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第二章产品设计第二章产品设计1、产品设计过程2、面向顾客的产品设计3、面向可制造与可装配的产品设计4、技术选择与管理掌握掌握掌握了解第一节产品设计过程产品设计——将顾客需求或新产品构思变为具体产品的一个实现过程。1．产品设计任务的基础——市场的需求•这是产品设计的出发点2．产品设计具有创新性创新——并不是每件产品的设计都是创造性的，但总要有针对“满足顾客需求”的某些新的功能、新的特性或新的外观。一、产品设计及其特点•3．产品设计工作的社会性•应该考虑社会需要、市场状况、经济水平、环境保护以及社会风俗等。•4．产品设计目标的先进性•新产品的技术含量越高，产品的寿命周期就越长。•5．产品设计是一个复杂系统工程•涉及机械、电子、材料等多学科技术，需要多学科的人员共同参与。一、产品设计及其特点•产品设计对企业生存影响巨大•在设计阶段发现并改进产品的某一缺陷所需成本是1美元的话，那么在制造过程中将要花10美元才能纠正，如果产品已经制造出来，想改进这一缺陷，将要花100美元或更多，甚至无法挽回。由此可见，产品设计对企业经济效益的影响是巨大的。一、产品设计及其特点方案设计技术设计工作图设计二、产品设计过程二、产品设计过程1、方案设计–明确设计思想和技术原理；–正确地进行选型；–确定新产品的基本结构和参数。对于一般的机械产品而言，应包括总体方案设计和外观造型设计、产品参数及性能指标计算、产品简略总图、传动系统略图，原理结构图等。•（1）编制设计技术建议书•（2）系统功能分析•（3）原理方案设计•（4）初步的结构方案设计•（5）方案设计评审方案设计的具体内容2．技术设计•详细地设计产品的结构和零部件组成，对具体的结构参数进行比较、计算，最终确定主要尺寸、材料、零件空间布置等。•技术设计的结果包括产品总图、部件结构图、重要部件零件图和分析计算说明书等资料。二、产品设计过程3．工作图设计作图设计又称图纸设计或详细设计。工作图设计阶段要完成全部的部件及零部件图纸设计和零件明细表、产品说明书等任务。工作图设计是对功能结构设计的补充，其重点放在详细地规定各个零件的形状、尺寸、表面形态、材料及其他技术要求。二、产品设计过程三、产品设计的原则1．需求原则•（1）切忌“闭门造车”•（2）应该从动态的角度去观察顾客需求•（3）不仅要关注显需求的变化，而且要注意识别隐需求。•2．效益原则设计人员应时刻把设计与预期的效益紧密联系起来，以产品整个寿命周期费用最低为目标，同时要注意兼顾生产的经济性和使用过程的经济性。3．简化原则在确保产品功能的前提下，应力求简化设计，这是降低成本、确保质量、提高可靠性的重要措施之一。4．信息原则——指设计过程中要不断地进行信息交换，包括设计内部和外部的信息交换以及设计内部的信息交流。5．合法原则合法是指符合相关法律、法规的规定，符合国家政策以及相关的标准化原则。三、产品设计的原则•以下为汽车设计制造全过程，大致包括以下几个步骤，手绘初步设计，效果图，制作油泥模型，制作样车，风洞实验，模拟碰撞实验，路试，实车碰撞实验等。•汽车造型的设计也要有效果图，将设计师对新车形状的构思反映在图画上，这里面的内容有整车的形状，色彩，材料质感及反光效果等，作为开发人员表述造型的构思和初步选型的参考。•效果图由具有工业造型技术能力的开发人员完成，采用水彩、彩铅或者素描等方式绘制。•效果图分为车身造型效果图和车身内饰效果图两种，车身造型效果图要表现出车型前面、侧面和后面三者的关系，同时也要表现出车门拉手，倒后镜、刮水臂、车牌位置等结构细节。•车身内饰的效果图主要表现出仪表板、中控台、门护板、座椅及相互之间的空间位置。•由于车厢内部难以用一面图表达清楚，所以有些效果图是针对某些位置而单独绘制的。•设计师手绘效果图•画图的工具：•铅笔可以用2B的普通铅笔画草图。画精细的效果图时应该有一支0.5的自动铅笔，用2B以上的笔心。•马克笔分水性和油性两种。油性马克笔易干、不易渗，表现效果较好。水性马克笔的色彩和种类很多。笔尖有各种粗细，最好是买两头的（一头粗一头细）。较好的马克笔都是进口的，一般都要10元/支左右，要配齐各种颜色所费不菲，不过黑色、深灰、浅灰是必备的，而其他颜色就可以用小朋友画画的水彩笔来代替，十几元有12色的，24色等等，张就着用是可以的。•色粉色粉有条状、块状、粉末状等等，市面上最常见的是色粉棒。注意是色粉棒（pastel）而不是油画棒（oilpastel）。国产的24、36色一盒大约二、三十元，我用的一盒德国“Faber-Castell”24色的要200元。•水粉在表现中用的相对较少一些。•纸张专用的马克笔，不会起毛和渗水，用意来非常的好；•用光滑的白色硬纸板效果也不错。专业设计师画的图一般是A2或A3的，便于携带也可用A4大小。•尺规有时候画曲线会用到。•手写板使用来在电脑上画草图或效果图的，要直接连接在电脑上。•油泥的制作过程•将平面构思立体化、具体化，就是将设计构思实物化，将纸面的东西用形体表现出来，让设计人员进行更细致和具体的探讨。•第一步就是选择确定几幅效果图，依图做缩小比例的汽车油泥模型或石膏模型，比例为3:8（美、英等英制国）或者1:10、1:5等。•小比例模型的好处就是可以反复修改，成本低廉，如果一开始就做全尺寸模型，并在大模型上反复修改，就会消耗大量的时间和人力。•由于现代轿车生产的规模化，任何设计上的错误都会导致巨大的损失和浪费，因此设计师在缩小比例车模上进行研制是必不可少的一环工作。•制作样车•样车是一辆具有试制性质，能够驾驶运行的汽车。•样车试制仍是一个不断修改的过程，但这种修改是为今后正式投产做铺路的。•在样车试制阶段，很多在造型设计过程中的不足之处会更真实地反映出来。•例如在绘图或在模型上能够制造的东西，可能在实际生产中会有工艺上的困难；•也可能会耗费过大，成本下不来；•也可能在装配上会产生干涉，安装困难，等等。•造型设计人员仍然要跟踪工作，对样车的造型设计进行全面的检查，并根据设计要求进行修改。•只有经过多次的反复修改，一辆经得起实际考验的造型方案才能实现，并做为今后生产的依据。•因此，汽车造型设计的过程是一个不断探讨不断修改不断完善的过程，最后拿到生产线的图纸很可能与最初的构思有很多不一样的地方，甚至大相径庭，这是一种很正常的现象。•传统的造型设计过程的最大缺陷是车身曲线需要依靠人力经过绘画－模型－图板等多次反复测量反复修改才能确定，耗费大量的劳动和时间，而且设计精度也难以保证，因此，用计算机代替部分人的劳动，是必然的趋势。•风洞实验•模拟碰撞实验•路试•实车碰撞实验面向顾客的产品设计，是指在产品设计阶段就要考虑产品对顾客需求的满足程度，按照顾客的需要赋予产品应当具备的功能以及偏向顾客的喜好设计产品的外形和特性等。第二节面向顾客的产品设计•质量功能展开是一种将顾客的要求引入产品设计规范，把顾客要求转化成设计要求、产品特性、工艺要求、制造要求的多次分析方法。•基本原理：–量化分析顾客需求与工程措施间的关系度，经数据分析处理后找出对满足顾客需求贡献最大的工程措施，即关键措施，从而指导设计人员抓住主要矛盾，开展稳定性优化设计，开发出满足顾客需求的产品。一、质量功能展开（QualityFunctionDevelopment—QFD）6西格玛6西格玛1西格玛＝690000次失误／百万次操作2西格玛＝308000次失误／百万次操作3西格玛＝66800次失误／百万次操作4西格玛＝6210次失误／百万次操作5西格玛＝230次失误／百万次操作6西格玛＝3.4次失误／百万次操作7西格玛＝0次失误／百万次操作什么是6西格玛σ是希腊文的字母，是用来衡量一个总数里标准误差的统计单位。一般企业的瑕疵率大约是3到4个西格玛，以4西格玛而言，相当于每一百万个机会里，有6210次误差。如果企业不断追求品质改进，达到6西格玛的程度，绩效就几近于完美地达成顾客要求，在一百万个机会里，只找得出3.4个瑕疪。6西格玛（6Sigma）是在九十年代中期开始从一种全面质量管理方法演变成为一个高度有效的企业流程设计、改善和优化技术，并提供了一系列同等地适用于设计、生产和服务的新产品开发工具。继而与全球化、产品服务、电子商务等战略齐头并进，成为全世界上追求管理卓越性的企业最为重要的战略举措。6西格玛逐步发展成为以顾客为主体来确定企业战略目标和产品开发设计的标尺，追求持续进步的一种质量管理哲学。何谓6西格玛质量一个公司的产品质量是这家公司整个营运的结果，影响的因素很多，错综复杂。Motorola公司用6西格玛质量标出其目标，使复杂的问题变的容易了解。在Motorola，6西格玛质量水准的意义如下：•1.3.4PPM(不良率或缺点数为百万分之三点四)2.99.99966%产品为无缺点。3.提供一个与竞争者比较的基准，为TQM提供一个衡量的基准。4.可以了解距离无缺点有多远。成功事例(一)GE公司JackWelch6西格玛“是GE从来没有经历过的最重要的发展战略。1995年末开始推行6西格玛；推行西格玛节约的成本收益3亿美圆/1997、7.5亿美圆/1998、15亿美圆/1999；利润率从13.6%/1995提高到16.7%/1998市值突破30000亿美圆JackWelch先生为GE制定的三大发展战略：6西格玛、产品服务、全球化，使GE迅速发展成为全球最大、最成功的多元化经营的跨国集团。成功事例(二)联信公司LarryBossidy从1994年开始推行6西格玛推行6西格玛的收益累积超过20亿美圆利润率超过14%/1999是市值增长最快的企业1．质量屋将顾客对产品的需求信息用特定的矩阵形式展示出来，所得到的矩阵叫“质量屋”矩阵。构造质量屋矩阵是QFD的核心内容。一般的质量屋由六个部分组成，如图2-2所示质量特性指标•1．价值工程的基本原理–价值工程是指在功能分析的基础上，致力于以最低的总成本可靠地实现用户所需要功能的有组织的创造性活动。•价值工程的核心内容可以用下面公式来表达•价值＝功能／成本•即：V=F/C二、价值分析与价值工程（1）可靠地实现用户所需的功能是价值工程最根本的要求；（2）价值工程的目的是以最低的总成本可靠地实现顾客所需的功能；（3）功能分析是价值工程的关键；（4）价值工程是一项有组织的创造性活动。这一公式概括了以下几方面的内容：2.提高产品价值的途径和产品设计开发方向（1）在保持成本的基础上，提高功能（2）保证功能，降低成本（3）成本有所提高，功能大幅度提高（4）功能有所下降，但成本大幅度降低（5）成本下降，功能提高（1）搜集情报资料（2）功能定义---零部件的功能的表达（3）功能整理---使用功能和品味功能（4）功能成本分析（5）功能评价---金额形式、评分形式（6）价值分析---V=F/C（7）创新与方案评价---改进方案、评价3．价值工程在产品设计中的应用第三节面向可制造与可装配的产品设计一、产品设计与产品寿命周期1.传统的产品设计和开发过程，是以顺序的任务方式完成的。整个过程被分割成若干串联的阶段，每个阶段的启动需以上一阶段的完成作为前提。2.产品寿命周期是指产品从规划、设计、生产、装配、销售、使用、维护保养直到回收再利用的全过程。•产品生命周期分四个阶段：–引入期、成长期、成熟期、衰退期。•产品设计与产品寿命周期关系•P27——图2-6•面向产品寿命周期的设计意味着，在设计阶段就考虑到产品寿命历程的所有环节，以求产品全寿命周期所有相关因素在产品设计阶段就能得到综合规划和优化。•面向产品寿命周期的最终目标是尽可能在质量、环保等约束条件下缩短设计时间并实现产品全寿命周期总成本最低。二、并行工程---CE(ConcurrentEngineering)1．并行工程的概念并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程的系统方法。这种方法要求产品开发人员从设计一开始就要考虑产品整个寿命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和顾客需求。（1）严格按照“市场分析-产品设计-制造-维修”的顺序逐一展开的；（2）每项