多功能環衛工具模塊化創新設計

陳劍鋒 汪致遠 孟紫妍 林鴻偉 農蘇婷

摘?要：城市現代化的進程的不斷發展，恒久不變的環衛工具已不再適用于我國環衛工人的日常工作。所以如何通過對工具的再設計，進而提高環衛工人的工作效率以及減輕工作負擔，成為了本次課題的主要研究目的。方法主要是通過研究我國基礎環衛工作的特點，借鑒國內外工具模塊化的設計理念，設計出功能更全面、使用效率更高、安全性更高、外形更美觀的新型環衛工具。

關鍵詞：環衛工具;模塊化;高效設計

1 研究現狀

城市環衛設施形象在城市整體形象中起著非常重要的作用，間接促進了城市乃至國家的發展。改善城市衛生設施形象，可以提升城市整體形象，促進外商投資，促進城市發展。但目前，我國城市環衛設施形象存在諸多問題。大部分環衛工人的工具機械化程度不高，每天巨大的工作量對他們的身體也造成了嚴重的損害，尤其是腰部損害極大，另外為了鏟除地面的口香糖污漬，大多數環衛工人大多數都是準備獨立的小鐵鏟，他們一手拿著塑料瓶和小型噴水器，另一只手正拿著鏟子鏟著地上的物品，有的時候甚至還會用上鋼絲球。并且通過查閱《環衛工人生存狀況報告》，從調查過程中發現，環衛工人的年齡普遍偏大，年齡40歲到60歲的環衛工人占比為80%，四十多歲的環衛工人已經是比較年輕的了。一方面是年齡過大，另一方面是每天高強度的重復勞動，對身體多多少少都會造成一定量的損傷，影響日常的生活。在分析調查結果的基礎上，運用人機工程學的科學研究方法，改進環衛工具的設計，提高環衛工人的工作效率，保證環衛工人的生活質量。

2 本文基本概念闡述

2.1 環衛工具

2.1.1 環衛工具分類

2.1.2 環衛工具的問題

（1）操作不舒適：工具笨重，操作性差。

（2）作業疲勞：由于工作的需要，環衛工人經常需要彎腰清理垃圾。有時為了撿拾一些雜物，還會進一步加重腰部的疲勞。

（3）不方便：在環衛工人工作時的移動過程中，由于工具數量較多，無法把把常用的工具都放在周圍，所以經常需要反復拿取適用的工具，造成攜帶不便，效率低下等麻煩。

（4）外觀簡陋：目前，絕大部分手工清掃工具都是自制的，外觀簡陋，與現代城市形象不符。因此，有必要從工業設計的角度為環衛工人設計一套舒適方便的環衛清潔工具。

2.2 模塊化

2.2.1 模塊化概念

模塊可以理解為能通過組合、替換和轉換以形成先前系統的單元組件。按層次劃分，模塊可分為整機、零部件、結構單元等模塊;按通用性劃分，它可以分為一般模塊和特殊模塊。模塊也可以理解為基于模塊和廣義定義，使模塊單元具有獨立的功能和標準接口的約束。其中，獨特的功能為其最大特點。除此之外，模塊化還包括一個基本的單元概念：模塊族—指一組具有相同或相似形狀和特征的模塊組合。

2.2.2 模塊化設計原理

產品模塊化設計是一種用于針對產品中相同或相似的模塊進行識別、分類、定義和標準化，然后建立通用模塊，最后設計出低成本、高質量、可以快速滿足用戶多樣化和個性化需求的產品的設計原則。

2.2.3 產品模塊化設計案例分析

模塊化車鎖：模塊化車鎖設計，讓小偷空手而歸。這種V正R車鎖裝配后呈正方形。采用模塊化設計和可拆卸原理。構成鎖體的四個部件包括兩個鎖身和兩個鏈接臂。本設計的創新之處在于鎖體和連接臂采用兩組互鎖機芯。能把自行車牢牢鎖住，讓小偷無機可乘。

模塊化辦公家具：日本設計工作室Nendo的模塊化辦公家具設計，可以根據使用者的不同偏好進行拆分和重組，創造出各種變化空間。同時拆分部分的每個模塊都有一個高靠背，可以保護隱私，降低噪音，創造出一個安全舒適的辦公環境。

無論元素本身是一個面、一條線還是一個點，模塊重組都構成了多種不同的功能形式。滿足不同的需求。模塊的組合是產品形態和功能的精巧設計，功能多樣，形式簡單，便于收納管理。模塊中的任何部分都可以在損壞時更換，而不會因為整體更換而浪費資源。許多優秀的設計使得簡申的模塊也能夠實現貧困人群的基本生活使用，這是一種以人為本的設計理念。

3 環衛工具的模塊化設計

換位工具模塊化設計的基本原則。在對文中進行分析的基礎上，總結出了工具模塊化設計中，設計師應遵循的原則。

3.1 模塊劃分原則

（1）組裝拆卸。模塊的拆裝會更加省力、簡便。模塊的組合不會對工具的可拆卸性和可裝配性造成影響。各模塊之間緊密結合，采用剛性連接，以確保用戶的安全。（2）材料使用。相同的模塊使用同種材料制作，同時還要做到使用的材料輕便且安全無毒。（3）功能結構。盡可能的將屬性相似的子功能劃分到同一模塊中以便于進行識別和操作。

3.2 審美原則

（1）整體布局。運用美學原理，在不影響工具功能的前提下，通過對整體的合理布局，使工具造型均衡協調，以滿足人們的審美認知。（2）材質對比。選擇材料要考慮使用壽命長，成本較爲平價的材質，然而需要考慮使環衛工具與人的情感互動性。（3）色彩搭配。采用適當的色彩搭配，使所有裝飾模塊的協調統一，以滿足絕大部分使用者的審美需求。

3.3 綠色設計原則

（1）可替代性。當工具的某個模塊損壞時，不需要更換整個產品，而是用新的模塊將損壞部分替換。（2）易維護性。不同的部件有不同的維護周期和維護復雜性。所以應根據部件維修的要求劃分模塊，以便于故障分析和維修。（3）易處理性。盡可能將屬性相同的材料劃分到同一模塊中，以方便工具的拆卸和回收。

4 結論

通過對各種工具的功能和結構進行相關分析，運用“功能分析系統技術”對換位工具的主次功能進行了劃分，并根據模塊劃分的原則將各種功能聚類為不同的模塊。該方法保證了模塊間的功能和結構的相互獨立性，使人們能夠通過組裝不同的模塊來實現不同的功能。在后續研究中，將進一步調查環衛工人的流動需求，使制作出工具的模塊功能更加全面。

參考文獻：

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