产品设计与市场调研

产品设计与市场调研第一章设计程序与产品开发流程本章重点现代设计方法的种类产品开发流程产品设计的展开方式本章难点产品设计程序的理解、记忆与应用现代设计方法的掌握本章课时：8学时导入：企业所进行的产品开发工作总是希望能将全新的产品或服务观念带进市场，以最大限度地取得经济效益。产品开发的过程是一系列相互关联的活动的整合，包括调查、设计、广告、销售、服务等诸多活动。产品设计包含在产品开发的过程之中，由各项符合市场开发与商业运作的技术活动构成。本章将介绍常用的现代设计方法，分析企业的产品开发流程，并对工业产品设计的一般程序进行详细分析。1.1现代设计方法概述为了更好的生存和适应环境，人类制造了各种各样的用具及其他多种人工制品。可以说，自存在以来，人类一直都在从事着设计。在大多数情况下，人们的设计都受到直觉思维的支配。十分激烈的情况下，企业必须及时地发现需求，并快速开发新产品以占领市场扮.额，传统的那种依靠天赋灵感的创新设计方式显然已不能满足要求，而必须要有相关的设计理论作为指导。这样，企业才可能以更短的时间、更低的成本为用户提供更优的产品，企业也才可能在激烈的市场竞争中占有一席之地。企业与学术界对设计理论的研究已进行多年，并已围绕各自的研究领域提出了多种相互独立的产品创新设计理论，如绿色设计((GD)，虚拟现实(VR)与虚拟设计(VD)，逆向工程(RE)，并行工程((CE)和通理论((GDT)等，虽然它们都各有侧重，但研究的内容却趋于一致，主要涉及产品设计的过程、设计的目标，以及与设计相关的资环境等。1.1.1绿色设计绿色设计是20世纪90年代初期围绕在发展经济的同时如何节约资源、有效利用能源和保护环境这一主题而提出的新的设计概念和方法，被认为是实现可持续发展的有效途径之一。1．绿色设计的定义绿色设计(GreenDesign,GD),通常包括生态设计(EcologicalDesign,ED)、环境设计(DesignforEnvironment)和生命周期设计(LifeCycleDesign)或环境意识设计(EnvironmentalConsciousDesign,ECD)等，是指在产品的整个生命周期内，着重考虑其环境属性(可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等)，并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等。2.绿色设计的内容绿色设计是基于产品全生命周期进行考虑的，其内容涉及到材料的选择与管理以及产品使用过程中对人与环境的影响等。（1）产品全生命周期如下图所示，传统的产品开发过程中只考虑原料投入、材料加工、产品制造以及商品流通这四个部分的内容，产品作为商品上市以后的工作，例如产品的使用、维修、回收、重新利用等问题是很少在开发设计阶段就进行考虑的。产品全生命周期在传统产品生命周期的基础上，还包含了对产品的消费、使用与服务、报废回收、零部件拆卸与再利用、可重复利用的材料遴选、产品报废处理及其对环境的影响等方面的考虑，也就是对一个产品围绕其原料、加工、制造、销售、维修、分解、报废等一系列问题进行全方位的考虑。在产品全生命周期的过程中，可以通过直接回收利用、可利用成分再制造、材料回收再加工和原材料再生四条途径达到延长其生命周期的目的。绿色设计也正是在此基础上提出的，要求在产品开发设计的初期即对此有所考虑。(2)材料的选择在设计之初，据绿色设计的要求，设计人员就应该优先选择环保材料，如无毒无污染的材料·可回收或可重复利用的材料，尽量少用稀有及不易降解的原材料。此外，设计人员选用材料种类还应该尽可能地少，这样既便于回收处理又可降低产品成本。例如，在日常生活用品的设计中应尽量减少采用稀有材料，可以采用资源相对丰富就竹制筷子以减少对木材的消耗。绿色设计首先应要求构成产品的材料具有绿色特性，在产品的整个寿命周期内，这类材料应有利于降低能耗、环境负担最轻。具体来说：⑴所用材料应是低能耗、低成本、少污染的材料。这是对所用材料自身来说。⑵所用材料应是易加工且加工中无污染或污染最小。这是对材料制成零件的制造过程来考虑。⑶所用材料应是易回收、易处理、可降解、可重用。这是从产品报废后易于处理的角度考虑。绿色设计要求选择可降解材料。国外已开始采用废弃后在光合作用或生化作用下能自然分解的塑料制作包装材料。在我国，福州塑料科学技术研究所与福建省测试技术研究所已率先成功研究出由可控光塑料复合添加剂生产一种新型塑料薄膜的技术。这种塑料薄膜在使用后的一定时间内即可降解成碎片，溶解在土壤中被微生物吃掉，从而起到净化环境的作用。这种新薄膜可用于垃圾袋、包装袋、农用膜等。可回收材料：许多材料如塑料、铝等均可回收使用。因为这些材料回收后的性能基本不变，或下降很少。使用可回收材料不但可减少资源的消耗，而且可以减少原材料在提炼加工过程中对环境的污染。如计算机的显示器外壳、键盘等都可使用可回收塑料来制作。如果可回收塑料的性能不能满足零件的要求，可考虑在可回收塑料中加入一定比例的新塑料粒子，以改善其性能。如美国设计是利用再生材料制成的双层波纹纸板代替木板制作包装用的托架，与木材相比，同强度的托架其重量减少四分之三，更重要的是其本身还能被再次处理循环利用。(3)易拆卸性设计绿色设计要求在产品设计的过程中就考虑组成产品的零部件的可拆卸性，产品拆卸的方便性既关系到用户的使用过程与操作体验，也是零部件回收及重复利用的前提，因此易拆卸性是绿色设计的一个重要内容之一。(4)模块化设计与标准件的应用产品的模块是一组具有同一功能和接合要素(指联接件间的配合或啮合;的，性能、规格或结构不同但却能互换或通用的单元。模块化设计常用的方法就是在对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用的功能模块，使用户可以根据自己的需求，对这些模块进行选择和组合，以构成不同功能或功能相同但性能不同的产品。模块化设计有利于产品的更新换代，可以缩短设计周期，降低成本。采用模块化的办法，可以丰富产品族的适应性，使用户能够根据自身具体的需求组合个性化的产品或功能。同时，模块化设计，特别是标准件的采用，可以降低产品开发的成本，提高产品的回收利用率，符合绿色设计的要求。（5）可回收或可重复利用的设计回收设计就是在进行产品设计时，充分考虑零部件及材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与可回收性有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的充分有效利用，并在回收过程中对环境污染最小的一种设计思想和方法。可回收设计与材料的选择、产品零部件的易拆卸性、模块化设计等内容都密切相关，通过回收与重复利用，可以使废旧产品的材料和零部件、标准件得到最大限度的再利用，从而减少新产品开发的资源耗费。降低生产成本。3.绿色设计在工业设计中的应用目前，绿色设计思想对工业设计界已经产生了一定的影响，结合非物质设计的理念，设计领域经历了“非物质第三种生活方式”的广泛讨论，触及到日常生活的方方面面。在设计的过程中，设计师开始重视服务、体验等非物质性的内容，改变了以往专注于物质产品本身的现象。比如对于PC的设计，其实用户需要的并不是机箱外壳、电子元器件等物品本身，而是PC所能为用户的学习、办公和游戏等活动提供的各种功能与服务。在交通设计领域，结合绿色设计的理念，已经发展出绿色交通(GreenTransport)的概念。从本质上讲，就是改变耗费资源的传统设计模式，基于资源耗费与分配的考虑，强调提供交通服务(尤其是可共享的交通服务，如公共交通)，设计的关注点放在从一个地方到另一个地方的出行服务上，致力于构建一种全新的、节能的、环保的出行方式与交通环境。1.1.2虚拟现实与虚拟设计近年来，虚拟现实技术被越来越多地应用于科学研究与新产品开发的过程中.已逐渐被认为是重要的科学探索工具之一。利用这项技术，在新产品、新计划或者新概念还远远没有成为现实之前，人们就能够以较为现实的方式对其进行观察和探索。1．虚拟现实虚拟现实(VirtualReality,VR)是一种先进的计算机用户接口技术，它将人和外部世界隔离开来，通过给用户同时提供诸如视觉、听觉和触觉等各种直观、自然的实时感知交互手段，使用户具有身临其境的感觉，从而使人们能够更逼真地观察所研究的对象，更自然、更真实地与对象进行交互操作。虽然虚拟现实系统是计算机多媒体技术高度发展的结果，但是它不同于一般的计算机绘图系统、也不同于一般的模拟仿真系统，它不仅能让用户真买地看到一个环境，而且能让用户真实地“‘感受”到这个环境的存在，并让用户能与该环境进行自然的交互操作。总结起未，虚拟现实系统具有以下几个基本特点:A．沉浸感(Immersion)B．交互性(Interaction)C．自主性(Autonomy)D．想象力(Imagination)E．多感知性(Multiperceives)综上所述，虚拟现实系统的功能由创建虚拟世界和人与虚拟世界之间的人机交互操作所组成，因此可以将虚拟现实的硬件构成分为四个部分：虚拟世界生成设备、感知设备(生成多通道刺激信号的设备)、跟踪设备(检测人在虚拟世界中的位置和方向)和基于自然方式的交互设备。a.沉浸感(Immersion)用户作为主角存在于虚拟环境中，通过多维方式与计算机所创建的虚拟环境进行交互，产生身临其境的感觉，与虚拟坏境融为一体，在该环境中，操作者应能很好地感觉到各种不同的刺激。b.交互性(Interaction)操作者能够对虚拟现实系统中的对象进行“操作”，并且“操作”的结果应能够被操作者准确、真实地感觉到。即操作者从虚拟现实环境获得反馈的自然程度和对虚拟对象的可操作性。c.自主性(Autonomy)虚拟环境中的对象除了具有几何信息，还应该包含物理、运动等信息，使之依据其内在的属性和各种物理规律产生自主的运动。它对用户的操作做出反应，让用户感觉到它是“有生命的”和“自主”。d.想象力(Imagination)用户沉浸在虚拟现实所提供的多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。c.多感知性(MuItiperceives)也称为全息性，即虚拟现实系统能提供的感觉通道和获取信息的广度和深度，旨在提供多维感觉通道和类似现实世界的全面信息，使用户达到身临其境的感受。2．虚拟设计虚拟设计(VirtualDesign,VD)目前还没有一个严格的明确的定义，但是其特点却是明确的。粗略地说，可以将虚拟设计做如下定义:虚拟设计是以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象的设计手段。借助这样的设计手段，设计人员可以通过多种传感器和多维信息环境进行更为自然的交互，从而帮助深化概念和萌发新意。虚拟现实技术与已经高度发展的CAX(CAD、CAM、CAS等)系统的有机结合，为产品的创意、变更以及工艺优化提供了虚拟的三维环境。设计人员借肋于这样的虚拟环节可以在产品设计过程中，对产品进行虚拟的设计、修改、加工、装配、仿真和评价，进而在设计的初期就可以尽可能地避免设计缺陷，有效地缩短产品的开发周期，同时降低产品的开发成本和制造成本。目前。虚拟现实及虚拟设计技术在产品的概念设计、装配设计、人机工程学与仿真评价等方面都得到了广泛的应用。通过虚拟现实，如果在虚拟产品开发的过程中能或多或少地接触到视觉、听觉，甚至是触觉信息，使设计人员不仅能看到和听到产品，而月_在一定程度上感觉到它的存在，感到其表面的纹理，在装配的时候能感受到阻力的作用，这样能极大地提高虚拟现实环境的沉浸性，激发工程师的创新灵感，从而提高产品开发的效率。1.1.3逆向工程传统的产品开发模式通常从概念设计开始，设计产品的图样，制造出样件，再制造模具，最后才批量生产。我们把这种产品开发模式统称为顺向工程(ForwardEngineering)或者正向工程。在顺向设计的模式下，产品设计过程是一个“从无到有”的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入到制造流程中，完成产品的整个设计制造周期。逆向工程技术(ReverseEngineering,RE)，