智能电饭煲创新设计.doc

智能电饭煲创新设计学 号: 20094027029学生姓名：梁亚运指导教师：曲庆峰所在学院：工程学院专 业：工业设计中国大庆2012 年 11 月设计目的及意义科技的革新、时代的进步和经济的飞速发展使得人们的生活水平不断提高，人们对日常生活中所使用的各种类型产品的要求也逐渐升高，特别是对那些与日常生活密切相关的蒸煮类电子产品因为人们每天的起居饮食都离不开这类产品。电饭煲以其方便快捷逐渐成为了人们日常生活必不可少的产品,这类电子产品须同时具有特定的使用功能及相应的审美形式,即具有物质功能和文化功能双重属性。而在当代激烈竞争的市场上，产品日新月异。为了提高企业的经济效益，就必须依据市场的变化情况,大力改善产品设计工作，迅速提高产品设计水平。为此，则需要根据用户的需要，在产品设计过程中进行技术经济分析，确定最适宜的产品功能,合理的技术参数，选择适当的结构和材料，降低产品的成本,使产品达到物美价廉。进行产品设计技术经济分析，实际上就是要对产品设计中如何达到技术上先进、经济上又合理的设计分析方法进行分析与讨论.总之，产品设计技术经济分析是集市场、顾客、技术、经济、创新等重要因素为一体的综合集成的系统方法1。只有在产品设计中多角度全方位地考虑各种因素，才有助于产品的设计开发更加科学、合理，从而提高新产品设计开发的成功率,降低风险,进而增强企业的市场竞争力。社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快等等一系列的社会与物质的因素，使人们在享受物质生活的同时，更加注重产品在方便、舒适、可靠、价值、安全和效率等方面的评价，也就是在产品设计中常提到的人性化设计问题2。 市场竞争决定了任何企业只能不断地努力，不断地进取，否则总有一天会被其他竞争者所取代,被社会所遗弃。这就要求企业只有不断地进行创新。现在意义上的产品创新是全方位全层次的，不再局限在技术创新，形象创新上，而是进入了标准创新的时代。谁掌握了设计标准，谁就掌握了市场，缺乏创新者将永远处于世界的底层。从产品的产生到衰落的发展过程来看，在一类产品的诞生的初期主要是技术标准的竞争，技术标准竞争开拓，并占领市场形成消费心理。在成长期，饱和期主要是在使用舒适度、外观、售后服务、产品成本等方面的竞争在强调个性化消费，商品过剩的情况下，消费者对产品的需要越来越细致。简易的包装，粗糙的外型，将无法吸引到消费者的目光。今天，商品价值中除了材料成本、人工费用、设备折旧和运输费用等有形的“硬”价值外，还包括技术的新颖性、实用性、产品整体的优良设计、售后服务及产品文化等无形的“软”价值，随着消费观念的更新和市场的不断发展，软价值在商品价值中所占的比重将越来越大3。同样的产品、同样的功能、同样的制造成本，由于设计的差异可能使售价相差几倍。因此，搞好产品的设计对企业具有不一般的现实意义。所谓人性化产品，就是包含人机工程的产品，只要是人所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑，产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。我们可以将它们描述为：以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物(产品)之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的肌能，保护人体健康，从而提高生产率4。以人为本，是设计中的永恒主题。人与产品的多重关系决定产品必将服务于人，而人必将为产品的设计明确方向和意图。简洁、实用、安全、绿色、科技感强的清洁工具近几年不断涌现，人们对清洁工具的使用过程、使用效果更为看重。完美产品不需太多烦乱的操作简约而不简单设计准备阶段1. 研究意义、目的设计将打破电饭煲的传统概念，试图解决电饭煲在使用过程中出现的一些问题。心里学家马斯洛将人的需要分为生理需要、安全需要、归属和爱的需要、尊重的需要、求知的需要、审美的需要和自我实现的需要6。打破电饭煲的传统外形，在满足功能的前提下，让人们更加方便的操作和使用，同时能满足人们的审美需要。设计改良后的电饭煲将采用一些时尚元素，将更加符合新一代的消费群体，激发消费者的消费欲望。将使电饭煲不但成为家庭常用电器，而且使其成为美化厨房的艺术品。设计解决在使用过程中出现的一些不便。电饭煲由于价格低廉，经过二十年的发展已经是一个非常成熟的产业。目前我国城镇家庭电饭煲的普及率已经达到100%以上，几乎每个家庭都有一台电饭煲。电饭煲的生产区域主要集中在广东顺德，廉江，湛江，浙江这几个地方。尤其是美的电饭煲，已经连续数年盘距在头把交椅上。目前电饭煲市场面临着的问题主要有市场趋向饱和，行业进入成熟期，技术平平没重大突破，三四级市场被杂牌占据一大部分，两极分化，电压力锅等新型炊具入侵市场。除了煮饭外，电饭煲已经在概念和功能上实现了全新的延伸，今年松下，日立，三菱，东芝等外资企业携旗下新品面市，即便如此，以紫砂锅，电压力锅为首的一些比较新型电炊具开始向电饭煲的一些中高端市场渗透，由此从厂家推出的机型，技术走向来看，电饭煲开始走向老化期。2. 研究内容及解决的主要问题2.1 人机问题通过对人性化产品设计具体案例的分析来说明了人性化设计中所包含的人机工程学因素，并进一步阐述了在产品设计中的人机工程学的工作步骤，指出中国未来的产品设计必须以创意与革新为首要条件，符合人机工程学，使人性化的设计真正体现出对人的尊重和关心。同时也是最前沿的潮流与趋势，是一种人文精神的体现，是人与产品完美和谐的结合2.2 电源开关有些电饭煲不能自动断电，有时忘记拔插头，持续保温很久，结果半锅饭直接热成了锅巴。同时由于没有开关，电饭煲插头整天插入拔出的，不但麻烦，且容易导致触头松动而接触不良。开关问题，真实反映生活中的一些不便，设计在哪如何巧妙设计，才能更加符合人们的使用习惯，让消费者更加容易接受，比如在插头上设计一个简易开关，当人们习惯去拔插头时，便可轻松关掉电源，避免后苦之忧。2.3 “溢粥”现象有些电饭煲在煮粥时会出现“溢粥”想象，搞得满地都是狼藉，每次煮饭之后都要进行大清扫，搞得相当于郁闷。所谓溢粥，就是米饭或者米汤直接从排气口出来。现在已经有通过微电脑电子监控的方式来防止溢粥的技术。2.4 节约更多空间厨房是一个物品繁多而且很狭小的环境，如何节约空间成为当务之急。让电饭煲更加小巧，不但节约了空间，而且还方便存放，给家庭主妇们带来不少方便，让厨房的不比以前那么凌乱。3 研究方法与技术路线(1) 仔细查阅有关电饭煲相关资料，了解其工作原理，为以后的设计奠定科学技术基础。(2) 深入了解电饭煲创新设计方法与过程，对可能出现的问题进行细致思考，确定设计方向。(3)从问题出发，进行方案设计构思，造型方面力求简洁合理（以草图的方式表现）。(4)从草图中初步选出符合的方案，加以进一步分析，包括产品价位分析，使用范围分析，整体效果分析等。(5)确定方案，完成精细效果图，外观尺寸图等，并制作展示版面，完成报告书。意义：解决电饭煲使用时出现的问题，让使用者更加方便快捷。前期调研1 电饭煲技术发展电饭煲保温技术的发展大致经历了5个阶段。第一代 是无保温技术的电饭煲产品，采用的是自然保温方式。第二代直到20世纪70年代初期，日本东芝公司发明了带保温技术的电饭煲，采用水温保温介质。20世纪70年代中期，机械式保温的电饭煲出现，并逐渐成为电饭煲保温技术的主流，这是第三代电饭煲保温技术。20世纪70年代末，电脑煲问世，电脑煲保温技术开始飞速发展，成为第四代电饭煲保温技术。保温效果虽不断提高但始终解决不了保温技术的成本居高不下的问题。2005年，科龙推出了环保聚温层电饭煲，热效率高达81，保温时的能耗仅为国家节能产品评价标准的9.5，开启了电饭煲行业的第五代保温科技创新。与此同时，三角牌炊具企业又推出了节能型电饭煲。一般电饭煲在煮饭过程中，耗电功率基本不变，直到煮好饭自动断电。新的节能型电饭煲，根据水开后，只须提供维持火力就可使开水继续沸腾的原理，使电饭煲在煮饭过程中，水温升至100度时，便自动转换到低电压工作，如从220降至110，既保持了沸腾又节约了用电。从诞生到革新的40年间，电饭煲的设计从整体上来说有了提高，但横向比较而言，电饭煲设计在观念上是滞后的。电饭煲设计的宗旨是为人们创造更加美好的生活。就目前而言，我们电饭煲设计尚未摆脱习惯性思维方式，没有突破固有的创作方法和表现手法，还未显示出我们所处的环境条件，意识形态、乃至整个社会的变化和随之而来的人们对生活品质需求变化等诸多因素。2 电饭煲的组成（1）锅体：分内锅、外锅。内锅体用来盛装欲烹制的食物，常以铝合金、搪瓷或不锈钢制作，外锅体起安全保护和保温的作用。（2）电热器件：通常为金属管式，大多铸于铝制发热板里，发出的热由发热板均匀地加热内锅体底部。一般电饭锅仅设一只底部电热元件。为获得更加的烹制效果，有些高端产品上设2-4只电热元件，分别作为顶盖加热器，侧周加热器，功率可分为多档。（3）控制装置：包括控温和定时器，控温装置一般有限温器和恒温器两部分构成。前者保证锅温不会超过某一定值（通常为1032），安装在发热板中心的空腔处；后者保证锅内食物煮熟后稳定在6080，安装在发热板下或其他适当位置。定时器有发条式机械定时器和电控定时器8。 图3.1 电饭煲结构示意图3 电饭煲的工作原理普通电饭煲主要由发热盘、限温器、保温开关、杠杆开关、限流电阻、指示灯、插座等组成。（1）发热盘：这是电饭煲的主要发热元件。这是一个内嵌电发热管的铝合金圆盘，内锅就放在它上面，取下内锅就可以看见。（2）限温器：又叫磁钢。它的内部装有一个永久磁环和一个弹簧，可以按动，位置在发热盘的中央。煮饭时，按下煮饭开关时，靠磁钢的吸力带动杠杆开关使电源触点保持接通，当煮米饭时，锅底的温度不断升高，永久磁环的吸力随温度的升高而减弱，当内锅里的水被蒸发掉，锅底的温度达到1032C时，磁环的吸力小于其上的弹簧的弹力，限温器被弹簧顶下，带动杠杆开关，切断电源。（3）保温开关：又称恒温器。它是由一个弹簧片、一对常闭触点、一对常开触点、一个双金属片组成。煮饭时，锅内温度升高，由于构成双金属片的两片金属片的热伸缩率不同，结果使双金属片向上弯曲。当温度达到80C以上时，在向上弯曲的双金属片推动下，弹簧片带动常开与常闭触点进行转换，从而切断发热管的电源，停止加热。当锅内温度下降到80C以下时，双金属片逐渐冷却复原，常开与常闭触点再次转换，接通发热管电源，进行加热。如此反复，即达到保温效果。（4）杠杆开关：该开关完全是机械结构，有一个常开触点。煮饭时，按下此开关，给发热管接通电源，同时给加热指示灯供电使之点亮。饭好时，限温器弹下，带动杠杆开关，使触点断开。此后发热管仅受保温开关控制（5）限流电阻：外观金黄色或白色为多，大小像3W电阻，按在发热管与电源之间，起着保护发热管的作用。常用的限流电阻为185C 5A或10A（根据电饭煲功率而定）。限流电阻是保护发热管的关键元件，有能用导线代替。3.4 电饭煲现状分析 3.4.1 电饭煲现状产品的设计过程中，市场调查是一个决定产品成败的关键步骤。为了了解并把握好市场，先后到各电饭褒生产、销售市场等商场进行了调查分析，在这次调查中我们集了很多信息，并对部分典型群体进行走访，进一步明确电饭褒的设计定位及消费特征。以及现有产品的市场动向，并收集资料，以达到更好的满足消费群体的需求。如今，快节奏的生活，让一切加速。所以我们需要更智能、更高效、更安全的电饭煲，煲出美味的佳肴，健康的食品。（1）居家使用最合适美的3L电饭煲（图3.2所示）产品的最大看点是它的2.5mm蜂窝瓷晶内胆，这种内胆具有良好的储热能力，保证热量持久穿透米芯，米饭透芯劲道更好吃。底部蜂窝产生小热对流，锅体内形成大的热对流，聚能高效，米饭颗颗香韧美味。采用天然硅土，经瓷晶技术形成精密瓷化层，密度达到100%，表面无孔隙，抗渗透性极优，为内胆披覆“瓷化外衣”，天然更健康。内胆的精密瓷化层，以纳米级晶体的致密结构，造就内胆表面不粘效果，使用更省心。 图3.2 美的电饭煲YN303B 如今，快节奏的生活，让一切加速。所以我们需要更智能、更高效、更安全的电饭煲，煲出美味的佳肴，健康的食品。 （2）【TOSHIBA东芝】电饭煲（图3.3） 图3.3 【TOSHIBA东芝】电饭煲（3）美的FC305（图3.4所示）主要参数预约定时煮饭5小时倒计时式预约定时，喷香米饭，想什么时候吃就什么时候吃控制方式八大煮食功能，任您慢慢选择内胆材质超厚1.7mm铝合金内胆，加热均匀，耐用不变形 太空黑晶内胆，超硬耐磨，持久美观其它性能特设冷饭加热功能，满足您不同需求独创营养保温模式，保温时充分保留米饭水分，防止细菌滋生；数码显示，清晰美观，让您操作方便；三维立体加热功能，加热均匀，煮食效果佳； 新一代“月石”坚硬耐磨不粘涂料，极其耐磨，不粘性好其它特点独创新颖的造型设计，让您的家具更显时尚特色；新人工智能控制，温度控制更精确，煮出的米饭更营养图3.4 美的FC305（4）三洋ECJ-DF310MP（图3.5所示）主要参数产品系列微电脑系列容积大小1l功率750W产品重量4.7KG尺寸254*340*222MM其它特点压力元祖，四项首创技术应用。 1：压力框加结构的应用，整体金属框架结构，安全绝无挑剔。2：保洁板结构的应用，上盖保洁板结合三重安全保护装置 3：浮动加热盘结构的应用，首创可全方位浮动加热盘 4：跳舞煮饭程序的应用，可变压力技术，煮出米饭更营养其它附件三维立体环绕加热模式 保洁板表面凹球设计 两种保温模式及 24 小时的预约功能 日本进口密封圈，进口加热盘 便于清洁的可拆卸式蒸汽阀图3.5 三洋ECJ-DF310MP（5）苏泊尔CFXB16YA1（图3.6所示）主要参数容积大小1l功率420W其它性能1、锅胆经美国航空科技技术处理，永不磨损。2、具有“煮饭”、“煮粥”、“保温”多项自动烹饪功能。3、具有独特的“快煮”功能。4、饭烧开后自动进入“保温”状态，节能省时。适合工作繁忙的工薪阶层。5、全塑外壳，高贵大方。图3.6 苏泊尔CFXB16YA1-40（6）格兰仕B1300T-501（图3.7所示）主要参数产品系列智煲电饭煲系列容积大小3l功率1100W控制方式人工智能控制：温度控制更精确，煮出的米饭更营养内胆材质原装南韩进口2.8mm镜面双层内锅，特设内锅提手其它特点智能变频电磁加热技术：国内领先的电饭煲电磁加热技术，锅体自身发热，具有热效率极高，智能变频和恒定功率等特点，米饭能被均匀充分加热，香软透心；原装南韩进口2.8mm镜面双层内锅，特设内锅提手，提拿方便；丝印水位线，不伤涂层，清晰醒目不掉色；外层镜面不锈钢，加热更快速均匀，煮食效果更好；可拆式内盖板三维立体加热：加热均匀，煮食效果更佳；人工智能控制：温度控制更精确，煮出的米饭更营养；特有微压“破泡器”：蒸气控制技术，有效防止溢出，保湿效果好；特设停电记忆功能，停电重新启动时，设定时照样生效； IMD注塑面板：一次成型不脱落或翘起；弹簧式扣合设计，装拆方便，彻底清洗上盖密封圈内残留物，使用更卫生健康；上盖设有加热器，防止蒸汽凝结，有效防止表面米饭泡烂；多功能选择：精煮、超快煮、小米量、煮粥、煲仔饭、冷饭加热、煲汤；有清晰的水位线；带量杯、饭勺和汤勺；图3.7 格兰仕B1300T-501H83.4.2电饭煲分析通过以上对电饭褒市场的调查，我领悟到在电饭褒的造型设计中要注意的三点：时尚、品位、人性化。要避免繁重的过度功能累加。体现出用户的性格特征和行为特征，把这些设计特点在电饭褒的造型、色彩、功能等方面都能都表达和体现出来。 电饭煲新品技术前瞻松下开发出一款采用了电磁感应(IH)加热方式的电饭煲SR-SW101，这款新品采用两片特性不同的不锈钢加热片，从两处产生多于原产品(用IH线圈加热不锈钢)1.3倍的蒸气，使锅里的水蒸气分布更加均匀，更易于将热量传送到米的核心部位。这款新品还增加了“酶活性浸泡”功能，新品内锅采用“蓄热钻石铜锅”，在锅的外侧添加了隔热效果较好的玻璃微珠材料树脂，隔热性能比原产品提高10%，同时也改善了蓄热效果。 家电网 日立IH（电磁感应加热）式电饭煲“RZ- GV180J”（煮饭容量为1.8L）和“RZ-GV100J”（煮饭容量为1L）产品内锅的加工采用“喷镀注铁制法”，通过IH使加热效率比该公司原产品提高了1成。另外，蓄热性和绝热性也更加出色。进行1小时的保温所消耗的电量方面，原产品为32Wh，此次的产品仅25Wh左右。此次采用的喷镀注铁制法是将铁微粒子在约2000的高温下熔化，高速喷出，注入基材内，提高了导热性。电饭煲具备使电饭煲内部保持1.3气压、以107的高温煮饭的功能，以及产生140的水蒸气的功能等。并且能够提高米饭的黏度，减轻保温时米饭变干燥状况的出现。东芝ConsumerMarketing发布新款电磁感应加热（IH）式电饭煲，即使水温及煮饭量改变，也可将煮饭前米的含水率调整到2829这一理想状态。该产品由06年7月发布的利用真空泵将锅内气压减压至0.6个大气压的“真空压力煮饭”电饭煲改进而成。此次的开发产品配备了通过采用钕磁铁提高耐用性的真空泵“真空马达II”。磁铁的磁力是原产品采用的铁氧体磁铁的约2倍。因此，磁铁的反作用力变大，可以提高马达的旋转动力。由于在减小电流的情况下也可实现高速旋转，因此马达的耐用性得以提高，可稳定地进行从1个气压减至0.6个气压的控制。三菱电机IH电饭煲“纯碳锅”系列的第二款，特点是内锅由纯度达99.9的碳材料切削制造而成。据了解在1.5L款电饭煲的开发中，最花心血的是内锅的开发。1L款的内锅重量为800g，而1.5L款的内锅为1000g，如果形状与1L款内锅相同、仅增加容量的话，内锅摔落时很容易损坏。三菱电机通过精细设计内锅的形状比如，切削内锅时对侧面适当加厚等，保证了与1L款同等的防摔落强度。3.5 电饭煲材料 3.5.1 氟树脂 （1）氟树脂：分子链中含有氟原子的高分子化合物的总称。主要品种有：聚四氟乙烯（PTFE)、可溶性聚四氟乙烯（PFA）、聚全氟乙丙烯树脂（FEP)； （2）特点：聚四氟乙烯（PTFE)具有优良的化学稳定性，热稳定性、电气绝缘性、润滑性、耐候性。有：“塑料王”的俗称。广泛用于不沾涂料、绝缘材料、润滑材料等。3.5.2 不粘涂料 不粘涂料是以聚四氟乙稀为基体树脂的氟涂料，最早杜邦发明其英文名称为Teflon（杜邦注册商标），通常又被称之为铁氟龙、铁富龙、特富龙、特氟隆等等。它结合了耐热性、化学惰性和优异的绝缘稳定性及低摩擦性，具有其他涂料无法抗衡的综合优势，它应用的灵活性使得它能用于几乎所有形状和大小的产品上。分类：PTFE、FEP、PFA、ETFE 等； （1）PTFE：PTFE（聚四氟乙烯）不粘涂料可以在260连续使用，具有最高使用温度290-300，极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性（目前普通的双层涂料）。（2）FEP：FEP（氟化乙烯丙稀共聚物）不粘涂料在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜，具有卓越的化学稳定性、极好的不粘特性，最高使用温度为20