产品功能设计方法篇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。
产品功能设计方法篇2
关键词：机械产品;方案设计方法;计算机辅助软件
当前社会是一个科学技术高度发达的社会，是一个信息化社会。在当前社会发展的过程中，人们日益增长的物质文化需求与落后的生产技术成为制约当前社会发展的主要因素。在社会发展的过程中，各个产品功能和产品需求不断增加为当期社会发展提供了前提基础，是社会发展过程中的主要因素，随着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。在当前各种产品的设计过程中，机械产品设计已成为设计的重点和中心环节。在机械设计过程中，由于人们对各个机械要求的不断增加，使得设计手段就显得优点力不从心，跟不上时展的需要。在当前的设计中，主要是采用计算机技术的辅助进行设计和研制，主要的手段是通过设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划来进行系统化和流程化的设计方法，这种方法在当前设计中已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，但是由于当前各种更新的不断增加使得当前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。因此在当前的设计过程中提高计算机技术的发展是实现机械设计的前提与基础。
一、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。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。
二、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。
三、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。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。
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。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，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。
产品功能设计方法篇3
产品包装设计的质量直接关系到了产品自身在市场的竞争力。随着一些机械化设备应用的快速增长，现已有大量的燃料亟待外运和安全处置.而国内在燃料运输容器包装设计与制造等方面仍近乎空白。当前产品包装的设计受包装设计师主观性影响较大，一个高质量的燃料容器包装要具备安全性、美观性、人机舒适性，因此，设计燃料容器包装具有十分重要的现实意义。本文提出一种基于人机工程学要素与产品功能设计的一般思想的产品包装方法，从而提高产品包装设计的系统性、效率和科学性。
关键词：
包装设计人机要素功能分析燃料容器
中图分类号：tB472
文献标识码：a
文章编号：1003-0069（2015）06-0120-04
1基于人机要素分析的产品包装设计
1.1产品包装与人机工程学
人机工程学是一门新兴的以人为本的边缘性学科，是运用人体测量学以及工程学等学科的研究方法和手段，归纳出相应的人机工程要素为产品设计更加“人性化”提供依据。
商品流通开启了包装产业的大门，产品包装在最初保护产品、方便运输的作用基础上增加了服务消费者需求、传递信息、品牌识别等作用使得包装和产品本身融为一体、密不可分，总之，产品包装在产品生命周期的不同阶段中均有重要作用。需要从“人_产品一环境”角度可以为产品包装提供新的设计思路，正是这种发展趋势使得在产品包装设计过程中引入人机工程学的分析手段来更好地处理人一产品，人一产品一包装之间的关系。（图1）
1.2支持包装设计的人机工程要素
人机工程学多个分支的研究方向和广泛的研究内容为包装工程设计和包装生产管理提供了有力的科学依据，包装工程领域的设计方法研究发现，包装容器的造型和结构设计、纸盒包装的把手尺寸设计、包装运输物流搬运过程和瓦楞纸箱运输包装设计、包装印刷机械等都涉及到人体尺寸测量、人体生理心理、人机界面等相关知识。将人机工程中的要素进行分类，并将与产品包装设计相关的人机要素进行汇总，可以得到表1包装设计相关的人机要素表。（表1）
2基于功能设计的产品包装设计
2.1产品包装的功能性分析
产品包装的功能性是包装的最基本属性。有些学者将产品的包装按照类型分为两类：分别是基于外部关联的功能和基于内部关联的功能。产品包装在一定程度上可以被视为一种特殊的产品，因而对包装的功能可以利用产品功能分析工具进行分析。最广泛应用产品功能分析工具之一能量物质信号模型（emS）模型或称功能黑箱模型。这种方法将产品功能定义成为实现预定输出的能量、物质、信号转化的通道，其形式如图2所示。
产品包装的功能按照方向性，主要分为两类，分别是系统外功能与系统内功能。系统外功能是产品包装的独立功能，体现为产品包装作为产品的外部附属物自身具备的功能，这些功能包括了产品物流过程中的储运功能，市场营销功能，美学与审美功能等。系统内功能是产品包装为产品自身提供的功能，这是产品包装的核心功能，这些功能包括了包装的保护功能，支撑功能等。（如图3）
2.2利用产品生命周期分析包装外功能设计要素
产品包装设计的外功能需要结合产品生命周期进行分析，产品包装在产品的生产阶段开始同产品产生关系，在产品的流通运输阶段体现主要功能，在产品的使用阶段体现的功能作用减弱，在产品的回收销毁阶段的功能基本消失。
产品的物流阶段：在产品的物流阶段主要体现的是人一产品之间的关系，这种关系主要集中体现在人对产品的搬运，运输的操作，在这个过程所涉及的人机要素主要体现为人体测量类、人体动力学类的人机要素。
产品的营销阶段：包装系统外功能的市场营销功能输入感觉与知觉特性，合理运用人的适应刺激能力和识别特性。一个好的包装满足基本功能，又能使消费者过目不忘，可以有效提高产品的销售额度。
产品的使用阶段：在产品的使用阶段，有的产品的包装会与产品分离，有的仍然充当了产品的容器，这个阶段产品包装功能设计的人机工程要素包括：人体测量学、人体动力学、美学因素等多种内容。
但是对于不同产品而言，产品包装在产品不同的生命阶段的功能作用并不相同，需要借助包装在产品生命周期中功能性曲线图对包装的功能进行表示如图4所示。
并结合产品包装的在产品生命周期功能性的特点，将表2中人机工程的要素转化成为包装的功能要求，并在此基础上建立产品包装外功能结构。
综上所述，最后可以得到包装外功能在产品生命各阶段的重点人机工程要素表如表3所示。
2.3从包装的系统内功能角度分析
产品包装的系统内功能需要建立产品包装的约束条件集合，分析产品包装的约束条件，并将这些约束条件按照性质进行分类，形成产品包装设计要素表，该表的组成如表1所示。包装设计者利用表1中的相关元素能够比较全面地对产品的包装功能特性进行分析，最终产生理想的产品包装。产品包装的功能分析过程如图5所示。主要介绍的是产品包装功能根据产品的生命周期的不同阶段表现不同LCa分析。
3基于人机工程要素和功能设计的产品包装设计方法流程
基于人机工程要素与功能分析的产品包装设计方法的主要流程，是首先利用产品全生命周期分析的方法去分析产品包装对产品本身所发挥的功能，以及与人之间的相互关系；接着利用人机工程学的相关思想分析产品包装在产品不同生命阶段中所涉及的人机工程要素；随后将这些人机工程学要素转化成为产品包装的功能要求；最后利用产品功能分析的相似方法对产品包装的功能进行分析，并建立产品包装的功能结构。
整个流程可以通过以下几个步骤实现：
第一步：对产品包装在产品全生命周期中的功能作用进行分析
第二步：对不同阶段的产品包装的作用进行分析，提取相关的人机工程要素
第三步：将产品包装的人机工程要素转化成为功能要求
第四步：利用产品功能描述方法建立产品包装的功能模型以及功能结构
第五步：利用产品包装功能结构完成包装设计
4实例分析
发动机油，俗称机油，被誉为“汽车的血液”，是大多数人群生活中的必需品，油包装作为油产品的主要组成部分也显得尤为重要。根据本文提出的方法步骤对“劲能”牌机油包装的设计过程为实例进行分析。
4.1对机油产品包装在产品全生命周期中的功能作用进行分析
发动机油包装是指利用适当的材料或容器、包装技术对成品进行分、封、装、贴标签等一系列操作，是为机油提供品质保障、鉴定说明商标的加工过程总称。在产品生命周期的生产阶段，包装功能刚刚与产品发生关系，不过产品包装的材料、结构、加工工艺直接影响其系统内、外功能。运输阶段，机油包装起到储藏、保护、运输机油成品的功能，此时包装的功能作用在产品生命周期中最大。使用阶段，消费者依靠包装初步了解机油的规格、质量等信息，也就是包装的市场营销功能，美学功能和审美功能等，包装的支撑机油功能帮助消费者使用机油产品。回收阶段的包装功能已经消失，最终功能权重为零。（图6）
机油包装除了要求灵活性强、运输方便的材质，主要功能要求是强度大，耐冲击力，密封性强等。按照产品、人、环境三方面分析机油包装设计要素表（表4）。
4.2对机油产品不同生命阶段的作用进行分析并提取相关的人机工程要素
产品物流阶段――体现储运、集合功能。机油的重量、液态形态决定了包装的结构和体积，从而影响销售点之间以及销售点到消费者之间的输送。
产品营销阶段――体现促销、展示功能。基于视觉机能的研究，机油包装简明、形象传达给消费者产品信息，消费人群偏重男性，从男性心理角度出发选择外观造型以及分布颜色。
产品使用阶段――体现支撑、方便使用功能。机油使用过程中需要对准进油口，则使用手精密抓握范围，即8-16mm，手腕弯曲最佳角度10。。参考肤觉触感系统指标研究结构和选择材料。根据以上分析总结机油包装的人机要素（图7）。
4.3将机油产品包装的人机工程要素转化成为功能要求
将机油包装的人机要素转换成功能要素，以功能树的形式表示出来（图8）。
4.4利用产品功能描述方法建立机油包装的功能模型以及功能结构
已总结的人机要素和建立的功能树转换为功能模型，功能黑箱模型里分别输入：①信号知觉②与机油包装关联的机械场和生物场⑧产品机油⑧人机工程学人的视觉、肤觉特性⑤其他因素如：性别、习惯、风俗等。根据功能树输出对应的功能要求，建立机油包装的功能结构（图9）。
将黑箱模型进一步细分，区分不同功能实现的输入流和输出流，建立功能结构（图10）。
4.5利用产品包装功能结构完成包装设计
根据功能结构“劲能”牌机油的包装设计采用黑底黄字的颜色搭配，信息介绍简明扼要，标志醒目力抓消费者目光。把手倾斜角度8。―loo，整体造型稳重霸气，正中男性消费者心理，如图”。
产品功能设计方法篇4
关键词：机械产品；布局设计；建模
1设计约束
产品设计是一个有限约束的综合过程，其中一系列相关约束共同构成设计环境的约束系统，是支撑产品生命周期中各个视图的问题解空间。约束c是表示设计变量和设计域的一种关系。它作用于设计过程，并最终影响设计结果。设计约束可以表示为c={x，a}，其中x是与设计相关联的约束变量，具有和设计参数相同的属性和功效，是约束系统和设计之间联系的桥梁；a表示约束的属性，包括约束范围、作用、大小和类型等。约束可分为系统约束与环境约束两类，其中系统约束分为功能约束和结构约束，是贯穿整个设计过程的主要约束路线，而环境约束是指在产品设计过程中所采用的设计手段，方法与设计规则。根据约束所起的作用及其内部属性，又可将约束分为：功能约束、结构约束、关系约束和选择约束。将其形式化表达为如下四元组：c=［cfn，cs，crs，co］t，其中，cf表示功能约束类的变量及其约束；cs表示结构类的变量及其约束；cr表示关系类的变量及其约束；co表示选择类的变量及其约束。在设计信息和约束的抽象中，由于设计信息的多样性和复杂性，需要将约束进一步细化。
cf={af，ff}；cs={es,ss};cr={fr,sr};co={lo,so}。
其中，af表示与功能属性相关的约束，表明产品实现的功能；ff表示与功能行为相关的约束，表明产品具体能实现的行为。es表示与产品相关配套设施构成的环境结构形式；ss表示产品本身的详细形状结构约束形式。fr表示从功能到结构的关系约束；sr表示从结构到功能变量之间的约束关系。lo表示逻辑类约束；so表示选择类型约束。具有多种约束变量的约束系统较为复杂，为了便于约束管理和约束运算，将其进行层次划分，约束分层表达将约束分为上层、中间层和下层，这是一种自顶向下的设计思想。其中，上层约束由产品设计过程的前两个阶段需求分析和概念设计中相关信息导出；下层约束表示的是后续定位在零件结构的详细设计视图中的相关信息；而中间层约束主要表达布局设计信息。
2基本概念
根据布局设计过程中联接与定位的先后关系，将布局方法归纳为如下三种：（1）先定位后联接。先布置各个设计单元，即先将参与布局的设计单元大致位置固定。然后，再根据产品需求分析视图和概念设计视图中所得到的要求，进一步细化定出较为具体的设计单元之间的联接方式，例如，圆柱旋转副、棱柱移动副、球体旋转副等。（2）先联接后定位。先确定设计单元之间的联接方式，然后再考虑其相互位置关系。（3）联接定位。这种方式将定位和联接先后顺序模糊化，即介于上述两种方法之间。联接方式先不严格固定，同时兼顾设计单元之间的相互位置关系，继而最终确定出布局联接定位关系，得到设计单元的布置方式。
3求解方法
传统的优化求解方法，如罚函数法、复合形法、约束变尺度法、随机方向法、简约梯度法、可行方向法等，都有较为广泛的应用。然而，随着问题规模和复杂程度的逐渐增大，传统优化方法易出现局部最优解等的局限性，为此许多研究人员提出了新的算法。目前研究较多的有专家系统技术，人工神经网络方法以及各种智能启发式算法，例如遗传算法、模拟退火算法和禁忌搜索法等。
4设计要求
通常布局设计有一定的布局目标和要求，用dr表示。布局设计要求属于产品设计约束中的环境约束，它包括产品空间体积最小，布局密度尽可能大，产品的重心尽可能低，产品装配性好，装配路径的花费经济以及布局设计中的其它限定要求和描述等。
5布局设计模型
在详尽分析了布局设计所涉及的各种因素的基础上，本文用布局设计模型来描述装配设计阶段的布局设计过程，简称布局模型，并将其形式化表示为如下的四元组：ldm=［du，lc，ls，dr］t。其中，du为设计单元；lc为布局约束；ls为求解方法；dr为设计要求。
6产品多层次表达
从产品发展的全生命周期过程来看，可以得到产品的多层次表达。如下图所示，产品从需求分析阶段到后期行为阶段是一个特征演化过程。同时，诸多特征在各阶段相应视图的层次变化中都具有继承性和不完备性，并且将随着设计过程的细化和推进而逐步趋于完备。其中，由于产品的形态结构可塑性强，用户消费心理、产品的美观性、宜人性等因素在设计中摆在相当突出的地位，因而需求分析阶段的相关特征不容忽视。而功能特征、设计要求则是设计过程进化的动力所在。设计过程的特征演化主要表现在概念设计、布局设计和详细设计阶段特征的产生、继承、变异、抽象、派生、映射以及后期行为阶段的消亡等几个方面。设计方案的选择和循环往复主要发生在这些特征之间。
概括起来，多视图特征在设计过程中主要表现出下列特点：
①分类层次性。设计过程中的特征多视角性主要涉及三个方面，即功能需求、结构特性和制造特点。每类特征又可根据设计过程不同环节的需求进一步细化，形成分类层次结构，最底层即为实际工程应用中面向不同环节的基本元素。
②相互依赖性。在产品的概念设计阶段基本确定产品的功能需求；在具体化设计阶段，根据产品的功能要求，确定产品的结构特性；在详细设计（工艺设计或可制造性分析）阶段则根据产品的结构及功能，产品的批量、技术经济要求及现有的生产条件、包括人员素质，管理方式，制造环境和经验习惯等，确定产品的制造特点。同时，结构设计必须顾及产品的功能性和工艺性，这表现为特征间的反馈性。设计过程的循环反复，正是因果性和反馈性之间协调和统一的具体表现。
③关联多重性。同一功能可以由不同的结构来实现。同一结构又可以表现为不同的功能。如—个外回转面，既可能是一个支承面，也可能是一个导向面，同样，—个导向功能既可由圆柱结构，也可以用槽结构来实现。此外，同一结构特征可以用不同的工艺加工方法来形成；反之，不同的工艺方法可以实现相同的产品功能和结构。这一特点要求设计，制造过程中不断对功能、结构和制造间进行协调和优化。
④表达同一性。尽管特征有功能、结构和制造的多方面含义。其属性类型及其值域也多种多样，但其基本的作用对象都是构成特定形状结构的几何形体，任何的特性归根到底都可具体化为形状的特性以及相应的几何生成方法。
参考文献
［1］郭万林.机械产品全生命周期设计［j］.中国机械工程，2002，（7）.
产品功能设计方法篇5
abstract:Designeducationisanon-materialproduct,havingtherelevantpropertieswithvalueengineering.toanalyzethefunction，costandvalueonattributeofthenon-materialproduct"designeducation",andtoresearchtherelationshipbetweenthefunction,costandvalueof"designeducation",usingtheValueengineeringtheoryreasonablycanbethegreatestextentpossibletooptimizethedesigneducation.
关键词：价值工程；非物质产品；设计教育
Keywords:Valueengineering；non-materialproduct；designeducation
中图分类号：G521文献标识码：a文章编号：1006-4311（2012）11-0003-02
0引言
运用产品的定义即“人们通过购买而获得的能够满足某种需求和欲望的物品的总和，它既包括具有物质形态的产品实体，又包括非物质形态的利益”来看，显然，设计教育，无论是公立高校形式还是私立院校形式或者商业培训形式它都属于“产品”，准确的说，是“非物质”产品的一种，那么，价值工程的一切属性也就适合于它，进一步讲，我们完全可以利用价值工程的理论来研究“设计教育”，以推动设计教育的良好发展和快速提高。
1使用价值工程解析非物质产品“设计教育”
1.1价值工程价值工程（Valueengineering）简称Ve，由二战期间Ge设计工程师麦尔斯首创，是用来研究以最小的成本来实现产品合适功能的一门学科，是一种使产品达到物美价廉的设计管理技术，它通过揭示技术方案值、功能和成本三者之间的内在关系来提高其价值的一种方法，是寻求以合理的消耗取得技术方案必要功能的技术经济分析方法和组织活动[1]。价值工程强调以最低的寿命周期成本实现必要的功能。所谓寿命周期成本是指产品从设计、制造、使用以及维护等各环节成本的总和。价值工程以降低寿命周期成本为目标，不仅考虑降低生产成本，而且还考虑到尽量降低产品的使用成本。价值工程发展到六十年代初，已被公认为是一种行之有效的管理技术，大量的实践经验也证明了价值工程在节约资源、降低成本和改善功能等方面的独特功效[2]。价值工程理论设计三个核心概念：功能（function）、成本（cost）、价值（value）。功能是产品或作业能够满足人的某或多种需求的属性，包括质和量两个方面，质主要是指功能的项目或内容（种类），量是指每种功能能够满足人需求的程度[3]；成本是指为获取载体所具有的各种功能而必须付出的费用，包括设计成本、功能成本、生命周期成本[4]；价值是描述功能实现程度与寿命周期费用之间关系的量，是功能与成本的综合反映[5]。
我们通常用V代表价值，C代表寿命周期费用，F代表产品中所含功能可满足用户的程度，是和用户所要求的必要功能所密切相关的量，故用V=F/C表达价值与功能和寿命周期的关系。
1.2非物质产品“设计教育”及其价值工程应用研究状况当前的“设计教育”是指符合设计教育条件的团体，包括高等院校、商业机构、公益团体等对所培训对象在“设计”方面的一种教育行为综合，按时间的长短一般分为长期、中期和短期三种。因为设计教育是一种服务型的社会行为，所以它是“非物质”产品的一种。到目前为止，虽然中国的设计教育发展相当迅速，但是价值工程对其的研究仍处于低水平阶段，原因何在？
因为，尽管目前价值工程已被广泛应用于机械、纺织、轻工、建筑、煤炭、冶金、水利、农业、石化、电子、金融、邮电、交通、军工及卫生等行业，应用领域已从最初的原材料，零部件代用到老产品改造，新产品开发，并进一步扩展到商品生产，流通的全过程。在经营管理、可行性研究、机构设置、行政事务、服务程序等诸方面均有不同程度的应用[6]。但是基本上都是针对“物质产品”的领域，对于“非物质产品”领域的应用研究还是寥寥无几，非物质产品“设计教育”更为甚者。价值工程对产品的理论指导价值和作用有目共睹，那么，缺乏价值工程理论支撑的非物质产品“设计教育”的发展也是不完善的，甚至是畸形的，看来，对设计教育进行价值工程的应用研究已经迫在眉睫。
1.3设计教育的价值工程属性分析设计教育是非物质产品的一种，那么它就具有价值工程属性，所以应用价值功能来分析，它的功能（function）就是“设计教育”；成本（cost）即是教育的投入，包括设计教育硬件设施、设计教育人才或培训人员薪资以及广告信息传播费用等；价值（valve）就是对培训对象关于设计方面的教育成果。
1.3.1设计教育的功能分析价值工程以功能分析为基础，认为客户需要的并不是产品本身，而是其能够实现的功能。因此，通过功能分析，可以发现哪些功能是必要的，哪些功能是多余的或过剩的，从根本上把握住客户的实质需求，并为降低成本提供可靠的依据。利用经济学的概念来看，非物质产品“设计教育”能够实现的必要功能就是关于设计方面的“教育”，而随着设计教育的逐步竞争商业化，目前的设计教育的次要功能，或者叫做边缘功能也在逐步添加，具体的讲，比如政治教育、道德教育、法律教育、经济学教育、社会生存教育及计算机技能教育等等，那么，它的客户――设计教育培育对象（学生）对如此丰富的功能如何看待的呢，经过市场调查，65%的客户认为仅仅需要它的必要功能――“设计教育”，28%的客户认为除了必要功能外，像计算机技能教育、社会生存技能教育等次要功能也是必需的，其他则是多余功能或过剩功能。
1.3.2设计教育的成本分析非物质产品“设计教育”成本就是它本身为获取所具有的设计教育、政治教育、道德教育、法律教育、经济学教育、社会生存教育及计算机技能教育等功能而必须付出的费用。其中，它的“设计成本”就是设计教育的课程组成结构设计成本、教育方法方式设计成本、教育平台设计成本等。其中课程组成结构设计成本就是它的教育课程大纲策划所支出的人力经费，而它的大纲策划是关乎设计教育战略成功的关键，也是设计教育的生存骨架和根本，此成本付出的对象为主导智力设计人，属于“软件”消耗成本，所以，课程组成结构设计成本一般所占“软件”消耗成本总和的比例偏高，而且不容忽视。它的功能成本就是设计教育所付出的教育资源消耗成本，包括设计教育硬件资源消耗和软件资源消耗的成本付出，它的硬件资源成本指的就是设计教育时的教具损耗成本、教室和实验室设备折旧成本和客户学习工具例如计算机等损耗成本，而它的软件消耗成本主要是教育设施水电暖消耗成本、教育智力投资成本以及设计教育教员薪资福利成本，这些成本是设计教育成本的主要组成部分，这是客户购买该非物质产品“设计教育”前“消费意愿”形成的主要指标和催化剂，所以，该成本的增减值得细细斟酌。设计教育的生命周期成本是指客户在被“教育”完成之后，利用其所得到的“设计教育”成果进行生存活动时，所产生的产品“生命延续”维护成本，比如设计教育补缺教育成本、循环教育成本、升级教育成本等，设计教育补缺教育成本就是客户在设计主期教育完成之后发现其具有教育缺陷而进行的补充教育成本；循环教育成本就是客户在被设计教育完成之后，发现其还未达到该设计教育所预计的能力标准，故而进行的二次循环教育的成本；升级教育成本指的就是对客户所进行的新的更高端设计教育成本。这些成本对非物质产品“设计教育”的生命周期产生决定性的作用，因此，它的合理付出是设计教育非物质产品长期生存的前提。
1.3.3设计教育的价值分析非物质产品“设计教育”的价值，根据价值工程公式V=F/C来看，它的高低取决于F（功能）和C（成本）之间的比值，也就是说，“设计教育”所具有的设计教育功能、政治教育功能、道德教育功能、法律教育功能、经济学教育功能、社会生存教育功能及计算机技能教育功能等的综合值与设计教育的课程组成结构设计成本、教育方法方式设计成本、教育平台设计成本等综合值比率越高，非物质产品“设计教育”的价值就越高，进一步讲，毫无例外，以越低的综合成本付出得到越高产品价值是它追求的目标，但这是比较复杂的一个问题，值得我们来进一步研究。
2优化非物质产品――“设计教育”的途径
从以上分析来看，提高非物质产品“设计教育”的价值，实际上就是怎样优化非“设计教育”的问题，要探讨本问题，应用价值工程理论是一个比较可行的方式。那么，优化非物质产品“设计教育”的途径有哪些呢？
2.1坚持不断加强非物质产品“设计教育”的必要功能每一个产品的必要功能都是吸引客户的最重要的元素，同样，设计教育的必要功能“设计教育”是其生存的主要营养素，用经济学法则讲，客户需求的就是设计教育本身，他们希求的结果就是自己得到设计方面的系统培训，从而将来在设计领域能够生存，甚至以此为基础很好的发展下去。而“设计教育”功能的加强，必须提高设计教育教员的专业素质，其一就是对设计教育教员进行不间断的专业进阶培养，即要付出一定的培养成本，其二就是更换更高专业素质的设计教育教员，当然就要付出更高的薪资，也就提高了本产品的成本，但是，它的必要功能同时大比例提高，如果操作合理，也就提高了非物质产品“设计教育”的价值，即优化了“设计教育”。
2.2适当取舍非物质产品“设计教育”的次要功能次要功能也是吸引客户的一个方面，但是太多的次要功能，就需要大幅提高成本，有时次要功能也就成为了剩余功能。比如设计教育的次要功能里面，按照市场调查的结果显示，只有计算机技能教育功能和社会生存教育功能才是客户所兼顾需要的，所以，在设计教育里，适当加强二者，也即添加对客户的生存技能和计算机技能培训的投资，即可增强设计教育的综合功能，剔除其余次要功能，可以节省一定的成本，按照V=F/（C0+C1）公式（C0为必要功能成本，C1为次要功能成本），当F，C0和C1时，而不会影响非物质产品“设计教育”的品质和价值的提高。此方法同样起到优化非物质产品“设计教育”的作用。
2.3提高非物质产品“设计教育”的售前、售中、售后服务所有产品的售前、售中、售后服务都是产品本身的一部分，比如非物质产品“设计教育”的售前服务就是通过各种通讯手段，主动找到潜在客户，进行设计教育需求方面的沟通，并提供它的标准服务信息。售中服务则是在设计教育的过程中对客户进行服务信息各方面的引导。售后服务就是对客户在设计教育过后的信息指导、补充教育以及提供设计再教育等。这些设计教育的服务过程同样提高了成本，但是也同时更大幅度的提高了非物质产品“设计教育”的价值，并能促进客户对其产生良好印象，以此刺激更大的消费客户群，所以它的售前、售中、售后服务无形之中再次优化了非物质产品“设计教育”。
3结束语
价值工程理论是提升非物质产品“设计教育”市场竞争力的有力保障已无需置疑，但是利用价值工程对它进行应用研究目前还比较滞后，为了提高它的价值也即它的社会市场竞争力，应该大力推进价值工程在非物质产品“设计教育”中的应用研究步伐。
参考文献：
[1]陈健，朱兴龙等．价值工程与产品造型设计[J]．机械设计与制造工程，1998（6）：25.
[2]宴国伟．基于价值工程视角的卫浴产品设计研究[D]．华南理工大学硕士学位论文，2010.
[3]米宝山，梁盼辉，周雅婷．解析产品价值工程的途径[J]．价值工程，2007，26（11）：67-68.
[4]张彩江．复杂价值工程理论与新方法应用[m]．北京：科学出版社，2006：45-50.
产品功能设计方法篇6
关键词：自顶向下；概念设计；方案选择
中图分类号：tU621文献标识码：a
1 概念设计
概念设计阶段，就将产品的主要功能、关键约束、配合关系等重要信息确定下来，在进行任务分配时，这些关键约束也同时分配给各子系统，这样，各子系统才能很好地配合，避免发生冲突。概念设计因能决定产品成本的60%，因此近年来它成为机械工程领域的重要研究方向。概念设计的关键步骤即将整个产品进行合理分解。目前通用分解方法有很多种，其中面向功能的分解中的功能树法适用面比较广泛。
自顶向下方法功能树法的建立过程是从总功能开始，采用形如树根到树枝的方法逐层分解，一直到最底层方法为止（像一棵倒置的树）。在确定总功能之前要知道待设计的目标树，首先对设计要求进行抽象，其目的是抓住待设计系统的本质，然后用简短的文字将其进行表示，该文字即为所谓的总功能。挖掘机的总功能即挖掘机指定目标的土或者其他物质。
2 功能设计
产品的功能是产品满足人的需求的特性，是产品的核心概念。产品设计以功能为主导。功能设计（Function Design）就是按照产品定位的主要功能要求，在对用户需求及现有产品进行功能分析的基础上，对所定位产品应具备的目标功能系统进行系统策划和构建的创造活动。产品功能设计阶段的主要任务是把用户需求转化为一系列的功能规格，并实现产品的初步设计或总体方案设计，由于功能规格可以转化为一系列的变量和变量关系，所以功能规格的管理实际上可以转化为变量规格的管理。如下本论文所引用的斗容量10m3正铲机械式挖掘机设计要求参数见表1。
产品功能设计与概念设计互为指导，而功能设计指导功能系统设计、装配体设计、部件设计、零件设计。由此可见详细的功能设计是相当重要的。概念设计时又是以产品所能实现的功能来定义的。挖掘机的总功能是实现土石的挖掘与装载，其主要功能是挖掘。然而为了实现其主要功能还必须有其他功能系统作支撑，挖掘机要实现挖掘功能除了具有工作装置外还必须拥有动力系统。挖掘机挖掘不可能原地不动的挖掘，这就要求挖掘机还必须有行走系统，这样才能实现连续挖掘和装载。要实现行走功能必须有从动力系统到行走系统传递动力的传递设备，机械式挖掘机使用的是电机减速器传动系统。为了实现自动化操作，又配备了电控系统。
基于此，本文初步确定机械式挖掘机主要功能系统为工作装置、动力系统、回转系统、行走系统、电气控制系统和通风除尘系统等。
3 工作装置方案选择
10m3机械式挖掘机属单梁双斗杆式工作装置，包括铲斗、斗杆、起重臂、推压机构。
3.1铲斗
铲斗结构形式和参数的合理性选择对挖掘机的作业效果影响很大。铲斗的作业对象繁多，作业条件也不同，用一个铲斗来适应任何作业对象和条件很困难。为了满足各种特定情况，尽可能提高作业效率，通常一个挖掘机配有几种甚至十多种不同斗容量的铲斗。
对各种铲斗结构形式设计的共同要求是：有利于物料的自由流动，要使物料易于卸尽及使装进铲斗的物料不易掉出。
结语
至此基于自顶向下方法设计出挖掘机工作装置模型，并最终应用Soliworks软件画出整个工作装置模型。经实用证明，该工作装置设计方案结构紧凑、传动效率高，运行可靠，满足设计的要求。
参考文献
产品功能设计方法篇7
1.1iD与ie概念
传统工业设计的核心是产品设计，在人类社会进入现代工业社会之后，设计所带来的物质成就及其对人类生存状态和生活方式的影响是过去任何时代所无法比拟的，现代工业设计的概念也由此应运而生，现代工业设计有广义的工业设计和狭义的工业设计之分。广义工业设计是指为了达到某一特定目的，从构思到建立一个切实可行的实施方案，并且用明确的手段表示出来的系列行为，它包含了一切使用现代化手段进行生产和服务的设计过程。狭义工业设计指产品设计，即针对人与自然的关联中产生的工具装备的需求所作的响应，包括为了使生存与生活得以维持与发展所需的诸如工具、器械与产品等物质性装备所进行的设计。
1.2iD与ie融合原理
随着知识经济时代的到来，全球竞争日趋激烈，工业设计理念和工业工程理论都发生了重大变化。结合多年的工程实践经验，作者认为工业设计是面向全过程的设计，包括从市场调查、新产品设计定位、专利技术查询与搜集、设计方案初步制定到新产品的包装设计、成本核算、预测风险等内容。因此，其理念可描述为以市场和用户需求为导向，以创新理念为指导，以现代化技术为工具，综合考虑产品的功能、结构、材料、工艺、应用环境等因素，在产品全生命周期内展开的一系列创新增值活动。ie作为管理方法论与工程技术的综合体，对提高企业综合创新能力和整体素质具有不可替代的作用。作者将其在企业中运用的方法归纳为规划、设计、计划、控制、分析/评价、改进/创新、组织七方面。现代工业工程开始系统地从产品本身及其制造过程和产品整个生命周期考虑产品的环境特性，推动传统制造向现代先进制造转变，要求能够快速配置和系统地集成人、技术和资源。同时，现代制造理论和技术广泛应用，对产品设计流程的创新和改进提出了更高的要求。但工业工程更关注的是由“投入—产出”所组成的系统，在中间环节，即产品设计流程方面缺乏合适的理论与方法。新技术、新材料、新发明，在没有转化为在市场销售的商品产生价值之前，是没有实际意义的，工业设计正是科学发明转化为经济成果的媒介和纽带，丰富完善了工业工程“投入—产出”所组成的系统，在设计环节利用工业设计的方法从产品的功能、外观、经济型、市场销售等方面构思，完善整个创新的价值链。iD与ie均涉及了整个产业价值链，二者融合可以帮助企业发掘顾客的潜在需求，创造性地利用科学技术知识进行创新。前者强调依据研发技术对物料、能源、设备、资金、技术、人力和信息等制造资源进行加工和利用，从功能、结构上改进产品，从而实现技术创新，并通过广告、品牌、包装、销售及售后等环节向顾客提品和服务，需要理论方法和技术工具来指导;后者侧重于从理论上为产品的研发提供战略研究，优化流程设计和作业程序设计，制定成本计划、质量计划和过程控制，并对产品设计进行评价筛选及改进，需要具体实践环节发挥其功能。
2iDe技术创新方法
在iD和ie融合原理分析基础上，将ie理论与方法融入iD过程中，全过程运用ie方法，对需求发现、功能设计、结构设计、工艺优化、材料替代、工程应用进行优化与重构，可以衍生出一种基于iD和ie融合的iDe技术创新模式。
(1)需求分析阶段
需求分析既是产品设计成功的基础，也是产品开发设计的最终要求。该阶段:①需要采用工业工程方法，从系统论观点分析把握人们的需求和价值观，以满足人的多种需求为目标展开技术创造活动;②需要利用规划方法，从企业战略、市场研究等方面确定用户需求，明确产品需求范围及使用功能;③需要综合运用评价方法，从产品的经济与社会效益评价方面确定需求的可行性与必要性，明确目前的技术以及企业资源是否有能力完全满足需求，以及满足这些需求付出的代价是否有足够的效益支撑，进而将产品需求转化为产品功能。
(2)功能设计阶段
需要在系统目标引导下，综合考虑各组成部分的相互作用和系统整体的发展变化，从纵横两方面对系统各要素在功能中所处地位和作用加以分析和比较，实施结构、动作、时间、工艺(路线)的展开和多维分解，并确定产品的关键功能。同时，利用价值工程分析方法，对产品功能展开价值分析，在保证产品功能最佳状态下降低产品成本，使产品的结构更合理。
(3)结构展开阶段
该阶段需要利用“原始法则”对系统结构进行破组织分解，划分为通用结构和专有结构，为选择外包或自主研发指明方向。“原始法则”指加大创新思维的“前进跨度”，把思维集中在事物的本质方面，强调将一切复杂的系统分解还原为简单的理、化、生基本现象或基本结构，用最基本的物理、化学、生物等自然科学进行描述。结构展开过程按照装备模型逐级进行。
(4)工艺优化阶段
该阶段需要:①以工业工程流程改进、过程重构、可装配性设计等方法为基础，以技术创新为途径，利用新工具、新方法，对产品生产工艺、装配过程等进行优化。如可借助系统优化方法，以整体全局最优为目标，消除部门主义、利益分散主义，最大限度实现信息整合、技术整合;②运用创新技术优化核心工艺，改进生产流程，实现风险控制、质量控制、流程控制等。此外，在功能分解和结构分解基础上，产品的特殊功能和关键结构设计往往在工业优化阶段实现，创新显得尤为重要，更加需要采用ie方法作为工艺优化的技术工具。
(5)材料替代阶段
①从质量控制方面考虑，必要的材料替代可以改善使用性能，如延长产品寿命、提高可靠性，即使一种材料可以很好地满足某种特定用途，设计人员也应考虑其可替代性;②从设施设备规划考虑，在工作条件改变的情况下，材料替代能很好地满足环境变化的要求;③从成本控制考虑，材料替代能够提供降低成本或改进设计的机会，降低成本，提升产品竞争力。因此，该阶段的主要任务是在满足结构的可靠性、外观要求、工艺性能等前提下，利用新材料或新工艺优点，寻求一种可替代材料，完成相同的设计任务甚至达到更高的技术要求。
(6)工程应用阶段
由于产品的使用环境和用途不同，在使用过程中出现的问题也有所不同，遵循ie服务改进原则，需要对产品进行动态完善，提升产品的性能。此外，将ie工程服务理念融入到工业设计，有利于提升服务过程的效率价值，最终形成全产业链的优化。
3结论
产品功能设计方法篇8
[关键词]：仿生设计日用产品应用等
人类文明发展至今都是在模仿自然和适应自然的规律中发展起来的，自然界中的一切都是自然选择优化的产物，是大自然几亿年的进化成果，人类创造活动的第一步就是从模仿自然界的生物体开始的。设计师们也不断从身边的自然界中去寻找艺术之源。
仿生设计就是从自然界、生物界的功能、形态中获得设计灵感，通过模仿其功能或形态进行创新的一种设计方法。大自然中有着极为丰富的形态、结构以及各种生物活动现象，人类在漫长的生活事件中，从这些生物中受到了极大的启发，获得了极为宝贵的经验，推动着人类文明的进步。在工业设计领域，仿生设计是一种重要设计方法。仿生学方法已经成为产品设计的一个重要方法。
日用产品设计作为产品设计的一部分，是人们生活中不可缺少的一部分，由于日用品功能相对单一，人们很少将功能当作选择标准，于是有了情感、自我实现等更高层次的需求。可是，目前我国日用品冷漠、枯燥乏味，日用产品造型仅仅是服务于功能的设计形式，早已不能满足人们对于其感性诉求的更高需要。在这样一个讲究情感消费的体验经济时代，仿生设计作为一种追求清新、淳朴，注重返朴归真和探讨个性化设计的手法，它所提倡的让设计回归自然，赋予设计形态以生命的理念，是人类对精神需求达到的共识。不但要求基本的使用功能也要求其具有一定的心理、精神等附加价值。日用产品的设计应该源于生活，应用于生活，我们日常生活中蕴藏着大量的信息和宝贵的财富，在日用产品设计中科学合理地注入自然形态元素，赋予产品趣味性内容，必然会为日用产品增添生命的活力，从而达到刺激消费者购买欲望的目的。新生代的设计师应更加关注日用产品个性显现与情感诉求，在产品外观造型美观的同时，研究不同的设计方式对使用者的心理感受和情感追求，让消费者不仅在使用产品时生理上感到安全与舒适，同时产生心理上的愉悦。纵观国内的产品市场，吸引消费者眼球的大部分的日用小产品都来自与日韩。日韩日用产品受人喜爱的原因不仅产品实实在在的满足实用要求，同时能产生愉快舒适的情感体验。如图所示
这些产品，很多的的造型来自我们的生活，是我们所熟知的造型，通过设计师的创造性设计，产品不再只是冷漠的工具，而真正成为人们的生活伴侣，人机对话更为轻松。日用产品与人们日常活的密切关系，它以人们的触觉和视觉效应存在于人们的生活中。视觉效果很大程度上是由它的造型和色彩决定的，而其触觉效果则是其肌理决定的。本文主要从形态仿生、色彩仿生、肌理仿生三个方面进行分析。
形态仿生是仿生设计中应用比较普遍的一种方法也是最直观有效的方法。利用具象的自然界的生物体、植物、动物、人物、微生物作为日用产品主题的一个重要方面，结合相应的艺术处理手法与设计理念，使之成为一个既有观赏性又具使用功能的设计作品。人生活在自然世界中，大自然的万事万物能够为设计师们提供许多为设计带来灵感的原始素材。但不是所有产品都适合仿生设计，要根据日用产品所表达的内容和情感进行选择，选取合适的对象可以产生吻合的意向感受，能唤其使用者对相关形态意境的联想，产生恰当的认知，使产品形态成为沟通设计师和使用者的桥梁，让使用者和设计师产生共鸣。确定了设计要表达的主题后，就可以围绕主题进行相关形象的的选取和表现，并对其加工和整理，更好的适应日用产品设计的要求。加工的手法很多，最关键的就是主要特征的抽象，次要特征的简化。即找到仿生对象中需要突出的、个性化的形态要素进行抽象应用，抽象后的设计形态具有简化、几何化、秩序化等特征。在整理的过程中，要进行取舍，排除干扰因素，通过删减或者改变次要结构特征来突出主要特征，最终得到我们需要的形态。可能是造型需要、加工工艺的约束、产品功能的需求，设计师考虑充分，将所提取元素运用到日用产品的设计中。提取的元素几何化形态越明显，产品造型呈现简约化，现代感强，形态感觉理性、冷峻、产品加工实现的难度相对较低，反之提取的形态特征越明显、产品形态细节越多，装饰性强，形态感觉感性、亲和力强，加工难度增加。
色彩仿生是从自然界丰富的色彩和色彩搭配中，总结色彩仿生对象的应用，发现其特定的功能和形式规律，运用到日用的产品中，使产品的色彩既适应产品的功能，又具美感，从而提高产品的品质。人们对色彩的的需求很大程度上是一种心理需求，自然中的很多色彩不一定符合人们对某一特定产品的需求和期望，适当的、准确的色彩选择要和产品的功能和形象结合，符合人们对功能的需求，提升形态语意的指示能力，充分表达产品的设计思想。在进行色彩仿生有两种主要功用，第一实现某种特殊功能，第二是传达某种情感意义，在确定色彩选择是要考虑的。在确定色彩仿生对象时可以根据确定要表达的情感和目标有针对选择对象还可以有明确的色彩对象，可以用相应的产品去迎合色彩。色彩的采集是色彩仿生中一个重要的方法，因为我们不可能对自然界的染色全部再现，所以要对色彩进行抽象，这就是色彩采集，可以对色彩先用平面色块的方式再现，抽取大面积的主要色相，简化小面积的次要色相，再应用的产品的配色中也就是将采集的色彩按照设计需要重新建构。
肌理仿生是设计师借鉴和模拟自然物表面的纹理质感和组织结构特征属性，日用产品设计中使用此方法，不但可以通过对肌理的组织结构的模仿，实现产品的实用功能，提高产品的可用性，同时也可以通过肌理本身所具备的丰富的情感语意，提升产品的审美情趣以及设计品味和内涵。在进行肌理选择时，不同功能的产品，选择肌理特性的出发点不同，肌理的设计要符合人们对产品品质的心理需求。材料质感和肌理的性能特征将直接影响到材料用于所制产品后最终的视觉效果。设计师应当熟悉不同材料的性能特征对材质、肌理与形态、结构等方面的关系进行深入地分析和研究，科学合理地加以选用以符合产品设计的需要。
将日用产品设计和仿生设计有机结合，通过对自然界的模仿，既能让产品以更合理的方式存在于环境中，又可以使产品达到与人的亲和，从而更有利于产品与人之间良好的沟通，达到人与自然的和谐共生，增强日用产品的适用性，更进一步完善和创新日用产品的造型、装饰和功能。
参考文献：
[1]孙宁娜，董佳丽仿生设计[m]湖南大学出版社2010
[2]隋佳.师法自然彰显个性―试谈仿生设计在工业设计中的应用.大众文艺2010
产品功能设计方法篇9
论文摘要：产品设计是工业设计的核心内容，随着社会的发展和进步，产品设计所需考虑的因素已不再仅仅局限于外观造型设计和功能设计，更多的需要考虑消费者的使用体验和感受。本文比较全面的阐述了产品设计的外观造型设计、功能设计，并在此基础上分析了消费者体验设计在产品设计中的作用及影响。
产品设计包括各种构成产品的要素的设计，其中一些要素可被消费者通过视觉、触觉等方式感知，如材料、色彩、形状等外观造型；另一些可通过消费者对产品的使用感知到，如产品的功能是否完备、结构设计是否合理、使用是否方便、舒适等功能、使用体验。下面从产品设计的外观造型设计、功能设计以及消费者的使用体验设计三个方面对工业设计中的产品设计进行分析阐述，并说明其对产品设计的作用和影响。
1 产品设计的功能设计和外观造型设计
1.1 产品的功能设计
产品的功能是产品的决定因素, 它决定着产品的造型。但产品的功能又不是决定产品造型的唯一因素, 而且产品的功能与造型也不是一一对应的关系。产品的造型根据具体的使用环境和状况有其自身独特的实现方法和手段, 如对同一功能的产品,可以通过多种造型形态实现其功能。 但是, 产品设计的最基本原则是产品的造型设计不能与产品的功能设计相矛盾, 不能以造型为基本出发点，必须考虑产品所担负的最基本的使命，即完成消费者的功能需求。
产品设计的基本任务是通过产品造型体现产品的一定功能和特性,并通过造型设计表达出该产品的使用方式和操作方法，或能通过造型的肌理方向和表面质地、色彩来表达该产品的使用方式。产品造型特征还能表现产品的象征性, 其主要体现在产品本身的档次、性质和趣味性等方面。
由于产品设计要兼顾产品的使用功能和表现形式，其中功能是基础，形式实现的装饰功能，使设计与实用、情感、舒适等各方面达到完美的统一。在满足消费者功能需求的前提下，产品以美观的外形结构和丰富的色彩以及材质向消费者传播审美的信息，以满足消费者对审美的需要，并促成消费的实现。
1.2 产品的外观造型设计
随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，人们的生活物质逐渐丰富，人们对产品的需求已不再仅仅是满足使用功能，产品形态的完美与否以及产品对消费者的心理造成的影响已经成为决定产品成败的关键因素。产品的造型由形状、色彩、结构、材料、质感等因素构成，但主要强调以上元素整合后产品的整体造型的形象意义。
产品的色彩设计是产品外观造型设计的重要组成部分，因为色彩具有主动的、引人入胜的感染力，能先于造型而影响人们情绪和心理的变化。一件色彩搭配良好的产品可以打动人心，让产品更加好用好卖。因此，在商品竞争日益激烈的当下，工业产品的色彩设计对增强产品的市场竞争能力有着重要的现实意义。
产品的结构是产品外观造型设计的重要部分之一，合理的结构设计，尤其是力学、人机工程学、空气动力学等学科领域的技术在产品结构设计中的合理运用，能够在很大程度上改善产品的使用性能、优化产品的外观形状，以给人新颖、独特的视觉感受和操作使用上的便利。
1.3 功能设计和外观造型设计的关系
产品的功能与结构形式的统一体现在结构体现功能，即通过产品结构形式的合理设计，集中体现或附加产品的功能，这些功能可以是产品原本所具有的基本功能，也可以是通过结构技术设计所实现的新功能，新的材质的出现与成型工艺的发展，能在产品设计与开发中引起技术革命。
产品的基本使用功能决定产品的外在表现形式,产品的外形要附合产品的结构,因此产品的外形设计要与结构设计相结合。因为只有在附合产品功能及结构的基础上造型才有意义，内部结构的合理设计要尽量满足产品外形的需要,使外形与结构的完美配合为产品的后续设计提供良好的开端。
2 产品设计的体验设计
任何产品的产生和存在都是为了满足消费者的某种需求，由人类社会不断进步和发展的过来开看，可将产品设计的发展阶段依次分为生存需求设计、舒适需求设计、情感需求设计三个过程。产品设计的侧重点应根据消费者的不同需求层面做出调整，所谓的侧重点就是基于不同需求层面的消费者对产品设计的诉求。生存需求设计领域的侧重点是产品的功能，即产品设计应满足消费者对该产品最基本的功能诉求；舒适需求设计领域的侧重点是产品的实用性，即产品设计在满足消费者功能需求的前提下，还应使产品具有易操作、少故障、易维修等实用性诉求；而情感需求设计领域的侧重点是消费者体验，即使用户在使用或参与产品设计过程中获得愉悦感和满足感。以上分析是根据消费者的阶梯形需求发展而来的，其中功能性在最底部，实用性在中间，而消费者的情感体验在顶部。随着社会的进步和发展，将消费者体验理念融入产品设计能够更全面的满足消费者对产品各方面的需求。
基于消费者体验的产品设计，就是以消费者为中心，让消费者的体验结果为产品设计指引方向，让产品设计真正的做到以人为本。在消费者体验设计中，体验要先于设计，即强调设计要尽可能多的为人着想。任何产品的开发和设计，最终目标就是满足人的使用和操作需求，而不能仅凭借设计师的不切实际的灵感来完成设计方案。只有在产品中尽量多的融入人性化的元素，才能使其最终成为成功的、为消费者所接受的产品。相反的，若一开始就忽略了实际情况，忽略了消费者的真正需求，忽略了消费者在产品设计中所占的主导位置，就会使产品的设计工作朝着错误的方向发展，而成为不能满足消费者需求的产品。
体验设计的意义在于，在充分全面的考虑消费者使用体验的前提下，对产品的设计方案进行凋整和修改，确保消费者在使用了该产品之后，能产生更多的令人愉悦的体验感受而不是令人反感的体验感受，从而使消费者对产品建立起更多的信任感而不是失望感。
3 总结
产品设计是工业设计的核心内容，随着社会的发展和进步，产品设计所需考虑的因素已不再仅仅局限于外观造型设计和功能设计，更多的需要考虑消费者的使用体验和感受。本文比较全面的阐述了产品设计的外观造型设计、功能设计，并在此基础上分析了消费者体验设计在产品设计中的作用及影响。消费者体验设计的引入，真正做到了以人为本、从消费者的实际需求和体验出发，让消费者参与到产品设计中，让消费者的意见和体验成为设计师设计产品的出发点和着重点。
参考文献：
[1]吕伟.产品设计：不仅仅是外观造型设计[j].科技资讯，2009(31).
产品功能设计方法篇10
关键词：工业设计；产品造型设计；产品符号学；产品语义
中图分类号：J04文献标识码：a文章编号：1005-5312（2011）24-0156-01
一、产品造型设计应具有独特的设计美学
产品设计的美是通过产品的外部造型来体现的，产品的造型设计是通过自然物质材料来实现的，不同的材料特性，产生不同的产品质感以及表现效果所形成的材质感与肌理美。产品的总体造型必须符合形式美的规律，即遵循公认的形式法则。当色彩、形态、材质肌理等形式要素的组合符合对称与平衡、调和与对比等形式规律时，使人产生美的感觉。正如高尔基所说，形式美是“一种能够影响情感和理智的形式，这种形式就是一种力量。”产品造型设计的形式美与所有事物的形式美一样，遵守着共同的美学原则。在一件设计产品上，同样涉及到“变化与统一”、“对比与调和”、“对称与均衡”、“比例与尺度”、“节奏与韵律”等形式法则的运用。“统一”使人感到整齐；“变化”带来刺激，打破单调与乏味；“对比”强调了个性；“调和”则强调了事物间的共同因素。产品的造型设计与传统手工艺的用品不同，它与人们的生活息息相关，在运用形式法则时，应特别强调以充分发挥产品的效用功能为前提，以创造功用与审美相统一的形式为最高原则。
二、产品造型设计的设计法则
一件产品的造型方法，历史上的著名设计大师都提出过自己的一些观点，在这其中包括著名设计大师路德维希・密斯・凡・德罗（LudwigmiesvanderRohe；1886―1969）主张的“少就是多”的原则，认为产品设计设计无所谓“形式”，当设计最优良的发挥了功能，其形式也自然体现；路易斯・沙利文（LouisH．Sullivan，1856-1924）也曾提出形式追随功能的观点，沙利文说：“自然界中的一切东西都具有一种形状，也就是说由一种形式，一种外观造型，于是就告诉我们，这是些什么以及如何和别的东西区分开来”，“哪里功能不变，形式就不变”。他认为“装饰是精神上的奢侈品，而不是必需品”。
从上述两位设计大师的观点中我们不难发现两者都将产品的功能放在了第一位而没有过多的去谈产品造型形式，笔者也认同这种观点，一件好的产品设计，在整体的造型设计上首先应当满足产品所要实现的功能，这是第一位的，但这些更多的是从产品本身来说“以机器功能为本”，以功能主义为指导思想，并没有过多的去考虑与之关系密切的人们的感受。设计的日用品基本都是很理性的几何形式，直线、矩形，连圆弧都很少使用，颜色多为白色，这种产品显得冷冰冰的缺乏人情味。随着社会的发展、人们审美情趣的变化，以人为本的人性化设计越来越多的受到人们的关注，一件好的设计作品其外部造型不应该单纯的为了实现产品的功能，应当更多的是考虑人们内心的感受，在满足功能的基础上进行造型上的变化，以实现产品与人们内心之间的一种共鸣，更好的为人们服务。
三、产品造型设计中的符号学
产品设计的形式具有两种不同的符号功能，即指示功能和象征功能，因而也就形成两种不同的产品形式符号：指示符号与象征符号。
所谓产品形式的指示符号是用来说明产品及其构件的功用，即“这是什么”，它使形式具备认知功能。人们通过产品的指示符号，结合以往的生活经验，作出“这是什么产品”或“如何使用”等逻辑判断，从而进一步理解产品的效用功能和掌握使用方法。
产品形式的象征符号则是通过造型要素及其组合使人产生一定的联想，并领悟到这件产品“怎么样”。象征符号表达的内容往往是间接的、隐含的，具有较强的抽象成分。要准确理解和体会这种象征符号所表达的意义，必须借助于一定的抽象能力和想象能力。
例如在隈研吾的《负建筑》一书中曾经提到，现代主义的建筑风格实际上就是可以随时更换主体或者是无主题的建筑风格，比如说现在的办公大楼写字间，失去了外在形式符号，整体视觉所要表现的内涵变得模糊。摩托罗拉公司也曾经提出“七米原则”，即摩托罗拉公司所设计的产品能够让用户在七米之外便能认出是摩托罗拉公司的产品，将自己企业内部的文化、设计元素等要素运用到自己的产品造型设计中去，从而形成自己的形象特征，一个好的公司都应当具有本公司的产品所特有的产品符号。
设计产品的目的是满足人的需要，产品形态的发展也是无止境的，它需要考虑功能、审美等各方面。产品设计迫切要求人们正确认识产品造型设计与以人为中心的设计思想之间的关系，通过产品外部造型的设计，用“美”的尺度，设计制造富有形式美感的现代“艺术品”――产品设计。