移动通信终端外置电源解决方案效用评价及价值创新研究MBA毕业论文

移动通信终端外置电源解决方案效用评价及价值创新研究UTILITYEVALUATIONANDVALUEINNOVATIONRESEARCHOFEXTERNALPOWERSUPPLYSOLUTIONFORMOBILECOMMUNICATIONTERMINALS学科专业工商管理研究生令锋指导教师牛占文教授天津大学管理与经济学部二零一四年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他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了谢意。学位论文作者签名签字日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名导师签名签字日期年月日签字日期年月日摘要以智能手机、平板电脑为代表的移动通信终端，带给使用者沟通和获取信息方式的深刻变革。现有的移动通信终端产品，普遍采用内置锂电池供电。由于锂电池能量密度有限，以及功耗日益提升，移动终端设备待机/使用时间往往不尽人意，需要频繁使用外置电源进行电能补充。除了作为移动设备标准附件的充电器，现有的移动终端外置电源解决方案，还有备用电池、充电底座、无线充电、移动电源等产品。本文在简要介绍上述解决方案的技术原理，发展沿革，未来趋势的基础上，引入需求与效用概念，根据用户使用行为习惯，将移动终端产品使用情境细分为基础情境、桌面情境和户外情境；对于移动终端使用时间的需求，以及各类移动终端外置电源解决方案满足上述需求所应具备的客观效用，进行定义与需求层次划分；并拓展出安全性、易获得性和可选择性、充电速率、容量、操作便捷性、文化传承等效用内涵与外延。而后，运用基数效用理论和序数效用理论，对不同使用情境下典型的移动终端外置电源解决方案进行效用评价。在效用评价的基础上，运用价值工程基本原理和工具，瞄准无线充电解决方案的性价比不足，以其便捷使用体验为目标，以充电底座为蓝本，开发一种低成本的“无绳”充电解决方案。关键词移动通信终端外置电源效用评价价值创新ABSTRACTREPRESENTEDBYSMARTPHONESANDTABLETS,MOBILECOMMUNICATIONTERMINALSHAVEBEENBRINGINGPROFOUNDCHANGESTOTHEWAYPEOPLECOMMUNICATEEACHOTHERANDGETACCESSTOINFORMATIONTHEEXISTINGMOBILECOMMUNICATIONTERMINALSWIDELYUSEINTERNALLITHIUMBATTERIESTHEUSINGTIMEOFMOBILETERMINALISUNSATISFACTORYDUETOTHELIMITEDENERGYDENSITYOFLITHIUMBATTERYANDTHEINCREASINGPOWERCONSUMPTIONTHEREFOREUSERSNEEDANEXTERNALPOWERSUPPLYFORELECTRICENERGYSUPPLEMENTEXCEPTTHEMOBILEEQUIPMENTSTANDARDACCESSORIESCHARGER,EXISTINGMOBILETERMINALEXTERNALPOWERSUPPLYSOLUTIONSINCLUDEBACKUPBATTERY,CHARGINGDOCK,WIRELESSCHARGING,MOBILEPOWERSUPPLY,ETCASABEGINNING,THEDISSERTATIONBRIEFLYINTRODUCESTHETECHNICALPRINCIPLE,DEVELOPMENTHISTORYANDTHEFUTURETRENDOFTHEABOVESOLUTIONSTHENBRINGSINTHECONCEPTOFDEMANDANDUTILITY,ANDSEGMENTTHEUSINGSITUATIONSOFMOBILETERMINALSINTOTHREELEVELSACCORDINGTOTHEUSINGBEHAVIORBASESITUATION,DESKTOPSITUATIONANDOUTDOORSITUATIONFURTHERMORE,THEDISSERTATIONDEFINESANDCLASSIFIESTHEREQUIREMENTLEVELSOFTHEMOBILETERMINALSUSINGTIMEANDTHEOBJECTIVEUTILITYOFKINDSOFSOLUTIONSMEETINGTHEABOVEREQUIREMENT。AFTERTHAT,THEDISSERTATIONEXPANDSTHEINTENTIONANDEXTENSIONOFUTILITYSUCHASSECURITY,EASYACCESSANDOPTIONALITY,CHARGINGRATE,CAPACITY,OPERATIONCONVENIENCE,ANDTHECULTURALHERITAGEANDTHENEVALUATESTHEUTILITYOFTYPICALMOBILETERMINALEXTERNALPOWERSUPPLYSOLUTIONSINDIFFERENTUSINGSITUATIONSONTHEBASISOFTHETHEORYOFCARDINALUTILITYANDORDINALUTILITYTHEORYONTHEBASEOFUTILITYEVALUATION,AIMINGATTHECONVENIENTUSINGEXPERIENCEOFWIRELESSCHARGINGSOLUTIONBUTABANDONINGITSWEAKNESSOFHIGHCOST,THEDISSERTATIONDISCUSSESALOWCOST,CONVENIENTANDFASTMOBILETERMINALEXTERNALPOWERSUPPLYSOLUTION，USINGTHEBASICPRINCIPLEOFVALUEENGINEERINGANDTOOLSKEYWORDSMOBILECOMMUNICATIONTERMINALSEXTERNALPOWERSUPPLYUTILITYEVALUATIONVALUEINNOVATION目录第一章绪论111选题背景112国内外研究现状、发展趋势以及存在的问题213主要研究内容3第二章现有移动通信终端外置电源解决方案综述521概述522外置充电器及其配套线缆解决方案523备用电池及其配套充电器解决方案624充电底座解决方案725移动电源解决方案8251可更换电池移动电源8252不可更换电池移动电源8253内置太阳能充电板的移动电源1326无线充电解决方案14261无线充电技术原理简介14262无线充电产业发展动向16263无线充电解决方案的局限1827本章小结19第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价2031效用理论综述20311效用的定义20312基数效用论和边际效用分析方法21313偏好假定23314无差异曲线2432移动终端外置电源解决方案用户需求与效用的定义及辨析25321需求定义25322效用定义26323需求与效用的辩证关系2733移动终端外置电源解决方案效用的内涵及外延28331安全性28332电能存储容量28333各类外置电源产品的易获得性和可选择性29334充电速率29335操作便利性29336能耗30337时尚与文化传承3034移动终端外置电源解决方案效用层次30341基本效用层次30342使用情境对效用层次的拓展31343拓展后的效用层次3235基本情境下外置电源解决方案效用评价3336桌面情境下外置电源解决方案效用评价33361充电速率及能耗评价34362易获得性和可选择性评价35363操作便利性评价3537外出情境下外置电源解决方案效用评价38371安全性评价38372使用便捷性评价39373能耗评价39374易获得性评价39375电能存储介质的容量效用评价4038本章小结42第四章移动通信终端外置电源解决方案价值创新4341“理性经济人”的性价比偏好4342消费者“性价比偏好”的实现工具价值工程基本原理简介4443使用情境细分对产品价值创新活动的意义4444一种低成本无绳充电解决方案45441研究背景45442方案概要45443具体实施方式4745提升充电速率方面的创新产品介绍53第五章结论与展望5551研究结论5552工业工程在创新活动中的应用展望56参考文献57致谢59第一章绪论1第一章绪论11选题背景当今信息通讯技术进步日新月异，消费者收入水平显著提高，移动通信、互联网设备正在快速普及，为人们带来沟通方式和生活方式的巨大飞跃。新千年以来，以智能手机，平板电脑为代表的新一代移动通信、互联网终端性能日益强劲，但伴随着性能跃升的同时，由于其显示、处理器及通信模块功耗显著上升，传统的内置锂电池受能量密度和金属锂资源日渐枯竭限制，并不能有效满足高性能设备长时间待机和使用要求。2012年以来，以智能手机、平板电脑为代表的移动通信终端市场日渐饱和，行业效益趋于微利，业界将目光逐渐转向新兴的以智能手表、智能眼镜等可穿戴移动智能设备领域。但是，受可穿戴设备外形尺寸的限制，可以容纳的内置锂电池容量更是大幅缩小，极大限制了产品的待机和使用时间，降低了用户体验。表11不同技术时代的移动通信终端性能以及待机时间比较移动终端类型及型号功能手机智能手机智能手表诺基亚3100诺基亚N70诺基亚5230摩托罗拉DEFY摩托罗拉ME860三星GALAXYNOTE3三星GALAXYGEAR上市年代2003200520102010201120132013CUP主频（兆赫兹）51500080001000050008000200050001000015000100806040200100806040200关注比例百分比关注比例_1042202670132007700550054百分比419265131765554累积4196848158929461000价格（元）800501800301500201300100200100806040200100806040200关注比例_1百分比第二章现有移动通信终端外置电源解决方案综述13253内置太阳能充电板的移动电源2011年欧债危机的爆发，直接导致了欧洲清洁能源投资热潮退烧，也对中国光伏产业造成明显冲击。在当时国内光伏面板行业产能严重过剩的时期，业内厂家曾尝试将光伏太阳能充电面板与移动电源相结合，为移动电源自身的电能补充，开辟了除适配充电器以外的一条电能补充途径。但应用到移动电源产品的低端太阳能光伏面板，光电转换效率不超过17，加上移动电源尺寸的限制，安装在移动电源外壳上光伏面板在阳光下仅有1瓦左右的功率输出，较之适配充电器510瓦的充电功率，实际使用效果太差要将一部容量为5000毫安时的移动电源充满电，采用5瓦的适配充电器仅需3小时，但即使是在阳光充足的条件下，透过光伏充电耗时长达15小时以上，移动终端的电能消耗速度远大于此，故该类别产品实际销量很不乐观，到2013年市面已鲜有销售。显然，在日常工作和生活情境下，太阳能充电移动电源只是空有噱头，实用性不佳。但对于众多野外旅行和边远农牧区活动的消费者而言，能够摆脱交流电，依靠太阳能光伏面板采集电能，并通过移动电源等存储介质储存和使用电能，也是不能忽视的利基市场。但目前的太阳能充电移动电源只做到简单的概念拼凑，没有深入研究解决此类小众需求。图27太阳能光伏充电移动电源（来源京东网上商城）第二章现有移动通信终端外置电源解决方案综述1426无线充电解决方案2011年以来无线充电解决方案的日益成熟，为解决移动终端日益突出的供电瓶颈带来了新的途径。无线充电并不是陌生产品，只不过由于早期无线充电产品发射功率长期徘徊于1瓦以下，无法满足手机等智能终端的电力需要，仅仅应用在诸如电动牙刷，剃须刀等需要外壳要求防水防潮，但使用频率不高的电器上面。直到2008年12月，国际无线充电联盟WPC成立并颁布发射功率可达5瓦的“QI”行业标准，无线充电解决方案才逐渐进入通讯及消费电子领域。，随着移动智能通讯终端的热卖，各大品牌公司的无线充电计划产品纷纷问世。无线充电可带给消费者许多便利性，未来在餐厅、饭店、电影院和机场等地，使用者不用再携带各种充电线，也无须考虑不同国家的电压与插座问题，只要把手机放到充电座上即可充电，使用者也不用担心手机待机时间不足的问题。图28各种无线充电技术（来源拓墣产业研究所）261无线充电技术原理简介目前相对成熟的无线充电技术主要有5种电磁感应、无线电波、电磁共振、电场感应及INPOFI无线充电技术。以下分别简要介绍上述5种技术第二章现有移动通信终端外置电源解决方案综述15电磁感应技术电磁感应为无线充电最初发展的基本原理，透过两个线圈进行电磁耦合产生电的无线传输，早期电动牙刷的充电就是个典型案例；电磁感应传输功率从数瓦到数百瓦，但由于没有高磁导率的磁芯作为介质，磁力线会严重发散到空气中，导致转递效率下降，因此传输距离必须少于1厘米，几乎是接触式充电，并不适合大功率，远距离的无线供电。而电磁感应必须发射端与接收端进行产品身份识别，否则容易产生类似电磁炉发热效应。无线电波技术大气中广泛存在由WIFI路由器，手机天线、电视塔、广播电台发射的各频率的无线电波，然而无线电波传输时发散迅速，经障碍物多次削弱并完全衰减，作为一种电能传输介质历来不受重视，直到近年来技术进步，即便是微量能源亦能发挥作用，才又吸引业界投入关注。英特尔研究人员JOSHUARSMITH曾经成功从25英里外的电视塔，汲取约50微瓦的直流电。环境中发散的无线电波，提供的电能足以取代温/湿度计或计算器所使用的5号电池AA电池，一般太阳能发电计算器所需电力仅5微瓦，数字温度计使用液晶显示屏幕，亦仅需1微瓦的电力。由于无线电波容易发散，因此传输功率约为100微瓦，传输距离可达10米，适合远距离、小功率需求之电能传输。电磁共振技术电磁共振原理类似声波共振的原理，两种介质具有相同的共振频率，用来传递能量，传输功率约在数千瓦，传输距离约数米，适合远距离、较大功率传输，也是目前汽车产业重点关注的电动汽车无线充电技术方案。电场耦合技术电场耦合方式的无线供电技术与“电磁感应方式”及“磁场共振方式”不同，通过对置送电侧电极与受电侧电极，利用两电极间产生的感应电场来供电，具有抗水平错位能力较强的特点。电场耦合构造简单，只要是在供电端规定的充电区域内，无论将产品放在什么位置都可供电，可实现自由放置供电。INPOFI不可见电场脉冲技术在全球范围内的无线充电核心技术专利及标准卡位战中，我们欣喜的看到，由国内厂商大连硅展科技独家开发的“INPOFI”无线充电技术，在2014年1月美国拉斯维加斯举办的CES2014国际消费电子展上，以其超越之前所有无线充电技术方案的高充电效率、低辐射特性，斩获该展会最具权威性且最高级别奖项“设计与工程最佳创新奖”。“INPOFI”是英文“INVISIBLEPOWERFIELD”的缩写，即不可见电场。INPOFI无线充电技术以脉冲信号检测，阶梯电流脉冲启动，超低频脉冲电场传输和缓坡第二章现有移动通信终端外置电源解决方案综述16脉冲关闭为基本工作原理实现无线充电，与现有其他的无线充电技术相比，INPOFI没有辐射，采用电场脉冲模式，不产生任何辐射，泰尔中国实验室测试结果显示，辐射增加值近乎零。在高效方面，泰尔实验室还测定，该技术的产品，充电传输效率接近95，彻底改变了传统无线充电最高70以下电转换低效率问题。262无线充电产业发展动向各种无线充电技术特性及技术标准联盟新兴技术的研发需要巨额资金和数年时间的双重投入，更面临众多不可预见的风险，然而一旦在技术上突破并依此建立专利和标准壁垒，则能有效建立竞争优势，赢得市场先机。故此，无线充电技术的技术发展历程和参与者，自开发伊始便组成各种技术联盟。通过技术联盟，可以整合联盟内企业分散的技术专利资源，组成专利池，避免彼此的知识产权侵权，亦能整合各家优势，利于形成合力，提高技术开发效益。也正是基于上述原因，各技术联盟之间标准的不兼容，也实为阻碍市场统一发展，尽早实现规模效益的一大障碍。表23国内外无线充电技术特性及技术标准联盟无线充电技术分支电磁感应电磁共振电场脉冲技术联盟WPCPMAA4WPINPOFI联盟成立时间2008年12月2012年1月2012年5月2013年11月技术标准QI制订中WIPOWER制订中电能无线传输距离2厘米以内34米1厘米以内最大传输功率100瓦以内数千瓦100瓦以内传输效率70804060高于94应用领域移动通信终端移动通信终端及电动汽车移动通信终端参与厂商状况超120家国内外厂商国内外厂商30余家国内外厂商20余家国内厂商新近发起和主导的产学研联盟产业发展趋势及合作竞争态势在上述无线充电技联盟中，目前技术及标准最完整的为使用电磁感应方式的WPC联盟，也为最多终端厂商所采用，相对其他无线充电技术分支，电磁感应技术开发难度低，是最先产业化的无线充电技术。目前市面上的所有支持无线充电第二章现有移动通信终端外置电源解决方案综述17的移动终端，全部采用符合“QI”标准的感应式无线充电产品，独霸2013年全球79亿美元的无线充电市场份额。从技术特征来看，磁共振技术无论在最大传输距离还是传输功率，技术优势最为明显，但技术瓶颈尚未最后突破，产业化进程严重落后于WPC联盟。磁共振目前主要支持联盟A4WP，为了不错失即将到来的无线充电市场爆发性增长，2014年2月磁共振技术联盟A4WP与WPC联盟的竞争对手、同样使用感应式充电技术但产业化进程落后的PMA联盟签署合作协议，日后将促使两阵营的技术融合发展，同时合作也扩增参与厂商数，使现行主流的WPC阵营感到压力。相比之下，2013年11月新近成立的中国本土无线充电技术联盟“INPOFI”，虽然占尽高充电效率和低辐射优势，但终究没有突破不足1厘米的接触式使用情境，且与类似体验的“QI”标准产品相比，因为产业化时间晚，上市产品价格虚高，更加不易形成规模优势，后续发展有赖于本土众多终端品牌厂商鼎力支持乃至政府层面的产业扶持，发展前景有待观察，该无线充电技术分支，本文不作重点分析。图29无线充电技术分支及相关联盟竞争态势（来源拓墣产业研究所）无线充电未来市场商机预测自2012年9月15日年由诺基亚发布全球第一款内置无线充电功能的智能手机LUMIA920发布后，全球移动终端领导品牌，除苹果公司以外纷纷推出含有无线充电功能的手机，移动终端龙头品牌的旗舰机搭载无线充电功能的趋势已逐渐第二章现有移动通信终端外置电源解决方案综述18明确，在2015年高端智能型手机将会有一半以上的款式搭载无线充电功能，价格的下降和销量的增加，两者形成正向循环相互促进，无线充电市场未来的成长率将会十分惊人，周边零组件厂商的商机巨大。图2101216年全球无线充电手机产量预估（来源拓墣产业研究所）263无线充电解决方案的局限无线充电产品成本居高不下，普及率低。无线充电解决方案之应用于移动通信、智能终端，为广大使用者提供了备用电池、移动电源之外的另一种使用体验利用使用间隙碎片化的进行随时充电、却又不像使用有线连接那样需要双手操作。然而一种新技术在为消费者带来快捷的使用体验的同时，相应的售价不能过高，否则难以提升产品的性价比。高企的套件价格，影响了消费者的购买，且非移动状态下，电能有限性缺点并不突出，无线相对有线优势难以突显。无线充电并非高新科技，但为了保障使用安全与优化充电效能，需要复杂的电路与先进组件进行控制与转换能量，因此生产成本相较于一般充电器高。2012年9月15日诺基亚发布全球第一款内置无线充电功能的智能手机NOKIALUMIA920，产品售价超过人民币5000元，与其配套的无线充电板还需另外购置，售价高达人民币499元。后续各移动终端厂商也仅仅是在自家品牌的旗舰型号上面搭载无线充电功能，绝大多数的新上市终端型号，均因成本问题没有支持无线充电。为了减少加载无线充电模块对终端产品成本的影响，目前终端厂商推出的无线充电发射端模块，多以独立套件方式出售尝试。与当前移动终端厂商主攻的中20122013201420152016支持无线充电手机产量（百万只）70210370470610内置无线充电模组手机产量（百万只）103070150350702103704706101030701503500100200300400500600700第二章现有移动通信终端外置电源解决方案综述19低价位智能终端人民币700元左右的售价相比，额外花费将近人民币300元左右购置一套无线充电发射与接收端套装，显然不成比例。广大中低价位终端的使用者，短期内还无缘体验到无线充电技术带来的便利。制约无线充电实用性的充电距离短板和安全问题，短期内难以突破。无线充电最大的安全问题就是其发射能量会对金属物体加热。在电磁感应式无线充电系利用两个线圈进行感应电力传送，是目前无线充电中最容易生产，也是在成本上最有优势的技术；而这个方式传递电磁能量形式上接近于电磁炉，这样的能量施加于金属物体上将会产生热量，这就是电磁感应式无线电力系统最大的安全问题。由于消费者的接受程度与人体健康危害的疑虑，无线充电两年内发展还是会以短距离为主。虽然目前医学上对电磁波是否会造成人体危害，尚无直接证据，但此疑虑已经深植在消费者的心中，尽管远距离无线充电的便利性远高于近距离无线充电，但消费者的接受程度才是一个商品是否能普及的关键，远距离虽然是目前无线充电的发展趋势，但后续的发展还需要密切注意，短期之远距离无线充电产品依然难以普及。27本章小结本章全面阐述了产业界现有的各种移动终端外置电源解决方案，从最初的备用电池解决方案，到2008年才陆续上市的移动电源、无线充电技术产品，亦有小众市场的充电底座、太阳能移动电源等产品。其中，移动电源是成本较低，市场竞争最激烈的一个分支；无线充电代表着未来的发展方向，但现有产品产业化水平低，不具备成本规模效应，且无线充电产品之应用于移动终端领域，性价比优势并未凸显。通过先期整理分析上述内容，为论文后续的各类解决方案效用评价和产品价值创新研究打下基础。第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价20第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价上一章全面介绍了现有各种移动终端外置电源解决方案的发展变革及发展趋势；初步分析了各类解决方案的实用性和优劣势。下文将在前面章节的基础上，首先站在终端消费者的角度，对各类外置电源解决方案进行效用评价，以期对消费者理性购买和使用各类外置电源产品提供直观的参考。同时，从产业发展的层面，通过效用分析找到目前解决方案的不足和创新方向。在进行效用分析之前，首先简要阐述效用理论、对移动终端外置电源解决方案的不同使用情境、需求层次下效用的定义，以及评价效用必须的限制条件定义。31效用理论综述311效用的定义效用指的是消费者在消费某种商品中所得到的需求的满足程度，用U（UTILITY）表示。效用的概念，业已超出狭义的经济学领域，在其他诸多学科中均有应用。一方面，效用取决于商品是否具有满足消费者一定欲望的能力；另一方面，它取决于消费者是否怀有某种欲望，以及对这种欲望满足程度的主观感受。消费者享用某种商品所获得的满足程度越高，就意味着该种商品对他效用越大；相反，满足程度越低就代表效用越小。若消费者从消费某种商品的过程中感受到痛苦，如有缺陷商品危害到其人身安全，该种商品对其带来的效用则为负。微观经济学理论认为同欲望一样，效用体现的是消费者的一种主观上的心理感受。衡量一种商品的效用大小，并没有客观尺度，完全取决于消费者在享用某种商品时的主观感受。就不同的消费者来说，相同商品所带来的效用并不尽相同；甚至就同一消费者来说，即使同一商品在不同的时空背景下，其效用也是不尽相同的。既然效用是某种主观感受，故而研究消费者行为理论的时候，应该偏重心理分析。由于效用是用来描述消费者在享用某种商品时所体验到的主观满足程度，因此，便产生了对上述“满足程度”即效用大小的衡量问题。针对这一需要，在西方经济学发展史上，先后产生了基数效用理论和序数效用理论。在上述理论基础上，发展出了分析消费者行为的两种数学工具，分别是是基数效用论拥护者的边际效用分析法、序数效用论拥护者的无差异曲线分析法。第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价21早在十九世纪末、二十世纪初，经济学家大都认同并使用基数效用理论。基数效用理论认为效用和质量、体积等概念相同，可以量化度量；量化后的效用比较和加总是有意义的。效用的计量单位被人为定义为尤特尔（UTILS）。例如，对某位消费者来讲，享用一顿大餐与欣赏一场精彩的体育比赛，它们的效用分别为5UTILS单位和10UTILS，则可以将两种消费的主观满足程度效用加总表示为15UTILS，进一步，欣赏体育比赛的效用，是享用大餐效用的两倍。直到上世纪三十年代，序数效用论逐渐代替基数效用论，成为经济学主流理论。不同于基数效用论的量化比较，序数效用理论认为，效用是如同酸甜苦辣咸一般的主观感受概念，效用的大小不能具体量化，只能用序数来比较效用大小。312基数效用论和边际效用分析方法在提出效用可以用基数量化的假设之后，基数效用论者还吸纳了当时经济学界“边际革命”的成果，延伸出了边际效用递减规律。基数效用理论的发展自始至终都贯穿着边际效用递减规律，该规律为以基数效用理论进行消费者行为分析，并由此推导出消费者需求曲线奠定了基础。依据基数效用理论，效用可以分为总效用TOTALUTILITY，TU和边际效用MARGINUTILITY，MU，总效用代表消费者在某段时间内从通过对一定数量的商品的享用所获得的效用量之加总。假设消费者对某种商品之消费数量为Q，则总效用TU可以描述成公式（31）而边际效用，是指消费者在单位时间里每增加一单位商品的消费所获得的效用量的变化量。边际效用体现了两层涵义首先它表示增量，且增量可正可负；其次它表示效用总量中的最后一个UTILS带来的增量。边际效用（MU）的表达式为公式（32）当消费商品的增量趋于零时，有公式（33）第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价22下表以吃水果为例，描述商品总效用与边际效用之间的对应关系。表31水果效用表水果食用量总效用（TU）边际效用（MU）00011010218832464284530263007282依照上表，可以绘制出总效用曲线和边际效用曲线。横轴代表水果的消费数量Q，纵轴代表总效用TU以及边际效用MU，TU是总效用曲线，MU是边际效用曲线。图31商品总效用曲线和边际效用曲线通过表31和图3L，可以看到一开始，总效用随着食用水果的数量不断递增，直到食用第六单位的水果时，总效用开始递减。同时，边际效用却随着食第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价23用水果的数量的递增而反向递减，当食用第五个单位的水果时，其边际效用为零，到食用第六个单位水果时其效用变为负值，这也映衬了在实际生活中，食用过量的美食，带给消费者的主观满足感，已经不是食品的美味，而是反胃。基于上述描述，可以得到以下结论商品的总效用随商品的边际效用递增而递增；当边际效用为零，此时商品的总效用最大；当边际效用为负值时，商品的总效用递减。边际效用递减规律由此得出一段时间内，随着消费者对某一商品消费量的递增，他从上述商品递增的消费量中所获得的边际效用是递减的。可以从以下两个层面来阐述边际效用递减规律首先是生理或者心理因素。消费者针对同一种商品的多次重复消费，带给身心的是一种重复的刺激，随着人们的身心对该种重复刺激的反应衰减，主观满足感便会随之降低。同时，商品的客观使用价值具有多重性。任何商品都有各种不同的使用用途，对于现实中的消费者，很难用经济学中理性人的假设，奢求他对将商品用在使用效用最大的地方。当消费者依照其主观判断，将商品用在了他认为最重要但客观上并非效用最大的地方，导致了该种商品边际效用的人为降低。目前移动电源产品容量愈来愈大，使用者是否真的需要这么高的容量没有被利用的电量，是不是一种浪费值得商榷。没有做到“物尽其用”，边际效用自然会降低。313偏好假定在研究消费者经济行为的过程中，有一个基本的假定消费者总是选择他们认为对其价值最大的商品或者服务。由此引出偏好的概念消费者依照其自身的喜好，对可供选择的商品组合进行排序，偏好体现了消费者个人的主观喜好，它是主导消费者行为的关键影响因素之一。在其他因素一定的前提之下，消费者之所以选择某种商品而放弃另一种商品，个人偏好主导了这一决策过程。例如，有人喜欢大屏幕手机，有人却偏好屏幕大小适中，便于单手握持的型号；男性消费者喜欢搭载高性能处理器的手机，女性则对高像素拍照手机情有独钟。正因为个人偏好不同，决定消费者在决策时做出不同的决定。对于消费者偏好，序数效用理论有如下基本假定偏好的完全性消费者偏好不同的商品。假设提供甲、乙两种商品组合倘若消费者更加喜爱甲产品，则代表其对商品甲的偏好大于商品乙，记甲乙，说明消费者认定甲的效用要比乙大；反之，若消费者比较喜爱乙商品，则代表对商品乙的偏好大于商品甲，记乙甲，说明消费者认定甲的效用要比乙大。倘若对于甲、乙两种商品，消费者均喜爱，则代表甲、乙两种商品对于消费者是无差异的，记甲乙，说明甲、乙两种产品对该消费者具有相同的效用。第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价24偏好的可传递性对于大多数理性的消费者而言，对智能手机的偏好大于功能型手机，对功能型手机的偏好又大于固定电话，从而保证消费者偏好之一贯性。偏好的非饱和性数量的多少往往决定着消费者的偏好。消费者往往对商品包含更多的数量另眼相看。例如，消费者在选择比较价格相近的移动电源时，往往偏好容量大的，全然不考虑实际需要与资源利用效率；无独有偶，移动电源厂家也是投消费者“所好”，从最初的3000毫安时到目前13000毫安时大容量移动电源比比皆是，相同价位下移动电源的容量上限被不断刷新。314无差异曲线序数效用理论工具中，无差异曲线占据重要地位。无差异曲线是一条用来描述不同数量的两种商品组合提供给消费者以相同效用的曲线。举例说明，消费者在购买甲、乙两种商品时，有四种品种和数量组合A，B，C，D，各种品种和数量组合带给消费者以同等效用，据此做出下表。表32无差异效用表商品品种及数量组合甲乙A151B112C83D64依照表32，参照总效用和边际效用曲线，一样可以做出图32即无差异效用曲线。图32无差异效用曲线第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价25上图中，横轴代表商品甲的消费量，纵轴代表商品乙的消费量，I为无差异曲线，曲线上任一点特定数量的甲商品和乙商品组合，带给消费者的总效用均相等。消费者选取曲线上任意一点依此做出选择，其获得的效用均相同。故而，无差异曲线之所以也称之为等效用曲线。相等总效用的不同商品种类及数量组合，在同一条无差异曲线上，不同总效用则构成不同的无差异曲线。等效用曲线具有以下特征首先，不同效用水平的商品种类及数量组合，构成不同的等效用曲线，可以有无数条等效用曲线分布在同一平面上。总效用越大的等效用曲线，距离原点越远；相反，总效用越小的等效用曲线，距离原点越近；其次，任意两条等效用曲线，不能相交。不难证明，代表不同总效用的两条无差异曲线，如果相交于平面内某点，因交点代表相等的效用水平，因而会有悖于偏好假定。再次，等效用曲线沿平面内横坐标轴右下方倾斜，其斜率为负值。这意味着消费者为了得到同等的总效用水平两种不同的商品种类及数量组合必须此消彼长，不能超出既定的预算。最后，边际替代率递减决定了等效用曲线凸向坐标轴原点这一属性，在下文会有说明。32移动终端外置电源解决方案用户需求与效用的定义及辨析321需求定义从移动终端的内置电池及其配套外置充电器，到备用电池；从桌面使用的充电底座、无线充电装置，再到户外环境下的移动电源，消费者如何选择最适合自己的产品同类外置电源产品的具体何种规格，对自己的效用最大要回答这些问题，不单是消费者一方的责任。个体消费者对某种产品的使用需要，汇集成整个市场对该种产品的需求。不能否认，业界众多厂商的生产和供给行为，是以广大终端消费者的需求为导向；但是，消费者在面对专业程度较高的产品时，其选择也难免带有一定的盲目性，甚至受到追逐利益最大化的不良商家有意的误导。理性的消费需要引导，使之在满足自身需要的同时，能够做到“物尽其用”，善用自然和社会资源，实现自身利益和社会效益的正向良性循环。如是，才能做到消费者、厂商、社会的三方共赢。要实现上述目标，企业和消费者均有责任识别一种产品（包括本文讨论的各种移动终端外置电源解决方案下各种最终产成品）真正的市场需求。第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价26识别用户需要是讨论一件产品效用的前提，没有需要就没有效用。何为需要词海如是解释“人对一定客观事物需求的表现。”。可问题是，以需求解释需要，岂不是陷入“先有鸡还是先有蛋”的悖论如何解释需求呢到头来只能是需要与需求都没能没得到解释。国内学者郑克中在其著作客观效用价值论中对上述问题有如下阐述“经济学家不大重视的东西，在社会学家和心理学家那里却得到了重视。在社会学词典里我看到了一个较为正规的定义需要属于个性倾向性的范畴，是个体或社会生活中必需的事物在人脑中的反映，亦即人对一定客观事物的渴求和欲望。需要（或需求）就是生物体或组织依据自身存在状况，对满足其生存、发展条件和物质不断做出选择意向的生理、心理过程。或者，简单地说就是人因为其所欠缺而产生满足欠缺的愿望。”套用上述观点来阐述使用者对各类移动终端外置电源解决方案的需要，做如下定义移动终端的消费者，在日常使用其设备的过程中，因设备内置的锂电池电能储备，不足以支撑使用者在下一次为设备的内置电池充电前，正常使用设备所消耗的电能；因此，消费者针对移动终端内置电源电能不敷使用的客观欠缺，寻找目前技术条件下各类外置电源解决方案的主观愿望。站在供给方的角度，也可以说，目前市场上的各类移动终端外置电源解决方案，都是为了满足上述消费者的需要而产生的。进一步说明，消费者使用移动终端设备，是在其非睡眠状态下进行的活动。自从第一部移动电话面世至今，其内置锂电池电能储备有限这一限制，决定了绝大多数的消费者已经习惯于白天使用其移动设备，在夜晚进入睡眠前为其设备插上充电器以补充电能，迎接第二天的使用，如是往复循环。这种做法其实是移动终端内置锂电池和外置充电器配套使用的基本电能解决方案。讨论其他各种外置电源解决方案的实际效用，均以上述基本解决方案为参照系来展开分析评价，上述概念是本文的一项重要假设。事实上，即便没有严肃的实证数据分析，上述假设在现实生活中也很少遇到反例。322效用定义上文已经阐述了效用的经济学一般定义，具体到本文研究的对象，移动终端外置电源解决方案的效用，可以定义如下外置电源解决方案，因其具有向移动终端内置锂电池进行电能补充的能力（含连接交流电转换为直流供电、或利用其内部存储介质所储存的电能）,从而第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价27满足移动终端使用者因其设备内置电池电能不敷使用而依赖外置电源方案补充电能，以延长移动终端使用时间这样一种主观需要的客观属性。简言之，各类外置电源解决方案的效用，其实质就是满足使用者对额外使用时间需要的属性或者功能。结合需要与效用的定义，可以发现，两者是紧密联系在一起的。需要是使用者因缺乏理想的移动终端使用时间，而产生对外置电源的主观愿望；而外置电源的效用，即为其具有延长移动终端使用时间的客观属性，从而使人感受到满足。消费者的主观需要，是外置电源效用的前提；而外置电源则是使用者对延长移动终端使用时间的标的和效用物。323需求与效用的辩证关系没有需要就没有效用。不难想象一个很少出远门，临睡觉前将手机充满电，第二天睡觉前手机电池还没有用尽的消费者，是不会对一款移动电源产品产生需要的，尽管该移动电源，具有延长其手机使用时间的客观效用。但从另一方面说，消费者对某种效用有需要，可不见得能买到具有该种客观效用的产品。再比如市面上曾经昙花一现的太阳能充电移动电源，它的出现，确实是面向诸如户外工作者，边远地区的农牧民这种长时间远离室内交流电充电环境，期望通过太阳能光伏面板发电，再将其存储在锂电池介质中以供移动终端使用这样一种需要。如本文253所介绍，太阳能充电移动电源，其搭载的光伏面板在光照充足的条件下，其发电功率还不及1瓦特，充电速度比不上移动终端的耗电速度。如此，它就无法满足使用者的需要，也就是说，标的物不能满足人的需要也就没有效用。效用被赋予主观意义的前提是使用者对标的物有主观需要，标的物的客观属性能满足使用者的需要。这时该标的物的客观属性就被称之为效用。需要与效用两个概念，彼此之间密切联系但也有区别。需要是消费者的主观感受和愿望，效用是标的物所具有的客观属性。没有主观需要，标的物所具有的客观属性依然存在，但它不能称之为效用，有了使用者主观的需要，被使用者利用，它们就可以称之为效用了。效用是标的物本身所具有的物理、化学等方面的性质，即便这些性质没有人主观上的需要，它们也依然存在，并没有从标的物上消失，但是不能称之为效用，只有当其成为了人的主观需要标的物时，才可以称之为效用。第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价2833移动终端外置电源解决方案效用的内涵及外延具体到移动终端使用者对各类外置电源解决方案效用的需求，即各类外置电源所应具有的对满足使用者延长移动终端使用时间的客观效用，应当包含以下内涵及外延，它们是移动终端外置电源产品使用者保护人身安全应遵循的基本要求，也是比较、评价各类外置电源解决方案效用的前提条件331安全性移动终端外置电源产品，必须符合产品销售国或地区关于电器产品安全性要求的强制性标准，如中国的3C标准，美国的FC标准，欧盟的CE标准。除强制性电气安全认证外，消费者在使用移动终端进行语音视频、联网、大型游戏等高耗电应用时，有对设备同步充电的不良习惯。以杜绝此类不良习惯为前提，才能保证终端设备内置电池的使用达到设计寿命；亦在此基础上，才能对各种外置电源方案的效用进行分析和评价。上述不良使用习惯的成因，源于消费者的认知误区正因为通话、视频聊天、网络视频游戏等应用会快速消耗移动终端电量，消费者在进行上述应用时，往往给终端插上充电设备，一边充电，一边使用。该做法的危害是站在消费者人身安全角度，一边充电一边进行高耗能应用，会使设备内置电池显著升温，严重者有内置电池鼓胀甚至爆裂隐患；站在维持电池使用寿命角度在手机通话、视频等高耗电过程中，通常以电流脉冲形式消耗大电流（峰值可达2安培），脉冲频率通常在1001000赫兹，而现有绝大多数手机充电器通常输出电流都在1安培左右，所以就会出现电池在充电和放电两种状态不断的切换。这种快速充电、放电会极大的影响手机电池的使用寿命，使电池的容量快速“枯竭”（通常锂电池的充、放电循环寿命大约800次左右）。上述现象在笔者身上得到过亲身验证2012年笔者曾经在外省出差两月，期间经常通过手机3G网络观看包月视频，因电量消耗大，往往在观看视频时连接移动电源进行同步充电。等出差结束后，手机内置电池待机能力快速衰减，从新购时的一天半以上，衰减到待机时间仅略高于半天。332电能存储容量该指标主要针对具有内部电能存储介质的移动电源解决方案。由电学基础知识可知，电能等于电压、电流和通电时间三者的乘积。而电池容量的通用表述却为电流（毫安）与通电时间（小时）的乘积，并未涉及电压，即该乘积只能表征电池内部容纳多少电荷（库伦），不能说明电池能够做多大的功，以及电池可提供的最大功率。第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价29上述电池容量的习惯性表述有其简便性，因为具体到特定的移动终端产品，其工作电压都是一个定值，如笔记本电脑共组电压为144伏特，手机和平板电脑工作电压为37伏特。应用于上述移动终端的电池容量（毫安时），乘以相应的标准工作电压，即为该电池能够做多少功。表述为更易理解的单位，也可以是功率（瓦特）与时间（小时）的乘积，即瓦时。例如一块5000毫安时容量的移动电源，其内部储备电能可以做功的大小，等于电池容量与其标准电压（37伏特）的乘积，即693千焦，或1924瓦时，亦或0019千瓦时（度）。电池容量大小也可以转换为终端使用的指标若一块电池容量表示1000毫安时，设备工作时的电流为100毫安，则理论上可以使用10小时。333各类外置电源产品的易获得性和可选择性易获得性和可选择性，指消费者选择可以兼容其移动终端的各种外置电源解决方案的选择余地，如无线充电产品目前只在少数品牌的旗舰型号终端产品上搭载，使用旧有已上市终端产品的消费者，选择无线充电产品时，需要考虑其终端是否支持无线充电；易获得性和可选择性的另一个方面，要考虑使用者所处的使用情境。具有固定职业的成年使用者（如学生和教师），其使用移动终端外置电源解决方案的产品，受其所处的使用情境的限定。仍以学生和老师为例，老师在办公室桌面环境下，具有使用充电适配器对其移动终端进行充电的客观条件，而在教室学习的学生，显然绝大多数不具备该条件。使用情境的限定，是评价各类外置电源解决方案时需遵循的另一约束条件。334充电速率外置电源向移动终端的内置锂电池进行充电，存在充电速率这一指标，即充电电流的强度（I），以毫安（MA）为单位。335操作便利性外置电源解决方案连接移动终端的便利性，即充电过程和使用过程切换的便捷性；使用过程与充电过程的切换便捷性，在今天移动终端，尤其是智能移动终端的使用习惯即使用时间上的高度碎片化这一背景下，显得尤为重要。手机行业专家TOMIAHONEN受诺基亚公司委托，得出以下调查数据2013年全球共有183亿台智能手机，每部设备平均每天要被开启和查看150次，除第三章现有移动通信终端外置电源解决方案效用评价30去睡眠时间，使用者平均每65分钟就会看一眼手机。如此高频次的使用频率，若还是使用传统的有线连接器进行充电操作，极易引起消费者的身心倦怠。要量化该效用，即充电和使用过程切换的便捷性体验，可以工业工程专业基本工具双手操作分析法进行描述，此部分内容会在本文第四章详述。336能耗外置电源产品的能耗，这一指标关乎能源的有效利用。该项指标，主要针对通过间接传输电能的外置电源解决方案，主要表现在以下三种解决方案中充电器连接手机直接充电时的传输效率、充电适配器结合无线充电传输套件在无线传输过程中的辐射损失，以及移动电源将其内部储备电能向移动终端转移的过程中因电压变换造成的电能损失；337时尚与文化传承各类移动终端外置电源产品，除了提高消费者对终端的使用时间以外，还具有传承美感、时尚、某种生活方式、甚至文化内涵的高层次需求。外置电源产品解决方案中，以移动电源产品在这方面着墨最多。一方面源于移动电源技术层面的低门槛，一方面源于差异化营销的需要。市场上采用由版权方授权使用的卡通主题造型移动电源，如小米兔子移动电源，正是为了满足消费者对于此类效用的需求。34移动终端外置电源解决方案效用层次马斯诺的需求层次理论，大家耳熟能详。他把人的需要划分为五个层次生理需要、安全