时间：2023-07-25 17:16:08
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇产品结构设计思路，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：工业工程 产品设计 总体实训
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）.
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[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）.
[6]王建林，马如宏，周峰，董晓慧.工业工程专业实践教学体系探讨[J].高校实验室工作研究，2012（1）.
【关键词】薄壁铸钢件；铸造工艺；裂纹；顺序凝固
0 前言
以我公司生产实际中的几种典型薄壁卷筒铸钢件产品为例，重点阐述薄壁卷筒铸钢件工艺思路和方法，以及对生产过程中常见问题及原因分析。具体解决措施归纳总结如下。
1 薄壁卷筒铸钢件铸造工艺的一般思路
1.1 产品结构及技术条件分析
通常产品零件设计图纸的结构往往与我们希望适合铸造产品结构存在一些矛盾。尤其对于薄壁卷筒铸钢件来说，其产品结构设计如果对铸造工艺不合理，我们可能会花费很多精力和想很多办法去解决由于结构不合理产生的铸造缺陷，往往这些问题最终得不到彻底的解决。我认为，对于薄壁卷筒铸钢的生产，前期的产品结构分析是很重要的，铸造工作者在不影响产品最终使用和其结构强度的情况下，是可以适当与设计者沟通，提出一些结构上的改进和建议。对于薄壁铸钢件来说，其产品结构及技术条件分析一般应着重注意如下一些方面：
1）产品结构尽量避免十字交叉热节和多方向板状结构相交且不容易得到铸件补缩的热节出现，筋板以“T”字交接为宜；
2）产品相邻厚薄悬殊不能太大，厚薄交接应逐渐过渡，不能急剧过渡；
3）对于铸件内腔尺寸过大，而且砂芯不能很好固定的情况，要适当考虑开设工艺孔，这样便于操作，也便于后工序的清砂。
4）产品材质方面，对于薄壁铸钢件来说，最好以中低碳钢和低合金钢为宜，因为这些材质相对来说流动性较好，裂纹倾向小。对于材质裂纹倾向大及合金含量高的的材质产品薄壁产品，要慎重开发，否则前功尽弃。
1.2 分型面的选择、砂芯的设计及型砂的选择薄壁铸钢件多以箱体结构、管状筒体结构居多
为满足其使用强度，往往在这些产品内腔或外型上设计有较多的加强筋板，这就使多数产品在生产时主要以砂芯组合方法生产方式居多，合理的分型方法和砂芯设计对保证产品尺寸和减少裂纹的产生有着重要的作用。一般来说，对于薄壁铸钢件，其分型方法根据不同产品结构而定，但其砂型和砂芯的设计以及型砂的选择要注意如下几方面：
1）砂型、芯设计时要充分考虑其退让性，要尽可能减少铸件收缩阻力，以减少裂纹和变形的产生。对于内腔较大的砂芯可在内腔设计稻草、泡沫等等退让物，也可以做成空心结构。
2）砂型、芯的设计要充分考虑排气措施，特别是被钢水包住的箱体结构内腔砂芯，由于薄壁件产品凝固速度快，型内气体很难在短时间内排出箱外，型芯排气通道一定要保证畅通，从多方向引气。
3）砂芯结构设计要便于操作，尺寸较大的砂芯可分半，分芯面可开设排气道。
4）砂种的选择，我厂铸钢件生产用砂主要以水玻璃石英砂、石灰石砂、树脂砂，铬铁矿砂和覆膜砂为主，也可以结合各种砂的优缺点混合使用。
1.3 浇冒口的设计
铸钢件由于本身的材质决定了其浇注过程流动性差，浇注过程充型困难，其壁厚较薄，凝固过程散热较快，凝固速度比一般的铸钢件快很多，凝固过程不但要满足顺序凝固的原则，而且还要兼顾同时凝固原则，要保证其内在质量，其特殊性决定了浇冒口的设计必须要合理，同时，薄壁件浇注系统设计也十分重要，合理的浇注系统有助于防止裂纹产生、提高产品浇注质量，一般浇冒口的设计除遵循常规的设计原则外，还要注意如下注意事项：
1）冒口尺寸设计要合理，一般满足铸件模数即可，冒口过大，其凝固过程相对缓慢，使冒口附件区域所受到的凝固收缩拉应力较大，铸件容易出现热裂纹。
2）冒口设计位置一般都分布在铸件壁厚相对较厚的部位和筋板交接部位，冒口位置尽量使整个铸件收缩应力分布基本均匀，相邻冒口设计要避免发生收缩应力不一致以造成铸件拉裂。
3）冒口补缩距离比一般铸件的补缩距离远很多，通常可以达到壁厚的10～15倍，壁厚越薄，由于其凝固速度更快，铸件基本趋向同时凝固，这时补缩距离更远。
4）内浇口的开设应注意避开热节集中部位，避免直对铸件壁厚入水，进水口的位置以侧注或底注为宜，设计时可以考虑在浇口处设置冒口，内浇口从冒口进入，再进入铸件，这样可防止浇注冲砂，对浇口位进行有效补缩，防止缩松和裂纹的产生。例如，我公司生产的DQL8030.35斗轮堆取料机中，变幅机构卷筒，设计材料ZG35，该产品尺寸从Φ760×22，长度1200，主要壁厚为，22～30mm为主，浇注系统设计在下部边冒口，浇注质量一直很稳定，加工后砂气孔很少，内浇口位置也没有出现裂纹、缩松缺陷。
5）浇注系统设计应从直浇口到横浇口再到内浇口层层开放，但不适宜太开放，要适当考虑增加一些充型压力，以防止浇不足。
6）对于浇注高度较高，壁厚较薄，为实现铸件的顺序凝固和冒口的有效补缩，可考虑设计阶梯浇注系统，提高顶层冒口高度温度，达到补缩效果。
1.4 冷铁及拉筋的设计
薄壁卷筒铸钢件由于工艺热节分散且数量较多等特点，要靠设计冒口去对每个热节进行补缩是很困难的。因此，与一般铸钢件相比，薄壁铸钢件其裂纹倾向大很多，这些裂纹主要是由于凝固过程铸件收缩不一致，凝固速度不一致，使铸件的一些弧立热节位呈现出缩裂和拉裂，要防止和消除这些裂纹的产生，内外冷铁和筋条设计是必要的有效手段。
1.5 其它一些相关参数的设计
1）伸尺：一般铸钢件的伸尺都是2%，对于收缩过程受阻薄壁铸钢件，其伸尺往往达不到2%，特别是多方向都受阻碍收缩的“口”形状铸件，尺寸偏大的产品工艺缩尺往往在1.5%左右较适宜，对于一些开口铸件，除工艺上设计拉筋之外，同时还要考虑增加一些工艺补正量或调整工艺尺寸去满足缩尺的需求。
2）浇注温度和速度：对于该类型产品浇注过程的控制是很重要，要引起高度重视，浇温和浇速要控制适当，浇温过高或过快，型腔内气体很难排出，浇注过程容易出现发滚，且热裂倾向较大，浇温低或浇速慢，容易出现浇不足、冷隔和产生缩孔，对于薄壁铸钢件浇注温度要比一般铸钢件高一些，浇温在1570～1580℃较适宜，浇速稍快一些，开浇后浇口全开，浇注后期要稍收水，点浇至满，防止浇注过程假满。
2 结论
薄壁卷筒铸钢件的生产过程，是一个系统复杂的工程，铸造工艺设计不仅要注重补缩系统的分析，更要注重充型过程的分析与控制。凝固顺序的控制措施要在满足顺序凝固的同时，更要兼顾同时凝固原则。铸造工艺设计时要做到策划细致周密，各项工艺措施准确到位，重点要放在防止热裂纹的产生和浇注系统的策划这两个环节中。
【参考文献】
NX被当今许多世界领先的制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化的制造等各个领域，是当前世界主流CAD/CAM软件之一。洪都航空工业集团公司是国内探索CAD/CAM/CAE/CAT技术较早的单位之一。早在70年代初期，就在某飞机研制中建立了飞机的局部外形数学模型。1987年公司引进美国UGII软件用于K8飞机研制。为了使更多的新品在设计制造中广泛地应用CAD/CAM技术，公司从1997到2003年又连续多次从美国UGS公司引进了大型CAD/CAM软件UGII和PDM软件Teamcenter，装机量达200多台，在某高级教练机飞机的研制过程中，大量采用了UG进行数字化与制造。从理论外形建模到结构件、系统部件的三维模型详细的关联设计取得了良好的效果。
从洪都集团以往的实践来看，推广应用CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技术，是提高产品质量，增强企业应变能力和国际竞争能力的必备手段。飞机设计与制造过程的全过程采用CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技术进行设计制造对于提高飞机的制造质量、缩短飞机研制和批产制造周期具有重要意义。
2.相关性设计的必要性
在飞机型号研制过程中，实行并行工程是缩短研制周期、加快上市时间的关键，而并行工程实行的好与否关键在于从总体气动外形设计与各个结构详细设计、各个结构设计系统与辅助系统之间实现最大可能的关联设计，甚至产品结构设计与工装设计之间的最大可能的关联设计。当前该型号的各功能部件设计之间的协调性主要是靠UG的关联设计WAVE来保证和进行，同时关联设计模块UGWAVE的应用还是在PDM的环境支持下进行的。
3.自顶向下的WAVE设计方法
3.1基本概念
控制结构（Controlstructure）：传递飞机全局性的参数、外形、基准位置等约束条件至零件进行详细设计的树状结构，在TeamcenterEngineering中体现为产品装配结构。可以用产品结构编辑器（PSE）编辑。
起始部件（StartPart）：包含零件详细设计所必需的各种约束条件（即link链接关系）的Ugpart文件。对于不同零件所需的不同约束条件，通过CopyGeometrytoPart来包含不同的约束条件，可以通过引用集的区分不同的几何体。
链接零件（LinkPart）：产品结构树和控制结构树发生关联的UGPart文件，在其中进行详细设计，使其成为产品结构树中的零件或部件。
根据以下两点决定不用CreateLinkPart，而采用CopyGeometrytopart：
根据保密要求只能提供必要的基准信息到具体的零件UGPart，而CreateLinkPart会将基准文件的所有信息一起链接到具体的零件UGPart；而采用CopyGeometrytopart可以选择部分基准信息链接到具体的零件UGPart.
CreateLinkPart会将基准文件的所有信息一起链接到具体的零件UGPart，这样会将多余的基准信息传递到具体的零件UGPart，造成基准信息冗余，在进行WAVEUpdate时加大计算机系统负担；而采用CopyGeometrytopart可以选择部分基准信息链接到具体的零件UGPart，确保具体的零件UGPart的数据量最小，提高计算机处理的效率。
StartPart与Part之间的关联：CopyGeometrytopart.从StartPart通过选用不同的UG对象来生成不同的LinkedPart.
3.2WAVE控制结构体系
WAVE的结构体系应采用自顶向下的设计方法，结构体系根据系统的复杂性来确定。
a）各个WAVE结构采用UGPart来实现。（可以用或不用装配的方式来体现结构，总体理论外形与子系统理论外形和子系统设计基准不需用装配的方式来体现。）
b）各个WAVELINK必须采用自顶向下的链接方式。以确保不会产生循环链接的情况发生。
c）功能级或部件级的WAVE结构中包括本功能或部件的几何元素和设计基准。
d）部件级的WAVE结构并不是必须的。
3.3飞机产品结构体系
a）零件中所需的设计元素（设计基准和外形曲面）从控制结构（WAVE源）中链接。
b）原则上详细设计的零件与零件之间不进行WAVE链接。如需进行WAVE链接，应确保不会产生循环的链接情况发生。
c）几何体的链接原则：统一、清晰。
4.WAVE应用在后机身的实例
以L15后机身为例，介绍控制结构的构建方法：
a）先在TeamcenterEngineering中构建后机身WAVE总控PSE结构，它与UG中的装配文件结构保持同步；
b）后机身WAVE总控文件L15_RearWAVE_CS由后机身外形链接L15_RearFuselage_Link（它是后机身外形是通过WAVE_Link的
方式从理论外形中链接的）和L15_RearFuselage_Datums后机身设计基准（后机身中所用的设计基准在此文件中创建）组成；其中文件L15_RearFuselage_Link和L15_RearFuselage_Datums是后机身子系统级控制。
根据建模功能需要，可以建立功能级WAVE结构控制，如：
L15_RearFuselage_Kuang2后机身框内形控制
L15_RearFuselage_CH后机身长桁控制
L15_RearFuselage_CM后机身舱门控制
L15_RearFuselage_HBT后机身后边条控制
L15_RearFuselage_LBL后机身两边梁控制
L15_RearFuselage_CWZL后机尾垂整流包皮控制
L15_RearFuselage_KG后机身口盖
L15_RearFuselage_Kuang1后机身框外形控制
L15_RearFuselage_Datum_C后机身长桁设计基准
L15_RearFuselage_wpk发动机尾喷口控制
由于后机身舱门包括了前舱门，中舱门，后舱门以及有许多锁扣位置，隔板，桁条等结构，针对后机身舱门控制的复杂性，还可以创建部件级的WAVE控制结构。 转贴于
L15_RearFuselage_CM后机身舱门控制
L15_CM_CH_AXIS_LINE
L15_RearFuselage_CM_HCM
L15_HCM_xiaxie_36_37
L15_HCM_xiaxie_37_38
L15_HCM_xiaxie_38_39
L15_RearFuselage_CM_xincai
L15_RearFuselage_CM_zxc_1_2
L15_RearFuselage_CM_zxc_2_3
L15_RearFuselage_CM_zxc_3_4
L15_RearFuselage_CM_zxc_4_5
L15_RearFuselage_CM_xincai_1_2
L15_RearFuselage_CM_xincai_2_3
L15_RearFuselage_CM_xincai_3_4
L15_RearFuselage_CM_xincai_4_5
通过上面几种方法将各级控制几何和设计基准构造出来：将整个后机身各个子系统、功能结构和部件结构的装配传递关系明晰出来，将公共几何在控制结构中构造出来，形成详细设计的基础。
5.后记
通过实际项目的实践，我们充分体会到了UG/WAVE的强大功能，以及对实际工程问题的适应性；如：
a）WAVE符合我们传统设计过程中的自顶乡下的设计思路和设计方法；即先进行总体布置，再进行子系统和部件及零件设计；
b）由于根据总体布置设计、打样设计阶段和详细设计阶段的需求设计了整个WAVE结构，使任务分发成为可能；在设计过程中，设计主管负责WAVE结构的构建和公用几何、设计基准的建立，并进行任务分发，一般设计人员进行详细设计；使得大家的职责比较明确，工作比较顺利；
c）真正用机身的理论外形和设计基准控制了整个后机身的其他子系统和部件的设计；而且是集中控制，如某个设计基准需要更改，我们现在只需要更改一个地方，其它部分均会自动更新；保证整个后机身结构的一致性，避免错误；
d）由于在后机身设计中有大量的公用几何体，采用WAVE结构后，节省了大量的重复建模时间，且保证公用部分模型的一致性；也节省以后修改的时间；大大提高了设计的效率；
e）WAVE的设计思路比较清晰，可以作为样板供以后的项目参考使用；
关键词：家电 小家电 产品 开发过程
1 前言
一个成熟的企业，产品开发必须有一套成熟的方法。运用这种方法，再加上工程师们自身的出色设计能力，才能设计出优秀的产品。而把成熟的方法运用到整个产品开发的过程中，便可以更好的保证产品的质量和开发速度，做到优化设计。
在此，我们结合实际经验，简单地介绍一下关于小家电产品开发的整个过程，以及在这个过程中怎样设计出符合市场要求的产品。
2 开发过程简介
在一个产品的开发过程中，分为许多个不同阶段，每个阶段需要不同人参与，共同完成一个产品的开发。虽然每个企业可能有不同的开发管理方法和制度，但以下几个阶段是不可缺少的：1、产品策划；2、外观设计；3、结构设计；4、电控设计；5、模具制作；6、样机试制；7、批量试制；8、量产。
3 详细开发过程
3.1产品策划
对于一个产品是否受市场的喜欢，有多方面的因素决定，包括产品的外观、质量、性能、功能等，我们把这些因素统称为产品卖点。对于一个产品策划师，需要对市场现状、竞争对手的产品、消费者的需求、产品渠道等进行逐一调查，然后才能进行产品策划。
市场现状调查，是为了了解该产品的未来是否有好的发展前景。
竞争对手的产品调查，是为了借鉴竞争对手的开发思路以及销售价格，设计出比竞争对手更适合市场的产品，或者设计出具有差异化的产品。
消费者的需求调查，主要是为了挖掘消费者对产品的利益需求点，力求最大化满足消费者的需求。
产品渠道调查，主要是为了设计出符合本企业现有销售渠道的产品。
综合以上多方面的调查结果，才能策划出针对不同生活阅历、生活背景和个人喜好的最佳的产品开发意向。
3.2外观设计
在完成产品策划以后，就需要对产品进行外观设计。作为一个工业设计师，同样的产品功能、同样的技术条件，怎样通过不同的艺术造型风格、不同的适宜的色彩搭配来创造产品不同的形象尤其显得重要。不仅需要考虑产品的形状、色彩、工艺可行性以及结构的最大化利用等内容，在整个设计过程中还需要与产品策划师和结构工程师不断的沟通。
外观设计的一般流程是：绘制二维草图――渲染――绘制三维模型图――制作外观手板――丝印。
3.3结构设计
对于小家电产品而言，产品的结构设计阶段是产品开发的主要工作，它直接关系到后续的模具制作、样机制造、认证、小批量试制等多个环节。
在产品策划完成后，结构工程师需要针对产品策划确定的功能卖点进行构思，研究以怎样的结构形式去实现所需要的功能，评估其结构强度、消费者使用方便性、性能等是否能够达到要求，构思的结构形式是否侵犯专利等问题。
在工业设计完成后，结构工程师应该根据工业设计绘制的三维模型图进行拆件设计，即把一个整体的外观拆分成若干零部件，分别进行设计。
在结构设计过程中，拆件设计步骤显得尤为重要，因为关系到整个产品的系统设计，具体到每个零部件的摆放位置，其配合方式、固定方式，零部件的运动分析，产品的安全标准（主要考虑内部温升、非正常工作等）。
单一零部件设计时，需要考虑的问题也是多方面的，如零部件自身的结构强度、模具的可实现性、与其他零部件之间的配合间隙、国家安全标准等问题。零部件设计完成后，需要对总的组装图进行评审，评审其结构强度、零部件之间的装配工艺、模具工艺、性能及质量要求。评审合格后，方可进入模具制作。
3.4电控设计
在产品结构设计前期，结构工程师会根据电控工程师的要求，设计出电控零部件的尺寸，并把这个尺寸反馈给电控工程师。电控工程师就需要根据具体的尺寸进行电控部件的设计，以实现产品的功能控制要求。并且在这个过程中，需要根据产品策划确定的功能卖点，对控制程序进行初步的设计，待样机组装完成后，再进行产品的性能调试。
3.5模具制作（此处举例塑料模具）
完成产品结构设计以后，需要选择合适的模具厂进行模具制作。在模具制作前，工艺工程师需要对产品的进胶方式、模穴数、模具材料、零部件使用材料的收缩率、注塑机床的规格等进行确定，把确定后的资料下发给模具厂，模具厂根据要求进行模具设计。在模具设计完成后，需要组织结构工程师、工艺工程师进行模具评审，检查产品的浇口、分模线、预留的改模空间是否符合产品的设计需求。评审合格后，方可制作模具。
3.6样机试制
在模具制作的过程中，结构工程师需要对除开模零部件以外的其他零部件进行打样。模具制作完成后，用模具生产出首样，待所有零部件准备齐全后进行样机的试制。样机试制的主要目的是发现结构设计、模具制作过程中的错误，并进行整改。而且，装好样机后，需要按照国家安全标准（小家电执行家用及类似用途电器的安全GB4706.1-2005），企业内部的性能、可靠性标准进行测试。通过实验发现问题，并进行有效的整改。整改完成后，项目一般组织进行样机状态的评审，评审合格后，即进入小批量的试产工作和产品的认证工作。
3.7批量试制
批量试制又称小批量试产，主要目的是了解产品的生产工艺，经装配后发现的批量性问题。因为样机试制时，只试制少量的产品，而零部件的生产存在不稳定性，批量装配时，就会有一些配合的误差，或者因为生产线工人的操作不规范引起各种问题。对于这些问题，需要在批量试制时发现，并通过工艺手段去控制或者整改。其中涉及模具的更改、工装的制作、操作的规范问题。
3.8量产
在完成批量试制的问题整改后，进行评审，即可进入量产阶段，整个开发过程到此就算完成。后续，在不断的生产过程中，可能还会出现一些新的工艺问题，或者产品接到一些售后投诉，还需要进行质量整改，这都需要结构工程师持续跟进并改善的。
4 结束语
以上通过对小家电产品整个开发流程的简单介绍，我们可以看出，一套成熟的产品开发方法在小产品开发中的重要性，它以标准化的模式引导工程师们在开发过程中合理控制开发周期，其中外观设计、结构设计以及电控设计是可以交叉开展的，开发周期的缩短主要靠这几个环节来争取。而样机试制、批量试制以及量产又是控制整个产品质量的关键阶段，必须循序渐进、马虎不得，更不能抱有侥幸心理。严格控制好每个开发过程，只有真正用心开发的产品才能体现设计的灵魂，才能最终赢得消费市场。
作者简介
在东莞市铭丰包装品制造有限公司的生产车间里，一批用于2012年伦敦奥运会纪念币包装的木盒正在加紧赶制。在英国皇家造币局面向全球寻找奥运会纪念币包装供应商的招标活动中，铭丰包装携自己的设计方案一路过关斩将，突破国际众多知名包装企业的重围，一举中标，再次成为奥运会纪念币礼品盒供应商。此前铭丰包装在2008年北京奥运会时的出色表现，也为这次中标增添了筹码。据铭丰包装总经理黄文聪介绍，在国家发行的北京奥运会纪念币中，由铭丰包装设计制造的包装产品约占了80%的份额。
两次零距离感受奥运，铭丰包装无疑是幸运的。看到它那份长长的客户名单，涵盖了珠宝、钟表、金银纪念币等奢侈品领域的多家知名国际品牌，我们不禁要好奇地去揣测这份幸运背后的必然因素，是什么力量促成这些高端大品牌客户将这项展示自身形象的重要业务交给铭丰包装？
“设计优势突破！”这是黄文聪总结出来的答案。当大多数国内包装企业仍未完全摆脱简单的“来料加工商”身份时，铭丰包装已经率先凭借“设计之矛”，成功突围“市场之盾”。“现在公司承接的业务几乎一半以上需要由我们来提供设计方案！”黄文聪略带自豪地说。
“设计师看到都会睁大眼睛”
在铭丰包装琳琅满目的产品展示大厅里，陈列着一个个造型精致、工艺精湛的包装盒，铭丰包装出色的设计能力展露无遗。黄文聪说，见惯了新鲜创意的设计师们，走进这里都会睁大眼睛。
一款首饰盒包装，在完全开启的瞬间，包装盒内的灯具自动亮起，光线照射在首饰上，散发出耀眼的光芒，珠光宝气的华丽感瞬间而生；而当合起首饰盒时，其内置的灯具也会悄然熄灭。
两扇缩微版的门静静矗立在展示架上，古朴的门闩设计、朱红色的装潢颜色透露出古典的气息。两扇大门紧闭，你猜不出里面到底藏有何物；缓缓将门横向拉开，一瓶美酒显现眼前，似乎在等待着你来享用。
类似的产品还有很多，排满了一行行的展示架，几乎每一个都有自己的故事，然而这些只是铭丰包装设计成果的一角。黄文聪介绍，“现在我们展示的样品种类，还不到总量的十分之一。”
仔细观察这些包装样品，在它们的表面并没有繁杂的装饰图案，有的甚至简单到只有客户公司的名称和品牌标志。相较于在平面设计上的轻描淡写，铭丰包装更多地将设计理念运用到产品结构的研发和包装材料的使用上。
仅从铭丰包装产品的打开方式中，我们就可以领略其在结构设计上的别具匠心。其中一款看似简单的长方体包装，想要打开它却不容易，里面设置了重重“机关”：铭丰包装借助中国古典益智玩具的思路，只有将凹凸部分完全啮合，才能将包装打开，无形中增添了消费者的使用乐趣。除潜心设计各种别具巧思的打开方式外，铭丰包装还借助结构设计使包装更易携带和运输。“一种平立可折叠式包装盒”，这是铭丰包装申请的一项实用新型专利，其盒体的各个组成部分可以依次折叠连接，实现盒体的快速直立或平放，从而减少了占用面积，便于存放和运输。
为了保障产品品质，在包装材料的选择上，铭丰包装多采用能够体现古朴厚重质感的木质材料，并对木材表层进行加工，使其展示出的质感更加丰富，如通过层层不同的喷漆工艺，使其表层具有石质光泽，或辅以皮料、绒布等包料，增强包装的厚重奢华感。正是对木质材料的了如指掌，铭丰包装才能够以此为基础，根据内容物的不同，为客户提供不同质感的包装产品。
环保理念的推行，促使铭丰包装在包装材料领域进行了更多的有益探索。在前不久举行的上海国际奢侈品包装展上，铭丰包装推出的一款“会呼吸的酒盒”引起了行业的兴趣。此款包装选用竹子为材料，不但能达到木制包装盒的美观效果，竹子作为“梅兰竹菊”四君子之一，又能让人体会到大自然的清新，感受中国古典文化的浸染。同时，由于竹子是禾本科速生植物，使用竹材也能对森林资源起到保护作用。铭丰包装对竹材的研究早在五年前就已经开始，由于竹材和木材纤维结构的不同，其加工难度也较木材大，因此目前铭丰包装的竹制产品并不算多。黄文聪介绍说，下一步，铭丰包装在竹材的使用方面将继续深化研究，力求开发更多“以竹代木”的包装产品。
设计能力如何打造？
是一家制造企业，又不是一家传统意义上的制造企业，超凡的设计能力使铭丰包装摆脱了简单的加工制造，开始向“微笑曲线”的两头要效益。从“制造”企业，到“设计+制造”企业，铭丰包装是如何实现的？
“凭借经验的积累”，这是黄文聪总结出来的答案。创意的落地离不开现实的土壤，出色的产品设计同样需建立在对市场和客户需求的准确把控上，“要了解包装材料，了解包装工艺，了解不同行业客户对包装的需求。没有这些方面的经验积累，很难设计出令客户满意的产品。”
铭丰包装的这一积累早在成立之初就已经开始了。1989年，铭丰包装的前身——东莞市万江工艺厂成立之初就将目标市场定位为奢侈品包装。因为奢侈品包装的附加值高，对设计和创意的要求更加严格，因此铭丰包装从一开始就格外重视设计能力的培养。关注行业发展趋势，深层挖掘客户的包装需求，成为铭丰包装积累经验的重要途径。
设计能力的打造，离不开出色设计师的智力支持。铭丰包装组建了一支强大的设计团队，“设计团队有两百多人，其中有七八位是外观设计师，此外还有工艺师、结构工程师、表面装饰设计师、出样设计师等很多细分职位。”外观设计师提供创意思路，工艺师、结构工程师等则通过材料支撑和结构设计，确保创意的真正落地。一个设计方案，从创意雏形到实施批量化生产，没有不同部门间的通力协作，是很难完成的。这一点，在高档包装盒领域尤为突出。
设计助力铭丰包装打开了市场的大门，如何将设计优势保持下去，成为了摆在铭丰包装面前的难题。为了防止设计创意被抄袭，铭丰包装注重专利保护，在一项新设计出炉之后，就会马上申报专利。然而，随着行业竞争的日趋激烈，“很多小企业以低价入围，虽然取得了暂时的利益，但却扰乱了正常的市场经营秩序”。无序的价格战，使得铭丰包装的设计优势有被淹没的可能性。在这种情况下，铭丰包装积极调整市场战略，选择开发同行企业关注较少、却能够体现设计价值的领域，如纪念币市场等，做到在细分市场的强势发展。
关键词：ANSYS参数化语言； APDL ；钢结构 ；优化设计Abstract: At present, more and more extensive application of steel structure, but the current design method of steel structure is relatively complex, the optimization design of the research is not thorough; at the same time, promotion of steel structure greatly limited because of its high cost is generally the people. This paper discusses the research on Optimization of steel frame structure, introduces the optimization algorithm (complex) and ANSYS in the APDL language. And combined with the practical engineering, and by using the complex method and the finite element software ANSYS optimization module, and at the same time, the lowest for optimization purposes, the beam column section size of a plane steel structure has been optimized and analyzed. Through the comparative analysis of the theoretical analysis and the results, confirmed that the optimization method is feasible, can not only significantly reduce the project cost, promote the popularization and promotion of steel structure. By the design example shows that, based on the two development language APDL ANSYS to establish the optimization of steel structure design module has the advantages of convenient operation, optimization program can be customized to optimize the process and control variables, to adapt to different types of structure and load combination, flexible strong. Optimization of the design idea, can be extended to other forms of structure, can be used for reference to other types of structure optimization.
Keywords: ANSYS parametric language; APDL; steel structure; optimization design
中图分类号：TU391文献标识码：文章编号:
1.引言
随着我国建筑业的迅速发展，工业与民用建筑中大量采用钢结构，使得建筑用钢量逐年增加。因此，目前结构优化设计越来越受到重视，并引起了社会日趋密切的关注，这不单单是因为要如何响应国家提出建设“节约型社会”的政策，更是因为要如何使得建筑钢材得到节约与合理利用。通用有限元软件ANSYS 以其强大的分析功能、友好的人机交互界面和可开发性，在国内外工程建设和科学研究中得到了广泛的应用。本文通过ANSYS 的二次开发语言APDL 定义了符合钢结构设计规范的优化设计程序，使之得出的计算结果对工程设计有一定的参考价值。同时由文中设计实例可知，基于ANSYS 的二次开发语言APDL 语言建立的钢结构优化设计模块操作方便，优化程序可自定义优化过程和控制性变量，适应了不同的结构类型和荷载组合，具有很强的灵活性。本文的优化设计思想，可以推广到其它结构形式，可对其它类型结构优化起到借鉴作用。
2.结构优化设计的基本理论
2.1结构优化设计概念
假定分析搜索最优设计一般被归纳为结构优化分析过程的流程。而这其中优化分析的核心部分为搜索过程。在包括满足各种给定条件的前提下，是否达到最优是结构优化设计最先对设计方案进行的判断。如果没能达到，但又为了使得预定的最优指标能逐步达到，就需要遵循某一设定的规则进行修改。而以数学规划为基础，进行数学模型建立，并对计算方法进行选择，使得工程结构设计问题转化为数学问题，然后在多种可行性设计中运用计算机选择出相对属于最优设计的方案，这也正是结构优化设计的主要任务。
2.2结构优化设计的数学模型
设计变量、目标函数和约束条件是结构优化设计的主要要素：。其数学模型的一般表达式为
求设计变量
使目标函数
满足约束条件
3.基于APDL的钢结构优化设计
3.1APDL语言简介和使用
APDL是指ANSYS 参数化设计语言，是使得某些功能或建模可以自动完成的脚本语言之一。它提供如参数、宏、标量、向量及矩阵运算、分支、循环、重复以及访问ANSYS 有限元数据库等一般程序语言的功能，同时其可以实现参数交互输入、消息机制、界面驱动和运行应用程序等，因此它也提供简单界面定制功能。为了扩展了传统有限元分析范围以外的能力，它可以根据指定的函数、变量设定程序的输入，同时选它使用户对任何设计和分析属性有控制权，也就是说其为了为用户提供了自动完成繁琐循环的功能而运用了建立智能分析的手段，从而为优化设计运行繁琐的迭代提供了可能和高效率，具体为参数、函数、分支与循环、重复、宏等功能。
3.2优化基本原理
优化方法采用复形法。复形法优化是一个运用较多且较为成熟的非线性数学规划方法，其基本思路来源于无约束优化算法的单纯形法。而无约束优化算法的单纯形法就是复合形法的基本思路的来源。
3.3优化设计流程
为了将有限元法与优化方法结合起来，可以采用基于APDL语言的ANSYS优化设计模块（OPT）来实现。基本流程图如图1所示。
图1ANSYS软件优化设计程序流程图
3.4APDL优化程序关键技术
首先建立钢框架结构参数化有限模型。参数是指APDL中的变量与数组。参数化模型的建立，便于模型的修改，也便于设置优化设计变量。
其次建立钢框架结构优化设计模型。下面是部分优化命令：
/POST1！进入后处理器
*GET,V,SSUM,,ITEM,EVOL！提取结构体积，赋予参数V
……
/OPT！进入优化设计器
OPANL,1.LGW!指定分析文件
OPVAR,W1,DV,.1,.4!定义设计变量
OPVAR,TW1,DV,0.005,0.02
OPVAR,TY1,DV,0.005,0.02
……
OPVAR,MS1,SV,0,225750!定义状态变量
OPVAR,SS1,SV,0,125000
……
OPVAR,V,OBJ,,,.01!定义目标函数
OPKEEP,ON!要求保留最优设计序列时的数据库和结果文件
OPTYPE,SUBP!使用零阶方法
OPFRST,40!最大40次迭代
OPEXE!运行优化
4.优化设计实例分析
本文以单跨单层钢框架结构厂房为例，跨度为 12m，层高为4.5m，框架梁、柱均采用焊接H 型钢截面且翼缘采用焰切边，材质均为Q235 钢。为简便起见，取恒荷载为0.5kN/m2，活荷载为2.0kN/m2。通过APDL 优化程序，得出用钢量约为18.2kg/m2。优化前后的结果对比分析见表1。
表1 优化前后结果分析
5.结语
本文首先论述了进行钢框架结构优化研究的意义，介绍了优化算法（复形法）和ANSYS 中的APDL语言。并通过与实际工程相结合，并分别采用复形法和有限元软件ANSYS优化模块，同时以最低化用为优化的目的，使一平面钢结构的梁柱截面尺寸得到优化并进行相应的分析。通过理论分析与结果的分析比较，证实了该优化方法是可行的，不仅能明显降低工程造价，促进钢结构的普及和推广。而由设计实例可知，基于ANSYS 的二次开发语言APDL 语言建立的钢结构优化设计模块操作方便，优化程序可自定义优化过程和控制性变量，适应了不同的结构类型和荷载组合，具有很强的灵活性。本文的优化设计思想，可以推广到其它结构形式，可对其它类型结构优化起到借鉴作用。
参考文献：
[1]桂树国.基于ANSYS参数化设计语言APDL的产品结构优化设计[J].组合机床与自动化加工技术,2010,(7):91-96.
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关键词：绿色设计；产品设计；资源环境；可持续
设计是人类与生俱来的本能，是人类特有创造力和智慧的产物，是早于科学的一种自发需求所带来的行为创造。二次工业革命之后，人类社会的生产力和生产水平得到极大的发展，传统的企业为了提高自身直接经济效益的获取速度，致力于工业加工制造，利用廉价劳动力大肆开采制造，造成极大的资源浪费以及环境破坏。在面对日益严重的环境问题的今天，我们不得不调整设计生产的整体思路，将绿色设计理念渗透到各个设计环节中，走可持续化道路，综合各种设计手法，找到人与自然环境间的平衡点，在保证环境效益的基础上不断提高产品设计的品质与服务。
一、产品的绿色设计简述
狭义上的绿色设计是以资源、能量、环境是否最优化为核心的设计过程，即在确保产品的环境效益与属性（对环境无危害或少危害、确保人体安全健康、产品可拆卸性、产品回收性等）的基础上再考虑产品的商用效益与属性（销售价格、市场价值、用户需求、使用性能、售后服务等）。而从广义上来判断一件产品是否“绿色”，则需要判断该产品在提高效率、降低成本与延长生命周期这三方面是否得到体现即可。传统企业的产品生命周期指从产品概念形成到产品废弃这一过程，设计师没有考虑或很少考虑产品废弃后的处理问题；而绿色产品有别于这种“摇篮坟墓”周期模式，而是“摇篮回收再现”，设计师在设计某种产品的过程中，不仅需要把握相应的用户需求，还要考虑产品在整个生命周期过程中（包括调研阶段、设计阶段、产品试制阶段、生产阶段、销售阶段、用户使用阶段、产品维修阶段等等）有可能产生的各种废弃物以及产品在其生命周期结束后如何报废处理或是回收再生产等一系列问题的应对措施（如图1）。将绿色设计理念渗透于各个设计阶段中，设计师在设计之初就应考虑到产品需要用到的材料、设计手法以及制造工艺，产品在各生产制造环节中可能产生的废弃物种类、相应的处理措施、如何替代有毒物品、产品合格标准、报废产品的管理方案，等等。合理的预解决方案和宏观调控的设计方式有利于产品设计开发的顺利实施，有助于更好地实现产品的商用价值。
二、产品绿色设计中的"三R"原则
“三R”即Reduce、Reuse、Recycle，分别代表“少量化、再利用、资源再生”的意思。“少量化”设计原则要求减少资源浪费与能量消耗，产品设计师在产品设计开发的过程中应尽可能地考虑到各种能源物质上的消耗（包括材料、能源、时间、空间以及人力等消耗），并通过优化造型结构、标准化零部件以及简化工艺难度等方式减少相应的能耗，提高生产效率。例如，如果能够减少生产的工艺复杂度，则消耗的能量和管理难度都会降低，质量的安全隐患系数以及维修难度也会随之降低。因此，设计师应尽量使用大批量生产的标准件而避免个性化生产的自制件，同时多方验证产品结构的合理性，减少不必要的多余结构，这样能够简化生产复杂度与材料使用，在精简结构的同时不影响产品的造型与使用情景以满足减少能量消耗和工作量并提高工作效率的生产需求。并在某件产品的设计与开发的过程中要遵循以下几点“少量化”设计原则：一、精简产品机构，减少功能过剩和材料滥用；二、提高生产效率，降低能源消耗，尽量选用太阳能、风能等可再生能源而非汽油等不可再生能源，保证在产品的整个生命周期循环中能耗的低耗高用；三、材料选取合理，营销方式得当，在保证产品质量的前提下降低产品的成本；四、在产品的整个生命周期内使其对环境造成的影响最低。“再利用”设计原则也可理解为产品的零部件具备再次使用性（维修/替换），这就要求：一、产品在使用过程中其整体结构系统不易被破坏；二、对易于损坏的部件有可替换部件或可维护措施。例如黑色签字笔的笔头损坏后可以替换笔芯；手机摔落导致碎屏后可维修换屏，键盘的按键损坏之后，只需要替换掉该按键即可，而不至于整个键盘都得报废处理等。“资源再生”设计原则着重强调的是产品报废后的处理问题，能否回收再利用与产品部件的材料及回收工艺息息相关，这也对该产品的材料管理提出了一定的要求，例如具有有害物质的材料应与无害物质隔离分开放置；报废后的产品应便于拆卸（非破坏式拆卸），将可用的部分回收，不可用的部分通过合理的方式处理，最大程度降低它对环境的影响度等。
三、产品的绿色设计方法
绿色设计作为一种设计思想指导理念，在现今能源消耗严重，环境日益恶化的大情境下，愈来愈多的设计师意识到产品的绿色设计的重要性，潜移默化地在自己的产品设计开发中遵循绿色设计的原则.绿色设计旨在引导设计师在设计产品时考虑到人类文明与自然生态环境之间的平衡点，旨在鼓励设计师运用前端的技术以及不同于传统的设计思维既保证了产品的商用价值又减少了其能源消耗，既满足了人类生活需求又不破坏生态环境。这种绿色设计理念符合现代设计价值观，符合可持续社会发展观，符合现代用户绿色生活的需求，是现代企业参与市场竞争的强大武器之一。
（一）材料的选择
绿色设计理念讲究在产品设计开发全过程中对环境无危害或少危害、保证开发者与使用者的安全和健康，而一件产品材料的选择作为产品设计开发全过程中最早也是最重要的一环，它决定了产品在生产制造过程中产生各种物质如何解决的关键点。设计师应转换传统的选材思路，宏观地把控各个设计阶段，在设计的开始就要考虑到产品用料的环境性能以及其在不同工序下产生不同物质后的应对措施，尽量选取低耗能、可再生、少污染且报废后便于回收利用或易于降解等材料。
（二）产品部件的可拆卸性设计
产品的可拆卸性设计是绿色设计理念应用于产品的结构设计中的一项重要体现，快速且无破坏性的拆卸产品部件，有利于保证易于损坏部件的可替换性以及提高损坏部件回收的高效性。产品的可拆卸性设计需要满足以下几点原则：1.以最短的时间拆卸产品。产品结构尽量简化，采用简易的固定结构，避免种类繁多的自制零件，尽量采用批量化的标准零件装配，避免不同种类材料相互嵌套装配等。2.易于操作。拆卸面方便抓取。3.减少破坏。产品各部件结合与拆散过程可逆，避免拆散零件会对自身造成损坏或者对其他零件做成损坏。4.减少零件种类。产品的设计开发过程中，尽量使用国家标准零件，并减少零部件种类，避免增加不必要的组装难度，增加各零部件在配合上的和谐型与通用性。
（三）产品部件的回收性设计
产品部件的回收性设计是产品的绿色设计过程中必不可少的环节之一，其目的依然是通过产品设计时充分考虑产品零部件材料在报废后的回收可能性、回收处理方式、回收费用等问题及相应处理方法达到节约材料、减少浪费、降低环境污染的作用，是少量化原则的体现之一。在绿色产品的回收设计中，可回收材料及其标志的设计、可回收工艺与方法的设计、可回收性经济的评估以及可回收性产品部件的结构设计是主要的设计思路。现代设计中分类回收处理、以旧换新、鼓励用户循环利用等方式都算是面向产品的回收性设计手法。
（四）产品的绿色包装设计
现代产品设计师的职责不同于传统仅仅设计产品本身，从产品概念形成到生产制造再到销售服务以及最后的报废回收等各环节都在产品设计师的设计范畴内，产品的绿色包装设计与设计产品时贯彻的绿色设计思想如出一辙，是基于对环境保护的角度，低耗高能，用最环保、最少量的材料包装产品，表达出内部产品的主要信息。例如，同样是饭盒，以前的饭盒随意丢弃后无法降解，焚化处理更会产生严重的污染，而现在的饭盒不仅保证了其实用性还采用了便于降解和回收的环境友好型材料，一举两得，有更高的生态学效益以及商业价值。
（五）产品的绿色成本评估
绿色产品在评估成本时，不仅需要考虑其设计与开发、运输、销售等费用，还需要考虑到其产生污染物时相应的应对措施以及回收利用所消耗的工艺、人力物力等费用。因此，企业在进行产品的绿色设计时，应对设计的每个阶段的成本做好量化分析，分析比对各种材料、加工制造方法等带来的环境收益，使产品更加“绿色”，从而达到追求环境效益与商业价值共赢的目的。
四、结语
面对资源日益紧缺的今天，绿色设计响应可持续化生产发展道路，是现代设计发展的必然趋势，设计师理应顺应这种设计潮流，将绿色设计理念融入自己的专业设计中，对传统设计的不合理之处加以改良设计，对当下产品的材料提出合理的建议与意见，既保证了产品设计的环境效益性又能够带给用户更为舒适的使用感受，运用设计的力量平衡人与自然间的关系，为人们带来更高质、更安全的未来。
作者:刘智 曾勇 单位:南京工业大学艺术设计学院
参考文献：
[1]傅志红,彭玉成.产品的绿色设计方法[J].机械设计与研究，2000(2):10-12.
[2]陈璃.工业产品设计中的绿色观念的运用[J].艺术科技,2015:10.
关键词：功能论方法；产品设计；水壶；功能分析
中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）04-0146-01
功能、物质技术条件和造型审美形式，是工业产品造型设计的三要素。如何在一定的物质技术条件下，合理地实现产品的物质功能及造型形式的创造构思，是产品造型设计的基本问题。以往的设计方法，主要从设计对象的实体结构系统出发，注意力集中在结构的合理性和可行性上，着重构思设计对象的硬件，所设计出的产品往往存在功能上的问题。而应用功能设计方法对产品进行功能分析，可以有效地解决此类问题。
一、功能论设计方法
功能论方法是将造物的功能或设计所追求的功能价值进行具体分析、综合整理，以系统工程的方式制作功能系统图，形成更为细致、完整、高效的结构构思设计，完成设计任务。功能论设计思想是从设计对象的功能系统出发，着重研究设计对象的软件，通过功能系统的分析，找出相应的各种技术途径。这样有利于发挥各种不同技术途径组合间的创造潜力，为达到设计目标打下科学的基础。
二、功能论方法的内容
功能论方法的内容包括功能定义、功能整理、功能定量分析等方面。所谓功能定义，是针对所设计的产品及构成要素下定义，确定设计主旨，明确设计目标，找出实现功能的不同方式和手段。功能整理，是将产品中各部件的功能定义按照目的和手段顺序进行系统化排列，制成可操作的、定量的“功能系统图”，在功能系统图的基础上进行细化分析，即功能定量分析。
三、功能论方法在现代设计中的优点
功能论方法在现代设计中具有很多优点：一是功能论方法以产品的功能作为设计的核心，其设计构思以功能系统为主；二是它跳出了单一思维模式的桎梏，是一种推陈出新的创新设计方法；三是功能分析能有效的排除不必要的功能，从而降低功能成本，高效的实现产品价值；四是以功能为中心的设计方法，能最大限度的保障产品的实用性和可靠性；五是功能论方法融合了系统的思想。从功能出发，用系统工程、价值工程中的概念和方法，系统构建和分析设计对象物化的技术途径和手段，有利于克服传统设计方法中仅从产品结构和造型上进行设计的欠缺，使设计各功能要素之间结构更趋完善。因此，功能论方法实际上是系统论，即要求设计从系统的整体性、可分析性、相关性、功能性、统一性和动态性等方面去研究和分析设计对象的功能结构，按照功能逻辑体系而不是按结构实体去建构“功能技术矩阵”。
建构“功能技术矩阵”有如下几个环节：
1.功能定义。设计的功能定义要准确、简洁明了，尽量做到定性又定量，并切实了解实现这些功能所必备的条件、要求，建立在可行性的基础上。
2.功能分类。有的设计功能有多种，按功能的重要性可分为基本功能、辅助功能等；按功能的性质又可分为物质功能与精神功能或者使用功能和品位功能；还可按照功能的内在联系、用户的要求等方面进行分类。
功能按性质的不同可以分为实用功能、审美功能、象征功能、社会功能、环境功能等；按重要程度可以分为基本功能和辅助功能，按对消费者的必要性可以分为必要功能和不必要功能。基本功能是指为达到设计对象的目的，发挥设计对象的效用所必不可少的功能，基本功能不同，设计对象的用途也就不同。辅助功能是为了更好地实现基本功能而添加的功能，它的作用相对于基本功能来说是次要的、辅的。
3.功能整理。从某个角度说，功能是设计师在设计时考虑得最多的因素，功能也是设计物审美的品质规范和主要造型语言。按设计物的重要程度，其功能可分为基本功能和辅助功能；按设计物的实际用途，可分为使用功能与审美功能；按用户的经济评价，又可分为必要功能与剩余功能。基本功能是用户购买产品的原因和产品存在的条件。辅助功能是附加在产品上的二次功能，是实现基本功能的手段和方式。审美功能是产品的外观造型、艺术魅力或情感价值。显然，设计美的构成所要研究的功能重点是与产品附加值直接有关的辅助功能和审美功能。
四、功能论方法在设计中的体现
水壶是一种常见的家用器皿。水壶结构可分为壶盖，壶体，壶嘴，水壶手柄。它主要用来烧开水，为用户生活提供方便。随着现代科学技术的发展，越来越多新颖别致造型简洁美观的功能水壶纷纷走入寻常百姓家，各种水壶的材质也日益精密化，不仅在内部结构及其制造技术方面更为成熟。而且在产品结构和功能设计上也更加注重。如德国设计师理查德.萨伯设计的阿莱西水壶曾风靡整个欧洲。它突破了传统的机械化的设计，可以说是一个情趣化的设计，不仅设计构思巧妙，而且每一个部分的结构设计都非常科学，尤其是在工艺制作方面更高超的工艺水平，选择耐腐蚀强、加工好的不锈钢材料做壶体，由导热性能好的紫铜包底，在实用上突破了我们经常用的铝壶、铁壶，不易生锈，而且把手在旁边，呈鸡冠形，并配有可产生EB音调的黄铜鸣笛，带给人以音乐享受。壶嘴是别样的形式，与传统所用的水壶大有不同，这样可防止被水蒸气烫到。明亮的材质和简洁新颖的造型，具有很强的时代特色，金属的壶体、壶嘴和彩色树脂提把，不仅结合得很完美，而且考虑到了对人的保护，完美的设计加上精良的工艺制作，使整个设计浑然一体，不愧为现代设计和技术有机结合的典范。
五、功能论思想及方法对产品设计的重要意义
1.确定了产品的功能问题在设计分析中的核心地位，设计构思以产品的功能系统为主线。
2.通过理性、直观的功能系统分析，帮助设计师克服思维定势和传统观念束缚，得到全新的设计思路。
3.通过产品功能分析，及时准确地发现并排除产品的不必要功能，降低产品成本，经济地实现产品的价值。
4.以功能为中心的设计方法有助于实现产品良好的实用性和可靠性。
5.依靠功能分解认识功能与造型单元的关系，提供了一种思考产品造型单元组合方案的新思路。以系统化的思想为指导，提高了产品开发设计的效率，降低了开发成本。
六、结语
设计的最终目的是使产品更好地为人所用，它是人们为实现自身目的而使用的手段和方式，人是设计的根本和出发点。功能论方法的应用研究，一方面可以在较大的范围内进行方案的组合、比较和优化，设计出能更好的为人所用的产品；另一方面，可以帮助设计师克服成见和惯例的约束，冲破已有的设计的框架，更好地发挥创造力，做出单靠直觉和经验得不到的好的设计。这就要求设计师在设计之前要通过细致的调查分析，了解目标消费群体在上述范畴内的喜恶倾向，并依靠自身敏锐的感知力对产品功能和形式加以预测。从人对美的评价标准出发，通过对造型、材质、色彩的合理组合，给产品的使用者带来审美的愉悦。
参考文献：
[1]彭泽立.设计概论.[M]长沙：中南大学出版社2004.8
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[3]陈鸿俊.世界工业设计史[M]长沙：湖南美术出版社.2001
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。
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笑话终究是笑话，内容也有些无厘头，但不少挂钩金价的结构性理财，银行往往会推出两款走势完全相反的产品，让投资者自行判断。于是，笑话中咬伤手指的危险场景也频频重演，让投资者在左右为难中无奈做出一次又一次艰难的选择。
看走眼的无奈
2012年年初，黄金走势迎来一轮小牛市，受到产品结构设计和对黄金走势的判断，不少结构性产品未必能够真正分享黄金盛宴。2013年1月24日到期的招商银行“焦点联动系列之黄金表现联动（看涨）理财计划”（产品代码：104031），其到期还本付息公告称，按产品说明书相关条款的约定，该理财计划每单位（10000元/单位）实际收益率为年化3%。
年化3%的收益率，加上理财产品在存续期内无法赎回的流动性约束，使得这款产品的性价比还不如大部分普通的货币基金。具体来看，这款产品的认购期为2012年10月18～23日，成立日为2012年10月24日，到期日为2013年1月24日。该产品的黄金期初价格是指2012年10月24日伦敦金银市场协会黄金现货上午定盘价，黄金期末价格是指2013年1月22日伦敦金银市场协会黄金现货上午定盘价。如该产品到期日黄金期末价格高于期初价格，理财收益率为年化5.3%；而产品到期日的黄金期末价格如低于或等于期初价格，理财收益率为年化3%。
受欧债危机和美国经济形势变化的影响，国际现货金价在2012年2月份达到1790美元/盎司附近后就震荡回落，一度跌到1527美元/盎司。不幸的是，不少银行在设计产品时，大多表现得较乐观，很多理财产品在挂钩时选择了看多，导致出现判断失误。在投资相关和价格区间联动的产品时，首先应了解产品的设计结构，不能只看收益率，至少要搞清产品对挂钩产品走势是看跌还是看涨，然后再结合市场的看法来进行判断。
“对冲”的另类应用
针对收益率由挂钩产品价格区间决定的理财产品，投资者不妨进行一番另类的“对冲”计算。以招商银行“焦点联动系列之黄金表现联动（看跌）理财计划”（产品代码：104030）为例，该产品的到期还本付息公告称，产品于2013年1月16日到期，按产品说明书相关条款约定，每单位（1万元/单位）实际收益率为年化5%。该产品的认购期为2012年10月10～15日，成立日为2012年10月16日，到期日为2013年1月16日。该产品的黄金期初价格是指2012年10月16日伦敦金银市场协会黄金现货上午定盘价，期末价格是指2013年1月14日伦敦金银市场协会黄金现货上午定盘价。如该产品到期日的黄金期末价格如低于期初价格，理财收益率为年化5%，而产品到期日的黄金期末价格如高于或等于期初价格，理财收益率为年化3%。
投资者有足够的资金量，不妨各购买一个单位的两款挂钩标的相同且时间相同的产品，用对冲的另类思维来获得一个相对稳健的收益。挂钩黄金的价格区间无非是期末价格高于、低于和等于期初价格3种情况。假设两款各购买了一个单位的产品，当期末价格高于期初价格时，一款看涨产品可获得年化5%的收益率，另一款看跌的产品可获得年化3%的收益率；当期末价格低于期初价格时，一款看跌产品可获得年化5%的收益率，另一款看涨的产品可获得年化3%的收益率；最坏的情况是期末价格等于期初价格时，两款产品均可获得年化3%的收益率。从概率而言，出现期末价格等于期初价格的最坏的情况，其概率较之存在价格区间的概率会低很多，在一定程度上降低了风险，如下表所示。
如果投资者通过对冲的方法，最高收益率也仅为年化4%，且不能提前赎回，不如转投货币基金，毕竟两者的流动性是天壤之别。进取型的投资者单边看涨或看跌，在这场黄金博弈中获得了年化5%的收益率，从损失的流动性来看，也并非上佳之举。
小心驶得万年船
面对走向判断截然相反的产品，既然可用另类的对冲思路去操作，不禁想反问银行为何要发行这些产品？如果普通投资者能够预测涨跌，还有必要请银行的专业团队来投资吗？一些投资者也表示，银行发行这类矛盾对立的产品，自身就站在完全中立的位置，而且按理财计划，无论投资者的收益如何，银行均会“旱涝保收”地收取年化0.30%的销售费用。
此前也曾有银行针对外汇、指数等标的发行过矛盾对立的产品，虽然表面上为看多和看空标的市场的投资者提供了可选择的产品，但却存在规避责任的嫌疑，难以体现出其专业的投资管理能力。
这时，“小心驶得万年船”的古话再次成为了投资者的圭臬。黄金类银行理财产品其设计的收益结构大致分为看涨型、看跌型及区间型等。目前不少挂钩黄金的理财产品中，大多数产品都单方面看多或看空金价，在选择看多还是看空黄金的理财产品时，投资者自身需对黄金的走势有一定的判断。在选择针对价格区间的产品时，投资者更需提防避开类似对赌协议的处境，因为如果黄金价格波动得厉害，无论是上涨或是下跌，只要超过了预期区间，收益也不会好。
目前，挂钩黄金的结构性产品收益主要取决于两个方面，一个是标的物，即黄金的市场走向；另一个是产品的设计结构。此外，黄金产品的挂钩标的主要包括3种，即银行间电子交易系统（EBS）公布的黄金兑美元成交价、伦敦黄金市场下午定价盘价格和路透公布的每盎司黄金买入价格。应尽量选择挂钩伦敦金价的理财产品，该价格相对较公开，且认可度和普及度较高，市场上的实物金等黄金投资的产品都在此基础上进行调整，且查看也较方便。
【 关键词 】 BOM多视图；父子项两级结构；模块化；配置化管理；制造BOM
【 文献标志码 】 A
1 前言
近年来国内汽车产业迅速发展，民众对汽车的需求日益旺盛，需求变化更为频繁、个性化定制渐成趋势，因此汽车企业需要高效、快捷、柔性的生产。汽车零部件企业作为整车企业的供应商，必须紧密配合整车装配需求，因此汽车零部件企业需要提高生产效率，在加快产品研发速度的同时，更需要进行信息化的建设和改进。
目前大多数汽车零部件企业的BOM系统只是最顶层基于研发技术领域应用，面对实际生产、采购、销售、质量、制造加工等过程得不到实际的应用效果，甚至多数企业启用多套BOM系统数据同时运行以应对不同业务的需求，从而导致基础数据维护繁琐和数据不同步、不及时。本文调研分析汽车零部件企业生产制造管理问题的基础上，设计开发出一个标准化、模块化、多视图应用的产品全生命周期的BOM系统，保证了各业务数据流的一致性和统一性，提高了汽车零部件企业的信息化管理水平和生产效率。
2 汽车零部件企业生产制造管理问题分析
汽车零部件企业在生产制造过程中既有零件的机加工，同时也涉及到合件、分总成、总成等零部件的装配，且生产制造过程需要研发、采购、销售等相关业务领域的密切配合，因此相对于整车装配企业，其生产制造更为复杂，管理要求也更高。汽车零部件企业在生产制造管理方面常有几种问题。
1）企业由于基础数据落后导致生产计划安排不均衡，生产的零部件配套情况不好，产品的生产制造周期耗时过长，使得库存增多。
2）企业在生产过程中，企业的采购、库存及生产各环节没有较好地配合，零件不能准时供应或者供应不够充分、客户的需求也常常不断地发生变化，这些都会导致生产计划频繁的变动，大量的产品加工不能有序高效的进行，加大了采购部门的压力，造成生产线断断续续甚至停产。
3）企业在销售和售后服务过程中，没有完善的BOM数据平台，不能及时便捷的查询产品数据结构，无法得到准确的备件清单。售后服务不能查询BOM数据的历史版本信息，无法准确的追溯产品的质量问题原因。
4）由于没有完善的基础数据管理，采购、生产、制造、销售严重信息滞后、财务无法准确的进行产品收益性分析、生产加工和装配环节无法进行准确的投入产出分析、制造部门不能合理的安排工艺流程和布局。
3 BOM系统的设计与开发
3.1 系统需求分析
根据汽车零部件制造过程的特点，系统主要用于产品BOM基础数据的维护和各业务领域的应用。用户需要实现统一的数据平台，数据需集中处理，以实现汽车零部件基础数据共享。满足工作流的设计，同时包含完成设计、试制、准备、生产全流程的数据贯通。为各业务部门提供准确的产品信息，并提供对业务部门需求的技术支撑，覆盖全价值链业务。能集成管控产品生命周期全过程的、实现多形态产品视图的和产品结构的虚拟化开发。实现产品特性分类和零部件功能分组技术，提高零件的通用性和标准化，降低成本。
系统需实现BOM系统的标准化和模块化，即要求技术领域中产品设计的标准化、采用更多的通用件、标准件进行设计、并数据实现共享、增强产品的灵活性和配套率，其制造和生产、采购环节使用统一的BOM数据源，设计标准的业务和系统流程、提高生产制造效率，减少不必要的重复工作、减少出错率。
系统需实现BOM系统的多视图、全生命周期，即在研发领域的BOM数据基础上，加入工艺路线、装配工艺、工艺文档、供应商、工时信息、价格信息、有效期、版本等数据信息，就能演化为面向制造、采购、生产、销售、财务、售后、装配等业务的BOM。
系统需实现产品BOM的可配置管理，即为企业搭建统一的产品配置选用平台、以模块化的思路进行产品设计、对所有基准产品、选配装置、模块化库及配置进行统一管理，以满足订单的需求变化、缩短产品设计周期。
3.2 系统业务流程分析
从设计BOM到各业务领域应用，系统分层次构建，以达到不同业务的需求，实现统一数据源，不同数据视图的要求，图1为BOM数据的业务流程图。
业务从设计阶段开始，研发人员根据产品设计文件和图纸信息维护设计BOM的相关数据，经审核后，由制作部门维护工艺流程和工艺数据，制定内外制路线、维护加工工时数据、工艺文档数据、工装要求、生产线等信息，制造BOM信息、工艺更改信息等。生产、采购、车间、销售、财务等业务部门就能根据制造BOM信息维护各自数据和应用此基础数据生成其他所需数据，以满足业务具体需求。
3.3 系统数据流程分析
根据系统业务流程分析，制作出系统的数据流程，即按以下方式进行。
系统按功能层、基础应用层、数据模型操作层、以及数据资源层四个层次进行设计。其中功能层包含如BOM数据的分类、维护、打印、流程管理等。基础应用层即可生成各类报表数据，工作流设计和消息的提醒等。数据模型操作层实现产品数据及文档的导入和更改、模板的设计等。数据资源层实现数据的访问和文件系统的查询和下载。
3.4 系统实现的功能清单
系统可以实现几种功能。
1）设计操作工作空间的模块，使用户可以获取企业公共的资源信息，进行与个人相关的数据的组织，传递工作数据和工作流程、工作任务、工作消息等。
2）实现图文档管理，支持文档的导入和导出、文档的在线修改和版本控制、文档的快速查询和检索。
3）BOM数据结构维护管理，实现产品结构的创建和编辑，支持导入和导出，并能灵活的搜索产品结构和零件清单，以及零件回归查询到相应零部件总成。实现多个BOM数据的比较和引用，统计差异信息。按定制的标准模板输出各种统计报表。根据BOM的有效期间或版本，能展示出相应期间的有效数据结构。
4）对系统的各类文档文件进行查询，实现各种数据对象的打印输出。
5）基础数据的编码和分类管理，如各类零件代号、人员代号、车间代号、工艺代号等编码管理。按照零件的工艺性、特征、分类对企业自制件、通用件、标准件、替代件、外协件进行有效管理。
6）流程定制管理，对工作流进行定制设计和动态控制，实现数据的编辑、审批、，对工作过程进行管理和控制。
7）其他业务的BOM应用与接口，需要实现从设计BOM到制造BOM，再到生产、销售、采购、财务的BOM应用。
3.5 变速箱BOM数据维护的应用视图
设计开发出的BOM系统在汽车变速箱企业得到了应用，图2为开发的变速箱BOM信息系统的数据维护模块，主要是以产品为核心的基础数据的结构化展开。
4 系统在各业务领域的应用分析
BOM系统可以在汽车零部件企业研发、制造、生产、采购、装配、财务、销售和售后各业务领域扩展和应用，如图3所示。
4.1 研发领域的应用
研发领域的BOM即设计BOM，是研发设计阶段构建的产品功能结构，由设计人员负责输入和维护，包含零件的件号、图号、零件名称、数量、材料、规格、加工要求、分类、有效期间、状态、备注等信息。采用父子项两级结构方式构建，进行标准化设计和模块化管理。通过有效期管理BOM版本，实现同一产品的不同版本或不同产品结构的单层和多层比较及相互引用和替换。引入BOM的状态管理能实现BOM的试制、准备、正式投产的管理。
4.2 制造领域的应用
制造领域的BOM在设计BOM的基础上，根据制造、装配工艺和生产加工要求，添加了工艺要求、工艺路线、工艺装配、工艺图文档、加工时间、材料工装要求等信息。制造BOM是将设计BOM的数据有效地应用到其他业务领域的中间环节，是在设计BOM基础上的进一步扩充，能够按照工艺流程实现业务模型的深度融合，实现工艺与设计的信息共享与工作协同，实现工艺更改通知发放车间、现场生产加工和装配工艺指导等。
4.3 生产领域的应用
生产领域的BOM即生产BOM，是各类生产计划引用的基础数据，是在制造BOM基础上维护零件加工的生产车间信息、保管员等信息，根据制造BOM和总成生产计划、备件计划等，通过MRP物料拆解运算，确定所需的物料清单和零件每道工序的开始日期、完工日期、库房保管员信息等，即实现备料计划、车间生产计划、外委加工计划等数据的系统自动生成。
4.4 采购领域的应用
采购领域的BOM即采购BOM，是采购部门在BOM数据基础上维护供应商信息、采购比例、毛坯共用数据等信息，根据库存数据和总成生产计划进行物料拆解，生成零件的采购计划。
4.5 装配领域的应用
装配领域的BOM即装配BOM，根据制造BOM的装配路线信息，计算出装配工艺所需的零件或合件的装配清单，如零件信息、装配工位、装配总成、分总成清单，并按照装配BOM来指导装配工作。
4.6 财务领域的应用
财务领域的BOM即成本BOM，是在制造BOM的基础上，加入零部件价格、加工工时和生产折当量、价格等，生成总成的成本价格，再根据销售情况计算出产品的品种收益情况，指导销售和生产，获取最大的产品利润。
4.7 销售和售后领域的应用
此业务领域主要是一个数据的共享和查询，指导营销和售后服务管理。建立B/S的BOM系统平台，提供销售备件的数据清单。同时客户能通过平台查询零部件的相关信息，还可实现客户对产品配置化管理以满足个性化的需求。根据产品BOM的有效期间和生产批次，售后人员能追溯产品的质量问题原因，如生产加工的质量问题或采购供应商的质量问题等。
5 结束语
BOM系统对汽车零部件企业的意义重大，设计开发出的标准化、模块化、多视图应用的产品全生命周期的BOM系统可广泛应用于汽车零部件企业各个业务部门，提高生产效率和管理水平。
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[关键词]厨房；小家电；体验性设计；内涵；方法
中图分类号：TU758.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0264-01
厨房小家电产品一方面在人们现代生活当中扮演重要角色，并且普及程度越来越高，厨房小家电生产企业也不断增多，导致行业竞争日益激烈。厨房小家电的产品种类越来越丰富，并且功能日益完善，在这一形势下，通过改善产品设计，提高小家电产品的体验，才能够帮助企业提高厨房小家电产品的市场竞争力。
一、体验性设计概述
体验设计在西方发达国家已经得到广泛的应用，很多著名设计公司例如美国IDEO以及ZIBA公司等，都高度重视产品体验设计。通过运用体验设计方法，可以拉近使用者以及产品间的关系[1]。一方面产品的优越性能可以辅助人们进行各项工作，从而成为人们工作生活当中的重要组成部分，另一方面在使用产品过程当中，容易得到优秀的体验，从而拉近产品与人之间的距离，这也是产品体验设计最为主要的目的。
体验设计主要有以下几个方面的特点。第一是人性化的特点[2]。体验设计将用户作为中心，特别突出产品的使用体验，关注用户身体感觉，进一步推动人性化设计的发展。人性化设计在体验设计当中表现在以下方面，例如更加重视产品的趣味性以及产品的精神文化需求，更强调产品造型形式要适合人体结构。第二是互动参与性的特点[3]。任何体验都是人与产品之间互动的结果，完美的产品体验一方面来自设计人员，另一方面也需要满足使用者要求才可以实现。体验设计可以说是设计人员同消费者之间的良性互动。第三是高科技性的特点。体验设计可以说是伴随技术发展而出现的，高度发达的技术以及网络为产品体验设计的出现以及快速发展提供条件。
二、厨房小家电产品体验性设计的内涵
第一，功能体验。厨房小家电有着各种各样的用途，作为实用性的生活产品，要想发挥生活助手的价值，首先就需要具备合理完善的功能以及结构，并且通过优良的结构设计以及功能设计给用户带来理想的操作体验。例如小家电产品的界面设计应当清晰易懂[4]，并且在每项操作结束之后要为用户提供明确及时的反馈信息，从而帮助用户顺利完成操作，用户从这样的小家电产品当中可以体会到操控产品以及同产品互动的乐趣，从而带来积极的功能体验。
第二，感受体验。厨房小家电同大家电比较而言有着更多的形式自由度，因此在日常生活当中，用户对小家电的外观形态往往有着更高要求，尤其是青年群体更加重视小家电产品外观形态[5]。很多消费者通常会通过小家电产品的外观形态所表达的象征意义感受理解产品，从而获得相关联想并领会产品设计。例如飞利浦公司在设计octopus烤肉架的过程当中，就使用UFO特征形态，从而让用户在使用的过程当中可以得到更加新奇的感受[6]。
第三，参与体验。厨房小家电作为人们生活的重要助手，用户在使用的过程当中才能实现产品的设计价值，同时能借小家电产品的使用获得美好体验。厨房小家电的参与体验来自以下两方面。一方面是用户操控厨房小家电完成烹饪以及食品加工活动，从而获得相应的成果，并且带来成就感方面的体验。另一方面是厨房小家电通过灵活设计，让不同用户在使用过程当中得到不同的体验，从而让用户从小家电产品的使用过程当中可以得到更高层次参与体验，而非纯粹的常规操作，这种主动参与的使用体验更能够吸引用户的兴趣。
三、厨房小家电产品体验性设计的方法
第一，事理分析设计法。事理分析设计方法强调厨房小家电产品在使用过程当中的设计，让设计的使用流程可以满足用户的需要，并且各个元素间的关系要协调。例如设计电磁炉的过程当中，要是在设计的时候设计人员只是从市场上已有的各种电磁炉的功能结构、外观造型以及内部原理等方面考虑，就无法在设计环节实现突破，而设计人员从设计烹饪的角度去思考问题进行设计，思考不同用户群体以及不同用户群体的厨房环境、生活状况、烹饪目的以及饮食习惯，甚至想象观察这些用户群体烹饪过程当中的动作细节，都可以触发设计人员的灵感，让设计人员可以获得更丰富的设计思路，有利于设计出更加富有针对性并且用户体验更好的产品，甚至设计出新型的烹饪方式。因此在厨房小家电的产品设计前需要设计人员全方面调查产品的用户、行为方式、厨房环境以及使用过程当中可能出现的感受等等，并且根据调查结果来做出系统的设计构思，进而为小家电产品的设计细节来提供原则指导。
第二，情境分析设计法。情境分析设计方法的目的是用故事的方式虚拟用户与厨房小家电产品的互动场景，从而分析用户群体在厨房这一使用环境当中的需求，或者是畅想未来的厨房环境当中可能出现的小家电产品种类。情境设定能够让设计人员更好理解小家电产品特征，同时可以辅助完成小家电产品的细节推敲以及市场策划。通过使用情境分析的设计方法可以让厨房小家电产品设计人员拥有更多想象和思考的空间。情境分析的方法可以作为产品设计构思的入手点，有利于设计人员打开思路并且理清设计的步骤，掌握小家电产品体验性设计的方向，引导他们从抽象阶段逐渐走向具体的细节设计。情境分析设计方法自身无法作为单独的设计理论，而是需要建立在已有工业设计的方法上，综合使用形态组构、系统设计以及信息设计等方法体系来完成厨房小家电产品的体验性设计。
第三，智能化设计法。厨房小家电产品即将进入到智能化以及网络化的时代。智能小家电的设计需要将计算机技术以及信息技术等应用到产品功能设计的过程当中，从而提高小家电产品的使用体验。网络化时代背景下，厨房小家电能够基于物联网来组建智能家居系统，用户通过家庭物联网能够完成对家庭当中厨房小家电产品的远程控制功能。小家电产品借助于物联网实现整合设计，从而成为五联网的一个子系统，其中的各个产品能够实现信息交互，例如在白领下班之前，能够通过网络进入物联网，从而远程控制电炖锅以及电饭煲等产品，并且根据冰箱识别的食品储存决定采购内容，同时电磁炉可以智能下载菜谱，便于用户烹饪过程当中查阅，烹饪的过程当中也可以根据参数来智能调整火力。除此之外，小家电产品还能够为用户提供交互界面，升级扩展硬件功能，从而提高产品使用的体验。
综上所述，目前厨房小家电在产品设计方面存在着严重的雷同问题，要想保证厨房小家电可以满足消费者精神需求，就需要高度重视体验设计，并将体验设计理论真正运用到产品设计过程当中，在设计过程当中突出用户核心位置，从而提高产品的用户体验，增强厨房小家电产品的市场竞争力。
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