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产品功能设计方法范文1
关键词:自顶向下;概念设计;方案选择
中图分类号:TU621 文献标识码:A
1 概念设计
概念设计阶段,就将产品的主要功能、关键约束、配合关系等重要信息确定下来,在进行任务分配时,这些关键约束也同时分配给各子系统,这样,各子系统才能很好地配合,避免发生冲突。概念设计因能决定产品成本的60%,因此近年来它成为机械工程领域的重要研究方向。概念设计的关键步骤即将整个产品进行合理分解。目前通用分解方法有很多种,其中面向功能的分解中的功能树法适用面比较广泛。
自顶向下方法功能树法的建立过程是从总功能开始,采用形如树根到树枝的方法逐层分解,一直到最底层方法为止(像一棵倒置的树)。在确定总功能之前要知道待设计的目标树,首先对设计要求进行抽象,其目的是抓住待设计系统的本质,然后用简短的文字将其进行表示,该文字即为所谓的总功能。挖掘机的总功能即挖掘机指定目标的土或者其他物质。
2 功能设计
产品的功能是产品满足人的需求的特性,是产品的核心概念。产品设计以功能为主导。功能设计(Function Design)就是按照产品定位的主要功能要求,在对用户需求及现有产品进行功能分析的基础上,对所定位产品应具备的目标功能系统进行系统策划和构建的创造活动。产品功能设计阶段的主要任务是把用户需求转化为一系列的功能规格,并实现产品的初步设计或总体方案设计,由于功能规格可以转化为一系列的变量和变量关系,所以功能规格的管理实际上可以转化为变量规格的管理。如下本论文所引用的斗容量10m3正铲机械式挖掘机设计要求参数见表1。
产品功能设计与概念设计互为指导,而功能设计指导功能系统设计、装配体设计、部件设计、零件设计。由此可见详细的功能设计是相当重要的。概念设计时又是以产品所能实现的功能来定义的。挖掘机的总功能是实现土石的挖掘与装载,其主要功能是挖掘。然而为了实现其主要功能还必须有其他功能系统作支撑,挖掘机要实现挖掘功能除了具有工作装置外还必须拥有动力系统。挖掘机挖掘不可能原地不动的挖掘,这就要求挖掘机还必须有行走系统,这样才能实现连续挖掘和装载。要实现行走功能必须有从动力系统到行走系统传递动力的传递设备,机械式挖掘机使用的是电机减速器传动系统。为了实现自动化操作,又配备了电控系统。
基于此,本文初步确定机械式挖掘机主要功能系统为工作装置、动力系统、回转系统、行走系统、电气控制系统和通风除尘系统等。
3 工作装置方案选择
10m3机械式挖掘机属单梁双斗杆式工作装置,包括铲斗、斗杆、起重臂、推压机构。
3.1铲斗
铲斗结构形式和参数的合理性选择对挖掘机的作业效果影响很大。铲斗的作业对象繁多,作业条件也不同,用一个铲斗来适应任何作业对象和条件很困难。为了满足各种特定情况,尽可能提高作业效率,通常一个挖掘机配有几种甚至十多种不同斗容量的铲斗。
对各种铲斗结构形式设计的共同要求是:有利于物料的自由流动,要使物料易于卸尽及使装进铲斗的物料不易掉出。
结语
至此基于自顶向下方法设计出挖掘机工作装置模型,并最终应用Soliworks软件画出整个工作装置模型。经实用证明,该工作装置设计方案结构紧凑、传动效率高,运行可靠,满足设计的要求。
参考文献
产品功能设计方法范文2
关键词:产品设计;权重值;层次分析法;家庭智能机器人;功能要素
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.128
计算机技术和现代信息技术作为家庭智能机器人产品的核心技术正以超速发展,随即而来的是家庭智能机器人产品将以前所未有的竞争力实现突破并占领市场。国内外各大企业也都争相加入到该行业的概念设计中。在产品功能研究层面,姚海、吴明兴等分别分析了产品功能在用户需求中的表现形式和评价方法;SIGLEY提出了市场需求是功能设计的主导。论文通过收集并整理市场上成熟家庭智能机器人样本,利用SPSS对各样本实际功能要素进行聚类分析,遴选出代表要素,并通过层次分析法算出其相对权重值,为该类产品的功能设计研发提供决策依据。
1 家庭智能机器人产品功能调研
1.1 产品的功能要素
消费者购买某种商品,并非要得到该商品本身,而是要获得该商品所具有的某种或某些用途。实现这些用途的方法称之为功能要素。每一款产品都具有功能要素,不同的产品可能具有相同的功能要素。
1.2 研究样本的选择
前期通过浏览网络、电商平台、众筹平台以及参加展会等,共了解到75个家庭智能机器人产品信息。
而后分别对收集的产品进行初步的筛选,筛选时将智能化和市场化程度作为初步评价的标准,剔除了包括玩具、扫地机器人等在内的功能单一的产品和仍处于研发阶段的样机。最后再从功能极为相似或同系列的产品中挑选1个作为本次研究的代表样本,最终将样本容量确定为20并以A-T编号。
1.3 样本产品功能要素的研究
首先,对代表样本中每个产品的功能进行分析,列出功能要素,并将产品的主推功能进行下横线重点标注。
然后,将20个研究样本的功能要素进行整理,总计得到56个功能要素,将其统一归纳到数据表中并编号。
最后,邀请具有设计背景的学生、老师、设计师以及与有家庭智能机器人相关经历的人员35名。要求被试者根据自己的认知将56个功能要素进行归类,类别的范围控制在5-9个。根据测试结果,统计每两个功能要素被分入同一类别下的次数,并建立相似度矩阵。根据统计结果,将相似度矩阵导入多元统计分析软件(SPSS)中进行聚类分析。
2 家庭智能机器人各级功能权重计算及其结果
家庭智能机器人的功能设计,可将影响功能要素的主要准则归结为研发成本、生产周期、市场成熟度和技术认可度4个准则。这些因素在设计过程中都是必须考虑的指标,但是其相对重要性程度是不一致的。采用问卷星1-9打分法调查问卷得到有效调查问卷120份,得到各准则在人们心中的得分均值,见表1所示。
此权重均值将作为层次分析法的重要判断指标。其中由数据可知研发成本、生产周期、市场认可度和技术成熟度是影响功能要素的主要准则。
然后依据1-9度量指标建立两两比较矩阵并作出相关处理如下。进行一致性检验得出λmax=4.10,则
C.I.= 0.036,最终的一致性比例为C.R.=0.04
3 结论
通过对目前市场上成熟家庭机器人产品的实际功能要素的研究,更能切实反应市场的真实情况。得出了家庭智能机器人产品的实际功能要素总表。并结合AHP层次分析法计算出7个代表功能要素的相对权重。可为相关企业提供正向或反向的数据支持,企业可优选权重值较高的作为主打功能。在研究过程中发现市场调研存在着一定的时效性,论文研究还将继续研究,进一步为我国家庭智能机器人产业的设计研发提供决策依据。
参考文献:
[1]宋章军. 服务机器人的研究现状与发展趋势[J].集成技术, 2012,1(03):1-9.
产品功能设计方法范文3
关键词:维修性 航线可更换单元(LRU) 平均修复时间(MTTR) 商用飞机
中图分类号:V267 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)03(b)-0006-02
Method of LRU Design and Division for Commercial Aircraft Based on Mean Time to Repair
Liang Ruoxi
(Shanghai Aircraft Design and kesearch Institute,Shanghai,201210,China)
Abstract:This paper mainly discusses the quantitative divisionand design method of Line Replaceable Unit (LRU). For commercial aircraft, theLRUdivisions to a large extent determine the merits of product maintenance design. By considering the relationship between the LRU and the Mean Time ToRepair, the product design is optimized, to reduce the difficulty of maintenance and maintenance cost throughout product life cycle. Combined with case using this method to commercial aircraft LineReplaceable Unit has been applied.
Key Words:Maintainability;Line Replaceable Unit(LRU);Mean Time To Repair(MTTR);Commercial Aircraft
复杂系统的设计需要综合考虑各方面因素的影响,对于商用飞机这种高度复杂的产品而言,在满足产品功能设计的基础上,航线可更换单元(LRU)规划与功能设计同步,相互协调迭代,在很大程度上确定了维修性设计的好坏,必须予以充分的重视。通过综合考虑LRU与系统可靠性、产品维修性、后续使用中的保障性等多方面,对产品设计进行权衡和优化,以便在全寿命周期内降低产品维修难度的同时提高维修经济性。
航线可更换单元(该文简称LRU),顾名思义就是在航线使用环境中可更换的产品及其组成部分。LRU的设计主要是为了提高航线上更换的便利性,主要考虑航线故障检测、故障诊断、更换、恢复使用测试的简便。好的LRU规划,在航线维修中可以大大节省维修时间,减少由于故障引起的非计划停场,提高飞机签派可靠度。
1 LRU规划方法
通常的LRU规划流程如图1所示。
首先,根据产品的功能定义文件FDD得到初步的功能单元清单。然后对影响LRU规划设计的主要因素进行工程化分类。在产品性能基本实现的基础上,结合总体布局设计和维修性相关设计及验证评价。
而以上定性的LRU规划过程不便于度量产品实际维修性的优劣程度,由于维修性的效果主要反映在维修时间上,因此,考虑通过选择平均修复时间MTTR来衡量航线可更换单元LRU规划设计方案的合理性。
平均修复时间是衡量产品维修性的一种基本参数。其度量方法为,在规定的条件下和规定的时间内,a品在任一规定的维修级别上,修复性维修总时间与该级别上被修复产品的总故障数之比。也就是排除故障所需实际时间的平均值,即产品修复一次平均所需的时间。
其统计学公式为:
工程中使用其观测值,即修复时间t的总和与修复次数n的比值:
由于MTTR同时也是维修性设计参数的要求值,具有明确的定义,故而该指标在LRU规划过程中的引入,能够在设计过程中跟踪和验证评估。
2 实例
将飞机盥洗室烟雾探测器定义为LRU,通过定性评价,满足设计要求。接下来将对该LRU的平均修复时间进行预计,见表1。
通过预计,可以得出该单元的平均故障更换时间约为4 min,这个时间可与飞机的过站维护时间相比对,如低于该时间的要求,则可判断此故障的排除并不会影响接续航班的运行,LRU的规划设计满足航线运行的要求。
3 结语
针对商用飞机高维修性的需求,在原有定性分析的基础上,研究了维修时间对于LRU规划过程的影响,通过基于平均维修时间的定量LRU规划方法,对产品的LRU规划设计加以改进。结合实例表明,该方法综合考虑了产品故障检测、故障诊断、更换、恢复使用测试等因素对LRU规划的影响,有效提高了LRU规划设计的合理性,便于度量LRU设计的优劣程度,直观反映航线维修的便捷性和经济性。
参考文献
[1] 周栋,吕川,王美慧,等.基于时间特性的系统维修性分配改进方法[J].北京航空航天大学学报,2010,36(6):713-718.
产品功能设计方法范文4
色彩设计的形象设计策略指色彩设计呈现企业、品牌、和产品形象的色彩规范,考虑产品设计的整体战略,符合企业、品牌以及整体产品形象的系统要求。色彩设计由于其表现力强,成效快,就理所当然地成为企业、品牌、和产品形象塑造的有效手段之一,也必然成为整体形象战略实施中的重要内容之一。因此,对于有完善的企业品牌和产品形象战略的企业,在整体形象战略的规划下执行产品色彩设计以区别于其他普通的产品,并依赖视觉识别系统和品牌形象创造产品,具有审美感知的视觉形象。系统化的产品设计要求系统化的色彩策略及管理,在竞争激烈的市场当中,形成统一强大的视觉形象和产品体验影响力,从而进行有效的识别和沟通,以获得整合营销传播的一致性和认可度。这是色彩设计的形象设计策略的作用和目的。20 世纪企业广泛应用 CI 体系对色彩进行有效的、系统的应用和管理。色彩对于品牌整合传播和发展具有十分重要的作用。可口可乐作为世界著名品牌,在其 100 多年的发展过程中,可口可乐的红色,成功成为使用色彩的典范。苹果手机的经典黑白色,也充分体现了苹果极简主义的品牌形象和产品形象。
二、色彩设计的功能设计策略
色彩设计的功能设计策略指色彩在产品中的具体功能和作用。即色彩设计体现消费者的视觉和心理需求,色彩信息传达产品的实质内涵。色彩在产品中的具体功能和作用,首先是美观,看上去好看、漂亮、舒服,也包括:流行、时尚、档次等含义。可以通过对色彩的用户调查(问卷、访谈、讨论、测试等),获得消费者对于产品色彩更广泛的认同;其次,色彩是一种重要的信息交流语言,具有某种确切的含义和提供重要的信息功能,从而提示和引导用户与产品的互动。如:消防设施上的红色具有很好的警示、提示作用;驾驶舱内各种不同颜色的指示灯代表不同状况;黑色和白色家电要与周围的家庭环境空间更好地谐调;最后,人们对不同产品有不同的色彩喜好,不同性别、年龄和地区的人们对于色彩也都有不同的喜好,而且,每个人都有一两种自己的色彩偏好。另外,各种颜色会引起人们不同的心理感受和情绪反应,如:蓝色,让人容易平静。这些色彩的功能和作用对于产品设计都发挥着重要影响。色彩设计的功能设计策略要依据设计的目的、使用的人群、具体的使用功能、使用的场景和环境来决定,要通过大量的用户调查来确定产品的颜色。
三、色彩设计的差异化设计策略
色彩设计的差异化设计策略指色彩设计不但要符合产品的一般属性,更要反映产品的特殊属性及特征,从而在产品定位上区别于同类竞争产品。色彩设计的差异化设计策略常体现为:(1)设计主题差异。依据产品不同的设计主题来确定和组织产品的色彩,如:“中国风”设计,基本上会选择一些民族传统的色彩;(2)产品属性特色差异。产品的属性主要包括:形态、色彩、材料、质地(质感)、体量、意义(象征性)、结构、界面等。一般属性指所有产品所共有的基本相同的属性,如:手机都可以打电话。而特殊属性指本产品所具有的与众不同的方面。如:有的手机背壳采用了木质或竹质。(3)文化差异。在不同的文化中,色彩具有不同的含义和象征意义。如:中国白酒包装常用红色和金色,传达喜庆和吉祥。色彩的确切含义离不开具体的产品和使用环境,单纯讨论色彩的象征性是没有意义的。
四、结语
产品功能设计方法范文5
关键词:现代主义设计;功能;装饰
一 设计中功能与装饰的关系
首先,功能。功能是指事物、方法发挥最有利的一面,是一种产品和使用者的结合,每件产品功能不同,在产品使用过程中,通过功能满足人们的需求。根据功能程度划分,主要有基本功能、辅助功能。基本功能是设计对象、用户最重要、最关心功能。根据功能性质,可化分为物质功能、精神功能。设计对象的使用价值、实际用途即物质功能,是设计者、使用者最关心功能,通常包含设计对象的安全性、可靠性、维修性与实用性。产品物质本身的教育、象征、审美与外观造型即精神功能。设计对象利用基本功能、辅助功能实现物质与精神功能。因此,在产品设计时,在满足用户物质功能需求的同时,还应按照不同产品具体状况,满足用户的精神需求。
其次,装饰。装饰通常指具象、抽象视野中,运用形式美,通过解散、重构、变形、夸张等手法,审美、加重所绘对象。装饰属于艺术方式,规律化、程序化、理想化的美化、该变事物,以达到人类审美理想、需求的和谐统一。本文所说的装饰是指产品设计的形式,即事物所体现的机理、色彩、结构与形状,主要包含改变、疏通、适应环境的有序结构、内部组织。
第三,设计中功能与装饰的作用、关系。在原始造物设计中,人类就已经融合审美与适用,即形式与功能,在北京人所造石工具、山顶洞人所造海贝、兽牙、骨片、石块等饰品中得到充分体现。改造世界、自觉认识、开物成务的设计思想逐渐延续至今,物化人类的本质特征,对象化生命形式。功能因素在设计产品中具有十分重要的地位,与装饰密切相关。当设计中应用功能时,不仅满足物理功能设计,在心理社会中更要满足功能综合体意义。装饰作为产品设计的另一个重要因素,主要为满足人类审美需求,体现设计者的设计感情。因此,功能与装饰在设计中,占有十分重要的地位,贯穿了人类的整个设计活动,在产品设计时,设计师不能过度注重装饰,也不能一味强调功能,需使功能与装饰互相协调、互相依存。特别21世纪人们具有极为丰富的物质生后,产品不仅需满足人们的使用功能,还需在心理上满足人类的审美需求。功能与装饰处于一个相对范畴,两者密切联系,是一个合二为一的整体。可以说,无功能的装饰设计、无装饰的功能设计一种毫无意义、粗陋品。功能与装饰没有主次、高低分别,两者相互统一、相辅相成。
二 功能与装饰在现代主义语境下的关系
首先,现代主义设计与包豪斯。建筑发展催生了现代主义设计,20实际20年代的新建筑运动包含了精神、思想改革,设计逐渐倾向社会主义、民主主义,同时也包含新材料、新技术的发展。利用简单几何形状、功能主义倾向形式,打破了千年传统权贵设计思想,打破了传统的砖瓦、石料等建筑材料设计,在现代主义设计中,逐渐涉及城市规划设计、家具设计、视觉传达设计、环境艺术设计、工业产品设计等。在现代主义运动设计中,最为突出的是德国、俄国与荷兰,由德国工业同盟拉开欧洲现代主义设计运动,在城里包豪斯时,运动进入,具有现代主义特征、批量生产的工业产品设计逐渐深入人心。
其次,包豪斯时期功能与装饰的新发展。现代设计运动在包豪斯影响下,设计风格的形成、确立、发展,具有十分重要的确定性意义。在包豪斯初期,从产品尽量美观的理论,预示着客观法则、理性法则将取代产品的装饰形态。在后现代主义时期,设计师们主要质疑简单、枯燥、机械化的几何外形,然后由于片面理解现代主义设计,他们设计的产品与包豪斯所提倡的功能主义存在巨大差异。从表面看,包豪斯设计风格较为几何化、抽象化,具有反装饰的视觉特点,然而它并没有取消装饰。在包豪斯早期的产品设计中,仍以理想主义、浪漫主义为主,所使用的几何面、线互相复合、交叉,排列极为连续、参差、疏密,使画面富于变化,极为抽象而优美,具有十分独特的韵律,利用节奏美充分体现设计装饰。同时,为满足功能需求,包豪斯由现代抽象雕塑、绘画中,发展了几何化、抽象化的造型语言,完全融于产品结构、形式中,使其紧密结合功能,满足产品的功能逻辑性与内部真实性。功能逻辑性不是通过华丽装饰进行展示,而是利用几何化、抽象化的结构与形式充分体现。
三 结语
总而言之,在现代主义设计中,反对传统装饰形态,反对与功能不关装饰、产品附加值。在反传统装饰中建立了另一种新型装饰形态,以结构为载体,利用几何化、抽象画的结构,使产品具有强烈现代感的装饰性。在产品设计时,必须优先考虑产品的使用对象、方法与后果,再考虑产品外观、形态、审美需求的设计。但如果一味强调使用功能,忽视装饰设计,则该设计必然是一个失败的设计品。因此,在现代主义设计语境下,功能与装饰没有主次、高低分别,两者相互统一、相辅相成。
参考文献
[1] 李稳.功能与装饰在两种语境下的重新审视[D].江南大学,2008.
[2] 谢睿.论国际主义建筑与早期现代主义的关系[J].东西南北·教育观察,2012,(7):100.
产品功能设计方法范文6
摘要:标准化是现代工业设计的基础,它使设计完全摆脱了手工艺设计的传统,而生产过程所需要的标准化与市场所要求的多样化之间的矛盾,一直是困扰工业设计师的难题之一。论文从标准化的应用出发,试图解决标准化与市场需求多样化之间的对立关系,从而建立一种折中的设计方法,满足市场多元化和生产标准化之间的共性要求。
关键词:标准化;标准化美学;多样化;妥协化;矛盾性与复杂性;经济性原则
一、标准化概念的定义及发展脉络
1.标准化的定义
1934年,美国约翰・盖拉德(John Gaillard)在《工业标准化与应用》一书中对“标准”作了如下定义:“标准是以口头或书面形式,或用任何图解方法,或用模型、样品或其他物理方法确定下来的一种规范,用以在一段时间内限定、规定或详细说明一种计量单位或准则、一个物体、一种动作、一个过程、一种方法、一项实际工作、一种能力、一种职能、一项义务、一项权利、一种责任、一项行为、一种态度、一个概念或观念的某些特点[1]。”
2.标准化概念的发展脉络
标准化的发展源于欧洲的工业革命,到19世纪中期,在美国得到了突破性的发展,产生了“美国制造体系”,怀特尼常被称作“美国制造体系”设计之父[2]。标准化的发展首先从军用产品开始,继而在民用产品包括:钟表行业,缝纫机行业,打字机行业,汽车行业,家具行业得到进一步的发展。
标准化的发展主要分为三个主要的时间段:
(1)1750-1914年以前,工业革命发展导致机器的大量生产,继而引发了标准化与传统手工艺之间的革命。
(2)1915-1939年之间,正当工业技术的发展时间,导致了以理性主义机器美学为主导的现代主义设计风潮,从建筑到产品,无一不遵循“少则多”的设计理念,减少了设计中的个人主观意识,提高了产品的效率和经济性。
(3)1940年-当代的工业设计,标准化产品的刻板与僵硬,现代主义设计的功能主义与反装饰特征,引发了设计思潮的多元化发展。
二、产品创新研发设计流程
产品在创新研发过程当中功能设计和形式设计缺一不可,两者之间是对立统一的关系,功能设计必须要考虑到外观设计的审美性,同时,外观设计也必须要考虑到功能设计的可操作性,同时,还要把量产的成本预算充分考虑在内,才能完成产品的生产和投放。
三、标准化与多样化之间的互动关系
产品生产的标准化与多样化同美国建筑师文丘里(Robert Venturi)在1966年提出的建筑学中“矛盾性与复杂性的”[3]一样,都力图解决“功能与形式”设计之间的交错关系,
3.1外观创新设计与标准化之间的协调关系
随着工艺的发展与市场需求多元化的发展,产品在外观设计创新方面的要求得到进一步的提升,也就是说外观设计应该与当前的工艺标准同步发展,既要满足市场对时尚设计的需求,同时更要符合现有工艺技术水平趋势,两者应该进行综合考量,力争满足结构与外观的共同要求,从而实现标准化原则下的外观创新设计。
3.2基于工艺美学基础上的标准化原则
标准化美学是德国包豪斯(Bauhaus)设计体系中的核心思想,Bauhaus认为所谓标准,可以释义为,任何一种广泛应用的东西经过简化,融合了先前各种式样中的优点而成为一个切合实际的典型,这个融合过程首先必须剔除设计者们有个性的内容及其特殊的非必要的因素。而一个公认的标准,是比已综合进去的任何个别原型更为成熟更为肯定的范本,往往可以成为整个时期正式的共同标准。
标准化美学基于两项基本概念:理性主义与功能主义。这两个概念同样也是包豪斯(Bauhaus)思想的出发点。标准化美学提倡的是基于制造业与工业化生产的技术基础,对建筑,工业产品,进行模块化设计,以简约的体块与简要的线条构成的空间产品与工业产品,一方面从美学上剔除对风格的赘述将形式形态简约化,还原对建筑与工业产品的功能关注。令一方面简约造型与模块化的设计将大大提高对制造业对工业化材料生产的效率。因此,标准化美学概念的普及与推广在我国目前有社会性的公众意义[4]。
3.3基于成本预算基础上的标准化原则
现代主义的设计第一次重视设计对象的费用和开支,把经济问题放到设计中,作为一个重要因素考虑,从而达到实用、经济的目的.,而标准化的设计原则又将经济成本问题推向了新的高度,标准化有利于成本的降低,相反却不利于产品的创新和形式的多样化,因此,作为设计师,在充分发挥主观创新意识的前提下,还要综合考虑产品的生产成本预算,依托现有技术进行标准化设计的创新。
结论.标准化设计并非毫无美学意义可言,其设计原则同样可以兼顾工艺标准与外观设计之间的需求,应将二者实现要求定位在同等的高度,运用本论文所提到的标准化设计原则进行综合评估,从而使“需求-设计-加工”三要素紧密结合,实现产品的标准化与时尚化设计需求。(作者单位:西南交通大学)
参考文献:
[1] 《工业标准化――原理与应用》Industrial Standardization-Its Principles and Applications约翰・盖拉德(John Gaillard)
[2] 《工业设计史》作者:何人可,北京理工大学出版社2011.1