产品创新设计作业——易拉罐的设计

2024年2月4日发(作者：快乐的作文)

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经典产品开发案例——易拉罐

引言

易拉罐是我们日常生活中再常见不过的产品，而事实上早在1959年它 便诞生了，至今已有了 50多年的历史。挑选易拉罐作为案例分析，是因为 我相信简单却又经久的设计就是最成功的，这些经典产品历经了时间和用户 的考验，在易拉罐简单的设计背后却有许多值得学习的常识和经验。

生活中有很多这样的产品，比如拉链、圆珠笔、白炽灯、缝纫机、复印 机、剃须刀等等。这些发明悄然地改变了世界，伴随我们的生活工作。而我 们常常忽视了它们的优秀，在科技更新速度日益飞升的今天，大多数人变得 麻木，诸如“什么时候发明的”，“有什么独特的设计”，“功能是如何实现的” 这些问题也仅仅是和我们打了个照面而已。我们欣然地接受这些伟大的发明 家们的创造，对于我们而言，花尽可能少的时间知道它怎么使用就足够了， 甚至懒惰到可以包容一些并不合理的设计。

之所以叫易拉罐，是由于它在顶部的设计采用了易拉环的结构，这是一 次开启性的革命，也给人们的生活带来了极大的便利和享受。

1易拉罐的诞生与市场需求

我们知道，新产品的开发首先应该做的就是需求分析。需求分析首先要 确认已存在产品或系统的未确认缺点及未来可能发生的潜在问题，然后确认 用户目前及未来还没有满足的希望。首先，要了解，大部分灌装饮品如汽水、 啤酒等都注满二氧化碳，因此铝罐要承受的压力极大，约每6.5平方厘米需 要50公斤的力度，才能把拉盖开启。如何让使用者轻易将拉盖开启正式制 造拉盖的一大难题。

最早的铝罐需要分离式的开罐器，这一局限性使得许多场合下应用都不 便利。1959年，俄亥俄州的艾玛弗兰兹发现外出郊游时喝冰啤酒很困难，于 是他用汽车保险杠杆打开啤酒，弗兰兹想要找到更好的办法，思考如何将开 罐头的杠杆粘在杠杆上。他彻夜未眠，终于找到了发明的灵感，当然这也他 在达顿可靠工具制造公司的工作经验密不可分，他在金属的制作和刻痕上有 着丰富的经验积累，弗兰兹于1963年取得易拉罐的专利权。他也声明，易 拉罐不是他个人发明的，自1800年来大家就一直在研究这个问题，他所做 的知识找出将拉环粘到罐顶部的方法。

此后，易拉罐在美国成功研发并生产，由罐身、顶盖和底罐三片马口铁 材料制成。目前用来制作易拉罐的材料主要有两种：铝材和马口铁，王老吉、 红牛、露露等品牌用的是马口铁，可乐、雪碧等碳酸饮料品牌采用的是铝制 易拉罐。

2易拉罐的设计

2.1

易拉罐之结构设计

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最初的易拉罐设计是将一个拉环固定在事先划好的开盖带上，利用杠杆 作用和刻划痕迹，罐头先在开口上方打开，进一步拉开的动作将金属片拉离 罐头顶部，铝片沿着刻划的痕迹撕开，留下来的开口从罐子边缘延伸到（或 超过）罐子中心，这样在打开罐子饮用或倾倒饮料时，空气能由开口进入罐 内，让饮料轻松地流出。易拉罐拉环独特的设计一方面结束了钥匙型开罐器 的时代，另一方面也将在罐顶上打两个不同三角形切口的开罐动作减少为一 个拉的轻松动作。

拉环式易盖有两种形式：一种是小口式，拉环拉起时罐盖开启一小口， 由此小口可以吸出或倒也流体内装物，比如汽水类易拉罐就属于小口式；另 一种是大口式，拉环拉起时几乎整个罐盖都被揭开，以便取出固体、粉状或 高度粘自稠的内装物，最常见的就是各种八宝粥的内盖。

2.2

易拉罐之外观造型设计

易拉罐不仅在结构设计上独具匠心，几十年的易拉罐发展已经形成了鲜 明的易拉罐文化。许多易拉罐造型和风格颇具特色，在给人们生活提供便利 的同时，其精美的外观也增添了其观赏、休闲甚至收藏的价值。从罐装啤酒、 饮料、各类罐头食物、干货封存，易拉罐都有出色的表现。各厂商为了吸引 顾客眼球设计出别出心裁的图案，除了最经典的设计外，还有许多纪念罐， 它们以不同时期具有纪念价值的事件为主题进行设计，也收到众多私藏家的 青睐。我们所熟知的以热情活力的红色为主色调的Coca Cola，以清新自然地 绿色为基础色调的雪碧、七喜，还有鲜果橙色的芬达，都已经形成了自身的 外观艺术和易拉罐文化。

另外，废旧的易拉罐还可以加工制作成精美的工艺品，环保的同时赏心 悦目。

3易拉罐系统功能分析及技术参数描述

3.1易拉罐系统功能分析

易拉罐根据罐体的结构不同有三片罐和两片罐之分。三片罐由罐身、罐 底和罐盖组成；两片罐则由罐盖和带底的整体无缝的罐身组成。

3.2易拉罐技术参数描述

根据阿奇舒勒矛盾矩阵表上的39个通用工程参数，针对易拉罐这一系 统可以选定如下技术参数：

1）力（10）：消费者使用拉环拉开罐盖的作用力

2）强度（14）：拉环的抗拉强度

3）可靠性（27）：易拉罐的密封效果

4）可操作性（33）：消费者使用易拉罐的难易程度

5）物体产生的有害因素（31）：易拉罐产生的资源浪费和环境污染问题;

与罐体分开的拉环造成的安全隐患和清洁障碍。

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6）装置的复杂性（36）：易拉罐结构的复杂程度

4易拉罐出现的问题及解决方案

4.1

拉环断裂问题

要在罐头顶部刻划开盖带从而方便打开，同时又要能坚固地抵抗罐内的 压力，需要十分复杂娴熟的金属合成技术。早期，有些消费者因为先敲开了 开盖带上的小孔，使罐内碳酸作用的压力冲出而断裂。弗兰兹及其他科学家 想出办法来将外泄的气体导离拉环，20世纪60年代期间，拉环的改良取得 了发明专利。

4.2

环保及安全问题

20世纪70年代中期，拉环这种锐利的垃圾也衍伸出新的问题。由于拉 环的尺寸极小，很容易被清理师傅忽略，因此很难清理干净。（有意思的是， 一位男孩为了进入吉尼斯世界纪录收集了 27000个拉环。）废弃的易拉罐拉 环常被动物和鱼误吞，另外也会危及人们的人身安全，如许多在海边玩耍的 游人不经意被废弃的拉环划伤脚，还有不小心拉环误入饮料罐内，导致有人 误食拉环而进手术室等。为了解决这个问题，先行者们又开始集思广益，新 的发明专利也随之诞生。

解决四处散落的拉环的方法有好几个，库尔斯公司发明了两段式开罐法， 不过这种方法需要相当用力才能打开罐子，而且必须将按钮推过锐利的洞口。 因此并未受到欢迎。

另一种方案是由奥玛•布朗在1975年提出一一开盖带不分离的罐头。 即虽然开盖带被拉起，但仍连着饮料罐上方，依然是一体。布朗的解决方案 包括让饮用口往内凹，使嘴唇碰不到锐利的边缘，同时让打开的开带盖远离 饮用者鼻子而平贴着罐顶。弗朗西斯・史佛提出的方案是将开盖带卷在罐顶 拉环之间以保护饮用饮料的人。但这些方案都不尽如人意，尖锐的金属任然 卷曲在打开的罐顶上方。

直到1980年左右才出现了现在大多数啤酒罐使用的不分离开盖带，是 在库尔斯按钮式易拉罐的变形。由于开盖带被推入，但仍连着饮料罐上方， 垃圾问题和误吞拉环等问题得到有效地解决。

4.3

开罐后再密封问题

易拉罐给我们的生活确实带来了很多便利，发明家们依然没有在精益求 精的道路上停下脚步，人们逐渐发现，当易拉罐内的饮料不能立即喝完的时 候，罐子却不能再密封了。不少发明家围绕这一缺陷冥思苦想，1987年罗伯 特•威尔斯取得了一项重要的重新密封已开启罐头的美国专利。当然，因为 想法和设计过于复杂，人们似乎宁愿加快引用速度或是直接将未喝完的饮料 丢掉，也不愿在重新密封的新技术装置上花费更多的金钱和时间成本。

4.4

回收再利用问题

当拉环取代开罐器后，原为啤酒而发明的铝罐也同样为可乐等软性饮料 采用。不过铝罐的一次性使用特征成为它的一大缺陷。由于20世纪70年 代早期，美国每年300亿的速度消耗啤酒和饮料，超过半数的州议员考虑禁 止使用铝罐。

这一问题也引起了环保人士和立法者的高度关注。于是饮料业开始回收 铝罐，1975年，每4个铝罐中就有一个会被回收。1990时达到60%的回收 率。废旧的铝罐最短六个星期就可以重新用来制造新的铝罐。

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5易拉罐的现代创意与技术矛盾

到现代，人们也不断在进行着易拉罐的改良和创新。这其中也有不少新奇的

想法和创意。当然，这些创新并非都可取，突出表现在系统技术参数（33）可操

作性及其（36）装置的复杂性之间的矛盾。人们更愿意接受最传统的设计，而不

愿意费时费钱地尝试这些复杂的新事物。

5.1

易拉罐内翻式拉环

易拉罐拉环易拉断的问题也困扰了人们几十年之久，即便在今天，我们 仍然为不小心拉断易拉环打不开易拉罐而伤神。内翻式拉环的易拉罐便应运 而生。内翻式拉环即开盖时必须先往内压再往外翻才能打开，现在可口可乐 公司的可乐、芬达、雪碧，王老吉以及雪花啤酒都采用了这样新型拉环内翻 式拉环瓶口更大，饮用更便利，因此也更受企业和消费者欢迎。但由于运输 和储存过程中的卫生状况难以保证，这种内翻式拉环的易拉罐容易将灰尘和 细菌带入饮料。

这里反映的主要是技术参数（33）可操作性与（31）物体产生的有害因 素之间的矛盾。选择内翻式拉环，使得引用更便利，可操作性增强，但却不 能保障卫生，因此物体产生的有害因素增加了。这一矛盾在TRIZ矛盾矩阵表 中没有对应的解决办法。。据业内人士统计，目前易拉罐包装的饮料行业里， 内翻式和外拉式的拉环各占一半。

5.2

一种自带吸管的易拉罐

此种实用新型易拉罐是出于直接用嘴接触罐口不卫生、不方便的缺陷而 设计的。这种带吸管的易拉罐，包括一罐体，罐体的上盖上设有易拉部分， 易拉部分上设有拉环，其特征在于：罐体内设有吸管。吸管通过固定环将吸 管固接在易拉部分的下面。固定环是金属环或塑料环，吸管是带有波纹的 易弯管。由于吸管是设置在罐体内，且位于易拉部分的下面，所以只要一打 开易拉罐，吸管就露出在外，随即就可以使用吸管来饮用饮料了，非常方便， 也更卫生。

5.3

易拉罐防洒盖

现有的易拉罐饮料开启后，如不小心内部的饮料极易洒出，从而给消费 者带来不小的困扰和麻烦。易拉罐防洒盖就是针对这个问题提出的新思路。 防洒盖内壁设有一圈凸菱，盖体表面设有透孔，透孔处螺纹连接挡盖。易拉 罐开启后，可将盖体盖放在易拉罐的上顶面，使盖体内壁的凸菱卡在易拉罐 顶边处，从而起到防止易拉罐内部饮料洒出的作用；当需要饮用罐中饮料时， 将盖体表面透孔处的挡盖取下，即可方便地饮用。

5.2、5.3反映的主要是技术参数（33）可操作性与（36）装置的复杂性之间

的矛盾。这也是现代许多改良方案中体现出来的突出矛盾，很多想法的提出初衷

是好的，却没有很好地控制成本，且实用性不强。

致谢

本学期选修的产品创新设计课程是研究生所有课程里最喜欢的一门课。 虽然学时不长，但确实是有意义的。刘江南老师的授课方法也让我体会到大 学生教育重在思维的培养而不是知识的灌输。理论知识辅以案例分析，课堂 讲解加以随堂练习，知识的运用过程也让我感受到学习的乐趣和成果，加深 了对理论的理解。课程中阿奇舒勒所建立的TRIZ理论体系让人敬佩，上世纪

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的50年代所归纳总结出产品开发的理论直到如今也有深刻的指导意义。而 这是在阿奇舒勒联合前苏联的研究机构、大学、企业所组成的TRIZ研究团体 在分析了世界近250万份高水平发明专利后总结出来的，正是如此，才有了 我们今天所能借鉴参考的技术发展进化遵循的规律，解决各种技术矛盾的创 新原理和法则。从另一个角度来看，产品的开发是需要大量的案例分析和原 始数据积累作为铺垫的，好的产品设计来自于生活，源于用户需要。这也给 我研究生阶段的学习以启迪，研究“汽车新产品的定义和开发”方向，从事 相关领域的工作，也需要对汽车市场进行系统地分析，切实地考虑用户的需 求，数据的积累是及其重要的环节。

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