产品工程设计汇总十篇

时间:2023-05-23 17:01:48

产品工程设计

篇(1)

前言

工程设计是工程建设的灵魂,设计方案决定着工程的功能和技术指标,影响着工程建设阶段的质量、成本和进度,也影响着工程运行阶段的能耗、效率、运行维护的难易程度以及费用高低,还关系到工程运行结束拆除回收阶段的难易程度等众多方面。根据国外数据统计,设计费用的累计费用在工程项目总投资中所占的比例不到20%,但对工程项目的影响占到75%以上[1],因此,应对工程设计阶段予以高度的重视。将全寿命期理念引入工程设计环节,使工程从形成阶段就有系统化的思想作为指导,立足于全寿命期进行设计,避免了“短命工程”的出现,有利于提高工程的实施效率,实现工程全寿命期的价值最大化。

1全寿命期的概念

全寿命期是指产品寿命历程的所有环节,包括产品的规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养,直到回收再利用处置的全寿命周期过程。[2]结合工程的具体实际,工程全寿命期可定义为工程从构思到结束(被拆除)的全部时间。在工程全寿命期中工程经历由产生到消亡的全过程。[3]

2全寿命期的设计理念

全寿命期的设计理念最早出现在发达国家的武器系统的研发过程中,后广泛用于制造业的产品设计中,将该理念引入工程建设领域,可以说是一种借鉴与创新,将有助于改善我国工程建设领域管理主体间割裂、脱节的现状。全寿命期设计,与传统设计不同,它立足于长远发展的角度,在产品设计的初期就考虑到产品的整个寿命历程,将与产品寿命历程中可能涉及到的因素在设计阶段就囊括进去,从而使产品在整个寿命历程内,具有较强的经济性、适用性和安全可靠性,能够最大限度地发挥产品的综合效益。因此,无论是产品设计还是工程设计都应该基于全寿命期理念进行设计。工程全寿命期设计就是基于全寿命期理念的工程设计方法,即由设计人员在工程的规划和设计过程中运用全寿命期的理论和方法进行整体优化,使工程在系统、物质和技术等方面达到工程全寿命期目标。[3]工程本身也是一种产品,与产品有很大程度的相似性。它们都有完整的寿命期,而且寿命期过程也比较接近,它们在设计时都要考虑全寿命期的费用、质量、方便制造、使用和维护、环保等因素,设计理念十分相近,因此,产品全寿命期设计的成功经验对于工程全寿命期设计的实践有一定的借鉴意义。

3与产品设计相比,工程全寿命期设计的特殊性

目前,我国工程全寿命期设计尚处于实践的初期阶段,未形成完整的体系,因此,可以考虑借鉴产品全寿命期设计的成功经验。但是工程又不同于普通的制造业产品,建筑生产具有单件性、系统复杂、参与者众多、外部约束多、寿命期长和订货生产等特性,是一种特殊的生产过程,因此,借鉴产品全寿命期设计理念时还必须结合工程以及建筑生产本身的特殊性。

3.1工程具有单件性

在制造工业中,由于工业产品都是批量生产的,因而产品全寿命期的设计成果可以在数万件产品中反复使用。同时,产品通过不断地经历设计、生产、使用和意见反馈的过程逐渐定型,并形成了规范化的产品设计标准和统一的实施流程。可以说产品全寿命期的设计成果有着十分广泛的适用面,通过价值工程活动,如果一件产品通过设计改进节约一元钱,那么就可以节约上千元甚至上百万元[4],除了经济效益以外,它所产生的社会效益与环境效益也是极大的。可以说产品全寿命期设计的效益就是通过这种批量生产的累计效益实现的。而工程全寿命期设计的效益体现在单件产品上。工程具有单件性,不同类型的工程,有着不同类型的技术指标、功能目标要求,即使是同类型的工程,每个工程也有不同的外部环境、实施条件制约,技术指标也不完全相同。因而对于工程来说,全寿命期设计往往是一次性的,生产活动不重复进行。由于工程的单件性特点,导致工程无法形成规范化的设计标准和统一的实施流程,每个工程都要进行特殊设计。有些人认为工程全寿命期设计是劳民伤财的做法,耗费了大量的时间,所获得的成果却没有广泛的适用性。笔者认为这种看法是十分肤浅的,虽然工程全寿命期设计所取得的经济效益、社会效益和环境效益仅局限地反映在本次工程建设上,但由于工程体量大,耗资多,影响的长期性和广泛性,在设计环节引入全寿命期理念,所带来的效益是不可估量的。尤其是对于量大面广的一般性工程项目,它们虽然受外界环境的影响,设计要求有所不同,但其大体上还是具有同一性的,在某一个工程项目上应用全寿命期设计取得的成功,可以在同质工程中起到辐射全局的作用,并起到相应的参考、样板的作用。此外,随着科学技术和管理理念的发展,我国的工程建设领域逐渐朝着产业化的方向发展。预制装配技术的诞生为工程产业化的发展奠定了技术基础,同时也为工程全寿命期设计开拓了一个新的道路。建筑生产逐渐划分为工业化生产和工程建设两部分[5]。工业化生产主要是指预制品及半成品在工厂生产,其本质与一般制造业并无太大不同,是一个有序可预测的过程,为工程全寿命期设计的普及化和标准化提供了应用和发展的空间。

3.2工程系统复杂,参与者众多

在制造工业中,产品相对体量小而单一,设计过程简单,一般在研究所或工厂的设计科、公司的发展部门进行即可,涉及的专业工种相对较少。同时,产品各个阶段的组织相对连续,产品的目标容易得到保证。而工程系统复杂,它的设计对象包含了许多专业工程子系统,每个子系统内部又包含了众多的产品或材料,涉及的专业多,设计过程复杂,需要进行系统集成。传统的工程设计被分割为若干个独立的专业系统设计,彼此之间缺乏有机的联系,设计工作的重点在于满足建设功能和质量、工期、成本三大目标的要求,而工程全寿命期设计则要求利用全寿命期的相关理论,通过对建设功能、专业技术、各专业工程子系统的集成管理,整体优化设计,实现工程的全寿命期目标。此外,我国工程全寿命期的各阶段相对独立,工程的设计、施工、运行往往由不同的主体负责实施,这些工程实施主体在各自阶段的目标各不相同,往往会影响到工程全寿命期总目标的实现。由此可见,工程全寿命期设计是一个十分复杂的系统设计过程,既要考虑各个专业工程子系统之间的协调和统一,又要考虑各个全寿命期目标之间的协调和统一,还要考虑到各个阶段不同实施主体之间的博弈。随着我国建筑业的高度细化分工,工程的参建单位越来越多,相互间的协调越来越困难,团队工作显得尤为重要。团队工作是进行工程全寿命期设计的关键所在,包括纵向一体化和横向一体化两个方面,纵向一体化是指通过项目各阶段的整合使参与者能够紧密地共同工作,通过工程参与方的合作,实现工程项目的整体最优,可以通过合同的形式来实现,也可以通过承发包方式的创新来实现,如设计施工总承包模式等。横向一体化是指将一个阶段的各个环节工作综合起来,使各参与方能够共同工作,保证各个环节全面受控,达到工程项目的整体最优。横向一体化的实现,离不开BIM的支持[6]。具体表现为通过建立信息技术平台,可以使得在工程设计初期,各专业工程子系统的设计人员可以在这个平台上进行共同设计,效能分析和碰撞检验,避免不必要的返工,同时施工人员可以通过BIM的技术支持,较早地参与到设计过程,对设计的可施工性提出宝贵意见,进行及时的交流与意见反馈。运用这种并行设计的理念,借助BIM的技术支持,进行工程全寿命期设计,使设计更科学更高效。

3.3工程外部约束多,全寿命期长

在制造工业中,产品生产一般在车间完成,生产过程常常是连续比较平稳的,生产过程控制比较容易,而且产品的全寿命期相对较短,外部影响较小。而工程是围绕工程现场作业的,生产过程是不连续和不平衡的,而且都是露天作业,质量不容易控制,受外部环境的影响较大,同时工程的全寿命期相较于工业产品往往较长,在这个较长的时间历程,往往会出现很多的变化,在设计初期进行全面的考虑,难度与复杂性都较高,因而在工程全寿命期设计过程中,需要结合现场的实际情况,设立应急措施以及制定设计变更的标准化程序,为建设阶段的顺利实施奠定基础,同时还应根据当地的历史文化地域特色,因地制宜地进行设计,确保工程设计与外部环境的协调性。工程与环境的关系非常密切。在工程设计中不仅要考虑环境因素对工程规划和各个工程专业工程设计的影响(如抗震设计等),还要考虑到工程的设计可能会给环境带来的影响,也就是所谓的工程的环境代价。在运用价值工程进行工程设计方案的评比决策时,需要从全寿命期的角度考虑工程的成本,尤其需要关注它的环境成本,将环境保护放在工程设计的关键位置上,全面实现工程的经济、社会和环境效益的协调统一。

3.4工程为订货生产

在制造工业中,产品一般都是批量生产,面向众多用户。在产品的设计过程中,设计人员往往具有很大的设计自,使用和维护也相对比较简单。而建筑生产的特点则是订货生产,即工程是在业主指定的地点“定制”生产的,在这个过程中业主起到了很大的作用。业主不是简单地接收工程,而是参与到工程的决策、设计、施工的全过程中,对工程进行宏观控制。工程设计作为工程建设的初始阶段,在设计过程中必须综合考虑工程建设相关方的要求。工程业主(开发商)作为工程的接收者,必然会对工程设计的目标和功能提出很多要求,工程的直接使用者(购房者)作为工程设计产品的终端用户,他们的需求一定程度上反映了市场的导向,也会影响到工程的设计方案与理念。要想在工程建设领域切实推行工程全寿命期设计的理念,必须加强工程业主(开发商)和工程的直接使用者(购房者)对全寿命期理念的认识,从而通过供需关系的影响,将全寿命期设计的理念落实到位。

4小结

全寿命期理念符合科学发展观的本质要求,将其引入工程的设计阶段,让人们从更高的角度和更长远的时间跨度去看待工程问题,有利于提高工程的实施效率,实现工程全寿命期的价值最大化。在全寿命期的理论基础上,将工程设计与产品设计进行比较,有助于在产品全寿命期设计既有实践的基础上,结合工程的实际特点,更好地在工程建设领域推行和应用工程全寿命期设计理论,实现工程全寿命期的集成目标。在我国推行工程全寿命期设计,笔者认为要从以下几个方面努力:首先是政府层面,政府应将全寿命期设计提升到一个新的高度,将其列入行业发展规划之中,制定相应的考评和奖励政策,保障和鼓励全寿命期设计的实施。其次是项目各参与方协同合作与信息共享,借助并行设计以及BIM技术工具,进行及时的互动与交流。加强行业内的宣传力度,提高项目各参与方(尤其是工程业主和工程直接使用者)对工程全寿命期的认识,切实保障工程全寿命期设计的落实。最后,通过工程技术专业和管理专业的集成创新,推动建筑业向着产业化和装配化的方向发展,为工程全寿命期设计的标准化和规范化提供可能。

参考文献:

[1]成虎,章蓓蓓.工程全寿命期设计流程和准则研究[J].东南大学学报:哲学社会科学版,2010,12(1):21-24.

[2]全寿命周期[EB/OL].百度百科,2013-7-8/2014-3-11.[3]成虎.工程全寿命期管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[4]饶聘毅.价值工程在建筑业的推广应用研究[D].杭州:浙江大学,2003.

[5]黄如宝,杨贵.精益建设的基础理论与应用理论研究[J].建筑管理现代化,2006,22(3):9-12.

[6]徐奇升,苏振民.IPD模式下精益建造关键技术与BIM的集成应用[J].建筑经济,2012,33(5):90-93.

[7]陈永高,孙剑.基于工程建设总承包模式的并行设计管理研究[J].中国港湾建设,2007,27(6):31-34.

篇(2)

工业工程是目前世界上被大家认可的可以有效地提高生产效率和经济效益的把生产技术与科学管理有效地结合起来的一门相对边缘的学科。它涵盖了管理工程、制造工程和系统工程的相关内容。伴随着世界现代工业的飞速发展,工业工程专业的课程体系也得到了不断的完善,所含内容逐渐丰富。但随着学科的不断扩充,教学内容越来越广泛,工业工程专业高速发展带来的弊端也日益凸显,尤其突出的就是实践环节薄弱,实际经验不足。这些弊端不能仅从高校单方面的角度来解决,而应该联合企业共同探求实际可行的方案。

1 工业工程专业培养目标

工业工程专业以制造业为对象、制造业信息化为背景,培养具备综合应用现代制造工程、现代管理理论、信息技术应用和系统工程方法的知识、素质和能力,培养适应现代企业对生产管理和信息化建设需求,富有责任心、主动性和创造力的,知识面宽、适应能力和沟通能力强,具有解决制造领域复杂问题能力的、既懂技术又会管理的高层次复合型人才。工业工程专业的学生首先应具有较扎实的自然科学基础,以及较好的人文、艺术和社会科学基础,而在素质和技能方面,应具备基本的工程素质,能够看懂工程图纸,并运用机械工程的基本理论和方法解决简单产品的设计、工艺问题。另外,还应掌握包含在工业工程学科里面必需的系统工程、制造工程和管理工程等学科的基础理论和基本技能。在具体实施企业方案时,应能够灵活应用工业工程专业的基本理论和方法,解决企业在生产、物流和仓储管理的实际问题。

2 《产品结构设计》的课程设置规划

本课程作为工业工程专业的一门实践性强的专业核心课程,其主要任务是学习产品功能的设定、常用材料的种类和特性以及加工工艺、产品结构设计的原则以及与产品造型有关的通用结构设计知识,使学生掌握与产品设计相关的基本知识,具有产品结构设计的基本技能,能够完成简单产品设计中从功能定义到材料选择以及最终的结构设计。

2.1 本课程的知识模块包括:①产品材料与表面处理工艺常识;②塑料件结构设计的基本原则;③钣金类产品结构设计基本原则;④模具基础知识;⑤产品结构布局设计;⑥产品典型结构。其目的是使学生掌握结构设计的基础知识,培养学生的三维空间想象能力,在实际应用中培养学生的新产品开发以及应用计算机绘图的能力。

2.2 课程的重点内容包括:①常用塑胶材料基本知识;②常用金属材料基本知识;③常用表面处理知识;④产品结构设计总原则;⑤产品结构关系分析与结构绘图的基本要求。

3 《产品结构设计》课程的教学思路

3.1 选用教材。目前还没有适合工业工程专业使用的《产品结构设计》教材,所以国内普遍做法是选用产品结构设计方面教材,暂定的教材是黎恢来编写的《产品结构设计实例教程》。该教材将作者十几年的产品结构设计经验总结而成,系统、精细、全面地介绍了产品结构设计知识及设计全过程,明确了产品结构设计的概念和岗位职责,并通过讲解一款电子产品的全套产品结构设计的整个过程,帮助学生融会贯通,更加高效地学习和掌握实用技巧。

3.2 教学内容。依据工业工程专业的整体人才培养方案和教学大纲的具体要求,将《产品结构设计》分为六大模块,每个模块里面包括若干的章节,各章节之间既自成体系,又互相有衔接,条理清晰,通俗易懂。①“产品材料与表面处理工艺常识”模块,主要介绍注塑工艺理论、常用塑胶材料和金属材料基本知识,以及注塑件、钣金件表面处理方法。塑胶的定义及分类方面,介绍ABS、PS、PP、PVC等的应用范围、注塑模工艺条件和化学和物理特性,重点是使学生了解注塑件的常见问题分析及解决,比如缩水、飞边、熔接痕、顶白、塑胶变形等。金属材料方面,介绍一些金属的特性和应用范围,比如不锈钢、铝、铜、镍和锌合金。常用表面处理知识方面,主要涉及塑料二次加工的基本知识,学生需要了解丝印、移印、烫印、超声波焊接、喷涂、电镀和模内覆膜等表面处理工艺。②“塑料件结构设计规范”模块,重点介绍塑料件在设计和修改阶段需掌握的通用设计规范,比如塑料件的料厚、脱模斜度、圆角设计,能够分析塑料件的加强筋、孔、支撑面的使用范围。在细节部分,应了解塑料件文字、图案、螺纹和嵌件设计。③“钣金件结构设计规范”模块,介绍钣金类产品设计的工艺要求,包括冲裁、折弯、拉伸、成形工艺,并且让学生了解压铸类产品结构设计的工艺要求。在此模块的教学中,应引入企业实际产品案例进行讲解,以便于学生更好地掌握钣金件的设计规范。④“塑料模和钣金模基础知识”模块,介绍塑料模和钣金模的基本类型及典型结构,包括模具概述,模具的分类、注塑机介绍等,重点讲解的是注塑模结构里面的浇注系统、顶出系统、排气系统和行位与斜顶,以及二板模和三板模之间的区别和应用,以“实用、够用”为度,学生只需了解典型的模具结构,不需要进行后期的模具设计。⑤“产品结构布局设计”模块,主要介绍壳体形状结构、密封结构、卡扣结构、螺钉柱结构、螺纹连接结构和嵌件连接结构等知识,以及各个特征的定义、作用和设计原则,特别是特征在使用时的相互配合关系。拓展知识方面,要了解塑料零件自攻螺柱及通过孔设计规则,以及模具设计与产品结构设计之间的联系。⑥“典型产品结构”模块,重点介绍目前国内普遍使用的三大产品(电子产品、家电产品和电动产品)的典型结构设计知识。每类产品选取一款经典的已批量的产品作为蓝本,深入解剖结构知识在产品设计的运用。比如电子产品选手机为代表产品,讲解手机产品各零部件的结构、前壳与底壳的止口设计、LCD屏限位结构设计和电池固定结构设计,以及内藏摄像头结构设计。家电产品则以电吹风为例,学生要掌握电吹风的功能、材料、结构工艺性等,了解CAD软件在电吹风设计中的应用,能对产品塑料件进行结构分析。在此过程中,还要掌握项目管理方面的知识。

3.3 教学方法。在教学中,提倡基于工作过程为导向的项目化教学,理论教学与实践练习相结合,增加实践课时的比例,培养产品设计的实践能力。教师引导学生建立实用合理的知识结构,强化学生的自觉体验和掌握知识的迁移能力,淡化理论和实践的界限。在基础知识够用的前提下,采用任务驱动教学法、项目教学法,通过在具备多媒体教学设施的校内实训基地开展新产品和新工艺的开发工作,使学生体会具体产品的外观造型和结构设计过程,提高学生的综合应用能力和实际应用能力。

4 《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用

在面向制造业的工业工程专业总体实训里,结合各校的实际情况,以典型产品的流水线装配设计为主体,总体实训内容分为五个阶段:前期的准备环节、产品设计与组装环节、生产线装配改善环节、三维系统模拟环节、总结交流环节。在这些实训中,可以实现“教-学-做”一体化的行动教学,让理论和实践紧密结合,从而使学生在知识和技能上达到双重提高;另一方面,可以锻炼学生的综合专业知识运用能力,提高团队协作能力,也有利于提升学生的实际动手能力,更好地让学生参与企业模拟项目,融入企业生产实践。在产品设计与组装环节,教师把学生分成六人左右的项目组,根据企业的某一个典型产品布置项目任务书。学生综合考量校内实训基地的实际条件和设备,运用产品结构设计的知识,共同完成项目。在此过程中,教师可以对新产品提出具体的要求,比如产品的结构尺寸不能过大,必须与生产线相匹配;结合人因工程学,运用动作分析和双手操作分析,在工艺上要符合车间的零部件装配顺序,有利于工序和工位的确定;新产品各零部件的装配要牢固可靠,可以满足多次拆卸而不容易损坏;产品的价格应合理,要用最少的成本做出符合客户要求的产品;考虑试验的可行性和零部件的可修改性。

参考文献:

[1]郭艳丽,李亨英,柴春锋.适应社会需求,提高IE人才实践创新能力的因素分析[J].高教论坛,2011(9).

[2]周梓荣,龚存宇.工业工程专业应用型人才培养体系探讨[J].湖南工程学院学报,2005(3).

[3]光昕,李沁.高职工业工程专业教育教学探索[J].中国成人教育,2009(23).

[4]赵涛,路琨.我国工业工程学科的发展研究[J].高等工程教育研究,2003(2).

[5]陆刚,孙宇博,卢明银,韩可琦.工业工程本科毕业设计与创新型人才培养[J].工业工程,2010(2).

篇(3)

关键词:设计与开发;先天质量;预防措施;最佳设计方案

Key words:design and development;innate quality;preventive measures;the best design program

中图分类号:F274文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)23-0054-01

0引言

产品的工艺设计与开发在整个设备生产运营过程中起着十分重要的作用。

首先弄清设计开发的概念。设计和开发概念是:将顾客、法规等要求转换为规定的产品图样及质量特性和产品实现过程规范的一组过程。这里包括将产品的要求转换为设计要求,并确定实现设计要求的原理方案、结构方案、参数及容差的过程,即全部产品设计过程。

在整个产品生产运营周期中,设计和开发的影响是及其深远的,不仅会影响设计阶段本身的结果,而且会对后续的加工、装配、使用、销售和服务带来巨大的影响,企业在贯彻ISO9000标准中,特别是在贯彻ISO9001标准时,在整个质量体系要求的20个要素中,要算“设计控制“这个要素的工作量最大,几乎要占贯彻ISO9001标准的20%以上。从中,也不难知道设计控制在质量管理中的地位和重要性。设计和开发的作用如下。

1企业经营的核心

产品的设计和开发水平的高低,直接关系着企业的发展前途和命运。生产的设备所呈现的技术水平、质量水平、生产效率及利润,首先取决于产品设计阶段。特别是对于工程项目来说,其成败关键在于设计阶段。由此可见,设计在企业发展中有着举足轻重的地位。产品设计质量的好坏,直接关系到产品的市场竞争力。

2产品设计质量决定了产品“先天质量”

产品生产运营过程包括:设计、开发、生产、安装和服务。设计和开发在产品质量形成过程中,处于最初阶段。最终产品质量的优劣、能否满足顾客需求首先取决于设计和开发的质量。产品的设计和开发包括市场调研、研究和开发、设计、制定规范、试验验证、审核确认等环节,是实现产品更新换代,提高产品质量水平的前提。究其对产品质量的影响,按美国著名的质量管理专家朱兰的理论,约有80%左右的质量问题是可以在设计阶段发现并予以消除。产品质量(包括内在质量和外观质量)“先天不足”必然导致“后患无穷”,不仅会影响到产品本身质量,还会直接影响到生产管理秩序和企业的经济效益。因此,设计和开发过程中的质量管理,应是质量管理的起点,是质量管理体系在产品实现过程中的首要一环。对设计开发阶段严格加以控制,把质量问题的隐患尽可能在设计阶段就加以排除,确实是解决产品先天不足的上上策,是产品顺利生产、热销的关键,是企业”质量求效益”的有力保证,同时也是“预防为主,不断改进“的现代质量管理思想的体现。虽然在设计和开发过程中,通过周密策划、严格控制力求避免“先天不足”,但实际上,对于一些超出现有经验的产品,技术上难度大的产品,一时不能完全控制住的现象是相当多的。这就要求设计相关人员及时研究产品标准、规范与客户要求的差异,研究本企业与国内外同类产品的差异,及时修订标准及规范,以最大限度地满足客户的需求。

3产品设计开发决定产品的成本

据统计,产品成本的70%~80%取决于产品设计。对于工程项目和大量生产的产品来说,真可谓“设计一条线,落笔千万金”。设计所采用的原理方案简易与复杂;结构的合理性;标准化、通用化、系列化水平;容差的合理确定;能耗、材耗水平;材料价值及其利用率等都直接影响着产品成本。设计过程中,既不能一味的追求质量而不考虑成本,也不能只考虑节约成本而不考虑质量,这都是客户所不希望和接受的。这就要求设计人员不断研究质量水平与成本水平之间的关系,寻求最佳折衷方案,以满足质量要求的低成本满足客户的需求,达到双赢的效果。

4优良产品设计开发是最重要的预防措施

产品质量的好坏,设计开发是关键。在设计和开发过程中,发现质量缺陷越早越好,问题发现的越早付出的代价越小;问题发现的越晚付出的代价越大。

产品设计过程中的预防是最经济、最有效的预防。然而,要做好这种预防除了丰富的经验之外,尚需全面开展FMEA(失效模式及影响分析)活动。特别是采用新的原理、新结构、新材料、新工艺时,应经过充分的验证和试验,需要格外慎重,做到万无一失。

为了得到优良的产品设计,得到最优方案是关键。如何得到最佳设计方案呢?这就要求从以下几方面着手进行。首先要加强设计的评审工作。设计评审是设计控制过程的一部分,是设计控制的一个重要手段,是为了能及时发现和纠正设计中存在的缺陷与不足,设计评审是早期预防系统的一个重要组成部分。实践证明,现代产品发生的故障中,最严重的缺陷往往都产生于设计本身造成的先天不足。为了尽可能地把设计缺陷消除在设计过程之中,提高设计质量,必须运用设计评审这样一种有效的控制手段,以利于及早采取纠正和改进措施。设计评审可以在设计过程的任何阶段进行,在任何情况下该过程完成后都应进行。在设计的适当阶段,约有计划地对设计结果进行正式地评审,并形成文件。每次设计评审的参加者应包括与被评审的设计阶段有关的所有职能部门的代表,需要时也应包括其他专家。这些评审记录应予以保存。

总之,产品设计的作用是相当重要的,这里只简单的阐述了几个方面。实现满足客户要求的设计方案不是唯一的,如何获得最佳设计方案是关键。最佳设计方案要从技术经济角度综合考虑,以实现产品预期的技术经济指标。可以引用成熟的方法来优化各种参数和容差,发挥集体智慧、团队精神以及专家系统的建立来解决原理方案和结构方案设计问题。设计优化可以在满足产品质量要求的前提下,努力提高产品质量,降低产品成本,从而达到客户与企业双赢的最佳效果。

篇(4)

前言

在市场经济条件下,企业之间的竞争越来越激烈。同时,随着时代的发展和进步,人们的产品的要求也逐渐提高。现阶段,人们在购买产品的过程中,不仅关注产品的内在功能,同时还十分关注产品的外观条件。产品在消费者市场的受欢迎程度对企业的发展具有重要影响,为了更好的促进企业的长远发展,企业目前十分关注产品设计问题。一般来讲,设计人员在开展产品设计工作时,会对产品进行三维建模处理,从而以三维模型为主要依据对其进行合理的修正,从而保证设计方案的科学性合理性。但是产品的三维模型存在一定的局限性,主要体现在两个方面:第一,建模过程十分复杂,消耗了设计人员的大量时间;第二,有时三维模型过于复杂,设计人员就无法根据三维模型顺利完成对设计方案的修正工作。逆向工程技术的出现有效的弥补了三维建模方式的不足之处,设计人员借助逆向工程技术将设计的产品进行实体化处理,从而以实体模型为依据对原来的设计方案进行有效的修正。当设计人员明确了最终的设计方案之后,他们可以借助三维扫描仪和一些软件实现对设计产品的CAD处理,得到产品的CAD模型。现阶段,逆向工程技术在产品设计中得到了广泛的应用,设计人员在逆向工程技术的协助之下可以更好的开展产品设计工作,不断拓宽自己的设计思维。同时,使用了逆向工程技术之后,产品设计的周期也得到了显著地降低,从而提高了企业的经济效益。

1逆向工程概述

逆向工程,通俗的将也叫做反求工程,或者是反求设计,具体指的就是在设计理论和技术等的支持之下,相关人员通过一定的手段对设计出的新产品进行透彻的分析和改进,就是对原始设计的一种提升,也可以成为再设计。一般来讲,人们根据研究对象的不同,将逆向工程划分成了三个不同的类型,分别是实物反求、软件反求以及影像反求。在新的时代背景下,逆向工程技术的出现极大的推动了设计制作领域的数字化发展,有效的帮助企业节约成本投入,从而提升了最终的经济效益。现阶段,逆向工程技术在多个领域得到了应用,主要包括模具领域、医学领域等等。逆向工程技术在模具领域的应用是十分广泛的,相应的技术也相对比较成熟。

2逆向工程的原理

随着时代的发展和科学技术的进步,逆向工程技术也在不断的发展和进步,目前逆向工程技术可以支持三维制造路线。具体过程如下:首先,相关人员使用高速三维激光扫描机对设计好的产品样本进行扫描处理;第二,对扫描数据进行处理,在处理过程中需要借助一些反求软件,从而实现对曲而的重新构建;第三,对得到的重构结果进行评价处理,得到IGES或STL数据;第四,将得到的IGES数据导入CAD三维处理软件,这样就得到了新产品的三维实体模型;第五,设计人员以该实体模型为主要依据对原设计进行改进。

3逆向工程技术实施的条件

逆向工程技术的顺利实现需要一定的条件支持,主要包括硬件条件和软件条件,下面分别具体介绍一下。

3.1逆向工程技术实施的硬件条件。相关人员在使用逆向工程技术时,首先需要做的工作就是对设计产品进行三维扫描处理,扫描的目的是得到产品的三维信息数据。得到三维数据的过程就需要一定的硬件支持,现阶段企业在获取产品三维数据时常用的仪器主要有两种,分别是三坐标测量和三维扫描仪,上述两种仪器的生产国基本上就是英国、意大利、德国或者是日本。一般来讲,三坐标测量和三维扫描仪的测头主要有两种类型,第一种是接触式的测头;第二种是非接触式的测头。就接触式的测头而言,顾名思义使用者需要保证测头和被测物体处于接触状态,这样测头才能正常采集数据。就非接触式的测头而言,在使用过程中,测头无需和被测物体接触到一起,该种测头的原理是光学和激光。在科学技术的推动之下,扫描仪一直处于不断发展的状态,扫描仪的准确度在不断的提升。使用者应该根据自己的实际需要选择合适的扫描仪,这样才能保证采集到的三维数据是有效的。

3.2逆向工程技术实施的软件条件。现阶段,市面上有很多可以执行逆向工程操作的软件,如Surfacer、Delcam、Cimatron、CAD以及RhinoResurf等。上述软件的存在为使用者提供了强大的软件支持,方便人们完成逆向工程操作。总的说来,在执行逆向工程操作时,比较关键的技术主要有两个,第一个是数据采集与处理;第二个是曲面构造。当然,逆向工程中还涉及了一些其他技术,在这些技术的共同支持之下,相关人员才能顺利完成逆向工程操作。

4逆向工程技术在产品设计中的应用

逆向工程在产品设计中的应用越来越广泛,逆向工程在实际应用中的作用主要体现在以下几个方面:第一,对一些相对比较复杂的产品进行三维实体模型化处理,主要借助的是CAD技术;第二,得到产品的三维CAD模型之后,设计人员可以以此为依据对产品进行局部修正处理,从而使得产品设计更加完善;第三,如果一些产品的图纸再也没有办法得到,那么相关人员可以利用逆向工程技术对其进行数字化处理;第四,在原有设计的基础之上,借助逆向工程技术对其进行改进,从而使得新产品更具市场竞争力;第五,当某些产品出现了局部损坏现象时,技术人员在逆向工程技术的协助之下可以实现对损坏产品的修复处理。比较容易出现的损伤的是一些大型设备,如航空发动机等;第六,对人体的器官进行建模处理,从而得到具体的人体器官模型。总之,逆向工程技术在新产品设计中发挥着十分重要的作用,而且随着逆向工程技术的不断成熟,它在产品设计领域中的应用也会越来越广泛。

5结语

本文围绕逆向工程和新产品设计开展了相关研究,主要介绍了逆向工程技术,并对其在产品设计中的应用进行了分析,希望可以为相关人员提供一定的参考。

参考文献

[1]田涛,陈扬,史廷春.逆向工程与新产品设计[J].河北理工学院学报,2006,04:37-41+45.

[2]王卫东.逆向工程在产品仿生设计中的应用研究[J].包装工程,2011,10:36-39.

[3]叶德辉.基于逆向工程技术的改良性产品设计[J].制造业自动化,2011,24:128-130.

[4]来振华,孙守迁,熊云飞,李中扬.基于顺向工程与逆向工程结合的创新产品设计流程规划[J].包装工程,2004,02:139-140.

[5]王春艳.初探基于逆向工程的新产品开发流程[J].艺术与设计(理论),2010,08:191-193.

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逆向工程技术与传统的正向设计存在很大差别。而逆向工程则是从产品原型出发,进而获取产品的三维数字模型,使得能够进一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先进技术对其进行处理。

一般来说,产品逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面,在工业领域的实际应用中,主要包括以下几个内容:

(1)新零件的设计,主要用于产品的改型或仿型设计。

(2)已有零件的复制,再现原产品的设计意图。

(3)损坏或磨损零件的还原。

(4)数字化模型的检测,例如检验产品的变形分析、焊接质量等,以及进行模型的比较。

逆向工程技术为快速设计和制造提供了很好的技术支持,它已经成为制造业信息传递的重要而简洁途径之一。

而传统的产品造型设计,一般是在市场调研,制定需求表之后,先展开平面简图的构思,形成稍微完整的方案之后,开始绘制三维简图,完全定型后再根据需要绘制效果图、三视图或制作简易的模型。在造型设计的过程中,需要工程技术人员、产品造型人员与工人的通力合作,用样品实物模型来表达设计者的构思,但对每一种方案都制作实物样品,要付出大量的劳动,还存在着精度低、修改调整困难、设计周期长及成本费用高等问题。

2CAD技术应用于产品设计

计算机技术的发展,带来第三次技术革命浪潮,计算机辅助设计(computeraideddesign,简称CAD)技术则是计算机在工业领域应用中最为活跃的一支。它集数值计算、仿真模拟、几何模型处理、图形学、数据库管理系统等方面的技术为一体,把抽象的、平面的、分离的设计对象具体化、形象化,它能够通过“虚拟现实”技术把产品的形状、材质、色彩,甚至加工过程淋漓尽致地表现出来,并能把产品的设计过程,通过数据管理,实现系统化、规范化,这正是工业设计与CAD技术必然结合的基础所在。

逆向工程技术实施的软件条件

目前比较常用的通用逆向工程软件有Surfacer,Delcam.Cimatron以及Strim。具体应用的反向工程系统主要有以下几个:Evans开发的针对机械零件识别的逆向工程系统;Dvorak开发的仿制旧零件的逆向工程系统:H.H.DanzdeCNCCMM系统。这些系统对逆向设计中的实际问题进行处理,极大地方便了设计人员。此外,一些大型CAD软件也逐渐为逆向工程提供了设计模块。例如Pro/E的ICEMSurf和Pro/SCANTOOLS模块,可以接受有序点(测量线),也可以接受点云数据。其它的象UG软件,随着版本的提高,逆向工程模块也逐渐丰富起来。这些软件的发展为逆向工程的实施提供了软件条件。而这些软件相对与尽管目前一些高端的设计软件,已经具备了产品复杂造型的设计与渲染功能,但要艺术类的设计师掌握并运用这类软件,至今还不是一件容易的事。所以从事结构设计的设计师们大都是机械工程师出身,设计的思维与方式完全不同于造型设计师,他们思维是一种完全符合机械设计标准的设计思维方式。

那么,两种设计将如何在产品的设计中得到结合,且得到较好的结合,并且更好地完成从设计到加工程序的转换成为我们进行产品设计所要考虑的问题。

3产品设计一逆向工程CAD技术

(1)Pro/E参数化设计在工程中的应用

参数化设计(Parametric)(也叫尺寸驱动Dimension-Driven)是CAD技术在实际应用中提出的课题,它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能,还具有自动绘图的功能。目前它是CAD技术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统,可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来,可以大大提高设计速度,并减少信息的存储量。参数化设计的关键是几何约束关系的提取和表达、约束求解以及参数化几何模型的构造。1988年,美国参数技术公司首先推出参数化设计CAD系统Pro/Engineer(简称Pro/E),充分体现出其在许多通用件、零部件设计上存在的简便易行的优势。它的主要特点就是:基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修

改。

这样我们可以采用PTC公司的工业设计软件Pro/Designer(简称Pro/D)进行曲面设计,由于Pro/D与Pro/E采用的是同一数据库,两者之间是

无缝连接的,因而在设计中造型设计师和结构工程师可以更好的协作

(2)Pro/D的曲面设计能力

对于工业设计人员和那些想构建曲面模型的工程人员来说,Pro/D正是他们需要的工具,Pro/D可以构建高质量的自由曲面模型,并且可以很容易的转换到其它基于制造工程的CAD系统中。Pro/D能够创建真实而精确的几何体,利用它可以更加容易的创建模型,缩短设计周期。利用Pro/D可以把视觉上的美学要求和模具制造过程中的工程要求很好的结合起来,这一点在创建自由曲面模型的过程中现得尤其显着

(3)Pro/D与Pro/E之间的致据传抽

Pro/Designer与Pro/Engineer之间交换数据有两种方式:一种是与Pro/Engineer直接交换数据,另外还有一种就是以文件的方式与Pro/Engineer交换数据。

(4)造型复杂产品三维设计的CAD应用

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作者简介:张艺(1988—),男,江苏南通人,现供职于江苏海湾电气科技有限公司

工业设计师在产品研发过程中具有非常关键的作用,其专业素质能力的高低,不仅直接影响设计结果,而且对整个产品研发效率、流程进展起着重要的主导作用。本文拟就产品设计流程中工业设计师应具备的基本能力,谈一点自己的浅见。

一、对设计需求要有透彻的解读能力

设计项目的者(以下称甲方)在新的设计任务时,一般总会提出相应的设计需求。充分了解设计需求是设计流程的第一步,而透过设计需求,获得正确的设计输入信息则最为关键。因为这些一手信息,将为设计师顺利展开后续设计工作提供方向性的指引。笔者认为,要准确获取设计输入信息,必须做到“两个准确解读”。第一,要准确解读设计对象。如同文学作品创作一样,设计首先要切题。然而,要获取设计信息,首先必须对设计对象进行认真研究,比如要了解设计对象的功能、特性,从而明白自己要设计什么。这里,工业设计师除了怀揣自身对设计目标的认知经验外,还要借助一定的市场调研来补充,最后结合甲方的输入信息综合考量,想必通过这样三方面的解读设计对象,才能为新的设计构思做好铺垫。第二,要准确解读甲方意愿。甲方所提供的设计需求信息,内容上可能会具象地描述一种设计期望,也可能只是诉说某种抽象感觉。甲方的传达方式可能是文字(邮件),也可能是图像(照片),甚至是语音(电话或面议)。工业设计师要在准确解读设计对象的基础之上与甲方进行深入沟通,捕捉并磨合设计思想。有疑问的信息要及时予以反馈;抽象的信息要请甲方做具象化的说明,或给予案例参考。在全盘掌握甲方需求后,设计师要结合自身的理解,对眼前的设计需求进行消化、吸收和提炼,并转变成自己的设计输入信息。

二、对设计流程要有整体的规划能力

“设计”这个词从字面解析上即有“计谋”、“谋划”之意。人类进入信息时代后,设计工作的范畴拓宽,设计工作不再只是表面美化,而是在从无到有的酝酿一件“事”,即建立一个完善的产品服务与体验系统。设计是一个前瞻,对于现实的“设计工作”亦是如此。设计师应当首先学会对自己的设计工作流程进行“设计”,根据设计对象的难易度、工作量、工作周期等的全面评估,对设计流程作整体的规划。值得注意的是,工业设计师更多的时候是手上同时拥有多项不同的设计任务,可能其设计项目的品类不同、进度不同、难易程度不同,提案时间也不同,这就要求设计师拥有良好的设计管理能力,抓住重点,分清“轻重缓急”,作出统筹安排,确保设计工作高效、有序、健康地进行。

三、对设计构思要有理性的把控能力

产品设计中,创新思维十分关键,好的创意能为企业带来巨大的商业价值,引领消费潮流,颠覆行业习惯甚至改变世界。产品设计中的创意可能是外观上的,也可能是功能上的,设计行业与生俱来就与“创意”、“创新”相伴,但对产品设计前的“创意构思”不能“天马行空”式的进行“创意”,而应做到“放得开”、“收得回”。设计师在设计构思中始终须以产品功能展开设计,并力求简洁实用。比如,在电子产品设计时就要紧密围绕PCBA板,充分了解各端口的种类、布局、尺寸,然后再进行设计;再如,甲方给定的成本限制、工艺规范要时刻遵循。工业设计师应当高度关注甲方的限制条件,并在此区间里充分发挥自身创意,做到张弛有度。既要“形式追随功能”,又要考虑材料、技术的运用,以及加工制造等方面的可能,努力实现“机能”、“造型”、“材料”、“技术”四者之间的最佳融合。设计师的设计活动应当是“戴着镣铐跳舞”的,其创新结果必然是理性的。

四、对设计形式要有全面的表现能力

设计表现制作阶段,属于设计展开的核心阶段,是整个流程中较为漫长且专业能力要求最高的阶段,是设计师充分展示技能的阶段。好的创意构思,需要通过多种设计形式来呈现。良好的草图绘制能力,可以快速的记录设计师的灵感,也可用以推敲有待完善的设计方案、操作原理、部件装配等等。工业设计师可以借助草图有效地与甲方或同行进行头脑风暴和方案甄选。在确定好草图方案后,设计师可先用计算机绘制产品平面线条,再导入三维软件中进行虚拟模型建立。这也是考察其设计操作应用能力的重要方面。计算机三维模型可以帮助设计师更为直观地呈现设计结果、评估生产成本、推敲设计细节等。在拥有了数字三维模型后,工业设计师须将三维模型进行效果图渲染,于后期再回到二维软件中进行美化处理、排版制作,最后以演示文稿或动画的方式提案。在这个流程当中,显而易见的是工业设计师需要具备完整的设计操作应用技能,如手绘能力、计算机辅助设计能力等等。这些能力缺一不可。作为设计师必须加强学习,与时俱进,不断提升设计操作的应用技能。

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此外,由于工程机械产品的制造大都以钢铁板筋加工为主,这便对产品的集合造型产生了较大的限制。面对这一情况,可在对产品的造型进行设计时,采用较为强硬的线条构建出棱角分明的几何造型,进而将产品的机械美感淋漓尽致地体现出来。受工程机械行业自身特点的影响,机械产品的色彩也较为单一,主要包括了红色、黄色以及蓝色和白色等。其中,单一黄色系列主要被利勃海尔以及凯斯和普茨迈斯特等机械制造公司所应用,而黄色和白色则多出现在卡特彼勒以及德马格和柳工集团等公司所制造的机械产品中。

2基于美学和视觉认知语意的产品造型设计分析

基于美学和视觉认知语意的工程机械产品造型设计主要包括两方面,分别为比例与尺度,以及仿生设计。在比例和尺度方面,对工程机械进行分析可知,其造型设计的主要方向仍然在增加对象体量和减小对象体量感之间徘徊,在部分情况下,人们需要利用巧妙的造型语言将工程机械产品自身的笨重感予以削减,例如,小吨位的汽车起重机和高空作业平台与小型挖掘机等相关产品在进行造型设计时,通常借助圆润的弧线降低机械本身的危机感,从而给人以操作灵活的感觉。而对于工程机械中的大型设备,如矿山机械和煤矿机械而言,由于其超出了人们固有的人机感官的尺度,因此,对于此类产品的设计则应采用更为夸张的视觉语言将产品自身的体量感与厚重感进一步烘托出来,从而给人以较高的可靠性和安全感。从细部形态的角度进行分析,机械产品造型设计过程中,经常用到的比例关系主要包括了黄金分割比例、平方根矩形比例以及相加级数比例等。其中,黄金分割法为最常见的比例设计方法,产品的各个部分以黄金分割进行布局。

仿生设计是现代技术同艺术进行完美融合的关键措施和手段,人们从生物界与自然界当中摄取灵感,从而将生物科学同技术科学进行有机结合,通过将生物科学中的原理功能或部分生物形态应用到技术科学领域,以达到基于技术科学的工程机械产品仿生设计的目的,并解产品设计过程中的各种实际问题。几年来,随着人们对生物科学和自然科学研究力度的不断加深,仿生设计在工程机械领域中的应用也得到了普及和推广,无论是最基本的机械手原理,还是具有形态仿生视觉感官的伐木机械,均存在着人们模仿自然和生物的意识。同时,仿生设计也是通过机械设计产品体现人类对事物认知历程的主要媒介。

3基于地域和文化差异的机械产品造型设计分析

地域与文化差异在工程机械产品造型设计中主要体现在两方面,分别为造型结构本身和色彩两方面。在造型差异方面,从宏观角度分析,欧美工程机械品牌大都以相对硬朗的设计风格为主,产品造型大气磅礴,给人以使用的安全感。而日韩品牌的工程机械产品则多倾向于细节的制作,通过将直线和曲线进行协调配合,相辅相成,使所设计出的产品在硬朗之余更透漏着一种东方特有的均衡感。在产品造型的细节方面,三一重工机械制造公司根据中国的石狮设计并研发了一款车头造型,既体现了石狮的威严敦厚,又体现出了产品在设计过程中精细化的特点。在产品的色彩方面,欧美工程机械产品的色彩大都以双色为主,且产品的品牌标识大都以深灰色或是纯黑色为主,体现出产品的稳重和素雅;而以日本为首的东方工程机械产品则以丰富的色彩作为产品的主要颜色,通过运用色彩纯度相对较高、具有鲜明对比的颜色进行涂装,从而增加了机械产品外部造型的层次感,此类产品在街头的游走和施工现场的运作,无疑成为了地区的一道亮丽的风景。

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中图分类号:J524文献标识码:A文章编号:1005-5312(2012)15-0197-01

一、易用工程概念

易用工程即产品的易用性,国际标准组织(ISO)对它的定义是:“在特定的环境中,特定的使用者实现特定的目标所依赖的产品的效力、效率和满意度”。因此,易用性是一种以用户为中心的设计概念,其重点在于让产品的设计能够符合用户的习惯与需求。通俗的说,产品的易用性体现在是否好用上。

易用工程在设计中充分考虑到了人的价值,坚持以人为本的设计原则。无论什么产品,设计都要充分考虑它的整个生命周期中,用户如何使用才更方便更合理,用户在使用过程中,产品要合乎客观规律,合乎人的生理、心理需要, 使人更正确、迅速、舒适、有效地使用产品。正如美国设计家普罗斯所说的:人们总以为设计有三维: 美学、技术和经济,然而更重要的是第四维:人性。产品的易用性则充分体现了设计的人性关怀。

二、易用工程体现以人为本的设计思想

设计师本身也是消费者,因此设计师自己与消费者需求的结合,已成为产品设计的一个重要支撑点。闭门造车是设计中人性化体现的桎梏,设计师应该逐步转换自己的设计思维,真正做到为人而设计,这就需要设计师抛弃自命不凡的个性体验, 真正把用户作为上帝深入到用户中去了解他们的真正需求,这样才会设计出简洁易用的产品。

另外,易用工程以人为本的思想还体现在对特殊人群的关怀上。我国的人口总量和人口结构化决定了我们的社会中存在着大量的残疾人和老年人群体,在社会发展过程中他们所面临的困难和带来的各种社会问题日益突显出来,解决这些问题需要全社会的共同努力,这也正是工业设计本身所承担的任务之一。

三、易用工程的属性

(一)易学性:指用户很容易能掌握如何使用产品。现在市场上的老年人手机,按键非常大而且显而易见,背部有紧急呼叫按键,老年人对新事物认知能力较差,所以这样的手机对于老年人而言非常易懂。

(二)高效性:使用有效并且能很快实现预期目标。沃尔沃公司设计的设备L220G轮式装载机荣获了2011年红点设计大奖,其特别之处在于装载机的燃油高效性及高产能设计,并且拥有了更强的液压系统。产品同时兼顾易操作性和燃油高效性。

(三)容错性:操作过程中允许出现错误,并能简单快速的纠正,不影响产品使用。

(四)满意度:用户对产品表示满意并乐于使用。如图四,优秀的游乐场充分考虑到儿童的爱玩的性格特点,提供了丰富多彩的游乐项目,给使用者带来了很高的满意度。

四、实现易用的设计原则

(一)易见

易见就是单凭观察,用户就能知道产品的状态和该产品供选择可以采取的行动。产品本身就能够说明问题,产品中位置和操作方法应该是自然、显而易见的关系,能够使客户一看就明白产品的各项功能。例如使用者在想如何操作变化无常的现代计算机和其它电子产品而遭遇麻烦,这不是使用者的错,而是设计人员的错,这是设计上出现了问题。

(二)映射

每个人的脑子里,都储存有大量的知识,这些知识对高效的使用产品一样非常有用,在环境中,这些知识当第一次遇到时非常有用。例如,关于饮水机的两个水龙头,大多数人不假思索就知道红的是热水,蓝的是冷水。这就是产品的设计与我们大脑里已形成的火是红的,水是蓝的映射。

(三)反馈

反馈对于产品的易用性至关重要。通过不断的的反馈,让用户明白自己的操作的结果。如果没有反馈用户便会琢磨自己的操作是否能产生预期的效果。例如,Windows操作系统中沙漏的图标,让我们用户一眼就明白当前的状态是需要等待,而不至于等得不耐烦去恶意敲击键盘,屏幕显示“正在……中,请稍候”远比图像一动不动的要好。因而易用性设计是产品设计的生命之源,是企业竞争取胜的关键,它既能提高产品的竞争力,更能突出产品中的人性化特征。

参考文献:

[1]Donald Norman .设计心理学[M].北京:中信出版社,2003 ,23.

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0引言

人体工程学是研究人在工作环境中的解剖学、生理学和心理学等多方面要素,如何通过合理配置,达到人-机-环境的最优化配置问题,其主要内容是将有关人的科学资料应用于设计领域,最大幅度的提高人的工作环境和生活质量,保障人的身心健康和全面发展。人体工程学应用涉及产品领域较多,如家具产品设计、日用生活品设计、工业产品设计等都离不开人体工程学,本文将以工业产品设计为例,对人体工程学在产品设计中的应用进行分析。

1人体工程学在工业设计中的应用

近年来,汽车制造行业发展较为迅速,企业之间的竞争也日渐激烈,为赢取客户,抢占更大的市场占有率,汽车生产商纷纷将汽车设计作为其优势。在设计过程中,将人体工程学融入其中,增加了产品的舒适性,从而达到提高客户满意度的目的。本文将以汽车部件的设计为例,对人体工程学的应用进行分析。

1.1转向盘设计中的人体工程学

转向盘布置主要是对转向盘中心、倾角和轮缘直径进行确定。转向盘的布置对于驾驶员操纵姿势和操作力具有直接影响,因此对于降低驾驶疲劳度具有重要意义。首先,转向盘位置由仪表板和驾驶员之间的距离决定,转向盘轮缘到驾驶者躯干的距离应达到安全距离的最低限制(250mm);转向盘前后位置还应考虑驾驶者的伸展性。其次,转向盘高度设计时主要考虑驾驶者上肢的舒适性,转向盘太高,驾驶者会产生“端胳膊”驾驶的感觉,加快疲劳的产生;驾驶者身材不同,其对转向盘高度要求存在不同程度的差异,单一设计很难达到满足所有客户的需求,因此,转向盘高度一般设计为可调节的,这样就能根据驾驶者的身材进行调节,确保驾驶者能够舒适的操作转向盘。再次,转向盘轮缘所在平面应与驾驶者观察仪表时的视线为垂直关系,这是转向盘倾角设计的主要依据,该设计能使驾乘人员获得最佳的仪表视野;另外,转向盘倾角还应与驾驶者手握轴线的方向相匹配。最后,转向盘直径设计太小不利于操控,且影响对仪表的观察视野;直径太大会造成空间的浪费。以商务车转向盘设计为例,通常会设计为450mm,同时配置转向助力装置减少操控力,而不采用加大直径的办法减少操控力。转向盘中心位置、倾角和直径的最终确定是需要通过反复试验、校核后得到的,确保转向盘设计达到最优化状态。现代转向盘设计时还会配置许多功能按钮,如雨刷器开关、挡风玻璃洗涤喷水开关、照明系统开关、喇叭按钮等,布置这些功能按钮时要充分考虑手指操作的伸及性,对功能按钮的形式和顺序进行不断的优化,保障操作的便捷性。

1.2仪表板布置中的人体工程学

首先,仪表板主断面的设计。仪表板主断面位于驾驶员中心对称面处,该部分设计是驾驶者乘坐环境设计的重要组成部分,其设计原理如图1所示。驾驶者下视野线切线以下为盲区,要与眼椭圆下方相切(L4),切线(L4)与水平线所成的角(a)即为驾驶员前方下视野角。为保证前方下视野的要求,仪表板上方最高点、前挡风玻璃下侧边缘、转向盘轮缘都要在下视野线切下方;做转向盘轮缘最高处截面下方和眼椭圆上方的公切线(L1),做转向盘轮缘上方和眼椭圆下侧公切线(L2),L1和L2之间可布置仪表盘。连接仪表盘中心和眼椭圆中心(L3),L3应平分L1和L2之间的空间;仪表盘中心到眼椭圆中心的距离(R)最大值不超过750mm(以商务用车为例),一般距离可设计为710mm;仪表盘平面与L3的夹角应控制在90±10°范围内。

1.3仪表布置中的人体工程学仪表盘和仪表横向位置应布置

在可视区域内。一般来说,最常用、最主要的仪表应布置在可视区中心附近,如车速里程表等;将一般性的仪表布置在重要仪表的周围,如发动机转速表、油量表、发动机水温表等。部分汽车仪表盘上还设计了其他功能仪表,如发电机状态、灯光、变速档、环境温度、路面倾斜度等相关仪表,在布置仪表时应按照认读顺序进行,同时考虑各功能仪表之间的逻辑性,联系密切的仪表可就近布置;当仪表较多时,还可通过颜色加大功能区分,将引人注目的颜色应用到重要仪表区,可对驾驶者起到警示作用。

1.4仪表罩布置

仪表罩要能遮住射向仪表玻璃的光线,这就需要对仪表罩的设计深度进行试验,确保入射光经过仪表表面反射后不会与眼椭圆相交,消除炫目现象。仪表罩布置不能干扰前方下视野,其断面应布置在公切线L1上方,下视野线L4以下。仪表罩最前端要与转向盘保持50mm以上的距离,防止二者的干涉。

2人体工程学应用前景分析

产品设计的主要目的是满足人的需要,因此,产品设计应以“人”为中心,将“人”在使用产品过程中产生的行为和心理感受融入到产品设计中,充分考虑人-机-环境之间的关系,加强人与产品之间的沟通是非常重要的,也是产品设计是否成功的关键要素。随着人们生活水平的不断提升,人们对各类产品的需求也越来越高,客户不仅关心产品的性能,更关注产品能否满足客户的实际需求、产品设计师在进行产品设计时,应具有创新意识,利用人机工程学、超强的观察力和敏感力对产品进行设计,确保产品能够满足客户的需要,提高产品的市场占有率和好评率,扩大企业的经济效益。

参考文献:

[1]辛乐.人体工学在卡路赛利椅设计中应用研究[J].家具与室内装饰,2015,09:74-75.

[2]刘春荣.面向汽车人机工程设计的人体建模系统及其关键技术研究[D].武汉理工大学,2002.

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1、绪论

在激烈的市场竞争中,产品必须不断的改进与开发,才能适应市场环境,取得好效益。以往的产品设计中,设计者或者因为片面追求技术指标或装饰效果,忽略了经济效益,或者只凭传统观念和经验进行设计,结果造成设计的产品过剩的质量、过高的成本、过低的利润及过短的产品寿命。

2、产品设计中钣金结构应用概述

钣金加工具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点,在机械、汽车、飞机、轻工、国防、电机电器、家用电器以及日常生活用品等行业应用非常广泛,占有十分重要的地位。据统计,汽车钣金件占整个汽车制造件的60%~70%,飞机钣金件占全机零件总数的40%以上,机电及仪器、仪表中钣金件占生产零件总数的60%~70%,电子产品中钣金件占零件总数的85%以上,日用品的钣金件也占到绝大多数。

钣金是针对金属薄板(通常在6mm以下)一种综合冷加工工艺,包括剪、冲/切/复合、折、焊接、铆接、拼接、成型(如汽车车身)等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。

3、工业设计的价值工程理论基础

价值工程简称VE(Value Engineenring),是研究技术经济效益的一门科学。价值工程把技术、经济、管理三者有机的结合在一起,利用调查、分析、对比、计算、评价的方法,研究某一问题的技术经济效益。

产品分析定义为:价值(V)=F/C

①第一种方法是一种提高产品价值的最理想途径。即是产品的功能提高,成本下降。例如,新的生产技术的产生与应用,可以使某些产品的功能或是在结构上实现重大突破。

成本提高,功能提高,即: V=F/C;

②第二种方法是在成本不变的情况下,使产品的功能有所提高,也能使价值提高。例如,对现有产品的外观重新设计后,产品的审美功能大大提高,而生产成本却没有什么变化,但是产品价值有了很大的提高。

功能不变,成本降低,即:V=F/C;

③第三种方法是功能不变,成本降低,价值提高。例如产品的某些原材料、新工艺在技术成熟以后,生产成本降低,这就可以在保持产品功能不变的情况下使生产成本降低,使产品价值提高。

成本不变,功能提高,即:V=F/C;

④第四种方法是成本稍微有增加,而功能大幅度提高,使价值提高。例如一个产品在由单功能变成多功能后,成本虽然有所提高,但功能却成倍或几倍的增加,从而使产品的价值大大提高。

功能大幅度提高,成本略提高,即:V=F/C;

⑤第五种方法是功能稍微降低,但成本大大下降,价值提高。例如,某中产品适当地降低功能,而仍可以满足某些用户的需求,但由于实现该水平功能的技术条件比较成熟,而使成本大幅度下降,使产品价值提高。

功能稍有下降,而成本大大降低,即:V=F/C。

4、工业设计中钣金结构设计与价值工程研究

4.1 钣金产品造型设计与成本

在设计制造时除应考虑设计的独创性外,还应有计算成本、利润及产量等经济性。经济价值是产品在运用材料和加工技术中所体现的价值。

在进行产品设计时,要综合考虑产品功能特点、使用环境、产品加工工艺、表面处理工艺,产品的技术经济效益等。基于钣金件等壁厚、生产效率高、成本低、可加工复杂的形状等特性,合理的选择钣金结构,降低生产成本,提高产品的价值。一般情况下,对于电器产品形状简单的外壳、机柜、文件柜、机箱、支撑部件等宜于采用钣金件;对于一些高附加值产品或者运用特殊工艺的产品等宜于采用钣金件。

1.尽量减少冲压废料。在冲压零件成本中,材料费用占60%以上。冲压废料可分为工艺废料和结构废料。搭边和余料属于工艺废料,这是与排样形式及冲压方式有关的废料;结构废料是由工件的结构形状决定的。要提高材料的利用率,既要设法减少结构废料,又要设法减少工艺废料。

2.减少结构废料。材料利用率与冲压件的形状关系密切。

3.尽量减少工件的外形尺寸,以降低材料的消耗。这一点对采用标准宽度的型材更具有意义,有时只对设计稍加修改,就能利用这种材料。

4.零件的结构形状应由利于机械加工,减少工作量,有利于简化模具,提高寿命或利用现有工艺装备。

4.2 产品设计中的材料选择与成本

1.满足产品功能的金属板材种类和规格。在选择材料时,首先要以满足产品的功能要求为准。功能包括两个方面:产品的物质功能的实现,这是产品材料的基本作用;产品的精神功能的实现,这主要依靠材料本身的色彩、材质、肌理以及技术美的因素来体现。例如冷轧钢板与不锈钢,不锈钢增加了产品的精神功能,但是成本却是冷轧钢板的2倍多。

2.金属板材本身的成本。在生产计划上,主要是考虑金属板材自身材料成本以及加工处理的成本,材料不同,本身的价格差异就很大。在进行产品设计时,金属板材的选择以及板厚的选择是重点。

3.金属板材加工处理的成本。不同的金属板材,加工的工艺也有区别,不同的工艺又要求用不同的设备、技术和技术工人,加工过程也是不一样的,这些都是钣金件加工的成本。

所以,在选择金属板材及其板厚的同时要充分兼顾产品设计的经济性原则,充分运用价值工程原理,以最低的寿命周期成本,最经济的金属板材来实现产品价值,企业价值的最大化。

4.3 产品设计中的排样

根据材料的利用情况,排料方法可分为有废料排样,少废料排样和无废料排样三种。

有废料排样是沿工件全部外形冲裁,工件周边都留有搭边,工件精度与冲模寿命较高,但是材料利用率低;少废料排样是沿工件部分外形冲裁,只局部留有搭边;无废料排样无任何搭边。采用少、无废料排样,对节省材料具有重要意义,且有利于一次冲裁多个工件,故可以提高生产率。在无废料排样时,因为只有材料的料头和料尾损失,故材料利用率可达85%~95%。少废料排样的材料利用率也达70%~90%。同时,这两种排样形式,因其冲切周边减少,还可简化模具结构和降低冲裁力。因此,在设计冲压件时,应尽可能有利于采用少、无废料的排样方式。

4.4 产品设计中的功能结构设计与成本

结构设计时,要注意追求节约,应以不危及结构功能为前提,而满足一些特殊要求,则又应以不危及经济性为原则。用最少的费用来最大可能地满足功能要求,这是结构设计始终应遵循的基本原则。

一般来说,钣金产品设计在明确了结构的必要性和基本结构方式的基础上,可在下列方面力求降低产品成本。

1.降低设计费用。钣金产品结构设计时,应注意充分利用现有的设计;采用标准件及市场上便于购买的半成品或构件;消减品种类别;选定经济的结构尺寸和结构形状;采用对称的结构以代替特殊的偏左或者偏右的结构。

2.降低材料费用。钣金产品结构设计时,首先要注意采用最佳造型、节省材料用量,特别是节省贵重材料的用量。同时,尽量减少边角废料,提高材料的有效利用率。

3.降低加工费用。结构设计时,应选用最合理的加工方法;减少零部件种数,增加同类零部件的数目;减少机械加工面积;选择最经济合理的表面粗糙度、尺寸公差、精度等级以及形状位置公差等。同时,应注意将设计结构按加工的合理性进行分解,以节省装夹时间、加工时间、测量时间;并尽可能使用普通刀具、夹具、量具和普通机床。

4.降低其他费用。降低产品成本,除去考虑降低上述三种费用外,还应考虑降低包装费用、运输费用以及安装费用。。

4.5 钣金件的表面处理与成本

设计中,除了少数材料所固定的特征以外,大部分的材料都可以通过表面处理的方式来改变产品表面所需的色彩、光泽、肌理等需要。

1.产品的性能和使用环境。不同产品或者零部件由于使用环境和在产品系统中参与表现的物质功能或精神功能的不同,因此需要根据选择不同的材料选择适当的经济的表面处理工艺。以满足产品的性能和使用环境的要求。

2.产品档次的经济性。产品应消费层次的不同而具有高中低不同档次,产品表面处理工艺的选择应考虑产品档次的经济性,以求得产品的合理装饰,获得理想的经济效益。

3.成本。不同的表面处理工艺成本不同。随着科学技术的发展,各种表面处理工艺的相对成本与决对成本都在发生变化。另外还有考虑工艺成本与使用寿命之间和工艺成本与运行费用之间的辩证关系,保证消费者获得做好的综合经济效益。

5、金融营业场所安全装备设计研究

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