟式擔(dān)架車的需求轉(zhuǎn)化成對設(shè)計問題技術(shù)上的理解。設(shè)計系統(tǒng)把新型鏟式擔(dān)架的物質(zhì)、能量、信息轉(zhuǎn)換成所希望的輸出。對轉(zhuǎn)運患者這件事來說，保證患者不受到二次傷害才能保證活動順利的執(zhí)行，另外操作要盡量簡單、方便，減輕醫(yī)護人員工作量為物質(zhì)流。能量流為擔(dān)架轉(zhuǎn)運病人的過程，信息流為醫(yī)護人員操作控制擔(dān)架。在獲取轉(zhuǎn)運病人的黑箱子模型后，開始運用組合創(chuàng)新法對于新型鏟式擔(dān)架進行3 組合創(chuàng)新法中功能組合法在新式鏟式擔(dān)架中的應(yīng)用

功能組合法又稱為強行關(guān)系法，將使用范圍相同，但功能各異的兩種或多種現(xiàn)有產(chǎn)品作為組合項，根據(jù)各組合項在其結(jié)構(gòu)上的可共用性，將其不同的功能賦與一種新的結(jié)構(gòu)，從而創(chuàng)造多功能新技術(shù)、產(chǎn)品的方法。功能組合法的操作模式如下：A、確定使用范圍；B、選擇組合項；C、分析各組合項的結(jié)構(gòu)特征；D、設(shè)計組合方式；E、提出新技術(shù)、新產(chǎn)品設(shè)計方案。根據(jù)新型鏟式擔(dān)架的黑箱子模型，運用功能組合法，首先選擇組合項。

鏟式擔(dān)架作為一種新型擔(dān)架，目前主要應(yīng)用于完成醫(yī)院外部患者的轉(zhuǎn)運工作，其操作簡單，并且保證最大程度降低對于患者的二次傷害。但是目前的鏟式擔(dān)架（如圖3）若想在醫(yī)院內(nèi)完成患者的轉(zhuǎn)運，還是存在一定的困難。例如醫(yī)院內(nèi)部空間較狹小，鏟式擔(dān)架在操作時要保證患者前后兩側(cè)有足夠的空間；某些時候，患者在轉(zhuǎn)運過程中還要考慮吊瓶的位置等實際問題。4 新型鏟式擔(dān)架的組合創(chuàng)新設(shè)計

在新型鏟式擔(dān)架大致分為4部分，為框架部分、控制部分、擔(dān)架部分和移動部分。新型擔(dān)架的框架部分以及移動部分參照手動靜態(tài)搬運車設(shè)計完成，擔(dān)架部分參照鏟式擔(dān)架設(shè)計，如圖5。

整體采用框架式設(shè)計，保證了鏟起患者以及轉(zhuǎn)運患者過程中的穩(wěn)定性，框架整體尺寸略大于病床，整體高度為170cm，方便在病房等狹小空間內(nèi)的移動。另外在框架上附有可90°旋轉(zhuǎn)的置物架。

在移動部分設(shè)計中，主要分為前輪和后輪兩個部分，后輪為兩個萬向輪，而前輪被安裝在長板上，是為了增加擔(dān)架轉(zhuǎn)動時的直徑，方便在狹小的空間里進行較大角度的轉(zhuǎn)動。長板帶動前輪自由轉(zhuǎn)動，在調(diào)整到合適位置時，可以對前輪進行固定。控制部分主要包括控制面板和控制箱兩部分，控制箱被安置在底部，增加底部重量，防止因擔(dān)架重量過輕，在轉(zhuǎn)動過程中失去控制。控制面板安裝在擔(dān)架的尾部，方便醫(yī)護人員操作，并且控制面板可以上下移動的同時可以進行360°轉(zhuǎn)動。在操作面板上還安裝有緊急按鈕，當(dāng)有意外發(fā)生時，可選擇切斷電源。

擔(dān)架部分的設(shè)計主要從兩方面考慮，一方面是擔(dān)架移動至病床邊時，擔(dān)架板應(yīng)如何放置；另一方面是擔(dān)架板要如何完成鏟起患者的動作作。考慮到以上兩個方面，擔(dān)架安置在轉(zhuǎn)動軸上，轉(zhuǎn)動軸兩端固定在扇形板上，扇形板頂端被固定住，底部可自由轉(zhuǎn)動，擔(dān)架板可繞固定點進行圓周轉(zhuǎn)動。將擔(dān)架移動至床邊前，先將兩個擔(dān)架板調(diào)整至外側(cè)，而鏟起病人時只需稍作調(diào)整即可。采用扇形板是考慮到，鏟起病人過程中，擔(dān)架板與床面是需要存在角度的，而鏟起病人后，病人與擔(dān)架板不易與床面距離過大，所以轉(zhuǎn)動軸采取圓周運動方式最佳。而擔(dān)架板內(nèi)部部分中空，在鏟起病人時，擔(dān)架板就會發(fā)生形變，減小病人與擔(dān)架板之間的摩擦。另外在擔(dān)架兩側(cè)預(yù)留安裝安全帶的位置，保證病人的安全。

該新型鏟式擔(dān)架最適合1-2人操作，相比手動靜態(tài)車和鏟式擔(dān)架操作起來更容易，半自動化控制，操作更加準(zhǔn)確，同時省時省力。在材質(zhì)方面，目前選用鋁合金材質(zhì)，材質(zhì)輕，同時控制生產(chǎn)成本。除了鋁合金材質(zhì)，擔(dān)架板還可以選用硬塑料材質(zhì)，對于更多其他材質(zhì)的確定還需要更多的其他研究來確定。

5 結(jié)論

依據(jù)市場需求，確定產(chǎn)品的針對用戶群及功能，建立了新型鏟式擔(dān)架的黑箱子模型；闡述了組合創(chuàng)新法，尤其是功能創(chuàng)新法的原理與方法，在確定產(chǎn)品的適用范圍后，選擇合適的組合項，采取適當(dāng)?shù)慕M合方式，獲取創(chuàng)新設(shè)計方案；對新型鏟式擔(dān)架進行詳細(xì)的設(shè)計，包括四大部分，并進行了建模與渲染，得到了較詳盡的設(shè)計圖。

組合創(chuàng)新設(shè)計對于產(chǎn)品的創(chuàng)新具有相互推動的作用。一種技術(shù)的廣泛應(yīng)用將會滲透到設(shè)計的各個領(lǐng)域，形成各種組合創(chuàng)新設(shè)計，推動組合創(chuàng)新設(shè)計的進步和發(fā)展[4]。利用組合創(chuàng)新法完成了新型鏟式擔(dān)架的設(shè)計，并且考慮到了細(xì)節(jié)方面的設(shè)計，同時考慮到目前產(chǎn)品智能化的趨勢，在新型鏟式擔(dān)架中選擇半自動化控制方式，保證該產(chǎn)品有較廣泛的市場前景。

參考文獻：

[1] 李俊軍.方案創(chuàng)造的一種方法——組合創(chuàng)新法[J].價值工程， 1988， 4： 018.

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[4] 王煒，馬亦文.產(chǎn)品的組合創(chuàng)新：理論與案例[J].管理工程學(xué)報，1997：39—44.