產品設計

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產品設計（Product Design）

　　產品設計是指從確定產品設計任務書起到確定產品結構為止的一系列技術工作的準備和管理，是產品開發的重要環節，是產品生產過程的開始.

　　由於產品設計階段要全面確定整個產品的結構、規格，從而確定整個生產系統的佈局，因而，產品設計的意義重大，具有“牽一發而動全局”的重要意義。如果一個產品的設計缺乏生產觀點，那麼生產時就將耗費大量費用來調整和更換設備、物料和勞動力。相反，好的產品設計，不僅表現在功能上的優越性，而且便於製造，生產成本低，從而使產品的綜合競爭力得以增強。許多在市場競爭中占優勢的企業都十分註意產品設計的細節，以便設計出造價低而又具有獨特功能的產品。許多發達國家的公司都把設計看作熱門的戰略工具，認為好的設計是贏得顧客的關鍵。

• 社會與自然環境要素

　　它主要包括兩個內容，即：社會要素和自然環境要素。其中社會要素分為政治，文化，宗教等；自然環境則涵蓋了包括資源和能源等在內的大自然本身提供給我們的物質。

　　隨著工業的發展，污染所帶來的負面影響是不容忽視的。綠色設計應時而生。它提倡人，自然，環境的和諧發展，將環保這一迫切的社會問題付諸實踐。

• 技術要素

　　技術要素中所包含的內容分能源、加工工藝、功能等。可以說技術要素是最直接制約設計實現的要素。

• 審美要素

　　審美要素的決定是多方面的，包括對象的社會環境，教育程度，價值觀念，個性等。

　　現時代的時尚設計更註重人的情感化和個性化，消費者面對多樣性的產品有了更多的選擇，可以說現在的產品設計形式已經幾乎不受技術的約束了，各種風格爭奇鬥艷，對於它是否被市場所接受，關鍵在於它是否符合某個群體消費者的需要。

• 人的要素

　　“以人為本”是工業設計的宗旨，但縱觀設計史，真正意義上的“以人為本”是在現代設計出現以後。今後，設計的發展將更關註於人，機，環境的協調發展。

　　一個產品設計中需要把這四個要素都包含進去，這樣設計出來的產品才能更適應市場的需求與社會的發展。

　　一項成功的設計，應滿足多方面的要求。這些要求，有社會發展方面的，有產品功能、質量、效益方面的，也有使用要求或製造工藝要求。一些人認為，產品要實用，因此，設計產品首先是功能，其次才是形狀；而另一些人認為，設計應是豐富多采的、異想天開的和使人感到有趣的。設計人員要綜合地考慮這些方面的要求。下麵詳細講述這些方面的具體要求：

　　1、社會發展的要求

　　設計和試製新產品，必須以滿足社會需要為前提。這裡的社會需要，不僅是眼前的社會需要，而且要看到較長時期的發展需要。為了滿足社會發展的需要，開發先進的產品，加速技術進步是關鍵。為此，必須加強對國內外技術發展的調查研究，儘可能吸收世界先進技術。有計劃、有選擇、有重點地引進世界先進技術和產品，有利於贏得時間，儘快填補技術空白，培養人才和取得經濟效益。

　　2、經濟效益的要求

　　設計和試製新產品的主要目的之一，是為了滿足市場不斷變化的需求，以獲得更好的經濟效益。好的設計可以解決顧客所關心的各種問題，如產品功能如何、手感如何、是否容易裝配、能否重覆利用、產品質量如何等；同時，好的設計可以節約能源和原材料、提高勞動生產率、降低成本等。所以，在設計產品結構時，一方面要考慮產品的功能、質量；另一方面要顧及原料和製造成本的經濟性；同時，還要考慮產品是否具有投入批量生產的可能性。

　　3、使用的要求

　　新產品要為社會所承認，並能取得經濟效益，就必須從市場和用戶需要出發，充分滿足使用要求。這是對產品設計的起碼要求。使用的要求主要包括以下幾方面的內容：

• 使用的安全性。設計產品時，必須對使用過程的種種不安全因素，採取有利措施，加以防止和防護。同時，設計還要考慮產品的人機工程性能，易於改善使用條件；
• 使用的可靠性。可靠性是指產品在規定的時間內和預定的使用條件下正常工作的概率。可靠性與安全性相關聯。可靠性差的產品，會給用戶帶來不便，甚至造成使用危險，使企業信譽受到損失；
• 易於使用。對於民用產品（如家電等），產品易於使用十分重要；
• 美觀的外形和良好的包裝。產品設計還要考慮和產品有關的美學問題，產品外形和使用環境、用戶特點等的關係。在可能的條件下，應設計出用戶喜愛的產品，提高產品的欣賞價值。

　　4、製造工藝的要求

　　生產工藝對產品設計的最基本要求，就是產品結構應符合工藝原則。也就是在規定的產量規模條件下，能採用經濟的加工方法，製造出合乎質量要求的產品。這就要求所設計的產品結構能夠最大限度地降低產品製造的勞動量，減輕產品的重量，減少材料消耗，縮短生產周期和製造成本。

　　技術任務書是產品在初步設計階段內，由設計部門向上級對計劃任務書提出體現產品合理設計方案的改進性和推薦性意見的文件。經上級批准後，作為產品技術設計的依據。其目的在於正確地確定產品最佳總體設計方案、主要技術性能參數、工作原理、系統和主體結構，並由設計員負責編寫(其中標準化綜合要求會同標準化人員共同擬訂)，其編號內容和程式作如下規定：

1.設計依據(根據具體情況可以包括一個或數個內容)：

　　(1)部、省安排的重點任務：說明安排的內容及文件號；

　　(2)國內外技術情報：在產品的性能和使用性方面趕超國內外先進水平或產品品種方面填補國內“空白”：

　　(3)市場經濟情報：在產品的形態、型式(新穎性)等方面滿足用戶要求，適應市場需要，具有競爭能力；

　　(4)企業產品開髮長遠規劃和年度技術組織措施計劃，詳述規劃的有關內容，並說明現在進行設計時機上的必要性。

2.產品用途及使用範圍。

3.對計劃任務書提出有關修改和改進意見。

4.基本參數及主要技術性能指標。

5.總體佈局及主要部件結構敘述：用簡略畫法勾出產品基本外形，輪廊尺寸及主要部件的佈局位置，並敘述主要部件的結構。

6.產品工作原理及系統：用簡略畫法勾出產品的原理圖、系統圖，並加以說明。

7.國內外同類產品的水平分析比較：列出國內外同類型產品主要技術性能、規格、結構、特征一覽表，並作詳細的比較說明；

8.標準化綜合要求：

　　(1)應符合產品系列標準和其它現行技術標準情況，列出應貫徹標準的目標與範圍，提出貫徹標準的技術組織措施；

　　(2)新產品預期達到的標準化繫數：列出推薦採用的標準件，通用件清單，提出一定範圍內的標準件，通用件繫數指標；

　　(3)對材料和元器件的標準化要求：列出推薦選用標準材料及外購元器件清單，提出一定範圍內的材料標準化繫數和外購件繫數標準；

　　(4)與國內外同類產品標準化水平對比，提出新產品標準化要求；

　　(5)預測標準化經濟效果：分析採用標準件、通用件、外購件及貫徹材料標準和選用標準材料後預測的經濟效果。

9.關鍵技術解決辦法及關鍵元器件，特殊材料資源分析；

10.對新產品設計方案進行分析比較，運用價值工程，著重研究確定產品的合理性能(包括消除剩餘功能)及通過不同結構原理和系統的比較分析，從中選出最佳方案；

11.組織有關方面對新產品設計的方案進行(A評價)，共同商定設計或改進的方案是否能滿足用戶的要求和社會發展的需要。

12.敘述產品既滿足用戶需要，又適應本企業發展要求的情況。

13.新產品設計試驗，試用周期和經費估算。

　　技術設計的目的，是在已批准的技術任務書的基礎上，完成產品的主要計算和主要零部件的設計。

1.完成設計過程中必須的試驗研究(新原理結構、材料元件工藝的功能或模具試驗)，並寫出試驗研究大綱和研究試驗報告。

2.作出產品設計計算書(如對運動、剛度、強度、振動、熱變形、電路、液氣路、能量轉換、能源效率等方面的計算、核算)；

3.畫出產品總體尺寸圖、產品主要零部件圖，並校準；

4.運用價值工程，對產品中造價高的、結構複雜的、體積笨重的、數量多的主要零部件的結構、材質精度等選擇方案進行成本與功能關係的分析，並編製技術經濟分析報告；

5.繪出各種系統原理圖(如傳動、電氣、液氣路、聯鎖保護等系統)；

6.提出特殊元件、外購件、材料清單；

7.對技術任務書的某些內容進行審查和修正；

8.對產品進行可靠性、可維修性分析。

　　工作圖設計的目的，是在技術設計的基礎上完成供試製(生產)及隨機出廠用的全部工作圖樣和設計文件。設計者必須嚴格遵守有關標準規程和指導性文件的規定，設計繪製各項產品工作圖。

1.繪製產品零件圖、部件裝配圖和總裝配圖。

　　(1)零件圖：圖樣格式、視圖、投影、比例、尺寸、公差、形位公差、錶面粗糙度、錶面處理、熱處理要求及技術條件等應符合標準；

　　(2)部件裝配圖：除保證圖樣規格外，包括裝配、焊接、加工、檢驗的必要數據和技術要求；

　　(3)總裝配圖：給出反映產品結構概況，組成部分的總圖，總裝加工和檢驗的技術要求，給出總體尺寸；

2.產品零件、標準件明細表，外購件、外協件目錄。

3.產品技術條件包括：

　　(1)技術要求

　　(2)試驗方法

　　(3)檢驗規則

　　(4)包裝標誌與儲運

4.編製試製鑒定大綱：

　　試製鑒定大綱是樣品及小批試製用必備技術文件。要求大綱具備：

　　(1)能考核和考驗樣品(或小批產品)技術性能的可靠性、安全性，規定各種測試性能的標準方法及產品試驗的要求和方法。

　　(2)能考核樣品在規定的極限情況下使用的可行性和可靠性；

　　(3)能提供分析產品核心功能指標的基本數據。

　　(4)批試鑒定大綱還必須提出工藝、工裝、設備、檢測手段等與生產要求、質量保證、成本、安全、環保等相適應的要求。

5.編寫文件目錄和圖樣目錄。

　　(1)文件目錄包括：圖樣目錄、明細表、通(借)用件、外購件、標準件彙總表、技術條件、使用說明書、合格證、裝箱單、其它。

　　(2)圖樣目錄：總裝配圖、原理圖和系統圖、部件裝配圖、零件圖、包裝物圖及包裝圖、安裝圖(只用於成套設備)；

6.包裝設計圖樣及文件(含內、外包裝及美術裝潢和貼布紙等)。

7.隨機出廠圖樣及文件。

8.產品廣告宣傳備樣及文件。

9.標準化審查報告：指產品工作圖設計全部完成，工作圖樣和設計文件經標準化審查後，由標準化部門編寫的文件，以便對新設計的產品在標準化、系列化、通用化方面作出總的評價，是產品鑒定的重要文件。標準化審查報告分樣品試製標準化審查報告和小批試製標準化審查報告。

　　1、組合設計

　　組合設計（又稱模塊化設計）是將產品統一功能的單元，設計成具有不同用途或不同性能的可以互換選用的模塊式組件，以便更好地滿足用戶需要的一種設計方法。當前，模塊式組件已廣泛應用於各種產品設計中，並從製造相同類型的產品發展到製造不同類型的產品。組合設計的核心是要設計一系列的模塊式組件。為此，要從功能單元，即研究幾個模塊式組件應包含多少零件、組件和部件，以及在組合設計時每種模塊式組件需要多少等。

　　當今，在面臨競爭日益加劇、市場分割爭奪異常激烈的情況下，僅僅生產一種產品的企業是很難生存的。因此，大多數製造廠家都生產很多品種。者不僅對企業生產系統的適應能力提出新的要求，而且顯然要影響產品設計的技能。生產管理的任務之一，就是要尋求新的途徑，使企業的系列產品能以最低的成本設計並生產出來。而組合設計則是解決這個問題的有效方法之一。

　　2、電腦輔助設計

　　電腦輔助設計是運用電腦的能力來完成產品和工序的設計。其主要職能是設計計算和製圖。設計計算是利用電腦進行機械設計等基於工程和科學規律的計算，以及在設計產品的內部結構時，為使某些性能參數或目標達到最優而應用優化技術所進行的計算。電腦製圖則是通過圖形處理系統來完成，在這一系統中，操作人員只需把所需圖形的形狀、尺寸和位置的命令輸入電腦，電腦就可以自動完成圖形設計。

　　3、面向可製造與可裝配的設計

　　面向可製造與可裝配的設計是在產品設計階段設計師與製造工程師進行協商探討，利用這種團隊工作，避免傳統的設計過程之中“我設計，你製造”的方式而引起的各種生產和裝配問題以及因此產生的額外費用的增加和最終產品交付使用的延誤。