多功能环卫工具模块化创新设计

陈剑锋 汪致远 孟紫妍 林鸿伟 农苏婷

摘 要：城市现代化的进程的不断发展，恒久不变的环卫工具已不再适用于我国环卫工人的日常工作。所以如何通过对工具的再设计，进而提高环卫工人的工作效率以及减轻工作负担，成为了本次课题的主要研究目的。方法主要是通过研究我国基础环卫工作的特点，借鉴国内外工具模块化的设计理念，设计出功能更全面、使用效率更高、安全性更高、外形更美观的新型环卫工具。

关键词：环卫工具;模块化;高效设计

1 研究现状

城市环卫设施形象在城市整体形象中起着非常重要的作用，间接促进了城市乃至国家的发展。改善城市卫生设施形象，可以提升城市整体形象，促进外商投资，促进城市发展。但目前，我国城市环卫设施形象存在诸多问题。大部分环卫工人的工具机械化程度不高，每天巨大的工作量对他们的身体也造成了严重的损害，尤其是腰部损害极大，另外为了铲除地面的口香糖污渍，大多数环卫工人大多数都是准备独立的小铁铲，他们一手拿着塑料瓶和小型喷水器，另一只手正拿着铲子铲着地上的物品，有的时候甚至还会用上钢丝球。并且通过查阅《环卫工人生存状况报告》，从调查过程中发现，环卫工人的年龄普遍偏大，年龄40岁到60岁的环卫工人占比为80%，四十多岁的环卫工人已经是比较年轻的了。一方面是年龄过大，另一方面是每天高强度的重复劳动，对身体多多少少都会造成一定量的损伤，影响日常的生活。在分析调查结果的基础上，运用人机工程学的科学研究方法，改进环卫工具的设计，提高环卫工人的工作效率，保证环卫工人的生活质量。

2 本文基本概念阐述

2.1 环卫工具

2.1.1 环卫工具分类

2.1.2 环卫工具的问题

（1）操作不舒适：工具笨重，操作性差。

（2）作业疲劳：由于工作的需要，环卫工人经常需要弯腰清理垃圾。有时为了捡拾一些杂物，还会进一步加重腰部的疲劳。

（3）不方便：在环卫工人工作时的移动过程中，由于工具数量较多，无法把把常用的工具都放在周围，所以经常需要反复拿取适用的工具，造成携带不便，效率低下等麻烦。

（4）外观简陋：目前，绝大部分手工清扫工具都是自制的，外观简陋，与现代城市形象不符。因此，有必要从工业设计的角度为环卫工人设计一套舒适方便的环卫清洁工具。

2.2 模块化

2.2.1 模块化概念

模块可以理解为能通过组合、替换和转换以形成先前系统的单元组件。按层次划分，模块可分为整机、零部件、结构单元等模块;按通用性劃分，它可以分为一般模块和特殊模块。模块也可以理解为基于模块和广义定义，使模块单元具有独立的功能和标准接口的约束。其中，独特的功能为其最大特点。除此之外，模块化还包括一个基本的单元概念：模块族—指一组具有相同或相似形状和特征的模块组合。

2.2.2 模块化设计原理

产品模块化设计是一种用于针对产品中相同或相似的模块进行识别、分类、定义和标准化，然后建立通用模块，最后设计出低成本、高质量、可以快速满足用户多样化和个性化需求的产品的设计原则。

2.2.3 产品模块化设计案例分析

模块化车锁：模块化车锁设计，让小偷空手而归。这种V正R车锁装配后呈正方形。采用模块化设计和可拆卸原理。构成锁体的四个部件包括两个锁身和两个链接臂。本设计的创新之处在于锁体和连接臂采用两组互锁机芯。能把自行车牢牢锁住，让小偷无机可乘。

模块化办公家具：日本设计工作室Nendo的模块化办公家具设计，可以根据使用者的不同偏好进行拆分和重组，创造出各种变化空间。同时拆分部分的每个模块都有一个高靠背，可以保护隐私，降低噪音，创造出一个安全舒适的办公环境。

无论元素本身是一个面、一条线还是一个点，模块重组都构成了多种不同的功能形式。满足不同的需求。模块的组合是产品形态和功能的精巧设计，功能多样，形式简单，便于收纳管理。模块中的任何部分都可以在损坏时更换，而不会因为整体更换而浪费资源。许多优秀的设计使得简申的模块也能够实现贫困人群的基本生活使用，这是一种以人为本的设计理念。

3 环卫工具的模块化设计

换位工具模块化设计的基本原则。在对文中进行分析的基础上，总结出了工具模块化设计中，设计师应遵循的原则。

3.1 模块划分原则

（1）组装拆卸。模块的拆装会更加省力、简便。模块的组合不会对工具的可拆卸性和可装配性造成影响。各模块之间紧密结合，采用刚性连接，以确保用户的安全。（2）材料使用。相同的模块使用同种材料制作，同时还要做到使用的材料轻便且安全无毒。（3）功能结构。尽可能的将属性相似的子功能划分到同一模块中以便于进行识别和操作。

3.2 审美原则

（1）整体布局。运用美学原理，在不影响工具功能的前提下，通过对整体的合理布局，使工具造型均衡协调，以满足人们的审美认知。（2）材质对比。选择材料要考虑使用壽命長，成本較爲平價的材質，然而需要考慮使環衛工具与人的情感互动性。（3）色彩搭配。采用适当的色彩搭配，使所有装饰模块的协调统一，以满足绝大部分使用者的审美需求。

3.3 绿色设计原则

（1）可替代性。当工具的某个模块损坏时，不需要更换整个产品，而是用新的模块将损坏部分替换。（2）易维护性。不同的部件有不同的维护周期和维护复杂性。所以应根据部件维修的要求划分模块，以便于故障分析和维修。（3）易处理性。尽可能将属性相同的材料划分到同一模块中，以方便工具的拆卸和回收。

4 结论

通过对各种工具的功能和结构进行相关分析，运用“功能分析系统技术”对换位工具的主次功能进行了划分，并根据模块划分的原则将各种功能聚类为不同的模块。该方法保证了模块间的功能和结构的相互独立性，使人们能够通过组装不同的模块来实现不同的功能。在后续研究中，将进一步调查环卫工人的流动需求，使制作出工具的模块功能更加全面。

参考文献：

[1]白蕊，薛艳敏，钦松.基于调查的环卫工具创新设计[J].艺术与设计（理论），2010，2（04）：213-215.

[2]鲁杰，艾书义.新型口香糖清除器的设计[J].泰山学院学报，2012，34（03）：94-98.

[3]董莎莎.小型环卫清洁车创新设计方案[J].工业设计，2018（03）：50-51.