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產品設計基本概念范文1

關鍵詞：產品語意；設計符號學；產品設計

中圖分類號：J524 文獻標識碼：A

文章編號：1005-5312（2012）24-0164-01

一、產品語意的由來

“產品語意學”的產生主要來源于“符號學理論”。符號是什么？長久以來，人類因為生存的需要，在實踐中一直在不斷地尋找各種觀念、情感和信息的交流和表達形式，比如原始的繪畫、文字、音樂等，自然而然形成了某些有意義的特殊媒介物，這個有意義的媒介物其實就是符號，比如我國古代的甲骨文、太極圖等都是一種符號形式。

設計符號，是符號的一種，是設計信息和設計觀念的物質載體，是一種綜合交叉的文化表現形式。設計符號采用象征和隱喻的手法來傳達信息。通常來講，我們可以將設計的元素和手段等看作設計符號，通過對這些元素的加工與整合，實現傳情達意的目的。符號學，就是研究符號系統的科學，它主要分為三個組成部分，即語形學、語意學和語用學。符號學是與眾多學科、領域復雜的交織在一起，是一門跨學科的科學。產品語意學就是屬于符號學在產品設計中的應用，而產品語意學中的“語意”實質上就是研究在產品設計當中，設計符號與其象征意義之間的關系。

二、產品語意的概述

（一）產品語意的定義

何謂產品語意？“產品語意學”這一概念于1983年由美國賓西法尼亞大學的克里彭多夫、德國的布特教授明確提出，并在美國工業設計師協會（IDSA）所舉辦的“產品語意學研討會”中予以定義：“產品語意學乃是研究人造物體的形態在使用情境中的象征特性，以及如何應用在工業設計上的學問”。它突破了傳統設計理論中將人的因素都歸納入人機工程學的簡單操作，擴寬了人機工程學的范疇；突破了傳統人機工程學中只針對人的生理與物理方面的研究，將設計因素滲透到人的心理與精神層面。

（二）產品語意的價值與意義

產品自身就是構成一個完整的符號系統，是傳遞信息、表達意義的符號載體，讓人類更好的溝通和相互理解。產品語意有兩種傳達方式一種是明意傳達另一種是暗意傳達，也就是直接傳達與間接傳達。它將這兩種方式融入到產品設計中，來傳達產品的文化內涵，從而提高產品的價值。直接傳達即人類對產品的直接感受，以汽車為例：它不僅僅是一種代步、運輸的工具，它還是一種極度奢侈，象征身份的物品。直接感受就是這個汽車是可以開的。

間接傳達即人類對產品聯想起的其他有意義有價值的東西。汽車可以是身份的象征，我們把汽車有分為幾類，比如有商務車，它適合商務人士它是適合各類用戶使用的多功能車；越野車，適合喜愛運動的人士，早期，它象征著軍人的身份。現如今，它便成為了越野愛好者的最愛等等，這都是汽車所傳遞的隱含意義。

三、產品語意在產品設計中的體現

中國的家具設計有著非常悠久的歷史，人們對家具的設計依舊有著濃厚的興趣。家具設計中，人們都會想到把傳統圖形符號的應用融入其中。傳統圖形符號凝聚的是一定時期文化的精華，具有深厚的思想內涵。我國傳統圖形延續數千年，歷經時代、環境的改變而發展，已經沉淀出無數的華章，而大浪淘沙，堆積到今天已經是層層疊疊。就拿回字紋來說把，回字紋演變到現在，已經不再是一個單純的造型藝術，更上升為一種文化，一個民族的符號。

基于傳統家具設計的案例，深入研究我國傳統圖形符號，我們也設計出了一些優秀的產品?；丶y是家具設計中常用的一種輔助紋樣，在現代家具設計中的應用也比比皆是的，如幾案圈足，床頭柜面雕刻的回紋，等等。

產品語意的表達方式全部在這款椅子中表現了出來。它給我們的直接感覺就是一把可以坐的椅子，它的功能就是用來做；同時，它又向我們傳遞出了關于中國文化的信息。中國“回紋字”的文化淵源，讓我們不聯想，中國“回紋字”有著怎么樣的歷史，又有著什么樣的發展與變化。它在中國文化中起著什么樣的作用。中國的文化博大精深，回紋字給了我們這樣的啟發，同樣其他的文化也影響著我們的設計思維，例如，“中國結”和“鼎”文化等等。

產品語言可以讓產品與眾不同，傳達自己獨特的信息。通過對產品語意的概念進行分析，了解了產品語意的基本概念，建立了產品語意在設計中的框架，在設計產品的過程中要注意產品語意的功能。

產品設計基本概念范文2

關鍵詞：機械產品；布局設計；建模

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3198（2009）03-0264-02

1 設計約束

產品設計是一個有限約束的綜合過程，其中一系列相關約束共同構成設計環境的約束系統，是支撐產品生命周期中各個視圖的問題解空間。約束C是表示設計變量和設計域的一種關系。它作用于設計過程，并最終影響設計結果。設計約束可以表示為C={X，A}，其中X是與設計相關聯的約束變量，具有和設計參數相同的屬性和功效，是約束系統和設計之間聯系的橋梁；A表示約束的屬性，包括約束范圍、作用、大小和類型等。約束可分為系統約束與環境約束兩類，其中系統約束分為功能約束和結構約束，是貫穿整個設計過程的主要約束路線，而環境約束是指在產品設計過程中所采用的設計手段，方法與設計規則。根據約束所起的作用及其內部屬性，又可將約束分為：功能約束、結構約束、關系約束和選擇約束。將其形式化表達為如下四元組：C=［Cfn，Cs，Crs，Co］T，其中，Cf表示功能約束類的變量及其約束；Cs表示結構類的變量及其約束；Cr表示關系類的變量及其約束；Co表示選擇類的變量及其約束。在設計信息和約束的抽象中，由于設計信息的多樣性和復雜性，需要將約束進一步細化。

Cf={Af，Ff}；Cs={Es,Ss};Cr={Fr,Sr};Co={Lo,So}。

其中，Af表示與功能屬性相關的約束，表明產品實現的功能；Ff表示與功能行為相關的約束，表明產品具體能實現的行為。Es表示與產品相關配套設施構成的環境結構形式；Ss表示產品本身的詳細形狀結構約束形式。Fr表示從功能到結構的關系約束；Sr表示從結構到功能變量之間的約束關系。Lo表示邏輯類約束；So表示選擇類型約束。具有多種約束變量的約束系統較為復雜，為了便于約束管理和約束運算，將其進行層次劃分，約束分層表達將約束分為上層、中間層和下層，這是一種自頂向下的設計思想。其中，上層約束由產品設計過程的前兩個階段需求分析和概念設計中相關信息導出；下層約束表示的是后續定位在零件結構的詳細設計視圖中的相關信息；而中間層約束主要表達布局設計信息。

2 基本概念

根據布局設計過程中聯接與定位的先后關系，將布局方法歸納為如下三種：（1）先定位后聯接。先布置各個設計單元，即先將參與布局的設計單元大致位置固定。然后，再根據產品需求分析視圖和概念設計視圖中所得到的要求，進一步細化定出較為具體的設計單元之間的聯接方式，例如，圓柱旋轉副、棱柱移動副、球體旋轉副等。（2）先聯接后定位。先確定設計單元之間的聯接方式，然后再考慮其相互位置關系。（3）聯接定位。這種方式將定位和聯接先后順序模糊化，即介于上述兩種方法之間。聯接方式先不嚴格固定，同時兼顧設計單元之間的相互位置關系，繼而最終確定出布局聯接定位關系，得到設計單元的布置方式。

3 求解方法

傳統的優化求解方法，如罰函數法、復合形法、約束變尺度法、隨機方向法、簡約梯度法、可行方向法等，都有較為廣泛的應用。然而，隨著問題規模和復雜程度的逐漸增大，傳統優化方法易出現局部最優解等的局限性，為此許多研究人員提出了新的算法。目前研究較多的有專家系統技術，人工神經網絡方法以及各種智能啟發式算法，例如遺傳算法、模擬退火算法和禁忌搜索法等。

4 設計要求

通常布局設計有一定的布局目標和要求，用DR表示。布局設計要求屬于產品設計約束中的環境約束，它包括產品空間體積最小，布局密度盡可能大，產品的重心盡可能低，產品裝配性好，裝配路徑的花費經濟以及布局設計中的其它限定要求和描述等。

5 布局設計模型

在詳盡分析了布局設計所涉及的各種因素的基礎上，本文用布局設計模型來描述裝配設計階段的布局設計過程，簡稱布局模型，并將其形式化表示為如下的四元組：LDM=［DU，LC，LS，DR］T。其中，DU為設計單元；LC為布局約束；LS為求解方法；DR為設計要求。

6 產品多層次表達

從產品發展的全生命周期過程來看，可以得到產品的多層次表達。如下圖所示，產品從需求分析階段到后期行為階段是一個特征演化過程。同時，諸多特征在各階段相應視圖的層次變化中都具有繼承性和不完備性，并且將隨著設計過程的細化和推進而逐步趨于完備。其中，由于產品的形態結構可塑性強，用戶消費心理、產品的美觀性、宜人性等因素在設計中擺在相當突出的地位，因而需求分析階段的相關特征不容忽視。而功能特征、設計要求則是設計過程進化的動力所在。設計過程的特征演化主要表現在概念設計、布局設計和詳細設計階段特征的產生、繼承、變異、抽象、派生、映射以及后期行為階段的消亡等幾個方面。設計方案的選擇和循環往復主要發生在這些特征之間。

概括起來，多視圖特征在設計過程中主要表現出下列特點：

①分類層次性。設計過程中的特征多視角性主要涉及三個方面，即功能需求、結構特性和制造特點。每類特征又可根據設計過程不同環節的需求進一步細化，形成分類層次結構，最底層即為實際工程應用中面向不同環節的基本元素。

②相互依賴性。在產品的概念設計階段基本確定產品的功能需求；在具體化設計階段，根據產品的功能要求，確定產品的結構特性；在詳細設計（工藝設計或可制造性分析）階段則根據產品的結構及功能，產品的批量、技術經濟要求及現有的生產條件、包括人員素質，管理方式，制造環境和經驗習慣等，確定產品的制造特點。同時，結構設計必須顧及產品的功能性和工藝性，這表現為特征間的反饋性。設計過程的循環反復，正是因果性和反饋性之間協調和統一的具體表現。

③關聯多重性。同一功能可以由不同的結構來實現。同一結構又可以表現為不同的功能。如―個外回轉面，既可能是一個支承面，也可能是一個導向面，同樣，―個導向功能既可由圓柱結構，也可以用槽結構來實現。此外，同一結構特征可以用不同的工藝加工方法來形成；反之，不同的工藝方法可以實現相同的產品功能和結構。這一特點要求設計，制造過程中不斷對功能、結構和制造間進行協調和優化。

④表達同一性。盡管特征有功能、結構和制造的多方面含義。其屬性類型及其值域也多種多樣，但其基本的作用對象都是構成特定形狀結構的幾何形體，任何的特性歸根到底都可具體化為形狀的特性以及相應的幾何生成方法。

參考文獻

［1］郭萬林.機械產品全生命周期設計［J］.中國機械工程，2002，（7）.

產品設計基本概念范文3

關鍵詞：互換性與測量技術 教學改革 實踐教學

中圖分類號：G40 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）04（a）-0038-02

《互換性與測量技術》是高等院校機械類專業一門重要的技術基礎課程，是專業基礎課學習向專業課學習的一門過渡課程，它介于設計課程與工藝課程之間，是產品設計實現生產的重要技術語言，本課程具有要求實踐性強和綜合性強的特點。

目前有些高校采用在教學中帶領學生到工廠參觀學習的方式，以充實和加強課程內容與生產實踐關系的認識和理解[1]，對于學生來說確實是一次到企業鍛煉和學習的好機會，但是這樣的實踐教學一般時間有限，讓每人都動手的可能性比較小，而且組織實施過程中存在一定的困難，不是每個學校都具有這個條件。

1 課程要求及教學現狀

《互換性與測量技術》課程要求是建立互換性、標準化與計量的基本概念；掌握有關標準的基本術語及定義及合理選用公差與配合的原理和方法；能正確在圖樣上標注；熟悉典型幾何參數測量的基本原理和方法；具有正確使用通用計量器具以及處理測量結果的能力。

該課程一般安排在大二上學期，授課周期一般為半學年左右，教學安排一般為每周一次課（2學時），其中包含約4學時實驗。

1.1 學習方法的轉變

該課程是機械類專業學生接觸到的第一門專業技術基礎課程，由于缺乏相關專業理論和經驗，再加上學習專業課程的方法和基礎課程有差異，所以課程要到達的教學目標和學生的學習現狀在一定程度上存在矛盾。

1.2 課程要求與課時分配的矛盾

該課程理論授課一般分配30學時左右，由于學時較少，很難在這么短的時間內將課程知識點全部講解清楚完整，主要講解技術測量基礎、尺寸的公差與配合、形位公差、表面粗糙度、尺寸鏈等內容，而且講解重點在基本概念、基本理論和基本測量方法等方面。對于公差與配合的選用一般以課本例題講解為主，學生接觸的實際應用較少，無直觀感受，而在產品設計中公差與配合的合理選用將直接影響產品的質量。

1.3 課時分配周期較長

授課周期長，而每周課時量一般為2學時，由于每次課間隔時間較長，學生對教學內容的記憶延續性較差，課前重新回顧不僅占用了時間，而且周而復始會形成惡性循環，導致課程教學慢于教學周歷要求，甚至課程內容講授不能按計劃完成。

1.4 課程實踐分配較少

該課程實驗學時一般為4學時，實驗內容少。而本門課程是一門實踐性很強的課程，學生理論課學習中得到的概念、符號及選用原則等均需在實驗或實踐中得到靈活應用，而這4學時實驗遠不能滿足學生動手能力的培養，以及理論與實際相結合的教學培養要求。

1.5 考核形式單一

該課程考核通常采取閉卷考試形式，學生為應對考試，學習的重點在記教材知識點、公式，背概念等，對實驗教學不重視，不能將理論知識與具體實踐相結合，導致學習不夠深刻，最后往往在畢業設計期間就暴漏出了問題。

2 實踐教學與理論教學并重的教學改革思路

根據課程教學要求，調整教學計劃，將課程分為理論教學和實踐教學兩個模塊，分別設立學分，獨立考核[2]。課程實施時實踐教學與理論教學相互應，同步進行，實踐要依附于理論，理論要到實際中去應用。

理論教學可以安排該課程總課時數的2/3，著重講解基本概念、基本理論和基本測量方法。實踐教學在相應理論課程后交錯開展，也單獨設立學分。比如尺寸公差與測量部分，理論課上任課教師對尺寸公差理論知識和測量器具的使用及測量方法進行詳細講解，課后由實驗室提供具體的工件和相應的測量器具，學生分批自主進行測量，獨立制定實驗方案、步驟，處理數據，并寫出實驗報告及總結。實驗教師通過觀察，適時給予實驗指導和監督，根據學生完成情況由實驗指導教師給出評價。這樣既可以進一步鞏固課堂知識，理論和實踐結合，又大大提高了學生實際動手能力，增強了學生的學習興趣。理論課程可以通過閉卷的形式考查學生對理論知識掌握的情況，而實踐教學部分則可以對學生每次實驗的情況或通過綜合測量等方式進行考查。

3 實踐教學實施方案

公差與技術測量實驗室是基于機械專業基礎課《互換性與測量技術》，為提高學生的實踐動手能力，以掌握和鞏固基本公差理論和技術測量知識，掌握通用計量器具的正確使用及實驗規范、數據處理和實驗方法等所建設的實驗室。教學改革思路的實現主要就是著力于實驗室充分開發利用及開放管理，改革了以前實驗課上教師指導、演示為主，學生觀察模擬為輔的枯燥實驗模式，將學生的主觀能動性充分調動起來，充分發揮他們自己的才能，根據理論知識自己尋找測量方法、制定實驗步驟、處理數據等，最終完成檢測項目。

實施時可根據實驗室接待能力及授課學生人數，分組分批進行。實踐教學部分劃分為兩個階段：

第一階段：單一測量。本階段是學生在學完相應理論課后到實驗室進行測量，這些測量項目主要有：孔和軸尺寸測量，各種形位誤差測量，表面粗糙度測量，螺紋參數測量及齒輪測量等。比如，理論課講到形位公差的代號、標注、公差帶及形位誤差的測量方法和控制等基本理論知識后，學生即可在課后到實驗室進行相應實驗項目的檢測，通過實驗操作領悟理論知識，避免了死記硬背，而且還可以舉一反三，發現問題，開拓思路。同時也對兩次理論教學課進行了有效的銜接，避免兩次理論課間跨度較長造成的遺忘問題，節省了下次課程回顧上次課程內容的時間。

此外，在第一階段中，為防止學生分批實驗過程中產生抄襲，在實驗室對每一測量項目都準備多種測量工件，在實驗前由學生隨機抽取。

第二階段：綜合測量。收集校工廠或企業里不同類型的產品設計要求、產品圖紙、產品樣件（含合格品及不合格品），分組編號作為綜合測量檢查的樣本。在課程階段性學習后，將學生分小組，對提供的產品樣件依據產品圖紙要求進行檢測，檢查各處尺寸、公差、粗糙度等是否符合圖紙要求，判斷樣件是否是合格品。同時對提供的產品圖紙依據產品設計要求進行審查，判斷設計圖紙是否滿足產品設計要求。最終要求提供一份產品樣件、產品圖紙的檢測審查報告，需對樣件的每一個檢測項目，列明檢測方法、所用檢測器具、檢測值等；同時對圖紙的各項設計標注值，列明其是否與設計要求相符合的判斷依據。

指導教師對檢測報告進行審閱，發現學生在這一階段出現的理論知識理解和掌握不到位的問題，對于普遍存在的問題進行集中講解，最后將正確的檢測檢查報告發給學生，讓學生進行比較改正。通過這一階段的教學培養，學生課將課堂的知識融會貫通，鍛煉了運用知識的能力，達到了教學目的，接觸到了實體產品，與企業實際工作相吻合，可為以后參加工作打下良好基礎。

4 結論

《互換性與測量技術》是一門實踐性很強的課程，課程教學過程中應該始終與實踐緊密聯系。本教學改革可達到高等教育的培養目的，滿足機械專業對課程的基本要求。通過教學改革不僅使學生克服了由于生產實踐知識和經驗缺乏的障礙，而且通過實際操作提高了學生的學習興趣，培養了學生獨立思考問題和解決問題的能力，提高了學生綜合運用知識的能力，加強了理論與實際的結合，取得了良好的教學效果。同時實踐教學主要借助實驗室來完成，一般的院校都有該課程方面的實驗資源，在實施上也較容易達到。

參考文獻

產品設計基本概念范文4

為此，加強產品設計階段的質量控制方法及技術的研究和實踐，是提高產品整體質量水平，優化和降低整體質量成本的最好途徑。本文首先在產品質量概念的基礎之上明晰了產品設計質量的概念，提出產品設計質量控制層次模型，結合該模型，對當前典型的現代產品設計質量控制技術與方法的研究現狀進行了綜述，最后，總結了研究中存在的不足，并對后續研究作了初步的展望。逐步完善，從而對產品質量進行控制。

為了對產品設計階段的質量進行全面有效的控制，首先必須明確控制對象，即描述清楚產品設計階段質量內容與表現形式。雖然關于質量控制的研究文獻很多，但質量的概念還沒有得到有效的定義，為此不少研究機構與學者對產品質量、設計質量的定義進行了相關的研究，試圖解決上述問題。

在產品質量定義方面，典型的研究如下：iso9001：2000標準給出的定義，產品質量即一組固有特性滿足要求的程度；歐洲質量標準din55350給出的定義，產品質量即產品屬性和特征滿足給定要求的程度。此外，哈佛大學商學院davida.garvin教授提出的產品質量的8維框架概念，丹麥技術大學工程設計研究所教授mikkelmorup提出的2類質量論，即q和q。

產品設計質量是產品質量在設計階段的實例化，在這方面典型的研究如下：歐洲著名工程設計專家hubka.v提出了9種影響產品設計質量的因素，即顧客需求、技術體系、設計過程、設計人員、質量保證工具、技術知識庫、設計過程的管理、設計環境和設計人員使用的過程及方法；我國學者謝友柏院士從設計的觀點認為，產品質量是從屬于功能的，質量特性依附于產品設計特征之上，沒有功能就談不上質量，質量是實現功能的程度和持久性的一種度量；美國知名質量管理專家dr.gavinfinn提出，產品設計階段的質量，是通過圖紙和產品設計技術文件等的質量體現出來，度量的一般標準為：實現功能需求的充分性幾何數據的準確性和設計數據對下游需求的適配性等；挪威科學技術大學的einarj.aa教授提出從概率的角度來定義設計質量，即設計對象滿足規范的概率，q設計=p概率設計對象滿足規范根據系統設計方法、公理化設計方法和功能-行為-結構演進設計方法，產品設計階段可以描述為：將需求在一定的約束條件下，分階段依次映射為功能模型、結構模型，最后生成工程圖紙和產品說明書，產品參數狀態依次為需求參數、功能描述參數、結構描述參數和結構特征參數等。從上可以看出，產品設計的實質是設計參數狀態和特征屬性的變化，產品設計參數是產品設計信息承載的主體。為此，在結合產品質量和產品設計質量概念相關研究基礎之上，論文從便于設計質量控制的角度給出設計質量的概念：即產品設計階段質量特性滿足產品功能和性能約束等要求的程度，度量程度的標準是各級設計的輸入，度量的形式為設計輸出/設計輸入，其中質量特性是產品各級設計參數向質量控制視圖映射的集合，產品所有質量特性的集合構成產品數據的質量視圖，它們是質量控制應用領域操作的主要對象。

在明晰產品設計質量概念的基礎之上，為了對其進行不同層次的有效控制，同時便于系統地分析其控制策略和方法，提出如下的產品設計質量控制層次模型，如圖1所示。...

從圖中可以看出，對產品設計質量的控制可以從質量表現層、質量特性層和設計參數層等不同層次進行控制。質量表現層通過控制和消除質量問題的具體表現形式來達到，典型表現形式為功能波動、功能失效和設計錯誤等來保證產品設計質量，它屬于產品設計質量控制的最外層；質量特性層通過控制決定和影響產品質量的質量特性來實現對產品設計質量的控制和保證，質量特性是產品的固有特性[10]，可以從需求和各級產品設計參數中提取。它屬于產品設計質量控制的中間層；設計參數層通過直接控制設計要求所關心的相關產品屬性的設計參數，對其相關特性進行控制，達到對產品設計質量進行控制和保證的要求。它屬于產品設計質量控制的最下層。隨著人們慢慢意識到產品設計質量的重要性，如何使其得到有效的控制引起了學術界和工業界的廣泛關注，在iso9000系列質量控制與管理標準體系的影響下，出現了一些實踐證明行之有效的產品設計質量控制技術與方法。這些技術與方法在產品設計質量控制層次模型中分布如圖2所示。

從上圖中可以看出，這些技術和方法都從某個控制角度對產品設計階段的質量進行控制，其中：失效模式與影響分析側重從識別、分析和消除潛在功能失效來提高產品可靠性；田口方法側重于通過增強設計方案的穩健性來提高產品質量，即提高產品抵抗制造和使用過程等外界環境因素波動的能力；產品設計波動風險管理法側重于從總體上識別、評估和消除產品的關鍵特性的波動風險；設計過程防錯法側重于預防和控制設計階段的錯誤來減少質量損失；質量功能配置側重于優化產品定義，將顧客需求轉化為工程要求，將顧客需求配置到設計當中去；六西格瑪設計從質量改進的角度出發，以識別、優化和驗證ctqs（criticaltoqualitycharacteristics，質量關鍵特性）為主線來提高產品設計質量；設計評估側重對產品設計階段性結果進行評估，評價其是否有能力滿足相應的設計要求和設計約束，評估結論作為是否轉入下一階段設計的主要依據；產品屬性及早確定方法[36]-[38]側重于從預防設計缺陷負面影響，改進產品設計過程中分析計劃，盡早對產品設計缺陷進行分析，確定產品屬性，來保證產品設計質量；保質設計側重于從總體上提出一套方法和工具來保證產品設計階段的質量，由于質量概念的模糊性和廣義性，保質設計正在成為一種集成dfx（designforx，面向產品全生命周期的設計）工具的集成框架。下面對六西格瑪設計、保質設計、產品屬性及早確定方法、產品設計波動風險管理和設計過程防錯法等產品設計質量控制典型的技術和方法進行簡要綜述。

六西格瑪設計（designforsixsigma，dfss）的初始思想起源于產品公差設計，隨著實踐的不斷深入，漸漸地人們把這種思想應用到產品的參數設計、結構設計、功能設計和產品定義階段等產品設計全階段，漸漸地形成了貫穿于產品設計階段的一套理論方法體系。六西格瑪設計提供了一套識別、分析和轉換產品開發過程中各級ctqs（criticaltoqualitycharacteristics，質量關鍵特性）的流程、工具和方法。iddov（identify（識別）、define（界定）、develop（展開）、optimize（優化）、verify（驗證））流程是大家公認的適應于制造業的六西格瑪設計流程。美國著名六西格瑪設計專家subir.chowdhury對iddov流程各個階段的詳細內容和支持工具和方法進行了總結，其中包括：全面質量管理工具、設計控制工具和可靠性設計工具等。關于六西格瑪設計方法的研究主要分為六西格瑪設計流程以及和現有設計過程的融合、工具方法的使用集成和dfss項目實施方法等方面。

保質設計（designforquality，dfq），又名面向質量的設計，其概念產生于20世紀八十年代末，它是面向質量的產品設計方法學，其基本思想是將質量保證措施與設計過程有機的結合在一起，將產品質量需求和質量特征融入到產品設計過程中，確保產品設計質量，縮短設計時間，降低設計成本。dfq是一種新興的理論，正在不斷地發展和完善。hubka認為：dfq就是建立一個知識系統，它能為設計者實現產品或過程的要求質量提供所有必須的知識；m．morup博士把質量分為q和q兩類：q-外部質量，指顧客能感受到的質量，即最終產品所體現的特征、特性；q-內部質量，指企業內部為實現q而進行的一切生產活動的質量，如采購、設計、生產、裝配等質量，并基于全面質量管理pdca（plan-do-check-action）環提出了dfq的基本活動單元：制定目標、質量合成與質量評價決策構成。其中，規劃單元制定各階段的質量目標，合成單元采用各種設計方法進行兩類質量的目標，評價決策單元以各階段的質量目標為基準，對各設計方案進行分析對比，對產品的質量進行驗證與擇優，保質設計過程實際就是在質量兩類論的基礎上，以基本活動單元為手段，設計相應的內部質量q來保證外部質量q的過程；在國內，浙江大學機械系教授吳昭同和余忠華教授對保質設計策略和方法、保質設計中方案評價及其關鍵技術和基于知識的保質設計專家系統進行了研究。

產品零件尺寸和工藝的波動是影響產品質量的主要原因之一，田口（taguchi）和戴明（deming）為此給出了大量的論據，sixsigma作為一套系統的通過消除波動來提高質量的方法的成功也證實了這一點。為此，為了改進產品設計過程，麻省理工學院機械工程系教授annac.thornton在分析對19家企業22種工業實踐調查結果的基礎上，提出了一套基于關鍵特性的消除產品設計過程波動及其影響的方法和工具：產品設計階段波動的波動風險管理框架（variationriskmanagementframework，vrm），為企業在設計階段進行系統的質量控制提供一套有效的方法。vrm是一個持續識別、評估和降低波動風險的過程，波動風險是制造過程影響產品最終質量和失效成本的概率。它由三部分構成：識別潛在風險（identification）、評估相關風險（assessment）和通過控制策略降低風險等（mitigation），此外，這些過程還需要基礎支持系統的支持（supporting），支持系統包括：文檔管理、供應鏈管理和管理層支遲基于隨著產品設計過程的進展，設計自由度逐漸下降，更改成本越來越高，產品屬性相關知識逐漸增加的思想，為了緩解產品后期開發的時間和成本壓力，德國慕尼黑工業大學(universityoftechnologymunich)ralfstetter教授等人提出了產品屬性及早確定方法（earlydeterminationofproductproperties），盡早對產品設計缺陷進行分析，確定產品屬性，來保證產品設計質量。在“由設計更改所導致的設計過程重復所引起的產品開發時間和成本可以通過早期階段合理的應用分析來減少”的基本假設下，產品屬性及早確定方法主要通過在產品設計早期增加分析過程來實現，分析過程包括：澄清任務、分析策劃、性能分析和執行，由此來實現產品設計過程中的知識由低信息度向高信息度演變，輔助設計人員進行決策。為了便于工業應用，udolindemann等人開發出參數檢查模板工具來支持整個分析過程，并在寶馬（bmw）汽車公司進行應用研究，取得了較好的效果在日本豐田汽車公司的工業工程師shigeoshingo提出的poka-yoke（error-proofing，防錯）方法的基礎之上，美國stanford大學的manufacturingmodelinglaboratory首次提出了設計過程防錯法的概念，針對當前設計錯誤的管理還停留在依靠設計評審和考評表進行反應式的被動管理的現狀，他們提出一套主動預防性的設計過程錯誤預防方法（designprocesserror-proofing），對產品設計過程中的錯誤進行有效的管理，盡量減少設計錯誤和設計錯誤所帶來的損失。設計過程防錯法主要過程為：定義設計錯誤；識別錯誤；分析錯誤；預防錯誤。定義設計錯誤階段給出設計錯誤即影響產品功能特征、成本和開發時間的事件集合；識別錯誤階段識別出潛在的設計錯誤。選定目標過程，收集相關信息，分析找出設計過程的關鍵任務，找出可能存在的設計錯誤，并填寫設計過程錯誤fmea表；分析錯誤階段對識別出來的錯誤進行分類和分級。首先進行分類，分為知識錯誤、分析錯誤、通信錯誤、執行錯誤、更改錯誤和組織錯誤等。然后利用顧客權重錯誤公共指數（customerweightederrorcommonalityindex）分析對設計錯誤進行分級；預防錯誤階段尋找相應的錯誤預防方法利用錯誤共性指數（errorcommonalityindex）找出錯誤基本原因，找出主動預防錯誤的方法。

在以上綜述的基礎上，總結出當前產品設計質量控制研究中存在的以下不足：

1、缺乏系統性的設計質量控制與保證理論方法研究。由于產品設計階段質量控制問題沒有制造、生產階段那樣明確和具體，目前還處于基于質量管理體系的質量表現層控制和基于設計評估的設計參數層控制相脫離的發展探索階段，還沒有形成一套以質量特性層為核心的獨立的產品設計質量控制理論方法，產品設計質量控制理論基礎亟待增強；

2、對新的設計模式下質量控制與保證方法的研究不足。并行設計和協同設計等新的產品設計模式為產品設計階段質量控制提供支持的同時，也提出新的需求，如何建立和開展這些新的產品設計模式下的質量控制方法體系，已經成為制約產品質量水平進一步提高的“瓶頸”；③缺乏相應的軟件系統支持。隨著產品設計和開發過程和工具的數字化和自動化水平不斷提高，為了支持該階段的質量控制，必須開發出相關的產品設計質量控制軟件和工具，并和產品數據管理（productxatamanagement，pdm）/產品全生命周期管理（productlife-cyclemanagement，plm）等產品設計開發平臺進行集成。相應軟件系統支持的缺乏已經成為制約該領域發展的絆腳石。在現有研究的基礎之上，為了彌補當前研究當中的不足，本文對產品設計質量控制后續。

產品設計基本概念范文5

關鍵詞：輕工產品 造型設計 設計材料 適用性 色彩形態 外觀造型

1 、工業產品造型設計的基本概念

工業產品的造型設計是由于現代科學技術的不斷進步和社會經濟文化的日益豐富而逐漸形成的一種可以反映出現代全新設計理念的設計體系。工業產品造型設計是指將先進的科學技術、各種文化藝術以及社會經濟的綜合應用結合為一體，以消費者的生理需求和心理需求為首要出發點，并設計出具有較高的產品質量和較大市場競爭力的現代化工業產品。它主要以產品的設計為核心，使人們最大限度的獲得需求，并對產品進行認同。它不僅可以改變人們單調的生活方式，而且提高了人們的生活質量和水平。

2、尺寸的適應性

產品設計中，尺寸與尺度是最基本和核心的要素。產品本身是為人使用的，是服務于人的，所以，產品設計中的尺度，必須符合人體生理、心理尺度，以便使人使用起來更加舒適。即在產品設計中尺寸的確定必須堅持與人的尺寸（心理尺度及生理尺寸）相適應的原則。

例如椅子的高度要與人體小腿的高度相適應，桌子的高度要與人體坐姿狀態下肘部高度相適應（圖1），顯示器的高度及角度要與使用者操作狀態下水平視線的高度相適應。

此外使用者的心理尺度也是產品設計尺寸確定需要考慮的一個因素，一件產品帶給使用者的使用體驗應該是愉悅的，然而這種愉悅感不是簡單的人體尺寸的適應性能夠達到的，而更應該注重使用者的心理尺度，例如，公共設施的設計中，要考慮到使用者之間的心理安全尺度，因此要在尺寸的確定上考慮使用者心理上的安全需求，從而為使用者預留一定的心理空間。

3、 產品造型設計的材料

產品造型設計首要要素是與產品造型存在很大關系的設計材料，設計材料作為產品造型的基礎和根本，一個合格的產品造型設計不是單單的產品形態上的設計，同樣包括造型設計能不能達到設計的目的，材料的選擇能不能滿足產品的功能。

例如，用于高溫環境中的產品與用于常溫環境中的產品在設計材料選擇上就應該不同。作為一個合格的產品設計師在進行產品造型設計時就應該綜合考慮如何選擇設計材，材料的加工工藝，成型技術的應用，這些要素會直接影響到產品的外觀，在目前科技高速發展的背景下，設計材料也日新月異，材料的特性及材料的加工方式越來越多，這就要求產品設計師要掌握各種不同材質的特性及加工方式。

在產品造型設計過程中，設計師慣用的手法是采用材質本身的質感完成功能與美觀結合，例如，材質的冷暖（不銹鋼與木材的結合）、材質的軟硬（皮革與金屬的結合）、材質的光滑與粗糙（橡膠與玻璃的結合）等，這樣的設計在我們現實生活中時?？梢园l現。作為優秀的設計師必須掌握設計材料的選擇原則：

3.1 從產品的功能和性能方面出發

有的產品造型對設計材料要求比較高，有的產品造型對設計材料要求比較低，這些要求設計師從材料的壽命、物化性能、加工工藝等方面綜合考慮選擇合適的材料。

材料的適應性（滿足使用者觸覺需求，感情需求）材料質感與產品設計密切相關。設計材料以其自身的固有特性和質感特征傳達給我們不同的信息和判斷。人們通過視覺或觸覺的生理刺激而對不同的材料產生不同的質感。由于材料之間自然屬性的差別，每一種材料都會呈現出不一樣的表面質感。

選擇合適的材料才能夠體現出產品應有的形態美及工藝美。只有正確地運用產品材料質感的傳達功能才能準確地表達設計產品的功能性，從而使產品更好地服務大眾的生活。

從傳統的石材、木材、金屬及玻璃材料到現代的納米材料、光纖、記憶材料等，都創造出了一代代經典的耐用又耐看的產品。除此以外，不同的材料質感及不同的加工工藝會令消費者在使用產品的過程中產生不同的心理體驗。因此材料質感同時還扮演著傳達感情的中介和情感寄托的載體。

3.2 從產品的視覺表現因素而定

如對產品形態要求，有的材料加工成型簡單，有的材料加工不容易成型。例如，金屬加工相對而言難以曲面成型，所以我們很少看到運用金屬加工成多曲面的成品，而塑料作為產品造型設計的主要設計材料，它加工相對簡單通過模具能出復雜的曲面，故目前看到的復雜曲面產品幾乎全是塑料制品，這就是為什么塑料成為了工業造型設計的第一設計材料。

忽略產品的功能和性能，單純從產品的視覺效果來看，同一產品可以選用不同的材質，然后通過后期的處理可以達到相同效果。這就是產品造型設計的要素二色彩的美觀作用。

4、 產品形象色彩

色彩在產品形象設計中起到非常重要的作用，在視覺傳達中它更快速、更感性和更直接，它通過消費者的感官直接將設計師的設計信息傳達給消費者，對消費者是否想占有產品起到根本的作用。

色彩在產品造型設計中主要通過使用涂料來獲得，包含在產品成型加工過程中添加顏料和后期的涂裝。色彩在產品造型設計中發揮的作用主要有保護材料和對產品造型的裝飾，在工業造型中，很多產品的造型采用金屬和塑料，金屬材料在外界環境中的作用下，很容易被氧化、侵蝕和腐蝕，塑料材料長期受到陽光的照射而老化、變脆、很容易被破壞，因此，作為造型設計的主要設計材料，金屬和塑料都要通過

涂料來保護，以到達延長產品使用壽命的目的。

工業產品造型的美觀程度除了產品造型形態外，色彩的運用對產品造型美觀程度起到很大的作用，色彩在現代產品造型設計中已經成為人類情感的需求，它美化產品，美化人類心理，所以在產品造型設計過程中，要很好的利用色彩，靈活多樣的色彩組合設計，使得一款產品對消費者而言有了更多的選擇，從而，增加了產品的競爭力。

色彩的手法主要有刷涂、擦涂、噴涂、浸涂、淋涂、電泳涂、粉末涂等，不同的涂裝方法在產品形象設計中形成和產生不同的視覺，例如：刷涂工藝，工效較低，涂裝效果較差，表面色彩附著力弱，容易剝落；噴涂工藝，產品的表面色彩著色比較均勻細膩，色彩附著力弱，容易剝落；浸涂工藝使產品表面色彩光滑，但由于加工工藝的原因，涂料上色不均勻，有波紋狀；淋涂工藝能使產品表面色彩質感厚重；電泳涂裝工藝可以使產品的涂裝色彩產生較強的附著力，獲得細致、精密、光亮的表層外觀；粉末涂工藝可以使產品的色彩具有與電泳涂裝工藝相同的具有較強的附著力，還可以出一些其他涂裝工藝達不到的效果，例如，增加產品表面的粗糙度等。

4.1產品造型設計中的色彩選擇原則

滿足產品功能的需求，例如校車為了強調安全，選用黃色作為主色調，黃色鮮明，在很遠處就能引起人的注意；滿足人機工程學，色彩設計應使操作者心情愉快、有安全感，我們就要從人機出發，考慮使用者在使用過程中的心情，如色彩搭配不當，很容易造成較差的效果。

例如，醫療設備，很多場合是要為病人提供相對平靜的心態所以很多醫療器械是白色或藍色，如果采用紅色會造成病人心情緊張反而不利于治療；滿足產品使用環境的要求，產品是在一定的環境中使用的，從產品系統設計角度出發，我們的設計就必須與環境相協調，但不是一味的不考慮產品的實際使用環境，單獨對產品進行設計，畢竟產品要被使用才能實現設計的價值。

產品設計基本概念范文6

關鍵詞：鍋爐設計 強度設計 研究

前言

目前，隨著社會的進步，經濟的快速發展，鍋爐設計中的地位也隨之提升，在一些鍋爐制造廠中，鍋爐設計人員及鍋爐檢驗人員需要一些認知。

一、鍋爐強度設計的含義

強度設計：在這里不僅僅是幾個計算公式的問題，而是指一種設計思想，一種與產品設計緊密相連的強度設計，或者說是以力學原理和強度計算為核心技術的產品設計。鍋爐強度設計這個命題體現了以下兩個特點：

1.1這里所說的鍋爐強度設計，不只是指受壓元件，而是指鍋爐的所有受力結構，其中包括計算非常復雜的支承鍋爐的鋼結構。有些設計者在講鍋爐強度的時候，主要是講受鹺元件，而對其他的受力結構則講得很少。就整個鍋爐設備來說，除了受壓元件之外，需要進行強度設計的地方很多。特別是電站鍋爐，它是一種在高溫高壓作用下的結構復雜、體積龐大的熱能動力設備，任何部件的失效和破壞都會造成嚴重后果。

1.2這里不是采用強度計算的提法，而是采用強度設計的提法。

目的就是強調強度計算本身就是設計的內容。在國外，特別是美國和日本有時就直接把產品的強度計算稱為產品設計。不論從國外的情況看，還是從我國的實際經驗教訓看，都說明在鍋爐的設計中所要解決的技術問題，歸結起來就是兩個，一個是性能設計，一個是結構強度設計。

二、鍋爐強度設計的概括

2.1 鍋爐強度設計的相關技術知識

2.1.1 受力構件材料的選用和數據的選取。對強度設計來講，對材料的關心主要是下列幾個方面。①抗氧化溫度和最高允許使用計算壁溫。②合金元素對鋼材性能的影響。③材料強度標準值的制定及其隨溫度的變化。④鋼材的無塑性轉變溫度與水壓試驗溫度的確定。⑤制造工藝中的溫度選取及其對強度設計的影響。

2.1.2 強度理論的基本概念。強度這一名詞代表材料或構件對于荷載的抗力。一般它是指對斷裂的抗力，但有時塑性變形過大也能破壞構件或結構物的正常工作。所以有必要考慮塑性變形，大多數情況是不允許構件或結構整體達到屈服狀態。強度理論的目的是從簡單受力狀態的實驗結果去建立復雜受力狀態的強度條件，在工程上常用的有四個強度理論。

①第一強度理論--最大拉應力理論，所建立的強度條件是斷裂的

強度條件。②第二強度理論--最大伸長變形理論，所建立的強度條件也是斷裂的強度條件。③第三強度理論--最大剪應力理論，所建立的強度條件是塑性條件，在塑性理論中叫屈雷斯加（1ksca）條件。④第四強度理論--歪形能理論，所建立的強度條件也是埋性條件，在塑性理論中叫米賽斯（Mises）條件。一般而言，第一、第二強度理論適用于脆性材料，第三、第四強度理論適用于塑性材料。

2.1.3 安全系數與許用應力。有了材料強度的標準值，就可以根據安全系數求出強度設計中所用的許用應力。材料強度的標準值和安全系數都是由相關專家和權威單位確定的，具有很嚴格的科學性和很強的法律性。它是鍋爐強度設汁的最主要的基礎。材料強度標準值是根據大量的試驗數據統計并考慮所規定的可靠度和可靠度的置信度所確定的數值。安傘系數一般由兩部分組成，一部分是指對于不能預料的可能損害結構的各種因素的一個準備。另一部分是針對結構的重要性而加的一個系數。對靜強度的安全系數，對穩定的安全系數，對疲勞的安全系數，對壽命的安全系數，對斷裂力學量的安全系數是不相同的。各種規范、各個國家對安全系數的取值也不盡相同。

2.2 受壓元件的常規設計

一般都有標準可循，不必多講。但要知道，受壓元件一般涉及到圓筒殼、球殼、圓板、矩形板四種力學構件，從力學上講是一個很大的范圍。而且某些方面也要用到更高深的理論。要想對受壓元件的強度問題深入掌握就必須深入學習和掌握板殼的理論問題。

2.3調峰機組的疲勞壽命設計

這是一項技術性很強的工作，所涉及到的內容如下。①應力分析設計法的一般概念。②種類應力的計算。③荷載譜的確定，這是一項很復雜的工作，也是疲勞設計的基礎工作。④設計疲勞曲線的制定或選用，這又是一項疲勞設計的基礎工作。

2.4 鍋爐吊桿的計算

鍋爐吊桿是一個結構系統，由許多環節組成，對每一個環節都必須認真地設計才能真正保證吊桿的安全。所涉及到的內容如下：①按不利情況進行荷載的統計與分配，這是一項非常復雜非?；A非常重要的工作。②吊桿螺母的強度設計。一個重要的思想是吊桿螺母的旋合長度應大于普通緊固件螺母的旋合長度。這里推薦吊桿螺母高度m≥1。③吊桿及其螺紋端的強度設計。其中吊桿要按最高溫度部位進行設計。④吊桿環頭的強度設計。要用到環的理論。⑤銷軸的強度設計。⑥吊耳及連接焊縫的強度設計。其中吊耳也要用到環的理論。⑦安裝調整規范。這是一項必不可少的工作，沒有適當的安裝凋整過程是不能保證吊桿的安全的。

2.5 剛性梁的強度設計

所涉及到的內容如下：①爐膛壓力的確定及剛性梁的受力計算。要注意煤粉爐與循環流化床鍋爐的不間。②角部連接結構的強度設計。③剛性梁的強度和剛度計算。強度的要求是剛性梁不得產生塑性變形。剛度的要求是不能引起爐膛的大變形和爐墻的損壞。

2.6 鍋爐構架的強度設計

這是一項工作量很大的專門技術工作，一般不和其他結構的強度設計混一起，但對整合鍋爐而言，理應也是鍋爐強度設計的一項重要內容。對鍋爐構架的整體強度剛度計算現在都是采用專門的軟件，但在設計概念上有許多理論問題需要設計者掌握，才能做出正確的設計。特別是抗震問題和結構與構件的穩定是鍋爐構架強度設計的重點和難點。

2.7 焊接接頭的強度設計

這是鍋爐各種結構強度設計的蕈要一環，需要認真對待。對焊接接頭的強度設計主要掌握以下幾項內容。①焊接接頭的工作應力分布和工作性能。②基本假設。③焊縫尺寸。④荷載計算。⑤焊縫的承載能力不能低于連接件的承載能力；連接件的承載能力不能低于被連接件的承載能力。這是一條重要法則。

三、正確地認識計算機的作用

作為一種工具，計算機及其應用程序是非常重要的，它可以大大提高設計速度和計算的準確度，有些強度問題，必須用計算機才能完成。但是要真正發揮計算機程序的作用。首先必須具備足夠的專業知識，在產品設計中許多問題是要靠清晰的理論概念來判斷的。就是計算機計箅的結果是否合理，也要靠理論概念來判斷。有些設計概念本身就是采用計算機計算的前提條件，而不是算出來的。比如鍋爐構架中框架梁的布置、水平支撐的布置、垂直支撐的布置、大板梁支撐的布置等不能僅僅根據程序計算所得實際應力的大小來確定，而必須預先達到結構整體穩定的設計要求。在這種情況下，低應力桿，甚至零應力桿的存在是完全必要的。應當明確指出，許多結構計算程序，對穩定問題的反映是不夠充分的。而鍋爐構架的強度設計，恰恰是穩定問題起著決定性的作用。認為只要有了程序，沒有專業理論基礎知識就能搞好強度設計，是一個極大的誤會。