产品开发设计方案篇1
关键词：机械产品；方案设计方法；发展趋势
引 言
科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时代发展的需要。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的发展趋势。
根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。
1、系统化设计方法
系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。
系统化设计思想于70年代由德国学者pahl和beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准vdi2221“技术系统和产品的开发设计方法。
制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准vdi2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：
(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。
(2)将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。
(3)将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。
由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。
1.1 设计元素法
用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。
1.2 图形建模法
研制的“设计分析和引导系统”kaleit，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。
将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。
文献［11］将语义设计网作为设计工具，在其开发的活性语义设计网ask中，采用结点和线条组成的网络描述设计，结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等)，线条用以调整和定义结点间不同的语义关系，由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型，使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达，实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。
1.3 “构思”—“设计”法
将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。
将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。roper，h.利用图论理论，借助于由他定义的“总设计单元(ge)”、“结构元素(ke)”、“功能结构元素(fke)”、“联接结构元素(vke)”、“结构零件(kt)”、“结构元素零件(ket)”等概念，以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于“构思”和“设计”阶段。
从设计方法学的观点出发，将明确了设计任务后的设计工作分为三步：1)获取功能和功能结构(简称为“功能”)；2)寻找效应(简称为“效应”)；3)寻找结构(简称为“构形规则”)。并用下述四种策略描述机械产品构思阶段的工作流程：策略1：分别考虑“功能”、“效应”和“构形规则”。因此，可以在各个工作步骤中分别创建变型方案，由此产生广泛的原理解谱。策略2：“效应”与“构形规则”(包括设计者创建的规则)关联，单独考虑功能(通常与设计任务相关)。此时，辨别典型的构形规则及其所属效应需要有丰富的经验，产生的方案谱远远少于策略1的方案谱。策略3：“功能”、“效应”、“构形规则”三者密切相关。适用于功能、效应和构形规则间没有选择余地、具有特殊要求的领域，如超小型机械、特大型机械、价值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：针对设计要求进行结构化求解。该策略从已有的零件出发，通过零件间不同的排序和连接，获得预期功能。
1.4 矩阵设计法
在方案设计过程中采用“要求—功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求—功能”逻辑树建立“要求—功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。
kotaetal将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的一个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示；在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。
1.5 键合图法
将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方法。
2、结构模块化设计方法
从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件strat。
认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。
提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口(联接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和cad技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和cad技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。
以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。
根据机械零部件的联接特征，将其归纳成四种类型：1)元件间直接定位，并具有自调整性的部件；2)结构上具有共性的组合件；3)具有嵌套式结构及嵌套式元件的联接；4)具有模块化结构和模块化元件的联接。并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。
在进行机械系统的方案设计中，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象以便于实现映射算法。
3、基于产品特征知识的设计方法
基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。
机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为下述几种。
3.1 编码法
根据“运动转换”功能(简称功能元)将机构进行分类，并利用代码描述功能元和机构类别，由此建立起“机构系统方案设计专家系统”知识库。在此基础上，将二元逻辑推理与模糊综合评判原理相结合，建立了该“专家系统”的推理机制，并用于四工位专用机床的方案设计中。
利用生物进化理论，通过自然选择和有性繁殖使生物体得以演化的原理，在机构方案设计中，运用网络图论方法将机构的结构表达为拓扑图，再通过编码技术，把机构的结构和性能转化为个体染色体的二进制数串，并根据设计要求编制适应值，运用生物进化理论控制繁殖机制，通过选择、交叉、突然变异等手段，淘汰适应值低的不适应个体，以极快的进化过程得到适应性最优的个体，即最符合设计要求的机构方案。
3.2 知识的混合型表达法
针对复杂机械系统的方案设计，采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合，这一点已得到我国许多设计学者的共识。
在研制复杂产品方案设计智能决策支持系统dmdss中，将规则、框架、过程和神经网络等知识表示方法有机地结合在一起，以适应设计中不同类型知识的描述。将多种单一的知识表达方法(规则、框架和过程)，按面向对象的编程原则，用框架的槽表示对象的属性，用规则表示对象的动态特征，用过程表示知识的处理，组成一种混合型的知识表达型式，并成功地研制出“面向对象的数控龙门铣床变速箱方案设计智能系统gbcdis”和“变速箱结构设计专家系统gbsdes”。
3.3 利用基于知识的开发工具
在联轴器的cad系统中，利用基于知识的开发工具nexpert-object，借助于面向对象的方法，创建了面向对象的设计方法数据库，为设计者进行联轴器的方案设计和结构设计提供了广泛且可靠的设计方法谱。则利用nexpert描述直线导轨设计中需要基于知识进行设计的内容，由此寻求出基于知识的解，并开发出直线导轨设计专家系统。
3.4 设计目录法
构造了“功能模块”、“功能元解”和“机构组”三级递进式设计目录，并将这三级递进式设计目录作为机械传动原理方案智能设计系统的知识库和开发设计的辅助工具。
3.5 基于实例的方法
在研制设计型专家系统的知识库中，采用基本谓词描述设计要求、设计条件和选取的方案，用框架结构描述“工程实例”和各种“概念实体”，通过基于实例的推理技术产生候选解来配匹产品的设计要求。
4、智能化设计方法
智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。
在利用数学系统理论的同时，考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学vdi2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件muse。
在进行自动取款机设计时，把产品的整个开发过程概括为“产品规划”、“开发”和“生产规划”三个阶段，并且充分利用了现有的cad尖端技术——虚拟现实技术。1)产品规划—构思产品。其任务是确定产品的外部特性，如色彩、形状、表面质量、人机工程等等，并将最初的设想用cad立体模型表示出，建立能够体现整个产品外形的简单模型，该模型可以在虚拟环境中建立，借助于数据帽和三维鼠标，用户还可在一定程度上参与到这一环境中，并且能够迅速地生成不同的造型和色彩。立体模型是检测外部形状效果的依据，也是几何图形显示设计变量的依据，同时还是开发过程中各类分析的基础。2)开发—设计产品。该阶段主要根据“系统合成”原理，在立体模型上配置和集成解元素，解元素根据设计目标的不同有不同的含义：可以是基本元素，如螺栓、轴或轮毂联接等；也可以是复合元素，如机、电、电子部件、控制技术或软件组成的传动系统；还可以是要求、特性、形状等等。将实现功能的关键性解元素配置到立体模型上之后，即可对产品的配置(设计模型中解元素间的关系)进行分析，产品配置分析是综合“产品规划”和“开发”结果的重要手段。3)生产规划—加工和装配产品。在这一阶段中，主要论述了装配过程中cad技术的应用，提出用计算机图像显示解元素在相应位置的装配过程，即通过虚拟装配模型揭示造形和装配间的关系，由此发现难点和问题，并找出解决问题的方法，并认为将cad技术综合应用于产品开发的三个阶段，可以使设计过程的综合与分析在“产品规划”、“开发”和“生产规划”中连续地交替进行。因此，可以较早地发现各个阶段中存在的问题，使产品在开发进程中不断地细化和完善。
我国利用虚拟现实技术进行设计还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，重点研究了按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的opengl技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察，如运动中机构间的衔接状况是否产生冲突等等。
将构造标准模块、产品整体构造及其制造工艺和使用说明的拟订(见图1)称之为快速成型技术。建议在产品开发过程中将快速成型技术、多媒体技术以及虚拟表达与神经网络(应用于各个阶段求解过程需要的场合)结合应用。指出随着计算机软、硬件的不断完善，应尽可能地将多媒体图形处理技术应用于产品开发中，例如三维图形(立体模型)代替装配、拆卸和设计联接件时所需的立体结构想象力等等。
利用智能型cad系统sigraph-design作为开发平台，将产品的开发过程分为概念设计、装配设计和零件设计，并以变量设计技术为基础，建立了胶印机凸轮连杆机构的概念模型。从文献介绍的研究工作看，其概念模型是在确定了机构型、数综合的基础上，借助于软件sigraph-design提供的变量设计功能，使原理图随着机构的结构参数变化而变化，并将概念模型的参数传递给下一级的装配模型、零件设计。
5、各类设计方法评述及发展趋势
综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，使整个设计过程系统化，使设计有规律可循，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。
结构模块化设计方法视具有某种功能的实现为一个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。由于实体与功能之间并非是一一对应的关系，一个实体通常可以实现若干种功能，一个功能往往又可通过若干种实体予以实现。因此，若将结构模块化设计方法用于一般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科领域知识。
机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。
目前，智能化设计方法主要是利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计，直观性较好，开发初期用户可以在一定程度上直接参与到设计中，但系统性较差，且零部件的结构、形状、尺寸、位置的合理确定，要求软件具有较高的智能化程度，或者有丰富经验的设计者参与。
值得一提的是：上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系，如结构模块化设计方法中，划分结构模块时就蕴含有系统化思想，建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法，此外，基于产品特征知识的设计同时又是方案智能化设计的基础之一。在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。
产品开发设计方案篇2
关键词：试制；同步工程；研究
中图分类号：U466文献标识码：a文章编号：1005-2550（2016）02-0074-05
Researchandapplicationofthetrialofsynchronousengineering
LiuShang-long，wangwei-zhen，SunFeng-mei，ZhuLi-ping，
ShenQi-ming，ZhangYi-bin
（DongfengmotorCorporationtechnicalCenter，wuhan430058，China）
abstract：producttrialisanindispensablelinkintheprocessofproductdevelopment，caneffectivelycorrectproductdesignscheme，toenhancetheabilityoftrialverificationisanimportantmeanstoimproveR&Dcapabilities.throughtheresearchontrialsynchronizationandapplicationengineering，canbroadenthescopeofworkofthetrialverification，sothatyoucanassistproductdesignersinproductdesign，fullyconsiderthefollow-upprocessrequirements，greatlyimprovethedesignquality.
Keywords：trial；synchronousengineering；research
1研究背景
在经济全球化、贸易自由化和社会信息化的新形势下，全球汽车制造企业之间竞争日趋激烈。中国汽车市场近几年的飞速发展，使整车企业新品投放市场的速度不断加快，要想赢得竞争，就要以市场为中心，最快速地响应市场变化，并迅速赢得市场与用户。面对严峻的市场环境，国内自主品牌乘用车企业纷纷出台措施增强竞争实力，重点提升产品质量和品牌影响力，以便在未来的竞争中谋求生存乃至实现增长。而其中，提高产品质量无疑是重中之重。
产品试制在产品研发链（设计--试制--试验）中处于承上启下的地位，产品试制不仅为能够为后续试验提供实物，更重要的是可以有效地验证产品设计方案，发掘设计问题，提升产品开发质量，进而减少因设计变更引起的工业化过程中重复投入及延误商机的风险。
传统的试制验证工作是在产品设计方案确定后开始，与产品设计是串行关系，导致新车开发周期为60个月。而随着个性化需求增长、商品化竞争的日趋激烈，各主机厂纷纷研究缩短新车研发周期加快商品化进程的策略，新车开发周期已缩短至36个月左右。试制同步工程的实施不仅有效缩短了研发周期，同时能够提前发掘设计质量问题，提升开发质量。图1是试制同步工程模式与传统试制工作模式的差异对比。
从图1可以看出试制同步工程模式中，试制工程师在设计构想及方案评审时即介入产品研发工作，通过对产品结构工艺性分析，提前识别产品的工艺加工可行性、成本的合理性等问题，提出改进建议，提升产品开发质量及成本竞争力。同时将试制准备工作由产品图纸后启动，优化至试制准备工作在产品图纸后结束，有效缩短了产品开发周期。
2研究内容
2.1试制同步工程与产品开发的关系
产品开发大致可以分为五个阶段：前期研究、方案设计、工程设计、生产准备、试生产。产品开发过程中，会在量产线下进行两轮样车试制：骡子车和et0样车。无论哪一类样车试制验证工作都可以分为五个阶段：试制同步工程、工艺文件设计、零部件试制、装配验证、评价与总结。
试制同步工程是试制验证工作的一个阶段，同样也是试制验证工作的重中之重。通过图2，我们可以清楚地看到试制验证与产品开发的关联关系，进而准确地找到试制同步工程同产品开发的关系。
2.2试制同步工程的目标及分解
试制同步工程的核心思想是提升产品开发质量。只有将试制验证工作充分同步于产品开发，才能在产品设计阶段，及时优化设计方案，提升产品开发质量。
由于试制同步工程的时间跨度较大、涉及责任单位较多，为充分优化设计方案，并实现试制同步工程的目标，我们分阶段、分模块去管控。根据试制同步工程内容开展的先后顺序，将试制同步工程分为四个阶段：前期介入、方案策划、工程可行性分析、工艺文件准备。每个阶段都有其目标，阶段目标的实现是通过模块管控的方式。通过图3可以看出每个阶段都有对应的模块去管理。通过这种分阶段和分模块的分解方式，可以将试制同步工程的总体目标，分阶段去实现，以促进产品设计质量的提升。
2.3试制同步工程模块内容设计
根据2.2描述，为更好地优化设计方案，提升产品开发质量，将试制同步工程的内容细化，划分为十个模块：信息收集、试制启动、整车试制方案策划、整车试制方案评审、Bom验证、虚拟验证与评价、零部件验证、焊接验证、装配验证、文件编制。模块管控方法的应用，可以让试制过程中各岗位并行开展各模块工作，减少工作重复，大大提高试制同步工程效率，使得产品设计优化时间更加充分。所以对模块中内容的设计显得尤为重要，既要保证内容能够涵盖整个试制同步工程，又要保证各模块中的内容无交集。经过纵向（试制同步工程子阶段）和横向（试制各岗位）的分析，形成了模块内容框架。
2.3.1信息收集
前期介入主要是通过获取产品开发信息（商品预概念、整车定义、项目主计划草案等），及时掌握项目进度及开发特点，主要包括获取整车定义及项目主计划、解析样车试制需求等。
2.3.2试制启动
试制启动是在试制部门内部对项目背景、整车配置及技术方案、整车开发主日程、样车试制目的等进行说明，并对样车试制策划进行沟通、确认的一项活动。其核心意思是向试制小组通报试制工作量，以指导试制各岗位开展后续工作。主要包括确认试制目的是否明确、判断设计构想是否支撑试制工艺方案的制定等。
2.3.3整车试制方案策划
根据产品开发的设计任务书、项目主计划、样车数量/配置/用途、产品数据（含产品构想、3D等），试制各岗位对零部件试制方案进行策划、识别质量控制内容及目标、调研试制供应商及工艺等，以制定出初步的整车试制方案。
2.3.4整车试制策划评审
对试制各岗位所做的试制策划方案进行汇总，组织专家组对方案进行评审，对不满足试制QCD要求的方案进行修正，确保整车试制方案能够准确指导各试制岗位开展实际工作。
2.3.5Bom验证
根据产品Bom和制造Bom，试制工程师对其进行校核，发掘出Bom中的设计问题，保证样车所挂组块的完整性、零部件层级的正确性等。
2.3.6虚拟验证与评价
在产品还处于3D数据的设计阶段，试制工程师提前介入，对冲压件、注塑件等进行工程可行性分析，尽可能将设计问题降至最低。
2.3.7零部件验证
专业设计部门在零部件设计的同时，试制工程师对零部件的图纸定义、技术要求、制造工艺性进行分析，并对发现的设计问题进行归纳、分析、对策、建议，为优化产品设计提供参考依据。
2.3.8焊接验证
焊接试制工程师在车身设计过程中，对尺寸工程、焊接工艺性、图纸完整性等进行分析，为优化车身设计方案提供工程技术参考。
2.3.9装配验证
在整车数模搭建过程中，装配工艺人员对数模进行分析校核，对有可能影响装配工艺性的设计问题提出修改意见。
2.3.10文件编制
结合整车试制策划的内容和细化的产品设计，试制工程师开始零部件试制工艺方案、设计Biw及零部件质量检查方案、设计装配工装等试制工装、组织关键总成（含试制工装）试制工艺评审等，以确保在设计文件确定的同时，相关试制工艺文件也同步确定。
2.3.11模块内容设计小结
通过对各模块内容的设计，规范了试制各岗位所要做的工作，形成了利用模块实现试制同步工程目标的一套较为完整的体系。随着试制能力的提升，对moldflow软件、Catia等工具的熟练运用，从而对各模块中内容不断优化、补充、完善，使试制同步工程的目标达成更加有效，更好地协助设计部门优化设计方案，提高设计质量。
2.4试制同步工程运作模式
为了更好地运转试制同步工程的相关信息，保证设计与试制、试制各岗位之间信息交流的及时性、准确性，控制设计质量问题的流出率，需要对试制同步工程各子阶段的模块工作进行联系，确保试制工程师能有序地开展试制同步工程。图4描述了在试制同步工程过程中设计部门和试制部门的工作职责、模块工作需要的设计输入、模块之间的联系。
3应用效果
通过试制同步工程在自主乘用车和军品上的应用，项目开发中在质量和周期上得到了较好地效果：
①优化设计方案。试制工程师在对产品初步数据进行分析时，能够提出工艺等方面的要求，使设计师在设计方案制定时充分考虑设计和工艺两方面的要求，保证了产品质量（Q）、成本（C）最佳匹配，以a车后托架总成为例，在设计师在对后托架总成进行设计的同时，试制工程师同步介入，对图纸进行校核，并提出建议，最终被设计采纳。
正因后托架总成的试制同步工程及时开展，完善了设计方案，避免因修改工装造成费用（节省约5万元）和时间的浪费（缩短周期约25天）。而且第一批试制样件关键尺寸的合格率达到90%，经过实车验证，满足装配要求。并顺利通过3.6万公里耐久试验和台架疲劳试验，保证工程图纸的按时发放，确保了a车的顺利上市。
以上，我们不难看出试制同步工程的开展既可以保证设计质量，又能减少零件试制验证次数，缩短样件开发周期，降低试制成本。
②有效、合理压缩试制周期。根据试制同步工程的流程和规范，试制工程师清楚掌握介入产品设计的时间和内容，并根据设计数据的状态展开适当的工作，充分保证了设计和试制的连续性，极大程度控制了试制周期（D），为项目质量改进留出足够的周期。如图5所示，相对于常规工作模式，采用试制同步工程模式后各项目有效压缩的试制周期均在为65天左右。
4结论
通过对试制同步工程与产品开发的关系、试制同步工程目标的研究，识别出同步工程模块内容及相关输入输出，构建出较完善的试制同步工程体系，促进产品开发的质量（Q）、成本（C）、周期（D）目标达成。并通过多个项目上的实际应用、归纳与总结，为后续新车型的开发提供可借鉴的案例，为持续、有效地提升了产品开发质量提供支持。该课题研究的意义归纳如下：
①解决了试制同步工程中“为什么干？干什么？什么时候干？谁去干？怎么去干？”五个重要问题；
②为试制工程师开展试制同步工程提供行动指南，通过点检表对试制同步工程进行自查，保证工作的完整性、准确性；
③通过对新车型研发项目应用结果的总结，形成设计质量问题防止再发管控表，为设计师优化设计方案提供借鉴。
参考文献：
[1]常思勤.同步工程在汽车行业中的应用[J].世界汽车，1996，4，21-22.
产品开发设计方案篇3
关键词：产品开发；知识管理；制造现场
Doi：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.207
产品个性化需求的增加和更新换代速度加快，要求企业在最短时间内开发出满足用户要求的新产品，这就对企业的产品研制开发能力提出了极大挑战。信息化条件下，产品开发知识的管理和重用已经成为加速产品开发和产品开发能力持续提升的关键环节，知识重用是应对市场挑战的重要方法，将企业在产品开发和生产过程中积累的知识应用于新产品研制，可以最大程度地利用成熟的设计，减少试制和试验环节，提高产品的通用化程度，缩短开发过程，加速新产品上市的周期。
1产品开发知识的重用现状
目前，产品开发过程中的运用的知识主要来源于领域专家知识获取、成熟产品实例总结和产品数据库知识挖掘，主要包括产品设计知识（如结构方案设计和详细工程设计）、制造工艺知识（如产品工艺方案和零部件工艺过程）和生产操作知识（如加工、装配、处理和检验等具体操作的方法、工具、设备、步骤、参数、规范以及实践经验、窍门等），通常是针对具体使用部门一次性地建立支持产品开发过程的知识库，品设计人员、工艺规划人员及现场操作人员选用和借鉴，知识库中的产品开发知识一般是静态的、各个知识库之间是独立的。产品开发过程中，由于部门之间的分工，产品的设计和工艺规划分别由设计部门和工艺部门完成，生产部门根据产品和工艺设计的结果，按照生产计划组织生产，重点关心当前产品的制造质量和进度，虽然在新产品的研制开发过程中不同部门（如市场部门、设计部门、工艺部门、生产部门、质量部门和采购部门等）在制造现场要针对产品制造、检验和调试等环节进行大量的协调，但包括试制在内的制造现场由于缺乏相应的机制和手段，只满足于现场质量问题的解决，而没有进行知识的收集和分类，没有实现产品开发过程的知识闭环管理。其后果是，一方面，制造现场的知识随着新产品开发过程结束而流失于知识库之外，无法重用；另一方面，产品知识库难以随着新产品开发案例的增加和产品系列开发过程的推进而不断扩充和更新。
2现场制造知识的内容及作用
产品制造现场知识，主要包括产品设计知识、工艺知识和操作知识，以冲压模具为例，设计知识包括模具结构方案，各种功能机构和系统，模架类型，零件的材料、性能、结构、形状、尺寸与公差，凸凹模间隙，标准件选用等；工艺知识包括自制零件的加工处理、装配连接、检测调试等工艺过程和方法，操作知识包括工作零件和辅助零件的机械加工、特种加工、热处理、表面处理操作，装配和连接操作，几何尺寸和理化性能检验操作，模具安装调试操作等。制造现场不但完成零件制造和产品装配，而且进行安装调试，可以全面地验证产品的功能、性能对设计要求的符合性，以及产品的生产性和经济性，在产品制造现场要对不满足设计要求和不符合工艺性的产品设计和工艺设计进行的协调、改进和处理，直到获得合理可行的工程方案，其方法和结果是生产一线最直接、最宝贵的产品研制知识，不但给出了经过验证的合理解决方案，而且记录了不合理的方案及其原因，可以看作是一种新产品由不成熟到成熟的进化过程。其中合理的方案可以为以后新产品开发借鉴；而不合理的方案可以作为禁忌，避免不必要的重复试错，针对产品设计对象（如结构设计、系统设计、零件设计、部件装配工艺、零件加工工艺，特定工序操作等）建立最终合理方案和之前的不合理方案之间的关联，可以使产品开发人员在借鉴成熟的设计方案时，深刻理解所选择案例的原因，达到既知其然，又知其所以然。这部分知识对于经验不足的产品开发人员非常关键，可以减少设计和工艺上的不合理和差错的发生，但没有得到足够的重视。
3现场制造知识的管理和重用
为了有效地重用制造现场知识，减少试制和试验成本，提高产品开发的效率，需要将现场制造知识纳入产品开发知识库之中，并且在知识库建立之处就规划产品制造现场知识的添加和维护的接口工具，方便后续新产品开发过程中制造现场知识的入库。其具体方法为：现场制造人员提交协调、改进和处理记录；产品开发相关人员（如方案设计人员、零件设计人员、工艺规划人员、质量检验人员等）总结归纳，形成产品开发知识；知识库维护人员根据知识的分类属性自动编码，并添加至知识库系统。其中产品开发知识组织方法如下：将产品开发知识按照层次划分为产品、部件（如导向装置、压料装置、出件装置等）、零件（如成形零件和各类辅助零件）和结构要素（如孔、槽、筋、圆角、表面等）；将产品开发知识按照使用过程划分为设计知识、工艺知识和操作知识；将产品开发知识按照产品类型（如冲切模具、弯曲模具、成形模具等）和系列（如冲切模具可以按照凸凹模形状和尺寸细分）进行归类，从以上三个维度进行产品开发知识的组织，定义每个维度的属性，并赋予每个属性值以特定的编码。这样，一则知识根据其三个维度的属性值对应一个特定的编码，便于产品知识的计算机存储和检索。
4结论
新产品开发中制造现场知识是产品开发过程的自然增值，是企业最有价值的资源，有效地管理和利用产品开发知识是企业产品开发能力的提升的关键。
参考文献：
[1]Vana，Joane.Validknowledgefortheprofessionaldesignoflargeandcomplexdesignprocesses[J].DesignStudies，2005，26（04）：379-404.
产品开发设计方案篇4
［关键词］机械产品方案设计方法发展趋势
根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。
一、系统化设计方法
系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。系统化设计思想于70年代由德国学者pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDi2221“技术系统和产品的开发设计方法。由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。
1.设计元素法。用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。
2.图形建模法。研制的“设计分析和引导系统”KaLeit，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。
3.“构思”―“设计”法。将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。Roper，H.利用图论理论，借助于由他定义的“总设计单元(Ge)”、“结构元素(Ke)”、“功能结构元素(FKe)”、“联接结构元素(VKe)”、“结构零件(Kt)”、“结构元素零件(Ket)”等概念，以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于“构思”和“设计”阶段。
4.矩阵设计法。在方案设计过程中采用“要求―功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求―功能”逻辑树建立“要求―功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的一个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示；在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。
5.键合图法。借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方法。
二、结构模块化设计方法
从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件StRat。认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。
三、基于产品特征知识的设计方法
基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。
四、智能化设计方法
智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。在利用数学系统理论的同时，考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDi2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件mUSe。
我国利用虚拟现实技术进行设计还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，重点研究了按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的openGL技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察，如运动中机构间的衔接状况是否产生冲突等。
五、各类设计方法评述及发展趋势
综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，使整个设计过程系统化，使设计有规律可询，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。
结构模块化设计方法视具有某种功能的实现为一个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。因此，若将结构模块化设计方法用于一般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科领域知识。
机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。
目前，智能化设计方法主要是利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计，直观性较好，开发初期用户可以在一定程度上直接参与到设计中，但系统性较差，且零部件的结构、形状、尺寸、位置的合理确定，要求软件具有较高的智能化程度，或者有丰富经验的设计者参与。
在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。网络技术的蓬勃发展，异地协同设计与制造，以及从用户对产品的功能需求设计加工装配成品这一并行工程的实现成为可能。但是，达到这些目标的重要前提条件之一，就是实现产品方案设计效果的三维可视化。为此，不仅三维图形软件、智能化设计软件愈来愈多地应用于产品的方案设计中，虚拟现实技术以及多媒体、超媒体工具也在产品的方案设计中初露锋芒。
机械产品的方案设计正朝着计算机辅助实现、智能化设计和满足异地协同设计制造需求的方向迈进，由于产品方案设计计算机实现方法的研究起步较晚，目前还没有成熟的、能够达到上述目标的方案设计工具软件。作者认为，综合运用文中四种类型设计方法是达到这一目标有效途径。虽然这些方法的综合运用涉及的领域较多，不仅与机械设计的领域知识有关，而且还涉及到系统工程理论、人工智能理论、计算机软硬件工程、网络技术等各方面的领域知识，但仍然是产品方案设计必须努力的方向。国外在这方面的研究已初见成效，我国设计学者也已意识到CaD技术与国际交流合作的重要性，及其应当采取的措施。
参考文献:
[1]机械设计手册编委会:机械设计手册.机械工业出版社,2004
[2]盛伯浩陈宗舜:机械产品设计与CaD技术,2005
产品开发设计方案篇5
工业设计在现代企业在生产制造过程中占据重要地位，其设计质量高低直接影响到后续企业产品生产质量。相较于国外的工业设计研究，我国起步较晚，无论是在理论层面还是技术方面，均存在很大的不足和劣势，尤其是在工业设计中产品概念设计，代表性的科研成果仍然缺少。由此看来，加强工业设计中产品的概念设计是十分有必要的，有助于赋予产品更为新鲜的元素，提升企业市场竞争力。本文主要就工业设计中产品概念设计进行分析，客观阐述工业设计中产品概念设计要素以及设计方法，以求为后续理论研究和实践工作开展提供参考价值。
关键词：
工业设计；产品概念设计；设计方法；色彩因素；形态因素
现代科学技术的快速发展，大量先进技术逐渐广泛应用在各个行业领域，对于工业产品设计而言，在一定程度上促使产品结构出现了根本性的变革。总的说来，工业产品设计主要是人们通过现代科学技术和理论知识，有意识地构思产品设计流程，其中包括人类活动的众多领域内容。可以说，工业设计水平高低直接影响到一个地区或者国家市场竞争能力大小，具有较为深远的意义。工业产品设计中产品概念设计需要设计师具备较高的专业素质以及设计经验，能够结合实际设计需求，将更多新鲜元素融入其中，设计出一个总体框架，在这个框架基础上，运用专业知识以及加工工艺，赋予工业产品更深次的内涵和性能，以求更好地满足消费者的个性化需求。
一、工业设计中产品概念设计概述
产品概念设计主要是指在明确任务目标后，通过一系列抽象化的功能结构，寻求适合的作用原理，寻求最为合理的设计方案，这一过程称为概念设计[1]。而工业设计中产品概念设计是指从产品缺口到建立模型的过程中，不断进行分析和整合，对模型进行创造性的评价。总的说来，工业设计中一方面包含了大量数值计算性的工作，诸如计算分析、绘图以及填写表格等，另一方面是概念设计工作，主要是创造产品设计具体方案。概念设计贯穿于产品设计的各个环节，从市场缺口、到产品定位的模糊前期再到结构设计以及功能设计。在产品设计早期阶段，根据社会条件形成的市场需要和经济技术条件确定产品的模糊前期（Set因素），形成产品开发的模糊概念和定性分析，根据前期定位将产品功能需求和设计思路进行细化和求解，将内容展现为大致的设计框架，组成框架的模块和组件，来完成产品的设计方案。而设计师的概念设计贯穿整个过程，并对初步设计完成的设计方案进行造型构思，最后结合实际条件需求形成最终的设计方案。随后，将设计完成的方案分配到具体设计中，对方案中具体细节进行推敲，在这个过程中，需要充分考虑设计者的创造能力，自身学科知识储备以及设计经验的丰富，以及是否能够结合资料数据进行推理和决策，这样才能创造出更符合消费者个性化的设计需求[2]。概念设计并非是简单的传统意义上的方案设计，其内涵更为广泛、有深度，根据产品生命周期对产品功能进行创造、分解以及结构设计，是一个设计创造过程，同时也是一个实验求解过程，从而满足各项设计需求和指标，从多项设计方案中选择最为合理的设计方案。概念设计过程中，设计人员需要具备较高的专业知识和设计经验，能够与时俱进采用更为先进的设计方法和商用运作知识，才能更为全面地应对消费者个性化的设计需求[3]。
二、工业设计中产品概念设计特性
其一，创新性。无论是工业产品设计还是其他产品设计，最突出的特点就是追求创新性，作为设计的核心要素，只有不断地进行创新才能得到性能优良，更富有竞争力的工业产品，从多种设计方案中选择一种最为合理的设计方案，吸收其他方案的优点，形成一种创新型设计方案[4]。其二，多样性。工业设计中产品概念设计的多样性特点主要表现在设计结果的多样化，以及设计思路多样化。根据设计事理学方法论，同一产品因其人、事、物、场的不同会形成不同的功能需求，因此在概念设计时会产生完全不同的设计思路，选择的设计方法同样存在明显差异。诸如在椅子的设计中，室内椅、室外椅、交通工具座椅、咖啡馆椅的设计概念会因椅子所处的环境和使用者的不同形成不同的解决思路。其三，层次性。对工业设计中的产品概念设计主要反映在功能、载体结构方面，产品的功能定义和功能分解反映在功能层，结构修改和变异作用在结构层，将两种层面连接起来，从而形成产品的设计层次[5]。无论是功能层还是结构层，自身具有一定的层次关系，层层递进，不同层次功能对应不同的层次结构。
三工业设计中产品概念设计的一般方法和设计因素
（一）工业设计中产品概念设计的一般方法产品概念设计时选择合理的设计方法，对于设计价值提升有着较为突出的作用，同时也能够体现出设计师自身的综合设计能力。一般情况下，工业设计中产品概念设计方法主要包括以下几个方面：其一，联想法，在工业产品开发过程中，可以在原有产品性能以及技术基础上进行联想，构思新产品的功能和形态，从而完成工业产品设计，同样可以在其他领域产品基础上进行联想，为工业产品设计提供构思基础；其二，仿生学法，通过对自然界的感悟来寻求设计灵感，观察某一种生物的结构和形态，将此类元素融入到工业产品设计中；其三，缩小和扩大法，将工业产品的局部设计点；其四，逆向思维法，设计师在设计过程中，主要是采用传统设计思维，可以通过对逆向思考产品原有的顺序或者设计方法，来获得设计灵感；其五，类比法，就某种产品而言，一经推出，市场可能会出现众多类似产品，通过对产品的设计比较，能够发现其他产品中创新的思维和方法，完善自身，设计出更为新颖的工业产品[6]。
（二）工业设计中产品概念设计需要考虑的因素功能因素。工业产品概念设计时需要充分考虑到产品的功能，只有功能得到创新才能吸引更多的消费者。功能是产品的实质性要求，消费者购买的并非是产品本身，而是产品所提供的功能。所以，在产品设计时以产品功能因素为核心，进行优化设计，提供可行的功能设计方案。构成因素。产品概念设计需要考虑到产品构成要素，对这些构成要素进行分解和组合，取得最为优秀的产品，将其称之为优化过程。设计师在对各种元素进行优化组合，结合实际工业产品设计需求，形成最为合理的设计方案。由此看来，对产品构成要素进行设计有助于实现产品的优化。形态因素。工业设计中产品概念设计过程中需要运用多种学科理论，涉及层面较广，结合实际设计需求进行设计，总的说来，设计师在产品概念设计过程中需要协调不同形态因素之间的关系，合理配置形态因素和知识，实现产品形态最优。色彩因素[7]。作为产品构成中不可或缺的组成部分，色彩因素的合理搭配往往能够带给人们更为强烈的视觉冲击，无形中影响着人们对于工业产品的客观评价。在工业设计中产品概念设计时，充分考量色彩因素，结合实际设计需求进行配置，有助于借助色彩来刺激消费者内心感知，感悟工业产品设计中的内涵，同设计师产生灵魂的共鸣，直观地感受到设计师想要通过工业产品来传递的思想和内容，为产品带来附加值，激发消费者购买欲望，赢得消费者的青睐，提升产品经济效益。
四、工业设计中产品概念设计
（一）概念设计阶段工业设计中产品概念设计主要可以分为三个阶段，其一是概念产生阶段、选择阶段以及实现阶段，其中概念的产生阶段主要是指通过分析趋势、创新技术、经济条件等调研获得产品开发方向，形成模糊的产品设计方向，将所有设计思路梳理清楚，明确有待解决的问题，合适的设计方法。对于其中存在的问题有针对性的提出解决方案，在众多解决方案中选择最优的解决方案，即概念设计方案。其二，概念选择阶段，确立评判标准，从众多概念中选择切实可行的方案，其主要选择方式有外部决策、多数表决以及辩论等，在实际应用中较为切实有效[8]。其三。概念实现阶段，将选择出来的概念设计方案制作出模型或者实际产品，实现概念设计。
（二）概念设计关键点创造性思维。工业设计中产品概念设计中融入创造性思维是必不可少的，同时也是设计的灵魂关键，需要设计人员进行创造性思考，获得创新。所以，应注重强化培养设计人员创造性思维能力，不断完善自身专业设计能力和工作经验，将逻辑思维和形象思维巧妙结合在一起，创造出更为新颖独特的工业产品[9]。技术创新。在工业设计中产品概念设计中，技术创新具有至关重要的作用，其本质就是挖掘新鲜事物，提出更为新颖的设计理念，但是在多数情况下设计的产品无法满足人们日益增长的需求。技术创新是知识的积累和灵感的勃发，单一的技术创新并不具备实际应用价值，只有将创新技术实际应用在产品设计中，这种技术突破性创新才富有实际意义，提升产品经济效益。应用虚拟现实技术。虚拟现实技术应用在工业产品概念设计中，有助于概念设计更好而满足市场需求，趋于市场化发展。为了能够更好地满足市场需求，虚拟现实技术能够为工业产品概念设计带来更大优势，当消费者面对一种虚拟的富有故事情境的产品，能够带给消费者一种直观的互动感受，加强设计师同消费者之间的共鸣，带来别样的感受。此外，这样的产品设计能够大大降低市场风险，为企业决策人提供更好的发展依据，提升市场竞争力。
五、结论
工业设计中产品概念设计并非是针对某一种产品的创新和完善，旨在将全新的生活方式和诉求带给消费者，吸收更多新鲜元素融入其中，促使工业产品更为贴近人们的日常生活。所以，工业产品设计师应敢于创新，借助巧妙的设计方法，更好的迎合市场需要，提升企业市场竞争力，谋求更长远的发展。
参考文献
[1]谭征宇.面向用户感知信息的产品概念设计技术研究[D].浙江大学,2012.
[2]刘艳.产品概念设计研究及其在工业设计领域中的运用[D].天津大学,2013.
[3]李建平.基于绿色模块化设计方法的产品概念设计分析[D].重庆大学,2012.
[4]曹志鹏.工业设计中概念设计教学的研究与应用[D].江南大学,2014.
[5]张军.基于知识的复杂产品工业设计辅助系统的研究与应用[D].湖南大学,2013.
[6]白雪.新产品开发的工业设计流程及评价体系的研究[D].四川大学,2011.
[7]刘国昌,苟秉宸.产品概念设计可制造性评价方法研究[J].计算机工程与应用,2013,12（05）:55-58+76.
产品开发设计方案篇6
关键词：房地产项目；设计管理；限额设计；品牌效益
房地产项目设计管理工作，对于房地产项目的开发、建设以及后期运营均有深远影响。房地产项目的开发决定未来住户的居住体验。因此在项目设计管理中，应充分考虑项目开发价值及效益成果，以满足人们的实际需求。基于此，应结合房地产项目的具体要求，制定科学的设计规划，进而改善城市规划现状。
1房地产项目设计管理的内涵
房地产项目实则是通过住宅规划展现其开发价值。而在房地产项目设计管理中的最主要的要求即为提升建筑质量。因此，房地产项目开发商以及设计机构在对房地产项目进行设计规划时，除了要考虑住宅建筑的美观性、规范性外，还应在优化审批流程的同时实现科学设计，避免房地产项目出现设计不合理等问题，影响其效益水平。一方面，房地产项目设计管理者应针对项目设计环节进行有效管控，始终以环境、市场为导向予以设计，避免建成后的建筑物面临改建压力；另一方面，应在设计中综合分析项目需求情况，无论是设计结构还是设计功能，都应当具有较高的匹配度，确保建筑成品符合当代人审美与居住需求。基于此，房地产项目设计管理工作，应当在高水准人才辅助下对其实施科学设计，继而实现房地产业的良性发展。
2房地产项目设计管理要点
2.1注重项目质量管理
房地产项目设计管理是房地产开发公司中较为重要的内容，也是决定项目效益的根本因素。因此，针对房地产项目进行设计管理，应引起设计人员的高度重视，既要准确实现项目定位，又要凭借自身职业技能以及对房地产项目的敏感度，提出可行性房地产产品设计规划，便于在后续项目开发后能够为房地产企业带来更高收益，最终在购房者与开发商之间建立协调关系。其中设计部门中的设计者应当在挖掘好项目开发价值后，对项目质量实施科学管理。房地产项目在竞标环节，一旦房地产开发公司中标，应立即展开方案质量审核工作，就项目方案的内容进行反复分析，包括了解项目开发方向以及开发意义，之后才能提出细致化设计目标。一般情况下，房地产项目的设计管理形式为以下两种类型：①委托制。房地产开发公司在成功获得项目管理资质后，常将项目设计事项交由第三方设计机构。因对方职业水平较高，且人才基础夯实，故而将项目设计权委托给第三方机构后，能够获得更可靠的设计成果。在采用此种方法时，还应当加强资信审查，判断合作方是否具备良好的信誉度与设计资质，以免遭受资信风险，影响项目开发进度；②招标制。在房地产开发公司中标后，将利用招标法获取适合的项目方案，由此从多个项目方案中进行优选。无论选择哪一种，都应对项目设计内容进行多次分析，避免出现设计漏洞，偏离原始项目开发方向。项目设计管理者应从项目本身的质量上着手，以此提高管理水平。
2.2加强项目资源管理
房地产项目设计管理过程中还需要进一步加强项目资源管理，以此展现出项目的实践价值。在房地产公司初期开发项目时，其中涉及的项目资源包括人力、物力两项资源，若能实现项目资源的联合作用，可对项目质量产生积极影响。房地产公司在取得项目开发资质后，常要明确投资重点，而且还应结合市场动态，确保开发后的房地产产品，能够拥有广阔的推广空间，以便在市场供需环境下获得更高效益。其一，房地产项目在交给专业的设计机构进行项目方案的设计时，除需要求设计机构绘制出具体的建筑图纸外，还应充分利用其模型制作、设计咨询、投资管理业务的能力，为房地产项目的开发给出明确的建议，从而促使房地产项目在第三方设计机构的辅助下，能够实现最优化建设。其二，在人力资源利用上，也需要注重设计人员职业技能是否符合项目设计要求，即运用适合的人力成本聘用优质设计人才，确保房地产项目在人力物力集成的环境下，得到最大化开发。作为项目设计管理者，在项目设计初期，应从多个设计机构中选出最为适合的合作方，促使项目设计方案可行性更强。同时，还应清楚掌握项目土地资源以及项目价格等方面的内容，必要时可组织调研活动，即对周边竞争者旗下开发的楼盘住户发放调查问卷，询问居住体验以及服务满意度、楼型设计满意度等，由此汇总相关信息后，用于指引该公司未来的开发方向。在选择设计单位时，还应遵循以下原则：①就近原则。关于房地产开发相关设计机构较为多样，但若单纯从信誉度、专业水准、运营经验上挑选，很容易出现高成本问题。所以，应首选周边优质设计机构。因其对周边群众的喜好、市场竞争条件、环境特征均有良好的熟悉度，故而其项目设计成果更符合项目实况；②综合性。在双方合作的基础上，还应加强互动，就设计进度、设计方式、设计价格等综合信息进行友好沟通，由此提高项目资源利用率。
2.3优化项目方案管理
房地产项目设计方案能够体现出项目开发方法与重点方向。因此，应对其进行细化设计与有效管理，这样才能促使房地产项目在项目方案的指导下，实现最大限度上的开发利用。房地产项目方案在初期设计环节，理应参照地勘报告、周边基础设施分布图对房地产项目日照时间、容积率等参数进行细化设计，继而展现出项目开发的必要性。另外，在项目方案管理中，还需要灵活选用管理方式，编制科学的预算规划，以免在正式规划中造成项目超出预定资金标准，降低项目效益。在项目方案管理中还应采用对比方式，从多个项目方案中选出契合度最高的一个，继而在控本基础上突显项目开发理念。本文具体以a公司为例，作为我国知名房地产开发企业，它在项目方案管理上，具有丰富的管理经验，可供同行业借鉴。首先，在项目方案中侧重于客户需求的体现。无论是开发住宅建筑还是商用建筑，都需要得到客户的大力支持。所以，应在项目方案设计期间，精准分析客户需求，之后由材料部对房地产产品的设计图以及项目范围给出明确的标准；其次，该企业在项目方案管理中还善于运用项目模型，分析项目方案是否适用。对于项目方案的设计流程，也应为其设定标准化管理规划，为项目的妥善管理给予保障；最后，a公司在项目方案管理中提出了细化设计目标，即实现场地设计、物业管理、容积率、物业管理与成本控制的有效联合，在为客户建设高品质建筑的同时，也保证自身拥有更广阔的效益空间，进而打造一个双赢格局。在项目规划中的水暖、机电设计部分，也均以精细化管理手段，为其提供可靠管控，促使房地产项目方案实现优化设计。
2.4实现项目限额设计
2.4.1成本管理
限额设计是房地产项目设计管理中不可或缺的部分。一旦缺少限额设计方案，将很难保证房地产开发公司达到预期效益要求。因此，在项目设计管理中，应保证设计者具备限额设计思维，促使他们所提供的设计方案，其成本可控。为了保证限额设计发挥出真正效用，还可通过下述两个方式予以巩固：①组建专家委员会，房地产项目的设计属于一项专业性较强的综合性内容。因此，可在项目限额设计中积极汲取专家委员会的经验，对项目设计成果的经济性、科学性实施反复验证，促使项目设计规划更符合限额设计要求；②实施限额设计管理责任制，对于参与房地产项目设计的人员，应对其设计行为进行管理。若未能遵循限额设计要求，可对其进行处罚。例如在其超出限额标准10%时，可对其进行经济处罚。另外，对于限额设计中每个设计人员的职责需加以明确，避免设计人员缺乏自律意识，导致设计成果违背限额设计理念。例如在施工图设计中进行限额设计，应严格参照设计标准、项目任务书以及项目投资范围，为其设定具体的限额规定，促使房地产项目进入到实践开发期，能够为房地产企业带来更大利润。
2.4.2投资分配
房地产项目的设计管理还需要采用限额设计方法，实现开发资金的合理分配。之所以要在房地产项目管理中应用限额设计，主要是为了提高项目效益，为房地产开发公司提供更广阔的利润空间。因此，在项目设计管理中，应充分利用限额设计，对项目参建主体的投资额实施妥善分配，便于提升项目设计成果的合理性。另外，还应对投资额实施限额设计，不可过多投资，导致后续房地产项目无法为相关投资方带来可观效益。无论是房地产开发还是房地产建筑项目，最终目的都是从中获利。因此在保障项目质量的前提下，应尽量对其进行合理投资。一方面，需对项目造价进行有效把控，包括在项目投资过程中的投入成本，需对其实施汇总；另一方面，对于投资回收周期还应做到心中有数，即投资后项目汇报时间节点，这样可避免长时间无法顺利获得汇报，而导致企业自身可用资金较少，影响后期项目竞标进度。对于项目开发中的维修费、变更费、拆除费，也应对其进行限额分配，促使项目在整个开发阶段，都能实现合理管理。
2.5应用全程管理理念
房地产作为我国经济发展中的重要产业，关于房地产项目的设计管理工作，还应当对其实施全程管理，在全程管理理念指引下，项目将体现出更明显的可开发性。通常情况下，房地产项目设计管理包含以下三个部分：（1）常规设计管理。对于房地产项目的设计，在选择第三方设计机构负责设计工作时，管理者应对整个设计流程予以有效管理。尤其对于设计中出现的造价高等问题，应及时进行干预。若遇到的问题较为复杂，管理者可以将其上报给企业领导，待组织研讨会得出具体的解决方案后，再继续下一步的设计工作。管理者应在项目设计管理中占据主导地位，准确分析项目设计成果是否合规、合理。（2）关键点设计管理。房地产项目中存在关键点。此时应加大关键点管理力度，尤其对于项目成本、项目质量、项目资源等事项，均应投入过多精力并注重项目审核效果，便于及时获取可靠的设计问题处理方法。（3）变更设计管理。房地产项目在其出现变更时，还应保证变更后项目方案的匹配度。而且管理者还可联合评审部门，对项目设计规划中的内容进行逐项审核，提高项目变更管理水平。
3房地产项目设计管理的实际效益
3.1品牌效益
房地产项目在其开发阶段，要想提高效益，应充分借助项目设计管理提升其品牌效益。所谓的品牌效益指的是在同行业竞争中的品牌优势，以及客户心目中的影响力。因此，在项目设计理念以及开发方向的确定上，应当从人文角度，尽量考虑到未来建筑物舒适度、建筑设计合理性、容积率达标率等因素，便于积攒客户量，通过客户之间的口耳相传，塑造房地产品牌，这样才能为其今后的高质量发展奠定基础。在品牌效益提升阶段，还可在项目设计管理中找到闪光点，并对其进行延续性设计，由此增加客户的购房欲望。以a公司为例，a公司作为房地产行业中的标杆企业，虽然其价格上比其他房地产售房价格略高，但因其一直借助高品质物业管理品牌，吸引更多购房者愿意选择a公司楼盘。a公司旗下楼盘物业均有专属团队，并利用精益管理理念对待每一位客户。同时，它还秉承着客户至上原则，为客户创造最优化园区环境。在客户入住前直到入住后，均为其提供前置，而且在园区绿化项目以及保洁项目设计上，还提倡10米静距离管理模式，避免园区内的工作人员闲聊而形成噪声污染。在安保项目设计上，利用耳麦式巡逻，以免信息传递过程中破坏业主的安静体验。基于此，a公司在物业管理项目设计上塑造了品牌，也正因为此，才能最大化展现其品牌魅力，在众多低价楼盘竞争中脱颖而出。所以，房地产项目设计管理应在品牌效益上加大重视，并将其纳入项目宣传中，最终促使房地产开发公司凭借品牌力量拥有高效益。
3.2经济效益
房地产项目在其设计管理环节中，关于经济效益的提升也是主要目标。在保障项目质量的基础上，理应采取多样方法，为房地产企业增收，以此积攒更多资金，用于开发下一个房地产项目。一般情况下，项目设计管理者可从下述两个部分来实现房地产项目经济效益的优化提升：①正确投资。房地产项目的获利由投资回报率决定，因此管理者在项目设计中应对设计方案潜在风险予以分析。通常利用市场调研的方式，对项目方案中体现的建筑面积、园区设计内容代入到市场环境中予以判断，若发现违背市场推广原则，或者将承受较高的开发风险，应谨慎投资。尤其在签订项目合同后，对于投资方的资金投入能力应进行科学衡量，避免后期投资方资金到位不及时，引起烂尾楼后果；②严控成本。现今我国房地产项目的开发规模正在扩张，虽然国家已经颁布限购政策以及土地资源管控办法，但为了保证房地产项目具备较高的经济效益，还应在遵从法律的基础上压缩投资成本，运用有效的资金获取最大利润。
4结语
综上所述，要想提高房地产项目设计管理效益，就应把控好项目设计管理要点，促使房地产项目体现出显著的开发价值。因此，应从项目质量管理、项目资源管理、项目方案管理、限额设计、全程管理理念等方面着手，确保经过项目设计管理后，房地产项目能够拥有较高的综合效益，从而推动我国房地产事业的可持续发展，提升建筑产业的发展质量。
参考文献：
[1]郑利明.房地产项目设计管理要点与效益分析[J].江西建材,2020(12).
产品开发设计方案篇7
关键词创新；机械设计；穿心途径
中图分类号tH13文献标识码a文章编号1674-6708（2014）114-0056-02
0引言
当前，世界各国都已经加强了对本国知识产品的保护力度，我国在改革开放早期所采用的引进―消化―吸收――创新基本模式已经不能满足我国新时期机械行业的发展需要。因此，提升机械设计自主创新能力才能够为我国机械行业的整体发展提供一个可行的途径。而在机械创新设计过程中，通过提高对产品创新的意识及能力，将机械产品的设计制造成本降低，提高产品的操作性能以及自动化陈谷，达到对应的环保要求，对推动我国整个机械行业的发展具有重要意义。
1创新思维在机械设计中应该遵循的两个原则
整个机械设计过程源自于功能要求与开发，通过作用原理分析，直到最终无力结构构思及形成。在整个过程中，机械创新设计工作必须把握这样两个基本原则。
1.1设计路径最短原则
设计之初必须对产品必须具备的功能进行确定，之后找寻得到最优的设计结构方式，以便在最短的时间内达到设计目标，之后选择正确合理的价值工程方法，将其中价值相对较低的少部分构件找出，将之作为分析对象，确认其与当前结构设计存在的矛盾，试图通过最小改动量来解决存在的矛盾问题。这种设计路径所耗费的资源以及时间都较少，这时实现目标的路径自然最短。
1.2相似性联想原则
联想是机械创新设计过程中的一个重要方法，通过对事物之间的相似性进行分析和总结，而联想得到的结构是否合理的一个重要判据就是所设计的结构是否具有一定的相似性，而这有产品的实例直接决定。若设计的多个产品实例同时满足功能需要，则它们之间一定存在对应的相似性，表面产品具备创新设计的潜力。
2创新思维在现代机械设计中的应用
2.1在机械产品运动方案创新设计中的应用
机械产品结构运动方案的设计就是设计人员根据用户提出的产品功能需求而提出的从机械结构原理出发的产品功能原理构思。运动方案是探索并解决实际问题的一个有效途径，其主要包括原动机、传动机构以及执行部件等系统运动方案的设计。其最终得到的结果必须满足机械产品结构功能的运动性能要求。设计的一种机构运动方案的好坏直接影响到产品结构、工艺、成本以及使用性能等方面的能力，是确定产品的整体质量、性能、经济性、环境以及所获得社会效益的关键步骤，是整个机械产品设计过程以及后续产品制造、使用过程的基础。对于机械结构产品而言，实现其具体的功能可以采用不同的运动方案，即可以采用不同的写原理予以实现，同时不同的功能又可以通过不同的机构来具体实现。因此，该阶段的工作是整个设计工作的重点，设计人员必须从功能分析出发，利用创新思维对产品的活动架构进行设计、优化，最终得到理想的产品运动方案。
以汽车的前驱、后驱运动方案为例，传统的后驱运动方案具有生产制造成本高、驱动部件多、安装复杂、车内空间较小、牵引力不足以及动力效率较低的问题。在现代机械设计的轻量化、汽车乘坐舒适性以及机动性要求提高的背景下，后驱汽车已经不能满足当前人们生活的需要。基于此，汽车生产厂商通过移植、逆反思维等方式对汽车的运动方案进行创新，将发动机前置，使得发动机的输出轴直接与汽车前轮的传动机构相连，驱动汽车前轮运动。这种驱动方式虽然使得前轮的负载增加，加大了轮胎的磨损量，但是其带来了相当多的好处：其一，汽车的驱动机构得到了明显简化，零部件数量明显减少，使得汽车的造价降低；其二，汽车整车重量下降，使得汽车的加速性能得到改善，刹车距离缩短，油耗降低；其三，采用前置发动机的方式释放了大量的车内空间，使得车辆的乘坐舒适性得到提高。
2.2在机械产品结构创新设计中的应用
机械产品的结构设计工作主要包括对产品的外形、各部分的配置以及总体结构的设计方面。根据客户对机械产品功能要求的不同，所设计的结构方案也存在明显差异。机械产品结构设计的一个根本任务就是要找到不同结构形态的产品设计方案，设计出新型的产品结构形式。
随着人们对产品结构功能需求的提高，人们对机械产品结构的设计提出了更严苛的要求，设计人员必须在有限的空间中尽量多的将产品功能集成至一处，使得客户的安装和使用功能得到满足。
例如，在传统的办公室中，各式各样的打印机、复印机以及扫描设备充斥在空间中，使得办公室的环境不能得到改善，人们需要一种多功能的一体化文档处理设备。办公用品厂家在了解到人们的需求之后，开始着手对办公机械设备进行改进和设计。后经分析调查，最终通过离散与综合的创新思维方式，在尽量保证产品的基本构形要求下，将打印、复印以及扫描等文档处理功能集成于一体，设计制造了一台多功能一体机，显著改善了办公室的工作环境。
2.3在机械产品动力能源创新设计中的应用
在制造技术、材料加工技术以及能源应用技术得到迅速发展的背景下，机械产品设计师在动力能源的选择过程中能够选择不同的能源作为产品动力来源，包括石油、天然气、电能和太阳能等。设计工作中，设计人员可以充分发挥其自身的创造性思维、方法，对产品的各个系统进行改进甚至是重新设计，将更多的清洁能源应用与机械产品的动力能源当中。
还是以汽车为例，当前在公共交通工具中日益广泛应用的电动汽车，其主要使用的是电能，与传统的燃油汽车相比，其自身不会排放对大气造成污染的有害气体，即使按单位电能生产过程中所排放的污染物（硫、微粒）进行比较，电动车造成的其他污染物得到了明显控制。这有利于降低人口密集的城市区域大气污染的程度，而且电动汽车还能够在晚间用电低谷时出现的富余电力充电，提高了发电设备的利用效率，使得其经济效益得到明显提升。另外，应用达到了国家提倡的节能减排目的，是创新思维在机械产品能源设计中应用的典型案例。
3结论
本文针对创新思维在机械产品结构设计、运动方案以及动力能源方面的应用进行了详细的论述，且利用具体的案例进行了说明。虽然所列举的案例较为简单，但是其思维方式对创新思维在机械产品设计中的应用依然具有指导作用，为复杂机械产品的创新设计提供参考。
参考文献
[1]程美华，原所先.机械设计参数选择中非专业因素影响分析与研究[J].机械设计与制造，2012（11）.
产品开发设计方案篇8
关键词：角色模型产品设计家具设计
一引言
家具设计是工业设计专业的主干专业课之一。在作者所在的院校，家具设计是产品设计（二）的教学内容，该课程安排在大学三年级的上半学期。其目标主要是通过完整案例的设计，使学生掌握产品设计的基本流程和方法，掌握市场调研、设计定位和用户研究的方法，并能在实际设计中予以应用。在以往的产品设计课中，由于大多为虚拟项目，没有真实的用户，学生并不重视调研，出现调研与设计脱节，甚至先设计后补做调研的情况。而在方案设计中也仅凭个人经验和直觉围绕产品本身展开设计，在目标用户与设计结果之间没有建立起应有的联系。为避免这种情况，在此次家具设计课程中引入了角色模型（personas）的概念，用以引导学生的设计。
二基于角色模型的产品设计
（一）何为角色模型
角色模型（personas）的运用源于戏剧中的角色描写（characterdescription）。文学创作中的角色创造有一定的原型，而又超越原型本身。为了使角色有骨有肉，会对其外貌特征、衣着服饰、言行举止等进行细节描写。成功的人物塑造，虽在一定程度上带有艺术加工和虚构的成分，但却能够让人觉得是真实存在的，仿佛就是某一类人的典型。基于这样的原理，在产品设计中引入角色模型的概念，在了解目标用户群的基础上，通过塑造一个或多个虚构的人物作为目标使用者，并以此为基础，进行产品的开发设计。这种设计的方法可称之为角色模型法。
可见，角色模型法是一种以用户为中心的设计法。但是，相对于传统的用户为中心的设计法，角色模型法通过构建角色、设定角色环境、讲述角色故事，形成特定的情境，使目标使用者更加具体形象，在设计团队成员之间也更容易建立起统一的设计目标。
（二）运用角色模型的产品设计的程序与方法
在不同的企业，产品设计的程序不尽相同，但大致上可概括为五个步骤，即：设计调研、分析定位、概念方案设计、方案细化和模型制作。如（图1）所示。
若基于角色模型法进行产品设计，则其一般程序可概括为：
1角色构建，即人物的塑造。角色构建是在用户调研和资料收集的基础上进行的。在构建角色之前要先明确设计的目标群体，通过访谈、观察、问卷调查或桌面调查（deskresearch）的方法收集目标用户的资料，明确该群体的特征，并找出这一群体的若干典型人物。最后再以其中的一个典型人物为蓝本，结合该目标群体的共同特征构建角色，对角色进行深入刻画。刻画人物的角度没有定律，可根据人物特色和产品开发的需求而定。
2根据角色定义产品，即进行产品定位。产品定位包括根据角色的使用需求确定产品的使用情境和基本功能；根据角色的生活方式定义产品的视觉形象等。产品使用情境与基本功能的定位，通常是用一系列关键词或短语、语句表示，也可以依据5w2H法，快速设定产品化的条件：
who――为谁设计？
where――在什么场合使用？
when――何时使用？
why――为什么设计？
what――做什么？
How――怎么使用？
Howmuch――达到怎样的水平或标准？
而产品视觉形象的定位可以用情绪模板、材料模板、色彩模板、风格模板等将产品的材料、色彩、形式风格等构想具体化。
3进行产品概念构思，其目的是将产品属性可视化。主要是根据产品定位，借助各种创造技法如头脑风暴法、联想法、仿生法、类比法等进行功能方式的创造，用草图的方式探索可能多的产品的功能、形态创意。
4方案选择和细化。对概念方案进行初步的筛选或方案之间的重组整合，选出几个方案进行细化发展。这一阶段要进一步明确产品的特征，并且要对照角色特征，反复进行方案的调整。方案的发展主要用详细的草图对细节进行推敲，用计算机辅助设计软件进行产品3D建模和渲染。同时要初步确定产品的工艺方案（CmFproposal），包括产品的外观色彩、材料、加工方法等。
5模型制作。通过制作比例模型，可以进一步检验设计，并根据需要对产品进行人机测试、功能测试或用户测试，以便根据测试结果对设计进行调整，并准备结构设计和样品试制，直至生产准备。
由此可见，角色模型法的应用，主要集中在设计调研和分析定位阶段，进而影响概念方案的设计和后续方案的发展，从而影响最终的设计结果。
三家具设计教学实践
此次课程为期6周共72学时。参加的学生数共19人，分为6组（每3至4人为一组）。课程项目为虚拟项目，要求分别自定目标群体，并为该群体设计一组家具。为了使学生避免以往常见的凭个人主观想象进行方案设计的情况，决定尝试用角色模型法指导学生的设计，以期培养学生以使用者为中心的设计意识。因此，在讲授角色模型法之后，学生就围绕项目要求，根据角色模型法的一般程序展开设计。课程的教学也是围绕项目的进度进行讲解与辅导。
这里以其中三组作品为例，介绍角色模型法在家具设计中的应用，重点介绍角色构建、产品定位、方案设计与实物模型效果。
（一）第一组作品
1角色构建
（1）目标群体：年轻小资白领，年龄：25-30岁。
（2）角色模型：Lina，女，27岁。
（3）角色描述：
作家、平面模特、自由职业。
在中国念完高中后随父母移居日本。
现在中国独自生活，工作的随意性让她有很多的时间做自己喜欢的事情。
喜欢恬淡自然的生活，标准的80后文艺青年。喜欢的服饰、物品、风格都来自她一切尊崇自然的生活态度。如（图2）
（4）角色生活故事：通过“Lina的一天”来描述角色典型的衣、食、住、行、娱乐、工作等活动。（图3）
早上8：00，空气清新的早晨，打开窗台上老式的收音机，听着深深浅浅的音乐，穿着舒适的棉麻质衣服。名牌？时尚？我不知道怎么定义。我只是选择适合我的生活方式的。
早上8：00至16：00，我喜欢干净、舒适、有质感的生活。即使工作中也不例外。微黄的台灯，牛皮纸包的本子和窗台上的野菊，会让我心情愉快地完成一天的写作。
下午16：00至18：00，昏昏沉沉的下午，非常适合一个人安静地喝茶看书。看着香炉里探出的一缕青烟，立柜上某个城市买回来的小摆件，墙角喃喃私语的花草，一切静谧中，思绪却热闹非凡。
我认为追求自然，还原自然是生活的本质。金钱、名利都不是我在乎的，我的能力足够支付我的生活所需。侍弄花草、拉手风琴，我都不是专业，但又有什么关系呢？偶尔天气晴好，我会带上心爱的相机，行走伫立于闹市，记录他们的一切。
从这样的描述中，我们不仅能够看到角色人物所使用的物品和选择物品上的风格倾向，从她一天的工作和活动中也不难体会到人物的性格、品位、生活态度，从而为产品的设计定位提供依据。
2产品定位
在角色构建的基础上，根据角色人物的生活方式，将所设计的一组家具定位为“由椅子、茶几和搁物架围合成的轻松的阅读空间”。并且进一步从材质、色彩和风格几个方面进行家具视觉形象的定位。如（图4）
（1）材质：实木，有质感。根据人物崇尚自然，追求传统自然而舒适的生活的特点，可选用的材料包括实木，皮革，藤，竹，陶瓷，玻璃，棉麻等。
（2）色彩：淡雅，有格调。选用天然的木色，淡黄的灯光，干净的白色，清新的黄绿，温暖，朴实淡雅，清新自然；整体感觉干净，色调统一，有格调。从人物的生活环境和喜欢的生活用品中提炼颜色，也可以作为设计方案配色的参考。
（3）风格：简约，有品位。简约风格就是简单而有品位。这种品位体现在设计上的细节把握和推敲。在制作上更要求精工细作。
3方案设计与实物模型效果
在产品定位的基础上，进行方案设计。设计构思阶段会产生多个关于功能与形态的草图方案，但是必须围绕“角色模型”与“产品定位”进行筛选，从多个草图方案中选择一个或多个进行整合细化。再根据设计方案选择合适的材料制作1：1的实物模型。从实物模型的效果上看，整体造型风格统一，符合预设的产品视觉形象，与角色人物的关联度较好。但是由于学生的能力所限，在细节的把握与处理上还不够到位，还可以进一步的改进完善。如（图5）
（二）其他两组作品
其他小组的设计也是围绕角色模型法的程序展开，分别进行角色构建、产品定位与方案设计。
1.根据角色人物喜欢阅读、上网、喝咖啡的习惯而设计的一组家具，包括：搁物架、椅子和边桌。如（图6）2.根据角色人物喜欢自由的生活方式而设计的沙发和茶几。这组沙发可以根据需要自由组合，而且其中的一件沙发也可以变为茶几，使用方式比较灵活多变。如（图7）
产品开发设计方案篇9
关键词：市场需要；产品设计；分析和综合；设计过程中四要素
随着我国加入wto，在社会主义市场经济的条件下，企业的制造业作为国民经济的支柱产业，要存活并发展壮大，需要以市场和用户为中心。现代产品的生命周期越来越短，新产品必须响应时间（timetomaket），成本（Cost），质量（Quality）和售后服务（Service）激烈竞争。企业要获得最大利润，定位准确的产品设计在新品开发是至关重要的。分析和综合产品设计过程中四要素及相关知识，认识产品设计的复杂性和多样性，以最优tQCS指标的产品快速响应市场的需求，是企业在激烈的市场竞争中制胜的法宝。
1新品开发面临的问题和特点
（一）新品开发面临的问题
国内外研究结果表明，每100个新产品提案中，平均只有6.5个产品化，这些产品化的新产品中只有15%能商品化，商品化的新产品中有37%在商业上是失败的；国外企业新产品开发的成功率不到10%，我国企业新产品开发的成功率不倒5%。探究其中的原因主要有以下三点：
（1）实际上开发者所期望潜在的消费者对新产品并没有真正的需要或渴望。
（2）新产品与当前需求相比要么不足，要么就是过分满足。
（3）在营销工作中有失偏颇，尤其是缺乏将新产品特点介绍给广大顾客。
因此，新品开发需求信息要不断细化分解处理，得到量化的产品需求。
（二）新品开发的特点
设计过程是一个随机、不断优化、试探性的渐进工作，是了解用户需要的过程（分析用户的设计手段，以往的设计经验，过去失败的教训和成功的经验）；是创造性的劳动过程（有技术诀窍，良好的创造力，模式的识别力、类比在解空间内任意搜索）；是有理化过程（设计解的检测和验证、逻辑推理、数学分析、计算模拟、实验验证和现场验证）；是决策过程（经验价值"最优化"）；是一个循环往复的过程（初始的设计方案，通过约束及经验来分析，若不满意，需进行修改）。
2设计需要的层次
如图1，新产品走向市场要经历缺乏的需要、成长的需要和壮大的阶段，在产品设计的前期准备阶段，从市场上获得的需求信息经常是模糊的和不确定的，通过市场调研和可行性论证作出开发决策，通过对设计需要的提取与整理，采用规范化分类设计需要层次，根据企业自身的经营战略，明确要解决问题所在，寻求发展的商机，制定初步的产品规划。
3设计的分析和综合
在产品开发的最前沿，把握好市场或用户对产品的需求，迅速、客观、全面和准确地进行分析和定义，研究有效的需求建模理论、方法及工具并实施合理的管理，以分析创新产品在市场的风险性，顾及所能提供的技术能力，指导和规划资金、设备、人力的投入，是决定产品取胜，获得创新效果的关键。
在方案设计阶段，首先对产品规划进行分析和综合（经济性、安全性、机能空间的舒适性和效率性），集成企业的一切资源，再对设计问题正确描述，最后对设计的约束条件的正确评估，并行协调，以最优tQCS指标的产品快速响应市场的需求，这样可得到一个新产品构思及详细的需求说明书。提供给企业决策层及设计人员参考。如图2所示。
4产品设计四要素
如图3，产品详细设计是以市场需求为目标，考虑产品投放市场后的效果，从传统的经验出发，利用现代设计理论，考虑人机友好性，满足使用者生理、心理需要，产品外形美观，色彩宜人，操作简单、方便、舒适；考虑环境友好性，产品尽可能减少废气、废水、射线，符合环保法；考虑环境适应性，环境的温度、湿度、载荷、震动条件。
利用现代设计技术，以计算机为核心，使用机电一体化的设计方法，用各种设计软件，方便图纸的设计、修改、存储和管理，提高设计效率，减轻设计人员的劳动强度。
5设计相关知识融合
如表1所示，设计知识分为以下几类：市场信息、系统方案、设计参数、工程材料、工程分析、功能设计、结构设计、工艺信息、经验总结等。
市场信息来自客户的建议等；系统方案包括方案的可行性报告、综合评价等；设计参数为选择的参数和约束条件；工程材料包括参考手册、目录、标准和技术报告；工程分析包括分析程序和结果（如位置、运动和动力分析）；功能设计指设计的功能网络图（逻辑关系图，树状结构图）；结构设计为系统、零部件装配体的几何结构，应用CaD软件来确定其尺寸、形状和排列；工艺信息为具体的工艺流程；经验总结指负责设计人员的经验、心得等。
6结语
产品开发设计方案篇10
关键词：图案色彩；服装面料；图案的组织形式；审美功能；艺术效果
中图分类号：tS941.11文献标志码：a
StudyontheColorRelationsinpatternDesignoftextileproducts
abstract：patternsarewidelyusedintextiles，fabric，clothingandotherfieldsandtheyplaycrucialroleintextiledesignandcanbecalledthesouloftextileproducts.patterndesignoftextileproductsmustcomplywiththelawsofcolorrelationssuchassimilarcolors，analogouscolors，contrastingcolorsandcomplimentarycolors.onlyundertheguidanceoftheserelationsandlawscanpatterndesignmeetpeople’saestheticneeds.
Keywords：colorofpatterns；fabric；patternorganizationform；aestheticfunction；artisticeffect
1图案色彩综述
图案色彩在纺织品的设计中具有重要的装饰作用，图案与纺织材料二者构成纺织品的设计要素，图案色彩与服装款式和材料等3者构成服装的设计要素，图案色彩承载着服装面料的较高艺术效果，而且增强服装的时尚性，是人们追逐美的重要途径。丰富多彩的图案在时下的流行趋势中应用得十分广泛，是近期主要流行趋势之一。
图案的色彩和图形组合起来形成完整的图案，在色彩学中图案的色彩主要有和谐色彩和对比色彩两大类，两者在图案中具有重要地位，本文则以和谐色彩为主展开论述。
2图案色彩规律
以24色标准色相环为例（图1），纺织产品设计图案色彩的和谐色彩在色谱中两种色彩相距最近，严格的讲就是两种紧挨的色彩，即在色相环上相距角度15°左右，可以称之为同类色（图2（a））。以三原色为例，红色的顺时针同类色是黄调红，逆时针同类色是紫调红；黄色顺时针同类色是绿调黄，逆时针同类色是红调黄；蓝色的顺时针同类色紫调蓝，逆时针同类色是绿调蓝。选用这样的色彩进行纺织品的色彩图案设计，是最为和谐的，但在实际设计中，同类色彩缺乏变化，艺术效果相对单一，会产生素描的单色效果，在日常纺织品当中比较常见，在真正的设计中也有一定的运用。同类色彩的图案在纺织品图案设计中比较容易推广，有利于降低材料成本和工序，另外也满足一部分人的审美需求，当前有很多人受后现代主义的影响对于过分花哨的图案比较排斥，所以同类色彩和单一色彩的纺织品受众群体还是可观的。
在24色标准色相环上角度大约45°左右，选择相隔一个色彩的一对颜色，例如红色顺时针方向的红调橙，逆时针方向的红紫（红调紫）；黄色顺时针方向的黄绿（黄调绿），逆时针方向的黄橙（黄调橙）；蓝色顺时针方向的蓝紫（蓝调紫），逆时针方向的蓝绿（绿调蓝）。与同类色彩相比在和谐度的绝对值上低了一些，但色彩的丰富程度升高了，这个范围的色彩称之为邻近色彩（图2（b））。在这个范围内掌控色彩的和谐度，操作的图案色彩就有了一定的参照尺度。图案设计方案确立之后，如果色彩确定为和谐色调，那么画面的主色调就可以在同类色彩和邻近色彩中选择。从比较绝对的角度来看，和谐色彩的表现主要依靠以上两类色彩，再加上设计图案的完美造型，即符合美学原则的图形，最后结合纺织品的材料，在满足人们审美需求的同时，考虑多方面因素，基本上就能够进行色彩图案设计了。邻近色彩图案在应用范围上相比同类色彩图案受众群更大一些，有更多的人喜欢这类图案的纺织产品。
只选择同类色彩和邻近色彩设计出来的图案效果在某种程度上不够鲜活，缺乏应有的变化，这时可以在24色相环上适当改变一下选择，加大选择角度，使角度扩大到150°左右的对比色（图2（c））。例如红色顺时针方向的对比色是黄绿色，逆时针方向对比色是蓝紫色；黄色顺时针方向的对比色是蓝绿色，逆时针方向对比色是紫红色；蓝色顺势针方向的对比色是黄红色，逆时针方向对比色是黄绿色。进入到对比色彩范畴，图案的用色种类就开始丰富起来，鲜活的色彩出现在画面当中，一改同类色彩明显的素描感和邻近色彩的单调感，使图案产生相对强烈的对比效果。
色相环上的互补色（图2（d）），即角度在180°、相距最远的色彩，放在一起会互相排斥，如红色的互补色绿色（确切的说是蓝调绿），黄色的互补色紫色（蓝紫色），蓝色的互补色橙色（橙黄色），对比色相对于同类色彩和邻近色彩的丰富程度大有提高。同类色和邻近色图案画面处于人们审美需求的和谐阶段，到了对比色和互补色彩阶段，画面的效果就开始刺激人们的审美感官了，和谐遭到破坏。适度地对比色彩图案还能保持住一定的和谐度，一旦走到互补色阶段，图案画面的和谐度被打破，并产生强烈的刺激效果，甚至会给人刺眼或者不安的感觉。这种艺术效果只能满足小部分人的审美感受，绝大部分人群还是接受和谐美的。
如果创作者抛开色彩间的关系界限，力求画面完美的设计图案，则是一种丰富多彩的图案形式，这种图案不是色彩的随意堆砌，而是在画面有主旋律、主色调的基础上进行设计的。
3和谐色彩图案应用
纺织产品图案设计在运用色彩学原理时，首先要考虑纺织品的实用性和装饰性，在不违背色彩关系学原理基础上进行设计规划。为了使纺织产品能够批量生产，前期的产品设计要考虑色彩的成本核算，设计内容要包含色彩管理、色彩选定、色彩实验、色彩测定、色彩判断等，误差范围、统计整理等要设定流程，在进行产品设计阶段不同的色彩图案以及材料、印刷、涂饰、染色等都要做到艺术与工艺的完美结合，才能生产出和谐美丽、丰富多彩的纺织产品。其次要考虑纺织品的审美性和时尚性，因为纺织品除了保暖修身等实用之外，其另外一个用途就是美化人类自身，使女人更柔美、男人更阳刚，这些不同的视觉感受就是纺织品的审美功能所在。除了服装之外，纺织品图案色彩的设计和运用还关系到生活的其他许多方面，比如家装的窗帘、床罩、布艺沙发等软包系列纺织品，都离不开对纺织品图案色彩设计的研究。对于家装行业，纺织品设计的审美性和时尚性甚至超越了其实用性，所以纺织品设计的审美性在家装行业显得尤为显著。
纵观世界纺织产品发展历史，从粗纺到精纺，从麻布到丝绸再到各类化纤纺织品，无一不体现着人类纺织产品技术的不断改进和提高以及审美需求的不断演化。纺织产品的生产和人类的生活密不可分，每一种纺织产品的问世，都会带来人们对这类纺织产品不同花色的时尚追求，正是这种不断的追求才促使人类社会形成了一整套完整的纺织产品色彩图案设计制作体系，这个体系不仅不会消失，而且还会随着人们对生活品质要求的不断提高而不断改进和发展。时尚设计是引领纺织产品及其他工业产品不断进步的前提和保障，同时也是人类追求美的天性的体现。
参考文献
[1]赵国志.色彩构成[m].沈阳：辽宁美术出版社，1995.
[2]李广元.色彩艺术学[m].哈尔滨：黑龙江美术出版社，2000.