（设计艺术学专业论文）基于系统理论的水家电产品设计研究.pdf

摘要 摘要 民以食为天，食以水为先。然而，由于自然环境的恶劣，江河湖海受到严重污染，在自 然条件下生成的水已经很少能够直接饮用；人们日常所饮用的自来水，由于二次污染及其自 身在处理过程中遗留的消毒剂副产物、有机物等已无法满足人们日常饮用与生活用水的需求， 在此情况下催生了水家电市场的一片繁荣，虽然目前水家电产品琳琅满目，但产品自身存在 很多问题，不能满足市场的需求。本文的特色在于将系统理论结合工业产品设计，主要分析 了如何对新兴水家电产品进行设计研究。 第二章主要对水家电产品的概念与分类、产品的现状与问题进行分析；第三章是文章的 主体主要分为四部分，第一部分主要探讨如何将系统理论导入水家电产品设计与利用系统理 论对水家电产品进行设计研究的作用与意义；第二部分主要分析探讨基于系统理论的水家电 产品设计的思维方式；第三部分主要探讨研究在系统理论的基础上水家电产品设计的框架并 进一步对框架中的各要素结合水家电产品进行分析；第四部分主要运用系统化研究框架与要 素对水家电产品设计趋势分析；第四章理论联系实际，在前文理论研究的基础上针对无锡市 场净水器进行个案的设计研究，以验证前文研究成果；结语指出自己主要的研究成果以及研 究中的局限与展望。 通过此次研究，指出水家电产品设计不能孤立盲目的只关注技术或者产品的外观，而要 把水家电产品看成由诸多要素组成的有机统一体，在对产品系统要素进行分析、综合、优化 的基础上提出适应市场、适应消费者、适应环境等需求的产品，最终达到人一产品一环境的 和谐发展。 关键词：系统理论水家电产品设计 a b s t r a c t a b s t r a c t t ot h ep e o p l ef o o d s t u f fi sa l l - i m p o r t a n t ，b u tw a t e ri sm o s ti m p o r t a n to fp o t a b l e h o w e v e r , d u e t ot h ea d v e r t e dn a t u r a le n v i r o n m e n t ，r i v e r s ，l a k e s ，a n ds e a sa r es e r i o u s l yp o l l u t e d ，t h en a t u r a lw a t e r h a v ev e r yl i t t l et ob ed r i n k i n gd i r e c t l y b e c a u s eo fs e c o n d a r yp o l l u t i o na n dt h el e g a c yo ft h e d i s i n f e c t a n tb y - p r o d u c t s ，o r g a n i ci ni t so w nd e a l i n gp r o c e s s ，p e o p l e sd a i l yd r i n k i n gw a t e rh a v e b e e nu n a b l et os o l v ea n dm e e tp e o p l e sd a y - t o d a yl i f e ，w h i c hc a u s e dt h ep r o s p e r i t yo fw a t e r a p p l i a n c em a r k e t a l t h o u g hm a n yt y p e so fw a t e ra p p l i a n c ep r o d u c tc o m e ，t h e r ea r em a n yp r o b l e m s i nt h e i ro w np r o d u c t s ，w h i c hc a l l tm e e tm a r k e tn e e d s i nt h i sp a p e rm a k et h es y s t e mt h e o r y c o m b i n ew i t hi n d u s t r i a lp r o d u c td e s i g n ，m a i n l yo nt h ea n a l y s i so fh o wt od e s i g nw a t e ra p p l i a n c e p r o d u c t c h a p t e ri im a i n l ya n a l y s i sw a t e ra p p l i a n c ep r o d u c tc o n c e p t s ，p r i n c i p l e s ，p r o d u c tc a t e g o r i e s ， p r o d u c t s s t a t u sa n di t st r e n d s ；c h a p t e ri i ii st h em a i nb o d yo ft h ea r t i c l e , i tm a i n l yc o m p o s e d4 p a r t s ，i nt h ef i r s tp a r tm a i n l ya n a l y s i st h es y s t e mt h e o r ya n dt h ep r o d u c ts y s t e mc o n t e n t ，f u r t h e r a n a l y s i sm a k i n gt h es y s t e mt h e o r yi n t ow a t e ra p p l i a n c ep r o d u c td e s i g na n di t ss i g n i f i c a n c e ；t h e s e c o n dp a r tm a i nr e s e a r c ha n da n a l y s i st h ew a yo ft h i n k i n go fp r o d u c td e s i g n ；t h et h i r dp a r tm a i n l y r e s e a r c hw a t e ra p p l i a n c es y s t e mf r a m e w o r ka n dv a r i o u ss y s t e me l e m e n t s ；t h ef o u r t hp a r tm a i n l y r e s e a r c ht h ew a t e ra p p l i a n c e st r e n d sb a s e do nt h ea b o v es t u d y ；i nc h a p t e ri v ，t h e o r yl i n k i n g 、) l r i m p r a c t i c e ，o nt h eb a s i so ft h e o r e t i c a l ，s p e c i f i cr e s e a r c hw a t e ra p p l i a n c ep r o d u c td e s i g no fw o ox i m a r k e tt ov e r i f i c a t i o nt h ef o r m e rr e s e a r c hr e s u l t s ；i nt h ee n dp o i n t e do u tt h el i m i t a t i o n sa n d p r o s p e c ti nt h er e s e a r c h t h r o u g ht h i sr e s e a r c h ，p o i n t e do u tt h a tw a t e ra p p l i a n c ed e s i g nc a nn o tb eb l i n d l yo n l y c o n c e r n e da b o u tt e c h n o l o g yo rt h ea p p e a r a n c eo fp r o d u c t s ，t h ew a t e ra p p l i a n c ep r o d u c ti sae n t i t y w h i c hc o m p o s i t i o no f m a n ye l e m e n t s ， o nt h e b a s i so f a n a l y s i s ，s y n t h e s i z i n g a n d o p t i m i z a t i o n ，p r o p o s e dan e wp r o d u c tw h i c ha d a p tt ot h em a r k e t ，c o n s u m e r sa n dt h ee n v i r o n m e n t , a n df i n a l l ya c h i e v ep e o p l e p r o d u c t t h ee n v i r o n m e n t sh a r m o n i o u sd e v e l o p m e n t k e yw o r d ：s y s t e mt h e o r y ； w a t e ra p p l i a n c ep r o d u c t ；p r o d u c td e s i g n i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是夺人枉导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 签 名：兰陲 日 期： 。c ，啊。9 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件扣磁盘，允 许论支被查阅争借阅，可以将学位论文的全部或部分内容缟入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇鳊学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签 名：垫篷笙 导师挑丽良日? ： 第一章绪论 1 1 课题研究背景 第一章绪论 1 1 1 水是生命之源 1 水与人类社会 从地球上生命的起源到人类社会的形成，从生产力低下的原始社会到科学技术发达的现 代社会，人与水结下了不解之缘。水既是人类生存的基本条件，又是社会生产必不可少的物 质资源。没有水，就没有人类社会的今天。 2 水与健康 饮用水污染对我们健康的影响是我们一直在学习和探索的课题。e p a l 到目前为止已经确 认了大约三万五千种有毒化合物。但是经过这么多年对污染的检测，花费了上百万美金，对 于它们对健康的影响却知道得很少。一些污染在影响人的健康后不久就会暴露出来。这些病 状包括皮疹、恶心、头痛或更糟。但是那些慢性影响健康的污染要经过很长一段时间才暴露， 那时毒性已经侵入我们体内，后果往往更加严重，会导致癌、心脏病、神经系统受损或先天 畸形。 3 水之污染 据报道全世界在水中共测出2 2 2 1 种有机污染物，其中确认致癌物2 0 种，可疑致癌物2 6 种， 促癌或助癌物1 8 种，用a m e s 实验测出致突变物4 6 种【1 】，而这些污染物是常规的净水工艺所无 法完全消除的。另外由于自来水多采用氰化消毒，当原水受到有机污染时。氰化消毒可形成 氯仿、四氯化碳等低分子卣代烃( t h m 3 ) 类物质【2 】。输配水管网的锈蚀、渗漏等也可使水的感 官性状笈生改变 3 1 。以湖泊、水库为生活饮用水水源的城市供水，由于水源富营养化，形成 藻类大量增殖，使水质产生异臭异味，并因藻类代谢而产生的藻毒素也对饮用者的健康造成 威胁【4 】，但消除这类危害是常规净水工艺所不及的。上述这些因素使用户在水龙头放出的水 常常产生异色异味。使用户对自来水水质卫生状况产生疑虑。某些城市的源水污染严重。自 来水中含有多种有毒污染物质也对饮用人群的身体健康造成潜在危害吲。 中国环境状况公报公布了水环境状况嘲，2 0 0 6 年，全国地表水总体水质属中度污染。在国 家环境监测网( 简称国控网) 实际监测的7 4 5 个地表水监测断面中( 其中，河流断面5 9 3 个，湖库 点位1 5 2 个) ，i 类，i v 、v 类，劣v 类水质的断面比例分别为4 0 、3 2 和2 8 。主要污染指标 为高锰酸盐指数、氨氦和石油类等。公告表明：我国七大水系、湖泊、水库、部分地区地下 水和近岸海域受到了不同程度的污染，水资源匮乏和水域污染已经成为我国经济与社会发展 的制约因素。 据全国1 1 4 个城市地下水水质统计分析 7 1 地下水总体质量较好，但多数城市地下水仍受到 一定程度的点源和面源污染，使一些指标在局部地段超标。主要超标指标有矿化度、总硬度、 1 e p a 是美国环境保护署( t h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na g e n c y ) 的英文缩写e p a 成立于1 9 7 0 年7 月，其任务为人类提 供更清洁和健康的自然环境，制订战略计划，年度报告和政策方针。 l 自 m i i 硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氟、氯化物、氟化物、p 值、铁和锰等。 2 0 0 7 年夏天中嗣遭遇r 规模巨大的蓝藻危机。5 月2 9 日，无锡太湖蓝藻全新暴发6 h 1 1 日，安徽巢湖蓝藻暴发，6 月2 4 i s ，云南填池蓝藻暴发，7 月1 1 日2 0 年术曾出现人规模蓝藻 污染的武汉东湖也陷入了同样的陶局，随后，苏州、长春、北京、南京等地相继传出篮藻暴 发或者可能暴发的消息。2 0 0 7 年成为一个“蓝藻年”【月1 。 4 传统自来水处理工艺的局融性 对于如今广泛的污染物质，传统的自来水 处理能力是有限的。要增加处理能力，代价高 昂。现有工艺对有机物、化学物质、重金属处 理能力很弱。现有处坪技术“昂多去除3 0 的有机物”。( 如图卜1 ) 大量研究和调查表明9 ，在输配过程中， 出厂水水质品著下降，尤其浑浊度、色度、铁、 细菌总数和人肠杆菌等丰要水质指标的检测 值大幅度提高严重降低管网系统进行冲洗工 作。管网水质问题很多，冲洗在一定程度上能 控制水质问题的发生或减轻水质问题带来的 危害，因而应有计划地周期性进行。 嘈蔓鞴 嚣霉荔割 隧 围1 1 传统自来水处理工艺 1 1 2 水家电产业处于市场的导入期，有着巨大的发展潜力 水家屯已经成为中围最具发展潜力的行业。据报道，在我国2 1 世纪十大产业中，制水产 业位列第六，市场容量高达1 0 0 0 多亿元【l “。巨大的市场潜力已经吸引着众多商家蜂拥而至。 由于我国巨大的人口基数和日益严重的水污染，我国健康饮用水的r f 场容量巨大。2 0 0 5 年中 国的水市场需求将达到1 万亿，水家电产品的需求也将达到15 0 0 亿。水作为人类牛存的要素 之一，没有人能够离开它，而且随着人们牛活水平的提高和人们对健康意识的运渐重视，人 们越来越束芙心自己的饮水健康。水家电作为一个新的产业，其市场前景和市场潜力是不言 而喻的。展望我国水家电产业，其市场前景无限。今后，任何与饮水有关的商业部代表着可 靠的投资保障。水家电行业将会成为中国未来几年市场e 的链大亮点。 1 1 3 目前市场上水家电产品不能满足人们生活与饮用水的需求 目前市场上的水家电产品品牌众多，产品琳琅满目但真正适用消费者需求的水家电并 不多。丰要原因是目前许多水家电企业孤立的看待产品设计，错把外形设计当作工业设计， 一味追求外形变化，没有从系统角度对产品与消费者、环境进行分析，导致大笔资金投入却 很难将产品推向市场，将企业推向新的高度，在产品技术、产品设汁内涵上落后于国外先进 企业。如何借助系统理论，最大的发挥工业设计的软作用，创造产品价值，增强产品竞争力 是企业成败的关键。 l _ 1 4 系统理论为水家电产品设计发展提供良好的理论基础 一般系统论( 或称普通系统论) 是由虬塔朗菲创立的门逻辑和数学领域的科学，其目 的在于确立适用于一切系统的一般原则。从系统论的角度出发产品的生命周期是一个系统， 产品的组成要素是一个系统，产品设计的过程也是一个系统，一个设计要素的变化往往会对 其他要素乃至工作、生活产生关联影响。基于系统论对水家电产品进行研究是维护生态平衡， 寻求人一社会一自然可持续发展的有力保证。产品设计的目的是为人类创造更合理的生活方 式，生活方式必须依赖于一定的自然，社会文化环境，只有协调自然，社会和人相互作用的 方式，人类才能实现和谐发展。 1 2 国内外研究动态 1 2 1 国内研究动态 2 0 0 5 ( 首届) 中国水家电博览会，国际第一个以“水家电 为主题的专业展会在上海世 贸商城开展。 2 0 0 6 年9 月2 3 日召开中国饮用水安全高层研讨会，提出家用水处理设备将冲击目前饮 用水产业的服务方式，含有高新技术的新兴水家电产业开始显现。 2 0 0 7 第3 届中国国际水家电博览会及配套主题展：中国国际膜与净水科技展览会。 从事水家电的企业如美的集团，国家级企业技术中心，多名水处理方面的博士后，正为 美的饮水设备的产品研发提供智力支持；沁园不断研发新的技术，提升人们水生活品质。 1 2 2 国外研究动态 美国滨特尔( p e n t a i r ) 、美国爱惠浦、德国恩美特、德国水丽等国外大型家用水处理企业 专业从事水家电产品开发研究，努力研发出适应不同用户的水家电。 美研制出生物监测饮用水系统：通过监测鱼在水中的变化而研发成的水纯度早期预警系 统已投放市场。该系统目前已在纽约市水库的多处进行了测试，2 0 0 4 年底实现商业化。美环 保局水质管理分部主任霍特说：“美国环保局在西西纳提进行的实验中，该系统工作状况良 好，水质在任何时间发生变化，鱼都能立即察觉出来。在纽约市，这一系统已用于国土安全 目标，对向水源投放化学物提供早期预警。该系统将在年底由加州“情报自动化公司投 放市场。 国外针对水家电的研究比中国早，水家电已成为国外的日常与必需家电用品，今后国内 外主要发展的重点在于随着新技术与新材料的出现，研发更加人性化，适应环境的新产品。 1 3 课题研究意义 1 3 1 水家电可防止二次污染 解决“二次污染最根本、最有效的方法就是消除各种微生物滋生环境，应用具备有效 抑菌、杀菌功能的水家电制造材料，就能够达到保障用水卫生、防止“二次污染的目的。 譬如使用以铜为主的合金材料，就具有非常强大的抑菌、灭菌功能。据上海市疾病预防控制 中心的相关测试表明，紫铜对大肠埃希氏菌的抑菌率无论在纯净水或矿泉水中2 4 小时其抑菌 率均达1 0 0 ，对比较难杀死的白色念珠菌4 8 小时其抑菌率亦可达9 9 。同时在抑菌环境试验 中显示对大肠埃希氏菌、绿脓杆菌和白色念珠菌均有抑菌作用。在受试的水家电材料中，铜 以其强大的杀菌、抑菌功能位居第一。 3 江南大学硕士学位论文 专家认为，铜材料抑菌功能的应用在国外先进发达国家已经非常普及1 1 1 ，目前国内以铜 材料应用为主要特点的绿色水家电的研究，已经达到了实验应用的初级阶段。加快以铜材料 应用为主要特点的绿色家电的研制，对减少二次污染，提高人体健康具有重要意义。 1 3 2 课题研究有利于环境保护、节约能源 从系统角度对水家电产品设计研究，避免孤立认为产品设计就是外观设计或技术创新， 而忽略了产品与环境之间的关系，在产品的整个生命周期中，时刻与环境发生着密切关系， 产品原材料的使用是否对环境有害，产品使用过程中是否对产品产生危害，产品能否易于回 收与再利用，都是系统研究产品应当解决的问题。本课题研究的目的之一就是要达到产品与 环境的和谐。此外，水家电产品在市场上的成功，有助于减少矿泉水瓶与桶装水的材料的过 度使用，减少他们对环境的污染。 在我国能源相对紧张的大前提下，各行各业均在提出节能的各种解决措施，目前饮水机 的新国家标准正在紧锣密鼓的进行着，并首次明确将节能纳入饮水机的技术要求。以无热胆 系列饮水机为代表此系列饮水机加热时采用定时器来实现加热完一次以后定时器定时结束， 断掉电源，下次取水时再次拧动定时器实现加热。优点是：无待机电能消耗能有效节能。 1 3 3 水家电有利于配合新的生活饮用水标准的实施 2 0 0 7 年6 月8 日，国家城市供水水质检测网海口检测站的检验人员在进行有机污染物综 合指标检测。7 月1 日起，修订后的生活饮用水卫生标准将开始实施，这是生活饮用 水卫生标准自1 9 8 5 年发布以来的首次修订【1 2 1 。 生活饮用水卫生标准的修订是保证饮用水安全的重要措施之一。在国家标准化管理 委员会协调下，由卫生部牵头，会同建设部、国土资源部、水利部、国家环保总局，组织卫 生、供水、环保、水利、水资源等各方面专家共同参与完成了该项标准的修订工作。新标准 具有以下三个特点：一是加强了对水质有机物、微生物和水质消毒等方面的要求。新标准中 的饮用水水质指标由原标准的3 5 项增至i 0 6 项，增加了7 1 项。其中，微生物指标由2 项增 至6 项；饮用水消毒剂指标由1 项增至4 项；毒理指标中无机化合物由1 0 项增至2 1 项；毒 理指标中有机化合物由5 项增至5 3 项；感官性状和一般理化指标由1 5 项增至2 0 项；放射性 指标仍为2 项。二是统一了城镇和农村饮用水卫生标准。三是实现饮用水标准与国际接轨。 新标准水质项目和指标值的选择，充分考虑了我国实际情况，并参考了世界卫生组织的饮 用水水质准则，参考了欧盟、美国、俄罗斯和日本等国饮用水标准。 新标准实施力度很大，但现有自来水处理工艺有限，目前流行的分质供水1 工程实施缓慢， 水家电的出现相当于每个用户在家里安装了水处理小工厂，有助于达到人们需求的生活饮用 水标准。 1 3 4 水家电可提升人们的水生活品质 随着人们生活品质的提高，传统用水观念逐渐被改变。在韩国，孕产妇对水卫生极其重 视，他们用净水冲泡奶粉，给宝宝一个健康的未来。此外我们日常生活中，人们越来越希望 解决平时开水中遗留各种锅垢、茶垢问题，希望家中的加湿器用纯净水，为整个家庭带来健 1 分质供水系统是指在一椽，个小区或一个城市内，除设有供生活用水的自来水供水系统外，还设有供人们直接饮用的纯净水系统 4 第一章绪论 康；人们也希望自己可爱的金鱼生活在纯净水中。纯净水不仅可以直接饮用，也可被用来煲 汤，做饭，甚至美容护理，总之人们对纯净水的需求越来越多的体现在生活中的方方面面。 水家电是时代发展的必然产物，也是人类科技的结晶。它占用空间小、水净化能力强、处理 成本低，为提高人们生活品质提供了有利的保障1 1 4 课题研究创新点 课题研究的创新首先表现在选题上创新，水家电是个新兴名词，是关系到人们今后生活 品质的新兴产品。在目前水资源污染日益严重的情况下，对水家电进行系统化的研究有助于 人们认识、熟知以及更好的运用此产品；其次表现在研究方法上的创新，本研究在系统理论 的基础上，结合工业设计思想与方法对水家电产品设计进行研究，研究中涉及系统学、设计 学、美学、文化学、生物学等学科知识，通过系统分析、总结与实证验证，运用各种设计方 法，使家用水家电产品达到人、机、环境系统的和谐、满足人们新的生活饮用水标准，并为 以后水家电的深入研究以及未来整个家电系统的研究提供启示和思路。 5 自大学i 。学位论女 第二章水家电产品概述 2 1 水家电产品的概念与分类 211 水家电产品概念 、水家电产品概念 水家电，概括讲就是家用的水处理设备m 】。其主要处理对象是自来水中的浊度、色度、 异嗅和有机物等。它一般由预过滤( 粗滤) 、吸附、精滤( 微过滤、超过滤、反渗透) 等三部 分组成。其中吸附( 通常采用活性炭吸附) 和精滤是去除水中有机物、异嗅、色度的主要手 段，客观存在的运行情况直接影响净水器的出水水质。 二、水家电产品概念起源 由于水污染的持续恶化，目前人们工作与生活场所依赖较多的桶装水却没能担当起“放 心水”的角色。越来越多的“黑心桶”、“黑心水”事件被新闻媒体和技术监督部门曝光t 继 桶装承之后，饮用水市场又兴起了各种各样的饮水方式，如矿化水、离子水等各类功能性饮 水方式，但由于过度宣传和违规操作坑害消费者，于是遭到卫生部的封杀。功能水遭封杀， 桶装水不安全，为直饮机饮水方式的大行其道开辟了市场商机。以直饮机为标识，敏感的业 内人士迅速萌生了“水家电”的概念 1 。 2 1 _ 2 水家电产品分类 目前，从功能上来分水家电产品丰要有饮水机、净水器、纯水机、软水机、预过滤器、 电热水壶等。 饮水机是通过电能来加热或制冷饮用水的一种装置，最早诞牛于美国，8 0 年代进入中国。 按制取的水温分为单冷饮水机、单热饮水机、冷热饮水机；按结构形式分为立式饮水机、台 式饮水机等。( 如图2 - 1 ) 一4 u u l二 毫苟 图2 1 饮水机往往会对桶暮水造成二次污染 图2 2净水桶净水嚣 净水器。净水器主要用于除掉水中颗粒杂质、部分化合物、重金属等，目前市场中有两 种净水器，一种是与饮水机配套使用的过滤自来水的装置，称为净水桶，净水桶按过滤材可 兰= 垦生塞墅! ：堑曼堡 分为活性碳净水桶、陶瓷滤芯净水桶和超滤滤芯净水桶；按过滤方式可分为吸附式净水桶和 过滤式净水桶。另一种是直接安装在水管进水口的净水器。净水器最关键的就是滤芯，滤芯 要定期更换。按滤芯的种类分主要有滤棉、活性炭、k d f 台金、逆渗透膜这几种，一般净水 器都将这几种滤芯联合使用，它们的价格也依次升高。净水器带自动功能、反冲洗功能的产 品需要电源，放在橱柜中的小型净水器般不用电，但更换滤苍的时间较短( 如图2 2 1 。 纯水机是纯净水制造机的一个简称，是采用反渗透原理来制造生产的一种安全系数屉高 的饮用水产品，内部核心技术部件是反渗透膜( r e v e r s eo s m e s ism e m b r a n e ) ，它将其它滤芯 有机的组织在一起，并在各种水路元器件的配合下构成完整净水系统以达到利用市政管网 白柬水制取饮用纯净水的目的”：但纯水机在制纯水过程中，会产牛废水形成一定的浪费， 因此现在有一些厂家已经开始推出家用分质供水的纯水机，以解决这一问题。纯水机的出水 水质其导电率 l o m s c m ，其水质应符合( 反渗透饮水处理装置卫生安全与功能评价规定) 的要 求”，它被认为是未来2 0 年内，全球最安令的水处理方法。直饮机是纯水机的一种，当纯水 机整合了饮水机的“三温”( 制冷、加热、常温) 、落地等功能形式后就称为直饮机。( 如罔2 - 3 ： 葱偏 图2 - 3 反渗透纯水机 囤2 - 4 美国恩美特软水机剖面 软水机是采用离子树脂交换技术，将水中的钙、镁离子去除掉，并保留水中原有的所有 矿物质的设备：由于软水机安装在家中主管道水表的后面，所以家中全部的水都被软化，不 仪能满足喝水、做饭，还能满足家中所有用水的设施，彻底解决由于水垢的产牛而堵塞用水 设施，比如热水器、按摩浴缸、独立采暖炉等等，不会有堵塞和产生水垢的不安全隐患。软 水机不需要换芯，只需定期待盐箱里补充食用大粒盐。( 如图2 _ 4 ) “预过滤器”，它也被叫做“管道水净化设备”。它的作用是过滤掉八广自来水中的泥 沙、金属等大颗粒杂质，它同时也能对后续环节上的软水机、净水器等起到一定的保护作用； 它通常就安装在入广水表之后，堪称水处理系统中的“先锋宫”。( 如图2 - 5 ) 江自 学i ： 位论文 弩盘单u 圈2 5 预过滤嚣 图2 - 6 电热水壶 电热水赤具有加热迅速、使用方便等优点，最近儿年在中圜家庭l 】流行开来，但它其实 在欧美家庭中早已普及，据调查，英国有电热水赢的家庭已达9 7 。市场上的电热水赢从材 质e 可分为两种：不锈钢赢体的和卫牛级塑料壶体的。不锈钢矗体的电热水赢外观更显高档、 使用寿命更长，但其水位刻度般不太容易看清楚，保温性能也般要比塑料赢体差一些， 而卫乍塑料赢体的电热水斋的优点是千芊式繁多，价格也比较便宜”“。( 如蹰2 6 ) 2 2 水家电产品现状与问题 22 1 水家电产品现状 一、饮用水主力军产品 在我国，现代饮用水的三大主力分别是：桶装饮用水、管道直饮水、自来水终端制水。 前几年，桶装水占据市场的丰导地位，但是桶装水存在着与饮用水配套而产生的“二次污染” 的问题，以及桶装水的假冒伪劣等问题，已经被国家有关部门检测并预警。管道分质供水起 源于上海，在南方等到开始起步，但由于工程浩大，投资过多，难以提起中小投资者的兴趣， 近年雉有大作为。鉴于此，自来水终端制水机( 直饮机) 是现在最理想的换代产品。其中，尤 为突出的当属于纳滤膜水处理机，之所以称为纳滤膜，是囡为纳米( 1 0 一9 ) 级的过滤孔径，它 只需将制水机直接安装在自来水管道上即可通过粗滤、精滤、纳滤、活性碳等4 道全封闭程 序达到健康饮用水标准，有效避免一次污染的产牛，如同在家中建起了一个小型桶装水工厂， 灵活方便。 二、自来水终端制水产品 自来水终端制水就产品来分，可以分为对自来水等进行初步过滤的净水器和各种大、中、 小型的纯水机，普及率在1 5 左右。以北京市场为例： ( 1 ) 净水器主要分为两大“两大阵营” 从技术角度上讲，净水器的技术含量不如软水机高。净水器丰瑶分为进口和国产的两大 阵营，进口品牌丰要有美国的“百诺肯”、“爱惠普”等，价格多在四五千元甚至更高：围 产的有“立升”、“泉来”等，价格要比进口的便宜很多，大概是一两干元，虽然进口品牌 的净水器号称在过滤和净化水平上比l 司产品牌的更高，但围产的净水器也大多采用进u 滤芯， 只不过是在同内组装罢了。 8 蔓三兰查窒皇兰曼塑垄 ( 2 ) 软水机的产品档次大致分成了“三个世界 ： “第一世界是德国进口的软水机，这种软水机以“恩美特品牌等为代表，其特点是 软化功能强大，甚至带有净化装置，可以达到软化、净化一次完成的效果。这类产品使用寿 命长，对象也多是别墅或者那些几百平方米的大房子，当然价格也同样“精彩 ，大多在万 元左右的的价位。“第二世界 是美国品牌的软水机，在北京最有名的就算“怡口 了，另 外还有像“莫顿刀品牌。这些软水机的自动化程度高，质量上也有一定的保证。“第三世界 的软水机则主要以韩国品牌和国产品牌为主，比较著名的有韩国的“世韩、国产的“天天 一泉和“泉来等，它们的普遍特点是价格更加接近大众消费人群，一般只供厨房的软水 机也就在三千元左右，性价比突出。 从以上现象明显看出，国外水家电技术、质量比中国先进，核心技术被国外掌握，中国 只是处于起步阶段，水家电产品需要有自己的核心产品与建立自己的品牌，需要尽量发挥工 业设计的作用来提升产品价值。 2 2 2 目前水家电产品问题 一、各类产品出现的问题 离子机：因擅自夸大宣称有治疗效果，最近已遭到卫生部全面封杀。离子机，前景不容 乐观。 纯水机：利用消费者不了解专业知识，为达到销售目的做误导性实验，愚弄消费者。更 由于自身设置要浪费大量宝贵的水及耗费电资源；并且产出的水是无营养水、酸性水；占用 空间大；使用操作不便( 需要储存废水利用) 等弱点，显然不适合我国国情。 软水机：虽然解决了水垢问题，但其水中有含大量钠离子不适合饮用，还要另配直饮机， 且价格不菲，买一台软水机的钱够买好几台热水器，显然不够经济实用。 净水器：采用高新科技，中空纤维超滤膜孔隙率为0 0 1 - - - - 0 0 0 1 微米能有效阻截细菌， 而溶于水中的微量元素及矿物质却能通过，有效解决了自来水的二次污染，防止病从口入， 而且价格适中。在使用过程中为保障水质要求需要定期更换滤芯，如无售后保证，也会给消 费者带来不便。若是选择可靠的售后服务厂商，应该是较为理想的。 二、更换滤芯存在问题 ( 1 ) 水家电产品功能的关键是滤芯，通过滤芯过滤的污染物应该如何处理? 如简单清洗， 能否达到清洁的作用? ( 2 ) 有些净水机商家提出滤芯可以自己冲洗，或可以使用2 3 年才换，这是对消费者不 负责任的提法，因为滤材是无再生功能的，而活性碳更有饱和度，如果长时间不更换会引起 二次污染，水质无法保证。 ( 3 ) 国产滤芯技术与进口相比相对较低，需要更换的周期更短，且现在许多企业售后服 务无法保证，促使许多消费者购买进口滤芯，但相对价格较贵。 三、技术不成熟 水家电市场参与的厂家众多但竞争水平参差不齐，产品种类单一且更新换代速度缓慢， 整体增长快速但缺乏领军企业等问题，这将在一定程度上影响我国水家电市场今后的可持续 发展。 9 江南大学硕士学位论文 据了解，直饮机代表了当前最成熟的水家电技术，在日本、欧美等发达国家，市场占有 率已达7 0 以上。而我国直饮机市场还处于起步阶段，主要受到三方面因素的限制：消费不成 熟，一般饮水机技术简单、生产企业多，市场售价只有1 0 0 元一2 0 0 元左右，而直饮机技术含量 高，生产企业少，市场售价达1 0 0 0 元- 8 0 0 0 元不等：市场不成熟，由于受到技术、规模等条件 的限制，国内大部分水家电企业被排除在直饮机市场竞争的门外，在这种条件下，少数企业 参与直饮机的研发和推广，缺乏成熟的市场氛围，无法建立一套完善的产业链；技术不成熟， 直饮机在生产工艺、产品质量、整体性能等方面要求极为严格，必须获得国家卫生部门的卫 生许可证才能进行生产，但国内众多水家电企业大多一无技术、二无规模、三无质保体系。 针对净水器这一技术含金量更高的产品，产品的质量性能要求更为严格，卫生体系要求 也比较高( 必须获得国家卫生部的卫生许可证才能进行生产) ，具备一定的规模和实力，能生 产净水器的厂家不多。 四、产品费用问题 人们对新事物的接受能力是一个坎，水家电的价格也是一个坎。很多人都认为自己祖祖 辈辈都在喝这些水，自己喝也一样没事；也有很多人认为，水家电的价格太贵了，而且维护 起来还需一笔费用。 以净水器的费用为例据相关专家介绍，净水器以国家标准统一监控、处理的自来水作为 水源，市场上销量较好的净水机产品大都已经采用了7 层以上的过滤装置，净水效果还是有 保障的。据了解，目前市场上的净水器都是靠滤芯来实现净水功能的，以活性炭为滤芯的净水 器售价相对便宜，价格一般在1 0 0 多元至3 0 0 多元；膜式滤芯的净水器售价差异较大，在4 0 0 元到5 0 0 0 元之间。如果消费者能每3 个月到半年换一次滤芯的话，净水器的所出的水一般会 比饮水机的质量好，但在使用过程中，究竟净水机和饮水机哪个更加划算呢? 通常情况下， 品牌桶装纯净水的售价约1 2 元桶，而一个净水机的价格约从3 0 0 元到数千元不等。按照每 周使用一桶1 9 升水来计算，全年大约要在桶装水上花费近6 5 0 元；而使用净水机的话，除第 一年要支付一笔不菲的购机费之外( 很多饮水机却是厂家赠送的) ，加上一个三口之家一年 用在饮水上的水费2 0 0 元左右，再加上每年更换三次滤芯的费用3 0 0 元左右，使用净水器的 费用总体要比饮水机高。 五、装修问题 水家装就是根据水的情况改进水质。说白了，水家装不是用水来做装修，而是“装修 水通过一些水家电设备除去水中的杂质，使水的硬度变小，让你家中的水垢通通无影无 踪，为家中接触水的装修“保鲜 ，让家里的水变纯净，达到直接饮用的效果。由于水家装的 软水机一般都安装在家中总水表的后面，通过控制流进家里的水的总源头来改变全家的水质； 提供直接饮用水的纯水机则通常被安装在厨房洗手盆下面的水槽里和橱台上，方便使用。从 装修开始就应该把改造的管道和预留的地方都准备好，不然装修好了再装的话需要钻墙破洞， 会破坏掉已经弄好的装修，这样算来对于经不起折腾的人来说还是不大值得。或许等到人们 生活水平提高、真正认识到水家装的便利，水家装自然才会迎来属于自己的春天。 l o 第三章系统论应用于水家电产品设计 第三章系统论应用于水家电产品设计 3 1 系统论的导入 一般系统论( 或称普通系统论) 是由贝塔朗菲创立的一门逻辑和数学领域的科学，其目 的在于确立适用于一切系统的般原则。他于1 9 4 8 年出版的生命问题书标志般系统 论的问世。系统论自6 0 年代以后得到重大的推广与发展，对社会各方面的发展起到了巨大的 推动作用。 3 1 1 系统理论概述 一、系统理论的定义 贝塔朗菲认为：“所谓系统，就是指由一定要素组成的具有一定层次和结构，并与环境 发生关系的整体 【1 3 1 。系统论诞生以后，有关系统的定义很多，但其中有些定义具有明显的 缺陷。主要表现为： 第一，抽象不足，缺乏普遍性。一些数学家认为系统的定义可以用数学公式表示，实际 上贝塔朗菲也早就指出：“有很多系统问题，他们的解答需要一种不能用现代数学观念去表 达的理论。 第二，抽象太过，缺乏具体性。例如，国内有人给系统下定义为：“系统是由部分组成 的整体”。这个定义不完全对，因为系统不仅是一个整体，而且是具有一定层次和结构并处 于一定环境中的整体，这是系统思想和整体思想的本质区别，如果只停留在整体性上，就把 系统的其他特性抹杀了。用这样的观点去指导人们对客观事物的认识和改造，那是不能称之 为系统方法的。这也正是国内许多所谓“系统 不成系统的问题的关键所在。 二、系统的基本特征、属性 系统的整体性是系统研究的核心【1 9 l 。系统的整体性主要表现为系统的整体功能和特征， 这一特性概括为：“整体大于它的各个孤立部分之和一1 。系统研究的主要任务就是以系统为 研究对象，从整体出发来研究系统整体和组成系统整体各要素的相互关系，从本质上说明其 形式、结构、功能、行为和动态，以把握系统整体。系统一般具有以下几个属性： ( 1 ) 集合性一是指系统是由两个或两个以上可以互相区别的要素组成的集合体。正是基 于系统的这种集合的属性，可以对复杂的系统进行分解，以实现对复杂系统的科学分析。 ( 2 ) 相关性一系统中相互关联的部分或部件形成“部件集”，“集 中各部分的特性和 行为相互制约和相互影响，这种相关性确定了系统的性质和形态。 ( 3 ) 层次性一层次性是指系统各组成要素之间具有一定的层次结构。结构性是指系统内 部要素之间的某种相互作用、相互依赖的特定关系，这种关系形成一定的结构和秩序。因此， 在对系统进行管理、控制、分解是应同时注意系统的层次结构、各子系统或构成要素在系统 中的地位和作用，以便合理地组织系统。 1 亚里斯多德早就说过“整体大于部分之和” 江南大学硕士学位论文 ( 4 ) 目的性一系统的组成总是为一目的服务的。为了实现系统的目的，系统必须具有控制、 调节和管理的职能，管理的过程就是使系统进入与其目的相适应的状态。 ( 5 ) 环境适应性一环境适应性是指系统适应外界环境变化的能力。所谓环境，是指系统的 外部条件，也就是系统外部对该系统有影响、有作用的诸因素的集合。在一个大系统中，对 于某一个特定的子系统来说，其他子系统都是它的环境。为了保持和恢复系统原有特性，系 统必须具有对环境的适应能力。 三、系统内基本关系和系统规律 ( 1 ) 系统内的基本关系 系统关系十分复杂，但概括起来，整体与部分、整体与层次、整体与结构、整体与环境 的关系是系统内最基本的关系，人们只有从这四个方面去把握事物，才能真正达到对事物系 统性的认识或正确地认识一个系统。 ( 2 ) 系统方法的基本原则 整体性原则整体性原则是系统方法的基本出发点，也是客观世界整体性的反映。这一 原则突破了以往传统方法的局限性，它把对象当作整体对待，从整体与部分、整体与环境的 相互制约、相互作用的关系中去认识和把握系统的特性和规律，以达到处理问题的优化效果。 有序性原则系统都是有序的，系统与系统、系统与部分、部分与部分之间是层次分明， 井井有条。任何一个系统都和周围环境组成一个较大的系统，而本身又成为这个大系统的一 个要素，同时，任何一个系统的要素又是较低一级的系统，所以有序性是系统的有机联系的 反映。 动态性原则一切现实的、具体的系统都是运动、变化着的，是作为过程而展开的。系 统方法的动态性原则就是反映了客观世界这一发展变化的规律。现代科学研究的对象，绝大 多数是结构复杂、因素众多和高度活动的大系统。人们为了驾驭这些系统，使他造福于人类， 必然要探索系统变化发展的方向、趋势、活动的速度、方式和发展变化的动力、原因、规律 等。系统的动态性原则反映了这种客观性要求。 最优化原则最优化是系统方法所要达到的目标。客观系统的最优化是系统方法原则的 基础。自然系统和人工系统的发展变化，一般都存在着几种可能的途径，在解决同一问题时， 通常存在几种方案，如何从中选择最佳途径和方案，使系统运转处于最佳状态，达到最优目 标。 系统论反映了现代科学发展的趋势，反映了现代社会化大生产的特点，反映了现代社会 生活的复杂性，所以它的理论和方法能够得到广泛地应用。系统论不仅为现代科学的发展提 供了理论和方法，而且也为解决现代社会中的政治、经济、军事、科学、文化等等方面的各 种复杂问题提供了方法论的基础，系统观念正渗透到每个领域。当前系统论发展的趋势和方 向是朝着统一各种各样的系统理论，建立统一的系统科学体系的目标前进着。 3 1 2 产品系统内涵 一、产品生命周期 产品生命周期可以从不同角度进行划分。如果从市场营销角度看，把新产品投入到市场 退出的生命周期过程，可分为四个阶段，即生产、成长、成熟和衰退阶段。 1 2 第三章系统论应用于水家电产品设计 从设计开发的角度看，产品生命周期有传统产品生命周期和绿色产品生命周期之分。传 统产品生命周期始于提取原材料的投入，经过产品生产加工，止于产品进入市场流通之后。 而绿色产品生命周期始于提取原材料生产，产品生产、制造、装配、包装、运输、销售、使 用、直到回收、重新利用等全过程( 如表3 - 1 ) 【2 0 1 。总之，产品作为融合了精神意义的物质载 体，其生命周期包含“从产品的形成到产品的消亡，再到产品的再生 的整个过程【2 1 1 。 表1 绿色产品生命周期 传统产品生命周期范围 一币鬲孙陌赢。斗隔翮e 磊习 产品使用 与服务 直接同收利用可直接利用成分的再制造材料回收再加工原材料再生 从产品生命周期图可以看出，产品的生命周期中，与人、与环境发生着有意义的联系， 比如通过营销者在市场环境下将产