产品的设计方法精选(九篇)

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第1篇：产品的设计方法范文

[关键词] 复杂金融产品 设计方法 仿真技术

一、复杂非实体产品的定义

根据现代营销学之父——菲利普·科特勒(Philip Kotler)的观点，产品是市场上任何可以让人注意、获取、使用、或能够满足某种消费需求和欲望的东西。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。现代市场营销理论认为，产品可分成有形产品(实体产品)和无形产品(非实体产品)两类。

现代产品具有客户需求复杂、产品组成复杂、产品技术复杂、制造过程复杂、项目管理复杂的特性，可称为复杂产品。

现代金融服务业如保险、证券和银行等相关企业提供的产品一般也具有组成复杂、功能复杂和行为复杂的特性，但以服务契约形式而非实体形式，可以定义为复杂非实体产品。

产品设计的最终目标是面对客户的选择性市场需求，将基于市场细分的需求概念转化为高质量或低风险的产品，最大限度地满足客户持续变化的需求。复杂实体产品的设计要求产品是在满足功能需求的基础上，要求以最快的上市时间、最好的质量、最低的成本、最好的服务、产品创新和最佳的环境保护。

金融服务产品是非实体产品，其最重要的问题是产品的风险性。与实体产品的质量类似，控制产品的风险也就控制了产品的质量。复杂金融产品的特性主要表现在其风险的复杂性，所以其设计和仿真方法也就具有复杂性。

二、金融产品设计涉及的技术和设计过程

1.金融产品设计涉及的技术。在实体产品的设计中，提出了生命周期的概念，其目的是研究产品的市场战略和设计，涉及的内容涵盖市场分析和设计开发。包含从产品的需求分析、概要设计、详细设计、制造、销售、售后服务、直到产品报废回收的全过程。软件产品也不例外，软件生存周期涉及的内容也包括从问题定义、可行性研究、需求分析、软件设计(概要设计和详细设计)、编码、调试和维护。

与复杂实体产品类似，复杂非实体产品的生命周期涵盖产品的需求分析、概要设计、详细设计、售前服务、销售、售后服务和产品终止等阶段和相应指标。其管理技术也是为满足产品上述指标发展起来的。

2.设计过程。金融业是百业之首，金融领域的产品涉及到银行、证券和保险等方面。需求分析是复杂金融产品设计的第一步。

(1)需求分析阶段。需求分析阶段要解决的问题，是让用户和金融机构共同明确将要开发的是一个什么样的系统，其过程包括:

①详细听取客户的反映，确定产品需求，是需求获取的第一步;

②市场研究，包括市场规模调研，确定市场需求并听取分销渠道的反映;

③相关产品跟踪调查，确定产品的竞争力因素，是需求提炼的过程。

(2)概要设计阶段。需求分析阶段以后，进行产品的概要设计。这一阶段有两项关键活动，即预测产品的风险和全面可行性分析。

风险来自两个方面。首先是金融产品和服务本身所包含的风险，其次为控制和转移风险的方法。前者是从金融产品(服务)的风险需要出发，从产品交易双方进行分析。后者是分析如何控制、转移风险。

(3)详细设计阶段。详细设计是制定完整详细项目计划、细化产品原型、定义产品详细特征、产品对系统和管理的影响以及培训方案。

详细设计的主要内容是产品定价。产品定价是概要设计的继续，包括定价原则;定价前提的假设条件和经营管理成本对产品成本的定价三个方面。

(4)销售和售后服务阶段。这一阶段的主要工作是业务的风险评估和控制。相当于软件生命周期中的维护阶段，其目的是使金融产品在整个生存周期内保证满足用户的需求和延长产品使用寿命。

这一阶段中的业务监管过程是基于事后的经验。将既成事件作为历史或经验数据，建立监管模型，或对原有的模型做出调整，从而达到监管的目的。

3.复杂金融产品设计的仿真技术。目前，仿真科学与技术在经历了上个世纪后50年的飞速发展后，已成功地应用于航空航天、信息、生物、材料、能源、先进制造等高新技术和工业、农业、商业、教育、军事、交通、经济、社会、医学、生命、娱乐、生活服务等众多领域。由于计算机技术的高速发展，科学计算和计算机仿真已经成为科学研究中除理论研究和科学实验以外的第三种方法。现在，建模与仿真技术和高性能计算技术相结合，正成为继理论研究和实验研究之后的第三种认识和改造客观世界的重要方法。仿真技术毫无例外地可用于复杂金融产品设计中。

(1)建模:仿真的意义在于模型的有效性，因此用仿真的方法来研究复杂系统，首要问题是对研究的目标对象建立合理的仿真模型，即建模，它是仿真中最基本的工作，数学模型的建立必须有数学知识的支持。将研究对象符号化、公式化，形成理想化的数学方程式或具体的计算公式，然后在数学语言的规范内进行逻辑推导、运算、演算和量的分析，形成数学模型，从而对研究对象形成数学解释和预测。其次，各类仿真算法也需要数学方法作为基础。

因此，仿真科学与技术的进一步发展离不开数学模型和数学工具，特别是复杂产品的仿真，更依赖于PETRI网络，神经网络，混沌理论，模糊理论等新的数学理论。随着数学的发展，能够更好地为仿真所用，强有力支持仿真科学与技术。

模型的建立还依赖于丰富的数据资源，数据仓库(Data Warehouse，DW)的方法就为建模和仿真提供了一个有效的环境。我国金融企业经过10多年的信息化建设，建立并积累了大量的数据资源，基于数据仓库的建模和仿真是一个个值得注意的研究领域。

(2)选择合理的仿真算法:犹如算法是计算机程序设计的核心一样，仿真算法同样是仿真过程的关键。以金融领域为例，现代金融工程的技术内容主要是基于信息系统的分析和综合对象的建模和仿真分析，其方法在股票、期权、外汇和期货等领域得到了广泛的应用。例如，对非实体产品具有风险的复杂不确定性的特点，用确定性方法给出近似解十分困难。擅长对随机问题进行仿真的MonteCarlo方法，就是解决这类问题的一种特殊数值方法

(3)仿真优化:分析金融产品的数学模型的性质可知，在同一个问题中经常会出现非线性、不确定性和最优化问题。因此，优化的核心问题也是最大限度地降低产品的风险，优化风险结构，达到控制风险的目的。近年来，随着计算机技术的发展，涌现了各类仿真优化理论和算法。例如，模拟自然界进化过程的进化算法、遗传算法和蚁群优化算法都已成为解决复杂优化问题的重要方法。

参考文献

第2篇：产品的设计方法范文

关键词：模块化设计；几何思维；产品设计方法

1 产品形态的几何化思维

塞尚说过：“自然界的物体，都可以还原简化为正方体、球体、圆锥体、圆柱形的构成”，也就是说立体几何中的基本形，是构成世间万物的基础。[1]现代社会，运用几何形态、几何原理进行产品造型的例子随处可见，工业产品的一个显著特点就是大批量生产。模块化组合出的产品也需要参照几何形态的特征，不同的几何形态所连接的方式和接触面都是不同的，所以几何思维是在模块化设计中必不可少的。

几何形态是经过严格定义和精准计算出来具有一定规律的形体。按其特点不同，可以分为三大类：柱体、椎体、球体。[2]这些基本的几何形态，在模块化的使用中都可以利用面与角度等关系，再赋予模块化的功能，使得体块的衔接更完整，并且根据几何形态设计的模块化产品更加规整，组合方式更为有序。

2 运用几何思维的模块化设计方法

2.1 几何模块重复法

每个几何体都有特定的线、面和接触的点，想要做成完整的模块化产品，就需要找好接触面的特征，将规律运用在重复的单一模块中，使得单一重复的模块可以适合各种形体的连接。几何模块重复法只需按照几何体的规律特征，重复排列几何模块即可，并且有很好的扩展性。整体性问题解决之后，就可以按照之前确定的功能模块和适合的模块整合方法，将功能划分在重复几何体上。

英国设计师Jack Godfrey Wood和Tom Ball hatchet设计了一个BUILD模块化搁架系统，就是以单一标准几何模块重复组合，排列出完整的搁架系统，并且能够符合不同的使用方式，可以将其变成书架、隔断墙，形状结构完全用户自己定制。而且拼成搁架之后，所有单元的底面都在同一水平线上。使得产品在不规则排列造型的同时更好地实现功能（如图1）。

2.2 相似模块连接法

不同的几何体虽然外形不同，但是细分其中的面与面或者线与线之间的关系却有相似之处，相似模块连接法，是借助模块外形结构的几个相同的块面特征，使得模块之间紧密连接。产品不同的功能模块可以附加在不同的几何模块上，由于不同几何体的外形不同，所以更能凸显功能的区分，以适应不同的需求。但是一个相似模块却有几个接触面可以与其他模块完美拼接，所以不同的相似模块也可以达到产品的完整性。

西班牙Pottery Project设计工作室设计了一款Ma-ce-ta花盆，采用模块化设计，可以大大节省花盆空间。Ma-ce-ta花盆由Ma、ce、ta三种基本花盆模块组成，每个模块都采用多面几何体构成，既可以单独使用，也可以拼接在一起使用。模块化设计让用户可以根据家里空间的大小灵活摆放花盆。三种基本的花盆模块可以组合成不同的拼接方式，所以摆放可以更加灵活（如图2）。

2.3 子模块载体法

产品想要实现不同功能，就可以设计不同的功能模块，但是这些功能模块并不是单一存在的，这需要一个主模块作为载体存在，将不同的模块连接在主模块上，达到可以实现很多功能的效果。子模块的设计可以更加自由，只是针对设计的功能。但是子模块载体法必须使得子模块和主模块之间的连接紧密，并且在主模块上预留出子模块的结构位置，使拼接完成后产品整体性完好。

谷歌模块化手机Ara是近年谷歌向外界展示的以多个不同模块组成的智能手机，是由主模块和多个不同模块组成的手机。Ara手机最为重要的组件是由谷歌自行设计的包括通讯模块和备用电池在内的铝制手机骨架，而包括屏幕、处理器和电池在内的零部件都将能以模块形式接入，最终组成一部完整的手机（如图3）。

3 结语

本文主要介绍了几何思维的模块化设计方法，通过对几何形态的分析研究，提出了产品的模块建立可以先从几何形态入手。总结出了运用几何思维进行模块化设计的几何模块重复法、相似模块连接法、子模块载体法等方法，并且举例分析产品，归类说明了不同几何思维的模块化设计方法所适用的范围以及给产品带来的优势。

参考文献：

[1] 程强.面向可适应性的产品模块化设计方法与应用研究[D].湖北：华中科技大学，2009.

[2] 金晓姣.产品造型设计方法归纳分析与演变研究[D].辽宁：沈阳理工大学，2012.

[3] 尹翠君.模块化产品艺术设计方法的研究[D].湖南：湖南大学，2004.

[4] 孙明阳.汽车造型模块化设计研究[D].吉林：吉林大学，2014.

[5] 李国喜，吴建忠.基于功能-原理-行为-结构的产品模块化设计方法[J].湖南：国防科技大学学报，2009.

第3篇：产品的设计方法范文

【关键词】产品设计；创新；设计语言；方法

设计的内涵是创造，没有创造也就没有创新，没有进步。任何产品的发展，都是建立在创新的基础上，当然对原有产品的改进与完善，也属于一种创造性的工作。在当今快节奏、高科技的市场经济中，产品不论是改进还是打破原有模式都必须具备创造性，产品设计的创新是每一个企业每一个设计师都应关注的点。

1产品设计创新的提出

任何一个新产品的开发都属于一个创造的过程，创造性的赋予产品新的属性，如功能、材料、颜色、肌理的改变，都会成为设计的关键，同时这些也被称为产品的设计语言。当今产品设计的主题，都在围绕创新，如造型、功能、材料、技术以及使用方式。美国经济学家约•阿•熊彼得在最早提出的创新理论中所说：（1）反应新的技术开发，(2)敏感地反应时代的变迁，（3）必须反应广大消费者新的欲求和需要，（4）有新的创造——创造性的构思、功能等，给人以方便性和意外性，（5）便于生产并能有利于企业在市场开拓独特的道路，满足这五个条件之一或多项条件的产品设计，都属于创新性的产品设计。

2产品设计创新的基本原则

在当今世界市场经济激烈的竞争中，创新是一个企业生存和发展的必由之路。所以，新产品的开发与创新作为重要的战略必须放在重要的位置上。产品的创造与开发能否成功，也需要遵循一定的原则。（1）坚持以人为本的创新原则。产品设计是以人为中心的，满足人的需求的物质方式。产品以人为本的创新思路在于，产品在功能的实现中要融入对人的关怀与体贴，也就是对人的精神的关怀。设计活动中，考虑的是人、环境和产品之间的关系，它们之间相互作用，产品一方面适应环境，一方面给人提供便利，另一方面应充分调动人的能动性和创造性。（2）注重实现产品价值的创新原则。产品的价值，包括使用价值和附加价值，使用价值是产品特有的属性，它直接面对用户的需求。可以说提升产品使用价值的关键在于及时以及正确的把握市场需求，因此正确、认真的做好前期市场调研工作，掌握市场趋向以及消费者心理对产品设计创新事半功倍。使用价值的创新也就是产品功能与技术的创新，二者结合使产品成为适应市场适应消费者的畅销的商品。（3）关注科学技术发展动向的创新原则。科技是第一生产力，以科技成果为先导，适当运用到产品设计创新过程中，实现知识创新，技术创新和设计创新。科技适时转化为产品创新原理，实际上就是强调产品设计对先进技术、现有技术以及可利用技术与成果的有效利用和转化。因此产品的创新是提供安全、可靠、有效、舒适且利于人们健康的，满足人们生理和心理需求的创新，而不是对科技的滥用。（4）“绿色设计”原则。产品设计致力于创造一种绿色、和谐、合理的生活方式，而这种生活方式最基本的前提就是生态与环境。在产品设计创新中应创造一种引导新的生活方式，达到与生态环境和谐共生的一种创新。

3产品设计语言创新的方法与途径

运用产品设计创新的基本原则，我们可以发掘产品设计语言创新的方法与途径。（1）产品技术语言上的创新。即应用科技的发展在产品技术应用上的创新，比如对老技术的移植，通过把一个产品以往或已成熟的技术运用到其他产品上，以挖掘老技术的新用途；还可以通过对新技术的转化，对领域内最新出现的技术进行分析研究，并尽早将其转化成对人的生活、学习和工作有用的产品。（2）使用方式语言上的创新。即改变产品固有的使用方式，如操作方式，为用户重新定义人机交互方式，从而获得产品的创新设计。（3）材料语言上的创新。材料是产品功能与技术的载体，通过新材料创新主要有两方面：一是对传统材料的新应用，二是采用新材料等。（4）功能语言上的创新。一是功能组合，即将两种以上不同的功能巧妙组合在同一个产品上，这会使产品具备多样的功能性来满足用户多方面的需求；二是功能延伸，对产品原有功能进行适当地延伸发展。（5）造型语言上的创新。形态、色彩、材质和纹理共同构成产品最外在的表现形式，即产品造型，它是影响消费者购买欲望最直观的因素。因此，造型创新是产品设计创新最有效的途径之一。

结语

产品设计语言创新是产品设计中的重要环节，也是加强产品创新性的重要手段，随着消费者对于创新型产品的诉求越来越高，设计师应积极探索产品设计语言方面的创新方式与途经，做出符合时展的产品设计。

参考文献

[1]李翠.浅谈设计的创新[J].科教文汇(下旬刊),2008,10:254.

[2]胡卫军,张帆.产品设计的共性与个性[J].文学界(理论版),2010,07:175-176.

第4篇：产品的设计方法范文

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。

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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。

第5篇：产品的设计方法范文

许多材料如铝、塑料、橡胶等均可回收再利用，因为这些材料回收后的性能基本不变或下降很少。可以通过增大产品中可重用零部件及材料的比例来协调产品设计，避免废弃物的产生，使零件或材料在产品达到寿命周期时，以最高的附加值回收并重复利用，降低产品的生命周期成本。像计算机的显示器外壳、键盘等很多零件都可以使用可回收塑料来制造，如果不能满足要求，可以考虑在其中增加一定比例的新塑料粒子，以改善其性能。

2产品结构的再循环设计

2.1使产品便于安装与拆卸

拆卸在现代生产良性发展中起着重要的作用，可拆卸性是绿色产品设计的主要内容之一。它要求在产品设计的初级阶段就将可拆卸性作为结构设计的一个评价准则，使所设计的结构易于拆卸，维护方便，并在产品报废后可重用部分能充分回收和重用。可拆卸性要求在产品结构设计时改变传统的连接方式，代之以易于拆卸的连接方式，避免拆卸时的损伤，使拆卸下来的零件有较高的回收价值。建议产品或说明中标注拆卸顺序与分离点，提高拆卸效率。

2.2产品结构的再利用

产品的结构同时应具有合理性、可靠性及耐用性。维修某一部件时不应对其他部件产生损害，尽量维持各个部件的使用寿命，重复使用产品的零部件。

3产品功能的再循环设计

3.1产品的节能功能

产品的节能环保性设计已成为一种趋势，并越来越普遍存在于家用电器、交通工具及日常电子产品中。通过一定的创新设计，可以使原有产品依靠新能源，节约传统耗能，提高产品的环保性能。如手摇发电灯、自行车蹬车发电灯、人体体温石英表、内置洗衣剂回收系统的节能节水洗衣机等。

3.2产品功能性组件的再利用

产品使用时，争取实现多种功能的转换，并持久使用。图为AlainBerteau设计的零废弃凳子。凳子的包装盒子（硬纸板）就是这款凳子的骨架。盒子里面有一个泡沫垫以及用可回收材料做成的漂亮蒙皮，打开这个结构牢固的盒子，盖子上面有说明书，把泡沫嵌到顶上（盖子有一个凹槽），然后蒙起来，就是一条凳子，等你需要搬家的时候，又可以把它变为包装箱，即实现了产品结构与功能的循环利用。

4结语

第6篇：产品的设计方法范文

关键词：感性意象；产品造型；设计方法

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.197

0 引言

在社会发展初期，人们的购物取向还停留在由产品决定的时期，由于没有竞争压力，产品的设计和生产都属于按照一个公司或者一个设计师自己的想法进行生产，属于闭门造车，没有实时的了解人们的购物感性意象的属性变化，而由于没有多余的选择，人们也只有购买在自己心中并不完美的产品。随着社会的发展，人们对各种风格的产品需求的增加，产品的多样化，商业竞争的加大，人们不再简单的趋向于功能上的满足，人们的消费理念开始由“我需要什么”上升为“什么更好”。

基于上述情况，人们提出了感性意象的产品设计的概念，这一理念是根据市场调查，得出数据，建立数学模型，得出人们对某项产品设计的感性上的认识偏好，以此设计出让人更加满意的产品，凸显了现代社会以人为本的主题。

1 风格的感性认知

人们的“感性意象”是一种潜意识里的一种对自身的心理暗示，如同第六感，它并不能被准确的描绘，但是又真实存在。而且产品的感性意象并不固定，它会随着人们所处的环境，社会文化，历史背景等因素发生变化，所以流行的商品也总是在不停的更替。在人们刚接触到某样新事物时，首先会通过视觉感官将信息传入大脑，然后或者是听觉，触觉，甚至嗅觉开始对这件事物的进一步认识，对其材质，功能，寿命等不定因素都可能进行一定的猜想与评估。然而这一切其实也就在很短的时间内就完成了。这是对于新事物而言，而如果对于已知事物的创新设计版本，更能在第一时间与自己的潜意识达成共识，表达出对此产品的喜好程度。

在人们认识事物时，“第一印象”――也就是第一认识形态的好坏，通常是人们对该事物总体评价的最重要的阶段。所以在人们对产品意象的辨识过程中，可以分为两个方向进行引导，第一是整体的辨识引导，第二是突出部分引导。在产品设计中，如果能充分利用当前消费者对某件产品的感性意象，并将其有效的融入其中，那么该产品的前景将会更加的值得期待。

2 基于感性意象的产品造型设计

想要设计生产出基于感性意向的产品，那么在这之前了解当前人们对该产品的感性意象则必不可少，该研究方法是通过材料准备，设计问卷调查，得出数据进行数学建模，分析得出结论。这里对其方法步骤进行分析如下：

2.1 材料准备

感性意象的研究必须使用一些具有代表性的材料，在设计问卷调查中，对含糊不清，模棱两可的材料需要进行剔除，在每一组材料描述中，需要运用到界限分明的形容词汇，比如好或者不好等作为表达感性意象的词汇。其次是问卷调查对象的选取，首先明确产品面向的人群，儿童，大学生，社会青年或者老年，又是还不能仅仅考虑单一的购买对象，还应考虑与其紧密相关的对象，比如面向小孩的玩具，不能仅考虑小孩的玩性，还应考虑家长对孩子的发展的关心加入益智成分等。最后设计问卷，每个小问题需要设计不同感性梯度，一般在四个以上，问题，问卷格式简单易懂，问题数量控制在十个左右。

2.2 调查

在问卷数量达到一个可行数量后对其进行整理调查，调查的目的是对可靠，有效的，普遍的感性意象进行整理。对所有问卷结果进行汇总调查，由于产品是面向主要的消费群体，所以对少数区别明显的问卷给予剔除，对区别明显的意象进行分组，大致相同意象进行合并，建立数学模型，运用数学知识得出各个意象对产品占领的比重，结合以往意象比重对销量的影响数据，得出最终数据。为了得到更加准确的数据，将整理得到的数据，去除无用意象，降低意象梯度，针对性的再设计出一组问卷进行调查，重复调查步骤，分析数据得出结论。

2.3 结果分析

将分析结果可靠意象数据，和意象对应的销量比重数据建立模型，分析得出不同意象在产品设计中的比重，比如自行的外观，结构，功能性和舒适度等在被调查者心目中所占的比重来设计出新型的自行车产品。对得出的数据进行整理储存，形成一个感性意象数据库，可以在类似的产品设计中提供参考。

3 具体设计案例

在实际运用中，如何灵活的运用到基于感性意象的设计呢？这里以台灯的感性意象设计为例：

在对台灯的设计问卷中，首先考虑到人们对购买台灯的目的以及对台灯有哪些额外的要求会影响到人们对它的看法。针对这些因素，所以在设计问卷时需要充分考虑到台灯合理灯光的照明度、知名度高的品牌效应、性价比、是否有额外的附加功能（比如闹钟，夜光装饰等）、节能省电、使用寿命、是否环保、是否有护眼功能、外观等因素，然后对这些产品功能进行分析，设计合理的形容词感情梯度，再针对该台灯面向的特殊人群，比如学生，工作者或者其他人群设计其它问卷题目，比如面向学生时，可以加入是否需要加入潮流元素，面对工作者加入是否需要加入调理生活情感元素等。然后对台灯面向人群发放大量问卷，学生就面向学校，工作者就面向工作区，等相应地方。对回收的问卷按照调查分析步骤进行整理分析得出结果，比如更多看好护眼那么在设计时就更多的考虑护眼功能，并在时主推该功能。

通过结果表明在运用到感性意象的产品造型设计方法后产品的针对性更强，更能随时掌握人们对产品的需求。

4 结语

通过对感性意向产品造型设计方法的研究，明确了风格的感性认知，了解了感性意象的产品造型设计的方法步骤，通过对结果的分析知道了感性意象功能对当代产品设计的重要性，以及通过具体设计案例了解了具体的设计情况，为设计者在感性意象设计方面提供更好的参考。

参考文献：

[1]王魁，汪安圣.认知心理学[M].北京：北京大学出版社，2001.

[2]Anderson J R. Cognitive Psychology and Its Implications.USA：W H.Freeman Ltd，1990.

[3]何晓群.现代统计分析方法与应用[M].北京：人民大学出版社，1998.

第7篇：产品的设计方法范文

当今世界，我们已经进入以知识、信息为支撑的新经济时代。在这个新的经济时代，创新已经成为引领发展的主题。新的经济时代和人类不断创新的大潮，同样给产品的设计理念、产品的设计方法和产品的设计思维等，都带来了前所未有的巨大变革。据此，本文特就新经济时代产品设计的创意思维训练谈些粗浅看法。

一、新经济时代产品设计与制造新的特点与趋势

纵观和分析目前国际、国内市场上流行的主流产品，其设计与制造具有以下新的特点与趋势：

（一）更新换代步伐日趋加快

新的经济时代，产品的寿命周期大大缩短，产品的更新速度越来越快。以手机为例,据有关统计,在市场上,手机上市时间达半年-一年之间的机型数量相对较多,约占据产品总量的45.5%,是市场销售的主流;上市时间处于1-2年之间的机型约占31.8%;上市达到2年以上的机型数量较少,约占6.3%。这一数据表明，手机生命周期一般维持在1年以内。产品上市1年以后，便开始逐步进入市场衰退期。

（二）消费市场竞争异常激烈

新的经济时代，做大做强是企业矢志不移的追求目标，不但国内最大还要国际最大，特别是标准化、模块化的高速生产线不断涌现，使得企业规模越来越大，产品制造成本的越来越低，由此直接导致消费市场竞争异常激烈。如我国的冰箱行业，经过20多年的优胜劣汰，冰箱企业已经由最多时的200多家减至目前的10几家，企业规模、市场份额迅速扩大。企业靠产量、靠价格拼市场，可以说已经到了微利，或者不计成本的异常惨烈程度。

（三）制造用材更加广泛高质

随着各种资源价格的不断攀升，现有技术设备的不断改进，消费者的需求爱好不断多元化，企业的技术引进、设备改造、产品研发、生产制造、物流运输和人工成本相应大幅增加。据此，企业必须通过采用新的原材料、代用材料，设计开发低成本、高质量产品，以降低综合成本。如国际某汽车企业以高强度的铝合金、特种陶瓷、碳纤维板等新型材料制造出混合动力轿车，全车的重量只有几百公斤，百公里油耗不到0.3升，时速却可高达180公里。

（四）节能环保安全要求更高

以节能环保安全为代表的产品，是当今消费的一大特点和今后产品设计制造的趋势。在节能方面，空调的变频技术和汽车的混合动力技术已经成熟，冰箱低耗能技术正在不断挑战新低，如欧洲已经研制出日耗电仅0.22度的低能冰箱。在环保方面，人们的衣、食、住绿色产品越来越受到普遍欢迎，以电力、氢为动力的零排放汽车正在逐渐成为市场新宠和研发方向，洁净、安全、无毒的绿色包装理念已被社会广泛接受。在安全方面，为了不断满足随着人们的需求，高科技不断被用于构筑产品的安全屏障。

二、新经济时代产品设计师必备的创意思维素质

以上特点与趋势表明，产品的市场竞争力、生命力，与产品设计师密不可分。新经济时代的优秀产品设计师，既包括产品市场的深入研究，又包括出色的设计能力。这就要求产品设计师应该具备较强的创意思维素质。

（一）具有强烈的设计创新观念

当今时代，我们已经进入全面创新的时代。创新是产品设计的灵魂。产品设计创新，首先是设计师观念的创新。据此，一个优秀的产品设计师，必须具有强烈的设计创新观念，时刻把创新观念放在第一的重要位置，敢于和善于接受新的事物、新的科学技术、新的知识理论、新的制造工艺。唯此，才能够在产品“苟日新、日日新、又日新”年代，在消费市场竞争日趋激烈、瞬息万变中，设计出能够满足消费者需求的一流产品。

（二）具有敏锐的市场研判能力

无数成功的实例证明，哪里有未被满足的需求，哪里就有市场机会。一个优秀的产品设计师，只有具备敏锐的市场研判能力，才能够设计出满足市场需求的优秀产品。为此，积极研究消费流行趋势，及时发现未被满足的需求，坚持以消费者的需求为设计导向，并根据不断变化的实际情况，及时改进产品的设计方案，力争在消费者新的需求形成之前，超前设计出适销对路产品，是优秀的产品设计师重要创意思维素质。

（三）具有快速占有信息的能力

新的经济时代，产品设计创意思维的展开，主要靠获得大量的信息，如当前主流产品、市场需求、消费结构、未来趋势、最新技术、制造工艺、高新材料等。因此，是否具备很高的信息占有分享能力，是优秀产品设计师的重要能力。

（四）具有扬弃经验思维的能力

所谓的经验思维，就是以人们的日常生活，日常行为所积累的知识而进行的一种思维类型，其思维水平不能够上升到概念性和普遍性的高度，其危害是无视变化了的客观现实，固步自封。经验思维一旦用于产品设计，就有可能导致设计工作始终突破不了原有产品的框框，实现不了设计创新和产品创新的目标。据此，随时警惕和突破自己头脑中的固有思维定势，不断克服经验思维方式，养成人贵有疑，小疑小进，大疑大进，不断否定自我的良好习惯，是优秀产品设计师的重要基本功。

三、新经济时代产品设计创意思维的培养与训练

作为新经济时代产品的优秀设计师，除了掌握新经济时代产品的设计制造与发展趋势，具有较强的创意思维素质外，还应该不断的自我强化创意思维的培养与训练。

（一）不断的进行创意思维的广度训练

即养成良好的勤于思考习惯，对任何事物都保持浓厚的兴趣，认真分析并发现其存在问题，对问题的解决方案，不带任何框框的进行联想列举，以达到拓展思维，开拓视野，积累经验，厚积薄发的目的。

（二）不断的进行创意思维的深度训练

即依据任何事物都有无穷无尽的属性，我们的头脑具有从其中进行任意抽象的原理，对事物的属性内涵进行深入的创新思考，以培养我们从本质上认识事物的能力，进而发现一个新的天地，产生新的创意。例如，在产品的具体设计创意思维训练方面，我们可以把已经上市的流行产品作为最好的研究对象，注意追踪其该产品设计师的思维轨迹，发现其产品设计中的新亮点，然后在此基础上添加新技术、新功能，由此达到既往与现实两个“思维机器”对接、改造、拓展、延伸，以设计研发出更新更先进的主导产品。

（三）不断的进行创意思维力度训练

即训练思维不断站在新的俯瞰角度去观察和思考问题，在思考问题中注意已有知识和其他学科相互嫁接、侵润，并不断引进新的概念、新的方法，使思维在边缘地带或夹缝地带另辟蹊径。“横看成岭侧成峰，远近高低各不同”，通过不断变换事物的认知角度，达到突破原有思维定势，进而发现新的价值目的。长期坚持创意思维力度训练，可以使产品设计师的思维新颖独特，其设计创意常常能够收到打破常规的意料之外效果。

（四）不断的进行创意思维多级训练

即依据人类对事物的认识是一个不断创新过程，事物的发展不是一个平面，而是一个螺旋上升的多维体，人们参与认识事物过程，不完全处于同一层级的原理，有意识的使我们的思维由单一向多级转变，训练我们的思维尽可能的实现多层级思考问题。比如，在产品设计创意中，我们即可利用自身的实践经验，又可以利用他人的设计教训；即可利用所占有的第一手资料，又可利用第二手、第三手的信息；即可利用过去层次的设计成果，又可利用未来的层次的研究成果，这样通过上下求索，把产品设计与过去、现实和未来紧密联系起来，最大限度的减少设计缺陷，达到最完美的设计效果。

（五）不断的进行创意思维空间训练

生理学告诉我们，一般高等动物的大脑都有一些“剩余”空间，而人的这种剩余空间更大，这就是人的思维具有的独特才能。开发这个独特才能，使我们能够打开更加广阔的思维空间。正如哲学家詹姆斯所说：“其实，天才只是以非习惯的方式去理解事物的能力罢了”。 詹姆斯这里所谓的非习惯方式说，其实就是空间创意思维的运用。为此，在日常的事物处理中，我们应该有意识的对思路进行空间化设计，最大限度的存储、改造、整合、重组大量信息，并自觉坚持依据多种变化因素，从时间跨度上对事物的过去、现在和未来进行全景式思考；从空间跨度上对事物的内部、外部环境等方面，进行全方位的立体联系，以取得全面而系统的思路创新。

参考文献：

第8篇：产品的设计方法范文

【关键词】现代设计；机电产品；优化设计

机电行业的产品，其技术来源是机电一体化技术，而机电一体化技术又是一门新兴的交叉学科。它所涉及的主要技术科学领域既包括有：传统的机械设计、微电子技术、经典控制理论等内容，同时包括了现代信息处理技术、现代设计方法、软件工程，以及自适应控制、模糊识别、系统仿真、人工智能等现代控制技术。而且随着现代科学技术的发展，这些学科之间以及这些学科与其他学科之间的相互渗透将会越来越多，它们之间的界限将越来越模糊。

一、现代机电产品的发展趋势

随着相关学科的发展，与传统的机电产品相比，现代机电产品发展总的趋势呈现为：1.正向着智能化方向发展。随着计算机技术的迅速发展，人工智能已在各学科广泛采用，而人工智能技术与机电一体化技术的结合，导致了智能机械（如机器人、智能仪表）的出现。不少工厂也逐步实现了工厂管理、生产的自动化和无人化；2.正向着小型化、轻量化方向发展。由于微电子技术和纳米技术的发展，加速了机电一体化技术发展的进程，机电产品也越做越小、质量也越来越轻；3.正向着综合化方向发展。由于现代机电产品涉及的领域越来越多，不仅涵盖了机、电、磁、声等领域，也实现了与信息论、控制论、系统论的集成。技术含量也越来越高，产品的结构越来越复杂、功能越来越齐全；4.正向着高可靠性方向发展。机电产品集机械产品和电子产品于一体，而且使用机电产品的场合也越来越多，环境也越来越复杂，对于现代的机电产品而言，势必要求其具有较高的可靠性和抗干扰能力。

传统的机电产品正日益为现代机电产品所代替，单纯的机械产品和电子产品应用的领域将会越来越少，直至退出历史的舞台。

二、现代设计方法与机电产品设计相结合

在市场发展越来越成熟的今天，现代机电产品所涉及的学科和工业门类众多，用传统的设计方法很难达到设计的要求。因此，对现代的机电产品来说，其设计思想和设计方法都将会有一些全新的内容。本文正是基于这样的出发点，用发展的眼光，把现代设计方法与机电产品的设计相结合，着重介绍了并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计在机电产品设计方面的应用。

1.并行设计

并行设计是一种对产品及其相关过程（包括设计制造过程和相关的支持过程）进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。并行设计作为现代设计理论及方法的范畴，目前已形成的并行设计方法基本上可以分为两大类：

（1）基于人员协同和集成的并行化。就是把组成与产品方面有关的，针对给定设计任务的专门的、综合性的设计团体（企业）协同起来。机电产品的特殊性要求是：团队成员的知识面较广是跨领域的、善于理解他人观点的能协同的人员。所有成员都能相互交流，可以通过利用日益完善的通信技术和计算机技术，建立一套完善合理的使用于机电产品的人员管理体系，加强不同设计团队（企业）工作的协调性。

（2）基于信息、知识协同和集成的并行化。该方法基于计算机网络来实现，各零部件的设计人员通过计算机网络对机电产品进行设计，并进行可制造性、经济性、可靠性、可装配性等内容的分析及时的反馈信息，并按要求修改各零部件的设计模型，直至整个机电产品完成为止。可以采用面向制造（DFM）和面向装配

（DFA）的设计方法，涉及CAX技术（即CAD/CAM/CAPP一体化技术）、产品信息集成（PDM）技术以及与人员协同集成有关的信息技术。

当然，这两种机电产品并行设计方法并不是相互独立的。在实际应用过程中，它们往往是紧密结合在一起的。如现代企业所实行的ERP，不仅企业人员管理机制，还集成了CAX、PDM以及其他的相关技术，通过采用这样的方式来全面实现企业及企业间的并行工程。

2.虚拟设计

在达到产品并行的目的以后，为了使产品一次设计成功，减少反复，往往会采用仿真技术，而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟设计的范畴。所谓的虚拟制造（也叫拟实制造）指的是利用仿真技术、信息技术、计算机技术和现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，发现制造过程中可能出现的问题，在真实制造以前，解决这些问题，以缩减产品上市的时间，降低产品开发、制造成本，并提高产品的市场竞争力。正是依托这样的虚拟制造技术，建立与产品设计有关的计算机虚拟设计现实系统（VRS），在这个软环境中从事产品设计的技术叫做虚拟设计。

虚拟设计能实现在产品加工制造之前，建立产品的功能、结构模型，并能对其进行修改和评审，以满足不同客户的要求。它不仅继承了传统CAD设计的优点也具备了仿真技术可视化的特点，更能支持协同工作和并行设计，从而缩短了产品开发周期并通过各先进技术的利用和补充，使产品保持技术上的优势。机电产品的虚拟设计要以计算机技术（尤其是计算机网络、通信技术）为基础。对机电产品虚拟设计平台的建立应该包括三个层次的内容：一是产品模型的建立以及产品设计的优化；二是对产品（包括各部件）的评价和验证，比如产品性能评价、可制造性的评价；三是产品模型以及相关信息的传输。要实现虚拟设计过程中产品信息的共享，一般采用了STEP（产品模型数据交换标准）的格式。在这些基础上可以建立机电产品虚拟设计系统，该系统集成了CAD/CAM系统、PDM系统、专家系统以及网络、通讯等系统。

3.绿色设计

绿色设计是指以环境资源保护为核心概念的设计过程，其基本思想就是在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳人产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。我国在机电产品的绿色设计方面的研究尚处于起步阶段，目前的产品绿色设计只停留在简单的材料回收上，往往忽视了对产品零部件深层次的重复利用。产品的绿色设计主要包括以下内容：

（1）产品材料的选择和管理。产品的材料不仅要满足传统设计的使用和性能要求，也包括对环境约束准则的考虑。

（2）产品可拆卸性和可回收性设律列。可拆卸性设计是将废弃淘汰产品的连接按照需要和回收目标拆开而将零部件相互分离，及用利于产品拆卸的连接方式代替传统的连接方式；可同收性设计则是将产品中的可重用零部件及材料按照其性质进行分类，以便实现零部件重用或材料循环的一种设计思想和方法。

（3）绿色产品成本分析和设计数据库的建立。对产品的成本分析不仅包括了产品原始成本的分析，还包括产品环境成本的分析，以便设计出更绿色、成本更低的产品。而产品绿色设计数据库包括与产品寿命周期中环境、经济等有关的基础数据，以及各类评判标准。

（4）产品的绿色包装设计。除了设计出能满足客户要求和喜爱的产品造型和样式之外，还要充分考虑包装对环境的影响因素。

三、可靠性设计

机电产品的可靠性设计可定义为：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性设计是以概率论为数学基础，从统计学的角度去观察偶然事件，并从偶然事件中找出其某些必然发生的规律，而这些规律一般反映了在随机变量与随机变量发生的可能性（概率）之间的关系。用来描述这种关系的模型很多，如正态分布模型、指数分布模和威尔分布模型。可靠性常用的数值标准有：可靠度（Reliability）、失效率（Failure Rate）平均寿命（Mean Life）。机电系统的可靠性不仅与组成系统单元（机械单元、电气单元或混合单元）的可靠性有关，还与组成该系统各单元间的组合方式和相互匹配有关。通常机电产品的可靠性设计包括以下几个方面的内容：

（1）明确机电产品中机械部件和电气部件的设计制造要求。

（2）系统可靠性建模。系统常用的可靠性建模方式有：串联系统建模、并联系统建模、混联系统建模、k/n系统建模和储备系统建模。可通过这些数学模型并采用适当的算法来计算出机电系统的可靠性。

（3）可靠性可预测。预测单元（机械单元、电气单元或混合单元）的可靠性，首先要确定单元的基本失效率，它们是在一定的环境条件下得出的，设计时可以从相关的手册、资料中查得。然后根据公式λ=kλb来确定各单元的应用失效率，k为修正系数，可由专门的资料中查得。对于不同的机电系统，其可靠性预测的方法也不同，常用的有元器件统计法、数学模型法和故障树分析法等方法。

（4）可靠性的分配。目的是提高产品设计质量、节约产品设计制造费用和时间。分配的原则根据机电产品各单元技术水平、复杂程度、重要程度以及相关费用等条件来决定，总的来说都是为了获取系统最高的可靠性。现在常用的分配方法有等分发、再分发、Agree分配法和相对失效法和相对概率法。

四、智能优化设计

随着与机电一体化相关技术不断的发展，以及机电一体化技术的广泛使用，我们面临的将是越来越复杂的机电系统。解决复杂系统的出路在于使用智能优化的设计手段。智能优化设计突破了传统的优化设计的局限，它更强调人工智能在优化设计中的作用。智能优化设计应该以计算机为实现手段，与控制论、信息论、决策论相结合，使现代机电产品具有自学习、自组织、自适应的能力，而实现的手段有：

（1）模糊设计。模糊设计是以模糊数学为理论基础，它首先通过对设计对象的各项性能指标建立满足某些模糊集合的隶属度函数，并按其重要性乘以不同的加权引子，然后按一定的算法得到综合模糊集合的隶属函数，再通过优化策略，把模糊问题向非模糊化转化，从而实现寻优的过程。现在机电产品中涉及到模糊理论的场合很多，如模糊冰箱、模糊洗衣机、模糊微波炉，它们正悄然地改变着人们的生活方式。

（2）神经网络优化设计。神经网络是一种模仿人类大脑结构、功能的信息处理智能系统，一般由多输人单输出非线性单元组成神经元，各神经元按一定的模式连接，并构成各种连接模型。它通过反复的训练和学习以及自身的适应能力来完成对复杂信息的处理，使输出达到最优。神经网络的重要特征就是具有很强的自适应、自组织、自学习的能力和强容错性。

第9篇：产品的设计方法范文

关键词：发明问题解决理论；质量功能展开；六西格玛设计；田口方法

中图分类号：TH218 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）32-0044-02

1 萃智理论（TRIZ）

萃智理论是前苏联发明专家阿奇舒勒穷其毕生精力研究、完善和发明的。TRIZ理论是在现有科学技术基础上、面向技术工程师的创新问题的解决工具，拥有一套由创新工具组成的创新发明解决体系。只要对TRIZ理论深刻理解，就能很好地解决工作中的各种难题。

萃智理论的核心思想主要在以下三个方面体现：一是在工作中不论是一个单独的零件，还是相对较难的攻关课题，其问题的解决都不是偶然的，它的内在解决方法都是有章可循的；二是一个问题解决思路或方法在其他领域的重复应用；三是纷繁复杂的技术解决系统的无序性和离散性问题可以通过TRIZ理论来解决。

萃智理论的基本特征：TRIZ理论能够帮助工程技术人员发现设计工作的内在联系，既不局限固有思维，也不局限现有的已掌握的知识，TRIZ独有的方法和高效的解决新问题的工具使工程技术人员的设计效率大大提升。“你可以等待几十年获得顿悟，也可以用TRIZ理论用10分钟解决各种设计难题。”这句话准确而客观地概括了萃智理论的在产品设计中的神奇功效：我们习惯从某个角度看问题，但萃智理论能够帮助工程技术人员突破传统视角，从不同角度找到问题的解决办法。

萃智理论的主要内容：技术系统进化法则、最终理想解、40个发明原理、物理矛盾和分离原理、39个通用工程参数和阿奇舒勒矛盾矩阵、物-场模型分析、发明问题的76个标准解决方法、发明问题解决算法、科学和技术效应数据库。

推荐萃智理论的缘由：TRIZ理论具有现实的指导意义，它能够帮助工程技术人员解决产品设计中的各种难题，有效运用先进的设计工具，消除工程师在产品设计中的困惑：

（1）技术创新离不开企业发展，而企业的发展离不开工程技术人员的努力，TRIZ理论的全面应用，能够坚定工程师在设计工作中的信心，采取切实的行动，解决设计难题；（2）全面揭示工程技术人员在产品设计中的客观规律，借助科学、高效、实用的设计工具，解决设计工作中的各种矛盾，最终获得问题的解决办法；（3）能够帮助工程技术人员打开产品设计中所遇到问题的神秘面纱，确保工程设计人员的工作能够务实，进而使工程设计人员的设计质量才能有所突破；（4）能够帮助工程师在设计工作中发现问题的关键所在，针对关键问题提出有针对性的解决方案，提高效率，确保问题快速解决；（5）新品开发的4个阶段：幼年期、快速发展期、成熟期和衰退期，新技术、新产品，工程技术都应该尽快推进到它的成熟期，这是现代企业和工程设计的使命；（6）工程技术人员可以自觉实施自己的创新设计，使用创新的方法和技巧，实现工程技术人员的自主设计；（7）TRIZ理论能够有效指导工程技术人员的设计方向，开阔工程技术人员的视野，摆脱传统思维的限制，提高新技术、新工艺开发效率和质量；（8）现代企业需要的是有创造精神的人才，只有培养出高技能的技术人才，才能打造一个高质量的创新团队。

2 TRIZ、QFD、DOE联合应用

在六西格玛设计中，如何将顾客的需求转化为可量化的设计特性是一个良好的设计所必须具备的重要特征，质量功能展开（QFD）可以解决做什么的问题，发明问题解决理论（TRIZ）可以解决怎么做的问题，实验设计（DOE包括经典实验设计和田口方法）可以解决具体怎么做的问题，将三者进行有机的集成，为六西格玛设计提供强有力的集成化支持工具。

六西格玛设计就是运用科学的设计方法，准确分析客户图纸，把握产品的功能需求，对新产品、新工艺进行正确设计，确保产品在满足功能的前提下实现它的目标成本，同时设计人员要有前瞻性，要保证产品在客户有新的要求下能够满足。准确理解六西格玛设计能够帮助工程设计人员设计出高质量的产品，满足不同客户的需求，同时提高设计效率，降低成本，实现客户与企业双赢。

质量功能展开（QFD）是一种科学的解决客户需求的有效工具，它应用于产品设计的各个阶段，帮助工程设计人员正确理解客户的需求，确保新产品在整个寿命周期内，客户的需求能够被正确解读，同时避免不必要的多余的功能浪费技术人员过多的精力。

新产品、新技术、新工艺离不开必要的实验设计，实验设计DOE就是以相关数学理论为基础，针对客户的特定需求设计合理的实验方案，并对实验数据进行分析、总结，确保产品设计满足功能需求。

一个优秀的产品设计需要现场实施才能转化为客户需求的产品，其中质量控制必不可少，这就必然涉及到线内和线外质量控制，田口理论的线外质量控制，即设计质量尤为重要，包括系统设计、参数设计、容差设计，其中参数设计是重点。在产品的整个寿命周期内设计质量决定着产品的成本目标和质量目标能否实现，同时线内质量控制即生产现场的质量控制也不容小觑。只有两者的有机结合，才能实现新品的设计目标。

QFD、TRIZ理论、田口方法能够有效地指导工程技术人员的设计工作，但它们发挥的作用各有不同，它们的联合应用，为产品设计人员提供了有力工具。QFD的应用，可使新品设计在最大限度上满足顾客需求，但它无法向工程设计人员提供解决产品设计问题的具体方法，而TRIZ理论的应用，为设计人员提供了解决问题的方法，很好地解决了QFD遇到的难题，二者互为补充，使工程设计人员遇到的难题迎刃而解。但它们也存在缺陷，在产品设计过程中参数选择也是一个难题，而参数设计是DOE的核心，是对QFD和TRIZ的有力补充，同时DOE存在的不足也能通过QFD和TRIZ来弥补。

3 结语

萃智理论、QFD、田口方法的联合应用，拓宽了工程技术人员的思路，开阔了他们的视野，提供了解决问题的方法，通过工程技术人员的智慧和不懈钻研，开发出全面满足顾客需求的具有竞争力的产品，为企业的产品质量改进和新品研发做出自己的贡献。

参考文献

[1] Mazur Glenn H.Voice of customer analysis：a modemsystem of front-end QFD tools with case studies[J].Annual quality congress transactions，1997，（9）：486-495.