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

楊曉荷

摘要：對(duì)組合創(chuàng)新法進(jìn)行了闡述，并運(yùn)用組合創(chuàng)新法在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)踐。本文以鏟式擔(dān)架的創(chuàng)新設(shè)計(jì)為例，首先建立鏟式擔(dān)架的黑箱子模型，接下來(lái)運(yùn)用了組合創(chuàng)新法的方法完成新型鏟式擔(dān)架的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新設(shè)計(jì)；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(qiáng)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(dú)立的發(fā)明組合起來(lái)。” 技術(shù)史研究表明， 進(jìn)入50 年代以來(lái)， 技術(shù)發(fā)展開(kāi)始由單項(xiàng)突破走向多項(xiàng)組合， 即依靠發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)技術(shù)原理而實(shí)現(xiàn)的獨(dú)立技術(shù)發(fā)明已相對(duì)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(gè)或多個(gè)技術(shù)因素通過(guò)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(jì)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(lèi)：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(jì)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，例如西班牙的門(mén)澤乃斯氣流發(fā)電廠，圍繞“ 如何提高太陽(yáng)能利用技術(shù)” 這一問(wèn)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(lái)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(jī)車(chē)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(jī)床和各種綜合機(jī)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(shù)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(yùn)用樹(shù)型組合創(chuàng)新法，以獨(dú)家切割設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)為樹(shù)根，以切割技術(shù)、切割刀片、切割機(jī)械為三大樹(shù)干，以切割技術(shù)系列、切割刀片系列、切割機(jī)械系列為枝葉，才保證公司長(zhǎng)期立于不敗之地。

2 新式鏟式擔(dān)架中的設(shè)計(jì)需求分析

目前，臨床護(hù)理工作中避免不了要搬運(yùn)患者，特別是外科患者要手術(shù)室搬運(yùn)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(shí)候要采用擔(dān)架車(chē)、輪椅或幾個(gè)護(hù)工一同手抬、抱、背等方式搬運(yùn)患者的方式，極不方便。調(diào)查表明，在搬運(yùn)遇危重、骨折不宜過(guò)多活動(dòng)的患者，以及手術(shù)后仍留有各種引流管道等的患者的時(shí)候，如果采用不恰當(dāng)?shù)陌徇\(yùn)方式，極容易加重患者病情甚至造成新的損傷，所以設(shè)計(jì)出方便轉(zhuǎn)運(yùn)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(jì)一款新型擔(dān)架，完成患者的轉(zhuǎn)運(yùn)工作，同時(shí)該產(chǎn)品要適合在病房、手術(shù)室等狹小空間內(nèi)的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)運(yùn)患者的過(guò)程不宜過(guò)于復(fù)雜，同時(shí)還要保證患者的安全；另外轉(zhuǎn)運(yùn)患者的過(guò)程最好是自動(dòng)化完成，減輕醫(yī)護(hù)人員的負(fù)擔(dān)。

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

圖2顯示了患者和醫(yī)護(hù)人員在使用新型鏟式擔(dān)架時(shí)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(shí)間內(nèi)把患者和醫(yī)護(hù)人員對(duì)新型鏟式擔(dān)架車(chē)的需求轉(zhuǎn)化成對(duì)設(shè)計(jì)問(wèn)題技術(shù)上的理解。設(shè)計(jì)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(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)患者這件事來(lái)說(shuō)，保證患者不受到二次傷害才能保證活動(dòng)順利的執(zhí)行，另外操作要盡量簡(jiǎn)單、方便，減輕醫(yī)護(hù)人員工作量為物質(zhì)流。能量流為擔(dān)架轉(zhuǎn)運(yùn)病人的過(guò)程，信息流為醫(yī)護(hù)人員操作控制擔(dān)架。在獲取轉(zhuǎn)運(yùn)病人的黑箱子模型后，開(kāi)始運(yùn)用組合創(chuàng)新法對(duì)于新型鏟式擔(dān)架進(jìn)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(chēng)為強(qiáng)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(xiàng)，根據(jù)各組合項(xiàng)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(xiàng)；C、分析各組合項(xiàng)的結(jié)構(gòu)特征；D、設(shè)計(jì)組合方式；E、提出新技術(shù)、新產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。根據(jù)新型鏟式擔(dān)架的黑箱子模型，運(yùn)用功能組合法，首先選擇組合項(xiàng)。

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(yùn)工作，其操作簡(jiǎn)單，并且保證最大程度降低對(duì)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(yùn)，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(shí)要保證患者前后兩側(cè)有足夠的空間；某些時(shí)候，患者在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中還要考慮吊瓶的位置等實(shí)際問(wèn)題。4 新型鏟式擔(dān)架的組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)

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(dòng)部分。新型擔(dān)架的框架部分以及移動(dòng)部分參照手動(dòng)靜態(tài)搬運(yùn)車(chē)設(shè)計(jì)完成，擔(dān)架部分參照鏟式擔(dān)架設(shè)計(jì)，如圖5。

整體采用框架式設(shè)計(jì)，保證了鏟起患者以及轉(zhuǎn)運(yùn)患者過(guò)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(dòng)。另外在框架上附有可90°旋轉(zhuǎn)的置物架。

在移動(dòng)部分設(shè)計(jì)中，主要分為前輪和后輪兩個(gè)部分，后輪為兩個(gè)萬(wàn)向輪，而前輪被安裝在長(zhǎng)板上，是為了增加擔(dān)架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的直徑，方便在狹小的空間里進(jìn)行較大角度的轉(zhuǎn)動(dòng)。長(zhǎng)板帶動(dòng)前輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在調(diào)整到合適位置時(shí)，可以對(duì)前輪進(jìn)行固定?？刂撇糠种饕刂泼姘搴涂刂葡鋬刹糠郑刂葡浔话仓迷诘撞?，增加底部重量，防止因擔(dān)架重量過(guò)輕，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中失去控制?？刂泼姘灏惭b在擔(dān)架的尾部，方便醫(yī)護(hù)人員操作，并且控制面板可以上下移動(dòng)的同時(shí)可以進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動(dòng)。在操作面板上還安裝有緊急按鈕，當(dāng)有意外發(fā)生時(shí)，可選擇切斷電源。

擔(dān)架部分的設(shè)計(jì)主要從兩方面考慮，一方面是擔(dān)架移動(dòng)至病床邊時(shí)，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(dòng)作作?？紤]到以上兩個(gè)方面，擔(dān)架安置在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)，擔(dān)架板可繞固定點(diǎn)進(jìn)行圓周轉(zhuǎn)動(dòng)。將擔(dān)架移動(dòng)至床邊前，先將兩個(gè)擔(dān)架板調(diào)整至外側(cè)，而鏟起病人時(shí)只需稍作調(diào)整即可。采用扇形板是考慮到，鏟起病人過(guò)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(guò)大，所以轉(zhuǎn)動(dòng)軸采取圓周運(yùn)動(dòng)方式最佳。而擔(dān)架板內(nèi)部部分中空，在鏟起病人時(shí)，擔(dān)架板就會(huì)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(dòng)靜態(tài)車(chē)和鏟式擔(dān)架操作起來(lái)更容易，半自動(dòng)化控制，操作更加準(zhǔn)確，同時(shí)省時(shí)省力。在材質(zhì)方面，目前選用鋁合金材質(zhì)，材質(zhì)輕，同時(shí)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(duì)于更多其他材質(zhì)的確定還需要更多的其他研究來(lái)確定。

5 結(jié)論

依據(jù)市場(chǎng)需求，確定產(chǎn)品的針對(duì)用戶(hù)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(xiàng)，采取適當(dāng)?shù)慕M合方式，獲取創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案；對(duì)新型鏟式擔(dān)架進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，包括四大部分，并進(jìn)行了建模與渲染，得到了較詳盡的設(shè)計(jì)圖。

組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)于產(chǎn)品的創(chuàng)新具有相互推動(dòng)的作用。一種技術(shù)的廣泛應(yīng)用將會(huì)滲透到設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，形成各種組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)，推動(dòng)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)的進(jìn)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(jì)，并且考慮到了細(xì)節(jié)方面的設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮到目前產(chǎn)品智能化的趨勢(shì)，在新型鏟式擔(dān)架中選擇半自動(dòng)化控制方式，保證該產(chǎn)品有較廣泛的市場(chǎng)前景。

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