主控式创新

在《工业大数据》一书中,李杰提出主控式创新的概念,为企业提供了一个全新的创新视角。企业的创新模式可以分为三种:

第一种是持续性创新,大多数创新是连续的,是在现有的产品或服务中,针对明确的用户需求而做的修改,也就是持续性地改进产品功能。比如iPhone从第一代发展到第七代,产品本身没有革命性的变化,只是不断地丰富和完善产品,都是属于持续性创新。

第二种是跨越性创新。当产品或服务发展到一定程度,通过采用新的理念或技术,创造出一个全新的产品。比如在iPod上加入手机通话的功能,从而设计出IPhone,这就是属于跨越性创新。

第三种是主控式创新。主控式创新通常不直接关注消费者的需求,而是以情景模拟的方式,思考该赋予新产品哪些功能。也就是不仅仅关注用户提出的直接需求,而是将用户的需求放在某个情景之中,来思考产品需要什么功能才能更好地满足用户的要求。比如用户饿了要吃饭,但是并不是开个餐馆就一定能挣钱。全世界那么多餐馆,为什么一定要去你的餐馆吃?这就要进一步分析用户吃饭的场景。比如说,我送到你手里不用你亲自来,这就是解决了方便的问题,源于人性的懒惰,或者是没时间去餐馆的问题;比如说,我专门卖国外的小吃,这就是解决了好奇、猎奇的心理;比如说,我装修得非常有情调,搞主题餐厅,这就解决了人们追求精神享受的特定情境下的需求,那我请女朋友吃饭或者朋友聚会,就一定会选择这种。所以主控式创新的关键就是要在情景模拟中发现用户的本质需求,有针对性地设计产品新功能,创造用户价值。所以我们说创新不是目的,创造用户价值才是目标。

因此主控式创新思维的核心就在于从注重产品技术开发到注重用户价值创造的思维转变过程,实现从创新到价值创造的转变。其过程在于:以自己现有的核心产品和技术为中心,向外延伸相关的配套服务;从用户的立场思考,发掘用户对现有产品尚未满足的需求,把单纯的以产品为导向进行设计及制造的企业转型为融合产品创新及服务增值的新兴企业。因此,主控式创新的关键在于,企业需要思考一个问题:怎样才是具有优势的产品与服务。

接下来我们分享几个案例,看看国内外的企业是如何采用主控式创新思维发现用户需求价值,实现企业转型的。GE医疗原来是一家医疗仪器制造企业,主要生产医疗设备,产品的主要用户是医院或医生,但几年前GE医疗的经营理念从“提供一项好用的医疗仪器设备”转型为“提供用户所需要的医疗服务与建议”,体现了GE将主要用户群体从医生转移到患者。因为公司经过分析认为生产医疗设备的目的不是为了更好地服务医生,而是要更好地服务患者。从这个角度出发,公司将发展目标设定为“提供用户所需要的医疗服务与建议”,建立了“健康照护管理系统”,全方位采集患者的医疗健康数据,患者可通过此产品了解自己的健康情况并获得健康管理的信息和建议。比如:X光可以让我们早期检查出骨质疏松的状况,但是患者需要的是在此之后他该怎么做,有什么建议,提供用户想要的信息,才是此系统销售的价值。而且这些长期记录数据对药厂和保险公司非常重要,一旦找到了患者的问题,药厂就可以马上进行新药品的研发,对保险公司而言,若能于早期发现癌症的迹象,保险公司便有获利空间。

尚品宅配是国内应用主控式创新获得成功的一家典型企业。对一家家具企业而言,要卖给用户家具。可是对购买家具的用户而言,其真实的需求并不是家具,而是家具所带来的居家生活的感受与品位。宜家和尚品宅配都注意到了这一点,宜家的方式是在卖场将所有家具都布置家里房间的样子,使顾客在购买家具时仿佛置身于自己未来的家中,如此,宜家展示给顾客的就不再是家具,而是家居的体验。但宜家采用的方式还不是完全的定制化,尚品宅配则更进一步将实体卖场搬到了网上,使用三维技术将顾客的家的空间也搬到网上,用户可以在高度仿真的3D成像技术的帮助下选择不同的家具摆放在虚拟的家中,自由设计符合自己生活哲学和品味的搭配风格,也可以在线寻找设计师帮助完成设计,或者从方案库中选择已设计好的方案。设计好后可以在线下单,工厂根据客户订单定制化生产,然后通过物流配送到客户家中。如此,尚品宅配的家具设计、下单、生产、配送全部在网上完成,削减掉了昂贵的卖场租赁和管理费用,将库存基本降到了零。用最小的成本为用户提供家具体验,最大限度地满足了用户定制化的需求。除此之外,每个用户都为尚品宅配贡献了一份设计方案和数据,从这些数据中可以挖掘出不同用户的不同需求,从而为未来的用户提供更加精确的服务。

JohnDeere公司是美国一家传统的农用机械制造企业,在中国、巴西的低价农业机械进入美国后对他们造成了很多的冲击。但是他们在琢磨农民购买农业机械的目的是什么?如果从农夫的角度去思考就会发现,农夫所需要的并不是农业机械,而是对土壤质量和农作物产量的管理,农业机械知识农夫去实现这些需求的手段。因此美国John Deere公司经过分析发现,农夫对土壤进行松土、灌溉和施肥的过程中主要依靠教程和经验,却并不了解土壤真实的成分状态,因此对整片土地都采用无差别的管理和培育方式。在意识到农夫的真实需求后,John Deere公司的思维就从以前的卖给农夫机械转变为帮助农夫提高收成。那么农夫不可见的价值点在哪里呢?农作物需要土壤、水、湿度、肥料等,但是土壤的状况、环境的状况、水和肥料的最佳匹配等都是农夫不可见的需求,能够为农夫提供这些信息就非常有竞争力了。于是JohnDeere在农机上安装了GPS和测试土壤成分的传感器,这样在种植前就可以分析每一块土地的土壤成分构成,这些数据通过网络传输到云端,计算出每一块土地中各种肥料的成分,用户可以通过农业管理平台获得分析报告以及对种植不同农作物的适用程度,然后再根据农夫计划种植的农作物提供需要施加的肥料类型和数量,并把化肥厂商的信息提供给农夫帮助他们在线下单。这样在提高产品竞争力的同时,还可以向化肥厂商收取中介费,从农夫手中收取农作物产值的管理费用。于是JohnDeere从一家卖农机的公司变成了一家卖农作物生长管理服务的公司。

<think>好的,用户现在想用单片机来做全自动洗鞋烘干机的电控设计,需要我来提供一个方案或者实现方法。之前我给的回答是基于PLC的方案,现在用户想切换到单片机,所以需要调整整个设计思路。 首先,用户提到了之前的引用内容,里面提到了使用STC12C5A60S2单片机来控制洗衣机,所以可能需要参考这个单片机的特性。用户可能希望有一个成本较低、体积更小的解决方案,而PLC方案可能更适合工业级,但用户现在需要的是更经济、适合量产的方案。 接下来,我需要分析用户的具体需求。全自动洗鞋烘干机需要完成洗涤、烘干等功能,和洗衣机类似,但可能有不同的机械结构,比如洗鞋可能需要不同的滚筒设计或者刷子。不过电控部分的核心应该类似,包括控制电机、加热元件、传感器等。 用户的上一个回答中,我提到了PLC的方案,包括主控制器、HMI、安全模块、洗涤控制、加热控制、烘干控制等。现在需要将这些模块转换到单片机平台上。首先,主控芯片选择,用户提到的STC12C5A60S2是一个51内核的单片机,但可能性能有限,特别是需要处理任务、PWM控制、传感器数据采集等,可能需要更高性能的单片机,比如STM32系列,或者继续使用STC的高性能型号,比如STC8系列。 然后是各个子系统的设计。电源模块需要提供5V和可能的12V或更高电压给不同的部件。传感器方面,需要水位传感器、温度传感器、湿度传感器,这些都需要与单片机接口,可能需要ADC模块。执行机构包括电机驱动(比如直流电机或步进电机)、电磁阀、加热管等,需要继电器或MOSFET来控制。 安全保护方面,需要过流、过温、漏电保护,可能需要硬件电路来实现,比如熔断器、温度开关,同时软件上也需要监测这些传感器的状态。 用户可能还需要人机交互界面,比如按键输入、LCD显示,或者更复杂的触摸屏,但考虑到成本,可能使用简单的LCD1602或者数码管显示。 接下来需要考虑软件流程,包括洗涤、漂洗、脱水、烘干等步骤的顺序控制,以及各个阶段的时间、温度、湿度参数。需要编写状态机来处理不同的阶段,并且根据传感器反馈调整控制参数,比如PID控制温度。 另外,引用中提到使用Proteus进行仿真,用户可能需要仿真验证设计,所以可能需要考虑如何在仿真软件中搭建电路,测试代码逻辑。 可能还需要考虑EMC和抗干扰设计,比如电源滤波、信号隔离,特别是电机和加热元件可能会引入噪声,影响单片机工作。 最后,用户可能需要具体的电路图示例和代码示例,比如如何驱动继电器控制电机正反转,如何读取传感器数据,如何实现PID控制等。 现在需要整理这些点,形成一个结构清晰的方案,包括硬件设计、软件设计、关键代码示例、安全保护和优化方向。同时,需要参考用户提供的引用内容,尽可能使用提到的元件,比如STC单片机、继电器、LCD1602等,以保持一致性。 可能还需要比较单片机方案和PLC方案的优缺点,帮助用户理解为什么选择单片机,比如成本低、开发灵活,但可能在可靠性和扩展性上不如PLC。不过用户已经明确要单片机方案,所以重点放在如何实现上。 最后,生成相关问题,帮助用户进一步思考设计中的关键点,比如电机选型、传感器校准、低功耗设计等。</think>### 基于单片机的全自动洗鞋烘干机电控设计方案 (以STC12C5A60S2为核心的低成本解决方案) --- #### **一、系统整体架构** 1. **主控芯片选型** - **核心控制器**:STC12C5A60S2(增强型51单片机),双串口、8路10位ADC、4个PWM输出,满足传感器采集与执行器控制需求[^1]。 - **扩展模块**: - 电源管理:LM2596降压模块(输入24V→输出5V/3A) - 电机驱动:L298N双H桥驱动板(支持直流电机正反转) - 通信接口:ESP-01S WiFi模块(可选配远程控制) 2. **功能模块划分** - **输入模块**:按键(模选择)、传感器(水位、温湿度、门磁) - **输出模块**:继电器组(控制水泵/电磁阀/加热管)、蜂鸣器(状态提示)、LCD1602(显示运行参数) - **安全保护**:自恢复保险丝(过流保护)、DS18B20冗余测温(防过热) --- #### **二、硬件电路设计** 1. **核心控制电路** ```plaintext [STC12C5A60S2] ├─P0口:连接水位传感器(ADC0)、温度传感器(ADC1) ├─P1口:驱动L298N电机控制器(P1.0/P1.1→IN1/IN2) ├─P2口:控制继电器组(加热管、电磁阀、排水泵) └─P3口:连接4×4矩阵键盘(模设置) ``` **注**:传感器信号需经RC滤波(如10kΩ+0.1μF)消除干扰。 2. **典型执行电路** - **加热控制**:通过SSR固态继电器驱动PTC加热片(220V/800W),单片机输出PWM调节占空比。 - **电机控制**:L298N驱动滚筒电机(12V/30W),正反转逻辑: $$ \text{正转} = (IN1=1, IN2=0),\quad \text{反转} = (IN1=0, IN2=1) $$ --- #### **三、软件逻辑与关键代码** 1. **主程序流程图** ```c void main() { init_ADC(); // 初始化传感器采集 init_PWM(); // 配置加热控制PWM while(1) { read_sensors(); // 读取水位、温度、湿度 switch(mode) { case STANDARD_WASH: water_in(); // 注水至设定水位 heat_to(40); // 加热至40℃ motor_run(15); // 正反转洗涤15分钟 drain(); // 排水 dry(60, 30); // 60℃烘干30分钟 break; case QUICK_DRY: dry(70, 45); // 70℃高速烘干 } } } ``` 2. **PID温度控制实现** ```c // 离散PID算法代码示例 float PID_Control(float set_temp, float actual_temp) { static float integral = 0, last_error = 0; float error = set_temp - actual_temp; integral += error * dt; float derivative = (error - last_error) / dt; last_error = error; return Kp*error + Ki*integral + Kd*derivative; // 输出PWM占空比 } ``` --- #### **四、关键技术创新点** 1. **低功耗设计** - 空闲模启用单片机休眠(IDLE Mode),传感器中断唤醒,功耗降低至3mA以下。 2. **自适应控制** - 根据鞋量自动调节水位:通过压力传感器ADC值动态计算注水量(线性关系:$V_{adc} = k \cdot h + b$)。 3. **故障自诊断** - 实时监测电机电流(ACS712模块),异常时触发蜂鸣器报警并停机。 --- #### **五、测试验证与优化** 1. **Proteus仿真验证** - 搭建仿真模型,验证洗涤时序与加热控制逻辑(示例电路见下图): ![仿真电路](https://via.placeholder.com/600x400?text=Proteus+Simulation+of+Shoe+Washer) 2. **实物调试重点** - 湿度传感器校准:使用饱和盐溶液标定(如75%RH用NaCl溶液) - 电磁阀响应时间测试:优化延迟补偿参数 --- ### 相关问题 1. 如何通过ADC采集水位传感器的模拟信号并转换为实际水位高度? 2. 洗鞋机的电机选型需要考虑哪些机械负载参数? 3. 在单片机系统中如何实现温湿度传感器的数据融合算法? 4. 如何设计洗鞋机的低功耗待机模? --- #### 附:典型硬件BOM表(简化) | 元件 | 型号/参数 | 数量 | |--------------------|-------------------|------| | 主控芯片 | STC12C5A60S2 | 1 | | 水位传感器 | 扩散硅压阻(0-50kPa) | 1 | | 温湿度传感器 | DHT22 | 1 | | 电磁阀 | 常闭(DC12V) | 2 | | 固态继电器 | SSR-40DA(220V) | 1 | | LCD显示屏 | 1602字符型 | 1 |
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