產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)作業(yè)——易拉罐的設(shè)計(jì)

2024年2月4日發(fā)(作者：快樂的作文)

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經(jīng)典產(chǎn)品開發(fā)案例——易拉罐

引言

易拉罐是我們?nèi)粘Ｉ钪性俪Ｒ姴贿^的產(chǎn)品，而事實(shí)上早在1959年它 便誕生了，至今已有了 50多年的歷史。挑選易拉罐作為案例分析，是因?yàn)?我相信簡單卻又經(jīng)久的設(shè)計(jì)就是最成功的，這些經(jīng)典產(chǎn)品歷經(jīng)了時(shí)間和用戶 的考驗(yàn)，在易拉罐簡單的設(shè)計(jì)背后卻有許多值得學(xué)習(xí)的常識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

生活中有很多這樣的產(chǎn)品，比如拉鏈、圓珠筆、白熾燈、縫紉機(jī)、復(fù)印 機(jī)、剃須刀等等。這些發(fā)明悄然地改變了世界，伴隨我們的生活工作。而我 們常常忽視了它們的優(yōu)秀，在科技更新速度日益飛升的今天，大多數(shù)人變得 麻木，諸如“什么時(shí)候發(fā)明的”，“有什么獨(dú)特的設(shè)計(jì)”，“功能是如何實(shí)現(xiàn)的” 這些問題也僅僅是和我們打了個(gè)照面而已。我們欣然地接受這些偉大的發(fā)明 家們的創(chuàng)造，對(duì)于我們而言，花盡可能少的時(shí)間知道它怎么使用就足夠了， 甚至懶惰到可以包容一些并不合理的設(shè)計(jì)。

之所以叫易拉罐，是由于它在頂部的設(shè)計(jì)采用了易拉環(huán)的結(jié)構(gòu)，這是一 次開啟性的革命，也給人們的生活帶來了極大的便利和享受。

1易拉罐的誕生與市場需求

我們知道，新產(chǎn)品的開發(fā)首先應(yīng)該做的就是需求分析。需求分析首先要 確認(rèn)已存在產(chǎn)品或系統(tǒng)的未確認(rèn)缺點(diǎn)及未來可能發(fā)生的潛在問題，然后確認(rèn) 用戶目前及未來還沒有滿足的希望。首先，要了解，大部分灌裝飲品如汽水、 啤酒等都注滿二氧化碳，因此鋁罐要承受的壓力極大，約每6.5平方厘米需 要50公斤的力度，才能把拉蓋開啟。如何讓使用者輕易將拉蓋開啟正式制 造拉蓋的一大難題。

最早的鋁罐需要分離式的開罐器，這一局限性使得許多場合下應(yīng)用都不 便利。1959年，俄亥俄州的艾瑪弗蘭茲發(fā)現(xiàn)外出郊游時(shí)喝冰啤酒很困難，于 是他用汽車保險(xiǎn)杠桿打開啤酒，弗蘭茲想要找到更好的辦法，思考如何將開 罐頭的杠桿粘在杠桿上。他徹夜未眠，終于找到了發(fā)明的靈感，當(dāng)然這也他 在達(dá)頓可靠工具制造公司的工作經(jīng)驗(yàn)密不可分，他在金屬的制作和刻痕上有 著豐富的經(jīng)驗(yàn)積累，弗蘭茲于1963年取得易拉罐的專利權(quán)。他也聲明，易 拉罐不是他個(gè)人發(fā)明的，自1800年來大家就一直在研究這個(gè)問題，他所做 的知識(shí)找出將拉環(huán)粘到罐頂部的方法。

此后，易拉罐在美國成功研發(fā)并生產(chǎn)，由罐身、頂蓋和底罐三片馬口鐵 材料制成。目前用來制作易拉罐的材料主要有兩種：鋁材和馬口鐵，王老吉、 紅牛、露露等品牌用的是馬口鐵，可樂、雪碧等碳酸飲料品牌采用的是鋁制 易拉罐。

2易拉罐的設(shè)計(jì)

2.1

易拉罐之結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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最初的易拉罐設(shè)計(jì)是將一個(gè)拉環(huán)固定在事先劃好的開蓋帶上，利用杠桿 作用和刻劃痕跡，罐頭先在開口上方打開，進(jìn)一步拉開的動(dòng)作將金屬片拉離 罐頭頂部，鋁片沿著刻劃的痕跡撕開，留下來的開口從罐子邊緣延伸到（或 超過）罐子中心，這樣在打開罐子飲用或傾倒飲料時(shí)，空氣能由開口進(jìn)入罐 內(nèi)，讓飲料輕松地流出。易拉罐拉環(huán)獨(dú)特的設(shè)計(jì)一方面結(jié)束了鑰匙型開罐器 的時(shí)代，另一方面也將在罐頂上打兩個(gè)不同三角形切口的開罐動(dòng)作減少為一 個(gè)拉的輕松動(dòng)作。

拉環(huán)式易蓋有兩種形式：一種是小口式，拉環(huán)拉起時(shí)罐蓋開啟一小口， 由此小口可以吸出或倒也流體內(nèi)裝物，比如汽水類易拉罐就屬于小口式；另 一種是大口式，拉環(huán)拉起時(shí)幾乎整個(gè)罐蓋都被揭開，以便取出固體、粉狀或 高度粘自稠的內(nèi)裝物，最常見的就是各種八寶粥的內(nèi)蓋。

2.2

易拉罐之外觀造型設(shè)計(jì)

易拉罐不僅在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上獨(dú)具匠心，幾十年的易拉罐發(fā)展已經(jīng)形成了鮮 明的易拉罐文化。許多易拉罐造型和風(fēng)格頗具特色，在給人們生活提供便利 的同時(shí)，其精美的外觀也增添了其觀賞、休閑甚至收藏的價(jià)值。從罐裝啤酒、 飲料、各類罐頭食物、干貨封存，易拉罐都有出色的表現(xiàn)。各廠商為了吸引 顧客眼球設(shè)計(jì)出別出心裁的圖案，除了最經(jīng)典的設(shè)計(jì)外，還有許多紀(jì)念罐， 它們以不同時(shí)期具有紀(jì)念價(jià)值的事件為主題進(jìn)行設(shè)計(jì)，也收到眾多私藏家的 青睞。我們所熟知的以熱情活力的紅色為主色調(diào)的Coca Cola，以清新自然地 綠色為基礎(chǔ)色調(diào)的雪碧、七喜，還有鮮果橙色的芬達(dá)，都已經(jīng)形成了自身的 外觀藝術(shù)和易拉罐文化。

另外，廢舊的易拉罐還可以加工制作成精美的工藝品，環(huán)保的同時(shí)賞心 悅目。

3易拉罐系統(tǒng)功能分析及技術(shù)參數(shù)描述

3.1易拉罐系統(tǒng)功能分析

易拉罐根據(jù)罐體的結(jié)構(gòu)不同有三片罐和兩片罐之分。三片罐由罐身、罐 底和罐蓋組成；兩片罐則由罐蓋和帶底的整體無縫的罐身組成。

3.2易拉罐技術(shù)參數(shù)描述

根據(jù)阿奇舒勒矛盾矩陣表上的39個(gè)通用工程參數(shù)，針對(duì)易拉罐這一系 統(tǒng)可以選定如下技術(shù)參數(shù)：

1）力（10）：消費(fèi)者使用拉環(huán)拉開罐蓋的作用力

2）強(qiáng)度（14）：拉環(huán)的抗拉強(qiáng)度

3）可靠性（27）：易拉罐的密封效果

4）可操作性（33）：消費(fèi)者使用易拉罐的難易程度

5）物體產(chǎn)生的有害因素（31）：易拉罐產(chǎn)生的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題;

與罐體分開的拉環(huán)造成的安全隱患和清潔障礙。

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6）裝置的復(fù)雜性（36）：易拉罐結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度

4易拉罐出現(xiàn)的問題及解決方案

4.1

拉環(huán)斷裂問題

要在罐頭頂部刻劃開蓋帶從而方便打開，同時(shí)又要能堅(jiān)固地抵抗罐內(nèi)的 壓力，需要十分復(fù)雜嫻熟的金屬合成技術(shù)。早期，有些消費(fèi)者因?yàn)橄惹瞄_了 開蓋帶上的小孔，使罐內(nèi)碳酸作用的壓力沖出而斷裂。弗蘭茲及其他科學(xué)家 想出辦法來將外泄的氣體導(dǎo)離拉環(huán)，20世紀(jì)60年代期間，拉環(huán)的改良取得 了發(fā)明專利。

4.2

環(huán)保及安全問題

20世紀(jì)70年代中期，拉環(huán)這種銳利的垃圾也衍伸出新的問題。由于拉 環(huán)的尺寸極小，很容易被清理師傅忽略，因此很難清理干凈。（有意思的是， 一位男孩為了進(jìn)入吉尼斯世界紀(jì)錄收集了 27000個(gè)拉環(huán)。）廢棄的易拉罐拉 環(huán)常被動(dòng)物和魚誤吞，另外也會(huì)危及人們的人身安全，如許多在海邊玩耍的 游人不經(jīng)意被廢棄的拉環(huán)劃傷腳，還有不小心拉環(huán)誤入飲料罐內(nèi)，導(dǎo)致有人 誤食拉環(huán)而進(jìn)手術(shù)室等。為了解決這個(gè)問題，先行者們又開始集思廣益，新 的發(fā)明專利也隨之誕生。

解決四處散落的拉環(huán)的方法有好幾個(gè)，庫爾斯公司發(fā)明了兩段式開罐法， 不過這種方法需要相當(dāng)用力才能打開罐子，而且必須將按鈕推過銳利的洞口。 因此并未受到歡迎。

另一種方案是由奧瑪?布朗在1975年提出一一開蓋帶不分離的罐頭。 即雖然開蓋帶被拉起，但仍連著飲料罐上方，依然是一體。布朗的解決方案 包括讓飲用口往內(nèi)凹，使嘴唇碰不到銳利的邊緣，同時(shí)讓打開的開帶蓋遠(yuǎn)離 飲用者鼻子而平貼著罐頂。弗朗西斯?史佛提出的方案是將開蓋帶卷在罐頂 拉環(huán)之間以保護(hù)飲用飲料的人。但這些方案都不盡如人意，尖銳的金屬任然 卷曲在打開的罐頂上方。

直到1980年左右才出現(xiàn)了現(xiàn)在大多數(shù)啤酒罐使用的不分離開蓋帶，是 在庫爾斯按鈕式易拉罐的變形。由于開蓋帶被推入，但仍連著飲料罐上方， 垃圾問題和誤吞拉環(huán)等問題得到有效地解決。

4.3

開罐后再密封問題

易拉罐給我們的生活確實(shí)帶來了很多便利，發(fā)明家們依然沒有在精益求 精的道路上停下腳步，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，當(dāng)易拉罐內(nèi)的飲料不能立即喝完的時(shí) 候，罐子卻不能再密封了。不少發(fā)明家圍繞這一缺陷冥思苦想，1987年羅伯 特?威爾斯取得了一項(xiàng)重要的重新密封已開啟罐頭的美國專利。當(dāng)然，因?yàn)?想法和設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，人們似乎寧愿加快引用速度或是直接將未喝完的飲料 丟掉，也不愿在重新密封的新技術(shù)裝置上花費(fèi)更多的金錢和時(shí)間成本。

4.4

回收再利用問題

當(dāng)拉環(huán)取代開罐器后，原為啤酒而發(fā)明的鋁罐也同樣為可樂等軟性飲料 采用。不過鋁罐的一次性使用特征成為它的一大缺陷。由于20世紀(jì)70年 代早期，美國每年300億的速度消耗啤酒和飲料，超過半數(shù)的州議員考慮禁 止使用鋁罐。

這一問題也引起了環(huán)保人士和立法者的高度關(guān)注。于是飲料業(yè)開始回收 鋁罐，1975年，每4個(gè)鋁罐中就有一個(gè)會(huì)被回收。1990時(shí)達(dá)到60%的回收 率。廢舊的鋁罐最短六個(gè)星期就可以重新用來制造新的鋁罐。

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5易拉罐的現(xiàn)代創(chuàng)意與技術(shù)矛盾

到現(xiàn)代，人們也不斷在進(jìn)行著易拉罐的改良和創(chuàng)新。這其中也有不少新奇的

想法和創(chuàng)意。當(dāng)然，這些創(chuàng)新并非都可取，突出表現(xiàn)在系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)（33）可操

作性及其（36）裝置的復(fù)雜性之間的矛盾。人們更愿意接受最傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，而不

愿意費(fèi)時(shí)費(fèi)錢地嘗試這些復(fù)雜的新事物。

5.1

易拉罐內(nèi)翻式拉環(huán)

易拉罐拉環(huán)易拉斷的問題也困擾了人們幾十年之久，即便在今天，我們 仍然為不小心拉斷易拉環(huán)打不開易拉罐而傷神。內(nèi)翻式拉環(huán)的易拉罐便應(yīng)運(yùn) 而生。內(nèi)翻式拉環(huán)即開蓋時(shí)必須先往內(nèi)壓再往外翻才能打開，現(xiàn)在可口可樂 公司的可樂、芬達(dá)、雪碧，王老吉以及雪花啤酒都采用了這樣新型拉環(huán)內(nèi)翻 式拉環(huán)瓶口更大，飲用更便利，因此也更受企業(yè)和消費(fèi)者歡迎。但由于運(yùn)輸 和儲(chǔ)存過程中的衛(wèi)生狀況難以保證，這種內(nèi)翻式拉環(huán)的易拉罐容易將灰塵和 細(xì)菌帶入飲料。

這里反映的主要是技術(shù)參數(shù)（33）可操作性與（31）物體產(chǎn)生的有害因 素之間的矛盾。選擇內(nèi)翻式拉環(huán)，使得引用更便利，可操作性增強(qiáng)，但卻不 能保障衛(wèi)生，因此物體產(chǎn)生的有害因素增加了。這一矛盾在TRIZ矛盾矩陣表 中沒有對(duì)應(yīng)的解決辦法。。據(jù)業(yè)內(nèi)人士統(tǒng)計(jì)，目前易拉罐包裝的飲料行業(yè)里， 內(nèi)翻式和外拉式的拉環(huán)各占一半。

5.2

一種自帶吸管的易拉罐

此種實(shí)用新型易拉罐是出于直接用嘴接觸罐口不衛(wèi)生、不方便的缺陷而 設(shè)計(jì)的。這種帶吸管的易拉罐，包括一罐體，罐體的上蓋上設(shè)有易拉部分， 易拉部分上設(shè)有拉環(huán)，其特征在于：罐體內(nèi)設(shè)有吸管。吸管通過固定環(huán)將吸 管固接在易拉部分的下面。固定環(huán)是金屬環(huán)或塑料環(huán)，吸管是帶有波紋的 易彎管。由于吸管是設(shè)置在罐體內(nèi)，且位于易拉部分的下面，所以只要一打 開易拉罐，吸管就露出在外，隨即就可以使用吸管來飲用飲料了，非常方便， 也更衛(wèi)生。

5.3

易拉罐防灑蓋

現(xiàn)有的易拉罐飲料開啟后，如不小心內(nèi)部的飲料極易灑出，從而給消費(fèi) 者帶來不小的困擾和麻煩。易拉罐防灑蓋就是針對(duì)這個(gè)問題提出的新思路。 防灑蓋內(nèi)壁設(shè)有一圈凸菱，蓋體表面設(shè)有透孔，透孔處螺紋連接擋蓋。易拉 罐開啟后，可將蓋體蓋放在易拉罐的上頂面，使蓋體內(nèi)壁的凸菱卡在易拉罐 頂邊處，從而起到防止易拉罐內(nèi)部飲料灑出的作用；當(dāng)需要飲用罐中飲料時(shí)， 將蓋體表面透孔處的擋蓋取下，即可方便地飲用。

5.2、5.3反映的主要是技術(shù)參數(shù)（33）可操作性與（36）裝置的復(fù)雜性之間

的矛盾。這也是現(xiàn)代許多改良方案中體現(xiàn)出來的突出矛盾，很多想法的提出初衷

是好的，卻沒有很好地控制成本，且實(shí)用性不強(qiáng)。

致謝

本學(xué)期選修的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程是研究生所有課程里最喜歡的一門課。 雖然學(xué)時(shí)不長，但確實(shí)是有意義的。劉江南老師的授課方法也讓我體會(huì)到大 學(xué)生教育重在思維的培養(yǎng)而不是知識(shí)的灌輸。理論知識(shí)輔以案例分析，課堂 講解加以隨堂練習(xí)，知識(shí)的運(yùn)用過程也讓我感受到學(xué)習(xí)的樂趣和成果，加深 了對(duì)理論的理解。課程中阿奇舒勒所建立的TRIZ理論體系讓人敬佩，上世紀(jì)

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的50年代所歸納總結(jié)出產(chǎn)品開發(fā)的理論直到如今也有深刻的指導(dǎo)意義。而 這是在阿奇舒勒聯(lián)合前蘇聯(lián)的研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)、企業(yè)所組成的TRIZ研究團(tuán)體 在分析了世界近250萬份高水平發(fā)明專利后總結(jié)出來的，正是如此，才有了 我們今天所能借鑒參考的技術(shù)發(fā)展進(jìn)化遵循的規(guī)律，解決各種技術(shù)矛盾的創(chuàng) 新原理和法則。從另一個(gè)角度來看，產(chǎn)品的開發(fā)是需要大量的案例分析和原 始數(shù)據(jù)積累作為鋪墊的，好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)來自于生活，源于用戶需要。這也給 我研究生階段的學(xué)習(xí)以啟迪，研究“汽車新產(chǎn)品的定義和開發(fā)”方向，從事 相關(guān)領(lǐng)域的工作，也需要對(duì)汽車市場進(jìn)行系統(tǒng)地分析，切實(shí)地考慮用戶的需 求，數(shù)據(jù)的積累是及其重要的環(huán)節(jié)。

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