基于工作原理发现产品设计的创新细节

【摘要】通过对产品的工作原理及附属功能做科学理性的分析，或者对使用方式和状态加以分析，就很可能发现现有产品的一些缺点和有待改进的地方，思考可能的替换方案，进而可以相应地做出创新性的设计。

【关键词】产品设计 原理分析

一、方法论转换

在学校的课堂上以及在产品的实际设计过程中，我们所熟知和常用的设计方法是“头脑风暴法”——先罗列大量的元素，然后再从这些元素中寻找可用的、可与设计对象相结合的部分。有时在耗费大量的时间和精力后会发现，能用的元素却凤毛麟角，甚至是没有。这种方法虽然不失为一种好方法，能锻炼我们的发散式思维，但在一些实际应用中效率相对较低，结果常常会令一些使用者感到失望。

生活中的工业产品大都是按照一定的工作原理来为人们服务的。比如汽车，是先通过燃油燃烧推动发动机运转，然后发动机再通过传动系统带动车轮滚动，从而带动整个车体向前运动；电冰箱是通过压缩机的不停运转，使制冷剂不断地循环流动，并由液态变成气态后使冰箱内室温度下降，从而达到冷冻冷藏食品的目的。设计师在创新设计过程中，只要通过对产品的工作原理及附属功能（如控制系统）的科学理性的分析，或者对产品的使用方式和状态加以分析，就很可能发现现有产品的一些缺点和有待改进的地方，思考可能的替换方案；或因为技术发展而发现产品现有技术方案被替换的可能，从而可以相应地做出创新性的设计。在这个过程中，由于所有的工作都围绕着产品的原理或过程展开，也就不至使思维和分析过度发散，做到有的放矢，也就大大地提高了创新的成功率，工作效率也会显著提高。

二、案例与思路

以洗衣机为例，其基本工作原理或工作过程可简单分解为以下几个模块。

1.电 + 控制系统 2.电动机 3.传动系统 4.波轮 5.水 6.衣物

其工作流程为：在控制系统的控制下，电驱动电动机转动，然后经过传动系统驱动洗衣机波轮转动，波轮转动又带动桶内的水来回动，并最终将衣物上的污迹洗掉。

在进行创意设计时，设计师就可以沿着这条主线，分析寻找各个过程模块可能的替代方案，比如对电的来源，除了普通用电，我们还可以考虑太阳能发电、风能发电以及其它可能的产生电的方式；而对控制系统，我们知道最初是机械旋钮式的，后来发展成按键式的电脑控制面板，那么我们还可以考虑其它方式，如红外触控、声控等，在语音识别技术逐渐成熟的基础上，我们还可以考虑采用语音识别；对于波轮，我们知道相对应的还有一种滚桶式的，是两种不同类别的洗衣机，即使是波轮本身，也有很多变化，形态各异，洗衣效果也有所不同。

各个过程模块之间还可以分拆再组合进行考虑，如从电到波轮间的整个过程，其目的都是为了让水搅动起来，那么除了用波轮和滚筒可以让水搅动，还有没有其它方法呢？答案是有，比如压缩空气，也就是可以通过往水里吹送空气的方法使水和衣物之间产生摩擦来洗掉污迹；当然，如何吹送空气，又可以有若干不同的方案。这种方法已经有人申请了专利，但由于存在一些问题，相比较传统方式没什么明显优势，所以也就没多大商业价值。

如果从模块1到模块5间的过程是为了用水洗掉污迹的话，那么如果不用水，还有没有其它方案来洗掉污迹呢？我们所熟知的干洗就可以做到。另据报道还有科学家正在研究用射线或微波洗衣的技术，这也是不用水就可以洗衣服的方式，当然这已经超出普通设计师的能力范围了，但至少告诉我们洗衣服的方式还是有很多种选择的；对于洗衣机的其它功能模块，如甩干、烘干之类的，也都可以采用类似的分析方法，寻找可行的替代方案，从而达到创新设计的目的。

不同的产品有不同的工作原理和功能结构，因此在面对实际产品进行分析时要灵活运用发散思维，不要被条条框框限制，将所有可能的方案都列出来，然后再针对不同方案考虑现实的可行性。如洗衣机例子中，电的来源虽然有多种选择方案，但大多情况下太阳能、风能发电等都不太可能被采用，当然这里指的是不能被直接采用在产品设计中。

通过这个过程可以看出，所有的思维和分析工作都是贯穿在产品的工作原理这一纵向主干中，然后在每一个功能模块周围再进行横向的发散式思维，既有收，又有放；收，不会拘泥于原有的形式，放，不会离题太远不着边际；从而使创新设计在可控和可行的范围内来进行，提高了工作效率和成功率。

相比单纯的外观设计，这种创新性的设计可以获得更具有竞争性的市场优势，因为这种设计可以申请实用新型或发明专利，可保护性更强，竞争对手很难通过简单的修改来进行模仿，而我们所熟悉的外观专利则由于对手很容易通过适当的修改来规避专利，并且这类判断主要依据人的主观感觉，所以实际上可保护性很差；观察近几年一些国际著名的设计竞赛，也不难看出，获奖作品大都是具有创新性的，绝不会仅仅是因为外观设计漂亮而获奖；通过创新设计，由于技术或功能特点比较明显，所以企业在市场上可以比较牢固地抓住用户，而设计师则完全通过这种设计单独寻求企业合作，甚至可以通过风险投资创办自己的工厂，使自己完成从设计师到企业家的蜕变。

比如著名的戴森吸尘器（图1），其成功完全在于巧妙运用了效果更好的气旋技术方案，而并不仅仅在于外观设计。发明人戴森也并非是技术专家，而是学习的家具设计和室内设计的，他利用气旋现象对原有的风扇式真空吸尘器加以革新，灰尘在离心力的作用下被甩到一侧，干净的空气在另一侧进入风道，并且不需要集尘袋，彻底解决了旧式吸尘器气孔容易堵塞以及需要经常更换清洗集尘袋的问题。如今，这一吸尘器成为英、美、日澳等国家吸尘器市场的霸主，而戴森先生则凭借这个产品一跃成为亿万富翁。他还根据相同的技术原理，创新设计了无扇页风扇等一系列产品（图2）。

笔者在2008年时设计过一款透明键盘（图3），就是通过对键盘工作原理的理性分析后设计出来的。这既非一时灵感，也非画过大量外观方案。传统键盘的工作方式是按键作为电路开关，当它被按下后接通电路便输入该按键的信号，而透明键盘则是通过摄像头拍摄手指按在透明面板表面的位置和接触面信息，经过软件处理后转化成该键的输入信号，从技术及工作原理上改变了传统键盘给人们的印象，使用户得到一种完全不同的使用体验和视觉享受。该设计被国内外诸多网站广泛转载，也有多种传统媒体进行过报道，甚至被收录进百度词条。

本文中所说的工作原理分析，还包括产品的使用状态分析、人机分析等诸多因素。同样拿键盘这一产品来说，随着平板电脑的普及和热销，它仍然是最方便快捷的文字输入工具，平板电脑仍然需要一个外接键盘来方便用户对文字输入方面的需要，设计一个与平板电脑结合使用的键盘也成为众多厂家争夺用户的亮点，比如与微软的Surface配套的压感式键盘盖，非常轻薄，便于携带。笔者也认识到这种市场变化，并根据平板电脑的使用状态和人机因素进行了详细的分析，结合市场上现有的同类产品的优缺点，设计了带插槽和支架的平板电脑键盘，使用时平板电脑可以直接插在键盘的插槽里，可以旋转调整角度并锁定，设计的支架则可以防止插上平板电脑后由于重心外移造成的翻转，而支架的设计则在机械结构上还考虑了旋转式和推拉式等不同的形式，使用户能根据自己的需求和喜好进行不同选择，整个设计在分析使用状态和人机的过程中涉及了力学、杠杆平衡以及结构设计等诸多因素，使设计作品不仅在外观上有显著区别与其它产品的特征，还因为在结构方式上的创新获得多项国家实用新型专利（图4）。

三、小结

通过对产品工作原理、功能及使用状态等方面的理性分析，深入了解产品所存在的缺点和优点，重新梳理相关的技术方案和功能模块，找到可行的替换方案，就可以做出创新性的设计，就可以在创新设计时少走弯路，做到有的放矢。创新设计是一种基础性设计，在此基础上还可以做出多种外观设计，而外观设计则是一种附加性设计，是附着在创新设计上的锦上添花。没有创新设计，外观设计就缺少技术内涵；如果没有外观设计，创新设计就缺少人文气息，刻板生冷，两者只有完美结合，才能相得益彰。设计师和企业在做好外观设计的同时，应该花大力气提高产品的科技创新程度，只有创新性的产品才在国际上有较强的竞争力，这也是苹果等公司的产品能够风靡全球的重要原因，而工作原理分析法则可能会对部分创新人员和企业的创新性设计有所帮助，对于外观设计方面来说，也能提供不同的参考。

孔凡文，清华大学美术学院硕士；曾任职于海尔集团海高设计制造有限公司，现在从事社交网络方面工作。endprint