時間：2022-12-06 06:48:35
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞：產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級
產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是指一個國家國民經(jīng)濟系統(tǒng)中各個產(chǎn)業(yè)之間比例關(guān)系和相互聯(lián)系的形式，而所謂產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級則是指三次產(chǎn)業(yè)之間和每次產(chǎn)業(yè)內(nèi)部從既有的均衡與協(xié)調(diào)出發(fā)通過技術(shù)進步、產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品創(chuàng)新，形成從量到質(zhì)的突破，從而實現(xiàn)新的均衡與協(xié)調(diào)。探討現(xiàn)階段產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展如何推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，借鑒有益經(jīng)驗，因勢利導(dǎo)地加快我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級，有效地提升我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的級次與整體素質(zhì)，可為實現(xiàn)經(jīng)濟目標打下堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。
產(chǎn)品創(chuàng)新和產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新
產(chǎn)品創(chuàng)新指的是將新產(chǎn)品的構(gòu)思或生產(chǎn)程序首先作為商業(yè)用途。產(chǎn)品創(chuàng)新的角度，其主要的目的自然希望借由創(chuàng)新帶來有形的價值。一方面培植自己的發(fā)展實力，另一方面又有豐富的利潤，以維持事業(yè)本身的營運。本文中所謂的產(chǎn)品是包含產(chǎn)品的創(chuàng)新、實現(xiàn)至使用的整個概念，也即經(jīng)濟學(xué)所謂狹義商品的定義。
產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新是基于現(xiàn)代設(shè)計理論和方法，應(yīng)用微電子、信息、管理等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、用戶滿意的價格和款式（造型色彩）、提高產(chǎn)品的功能、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期為目的的一切設(shè)計技術(shù)的總稱。產(chǎn)品創(chuàng)新理論、方法與工具技術(shù)研究的宗旨是從產(chǎn)品的工作特性和功能目標出發(fā)，在特定技術(shù)、經(jīng)濟和社會等具體條件下，根據(jù)相鄰學(xué)科的原理，創(chuàng)造性地設(shè)計產(chǎn)品，并使其在技術(shù)及經(jīng)濟上達到最佳水平。該技術(shù)鼓勵設(shè)計人員，從原來固有的常規(guī)設(shè)計模式中跳出來，用新觀點、新原理、新方法來設(shè)計新產(chǎn)品。在發(fā)明了新產(chǎn)品后，在技術(shù)領(lǐng)先的有利條件下，將該技術(shù)領(lǐng)域擴展，并形成此方面的技術(shù)優(yōu)勢。換句話說，設(shè)計的目的在于增進產(chǎn)品在技術(shù)上新的操作功能及整體品質(zhì)。整體品質(zhì)包含產(chǎn)品外觀、表面處理、信賴度等，它融入在整個產(chǎn)品創(chuàng)新的程序中。這說明了產(chǎn)品創(chuàng)新也等于技術(shù)創(chuàng)新，也是設(shè)計創(chuàng)新。
產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計不是形而上學(xué)的空談設(shè)計，也不應(yīng)該是盲目的改造或創(chuàng)新，它是要真正解決問題，滿足用戶需求和期望值的創(chuàng)造。設(shè)計創(chuàng)新需要依賴于設(shè)計者高瞻遠矚的眼光，通過運用獨特的思維和集體智慧，獨具慧眼，分析潛在需求，科學(xué)地預(yù)測未來市場需求和趨勢，充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)新能力，以前瞻性和獨創(chuàng)性的產(chǎn)品，創(chuàng)造和開發(fā)新的市場空間。
產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的作用機制
產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級（如圖1）主要是指產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改善和產(chǎn)業(yè)素質(zhì)與效率的提高；同時也是產(chǎn)業(yè)由低層次向高層次的轉(zhuǎn)換過程。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級不但包括產(chǎn)業(yè)總量的增長，而且包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向高層次、合理化方向發(fā)展。
伴隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，世界產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的加快，各國都積極地進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，力爭占據(jù)有利地位。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級就是要通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，改造勞動密集型產(chǎn)業(yè)，擴張和強化資本或技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，發(fā)展知識密集型產(chǎn)業(yè)。具體來說，就是要求企業(yè)重視產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展，包括產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新，從而提高產(chǎn)業(yè)素質(zhì)和效率，進而達到推動產(chǎn)業(yè)升級的目的。企業(yè)應(yīng)該增強設(shè)計開發(fā)新產(chǎn)品的能力，同時積極進行品牌建設(shè)，提高產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值，提高產(chǎn)品差異性，實現(xiàn)從量的擴張向質(zhì)的提高的轉(zhuǎn)變，以企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新來帶動有層次差異的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的形成。
產(chǎn)品創(chuàng)新是企業(yè)領(lǐng)先的重要保證，我國企業(yè)只有創(chuàng)新才能在世界領(lǐng)域占有一席之地。創(chuàng)新實際上就是個性化的體現(xiàn),是差別化設(shè)計的過程。只有提高創(chuàng)新能力，在技術(shù)上取得重大突破，保有自己的核心技術(shù)優(yōu)勢；生產(chǎn)、制造出別的國家所沒有的產(chǎn)品，并且是別人難以模仿的產(chǎn)品，提高核心競爭力，企業(yè)才能永葆生機，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)才能優(yōu)化升級。
產(chǎn)品創(chuàng)新主要通過刺激社會需求，改變勞動力分工結(jié)構(gòu)，造成市場貿(mào)易格局差別化等方面，從而促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改變、升級（如圖2）。
（一）社會需求
產(chǎn)業(yè)存在的基礎(chǔ)是社會需求，而需求結(jié)構(gòu)卻受到產(chǎn)品創(chuàng)新的影響和制約。產(chǎn)品創(chuàng)新和社會需求結(jié)構(gòu)之間也存在著很強的互動關(guān)系，需求結(jié)構(gòu)的變化也對產(chǎn)品創(chuàng)新的進一步發(fā)展起到一定程度的反作用。日本新力的新產(chǎn)品開發(fā)研究指出，一個新產(chǎn)品研發(fā)的成功可以歸因于市場需求與技術(shù)發(fā)展的密切配合。有了需求，產(chǎn)業(yè)發(fā)展才有方向和目標。可是如果沒有技術(shù)創(chuàng)新作支撐，沒有設(shè)計創(chuàng)新作先導(dǎo)，需求結(jié)構(gòu)對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響將是極其緩慢的。
人們對產(chǎn)品的期望是無窮盡的，然而能否實現(xiàn)這些產(chǎn)品就是企業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢所在。設(shè)計創(chuàng)新提供了無限的創(chuàng)意，技術(shù)創(chuàng)新將這些概念一實現(xiàn)；而且一旦科學(xué)技術(shù)上有重大突破，就會極大刺激新需求。可見，產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展直接促使技術(shù)水平的提高。產(chǎn)品創(chuàng)新通過降低成本，擴大市場，推動需求來促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。產(chǎn)品創(chuàng)新還將帶來投資需求結(jié)構(gòu)的改變，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動，優(yōu)化資源配置。
（二）勞動就業(yè)
勞動力就業(yè)結(jié)構(gòu)是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的一種表現(xiàn)形式，就業(yè)結(jié)構(gòu)也是技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新作用于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的一個媒介和傳導(dǎo)。產(chǎn)品創(chuàng)新是勞動就業(yè)結(jié)構(gòu)改變的前提條件之一。因為技術(shù)創(chuàng)新帶來科學(xué)的進步，技術(shù)的成熟，促進勞動分工不斷細化和生產(chǎn)專業(yè)化，腦力和體力勞動的比例也發(fā)生了變化，勞動生產(chǎn)率得到大幅度提高。分工細化能夠使員工最大限度地發(fā)揮自己的才能，勞動力的科學(xué)合理配置直接促進了企業(yè)管理水平的發(fā)展。產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展正是通過改變勞動就業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化生產(chǎn)要素的組合，改善企業(yè)運作效率，從而促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到升級。
（三）市場貿(mào)易
技術(shù)差距理論和產(chǎn)品生命周期理論從不同的角度闡明了技術(shù)進步的作用。技術(shù)的差異造成市場貿(mào)易的差異，這也成為比較各國、各地區(qū)優(yōu)勢的決定性因素。因此，市場貿(mào)易的差異歸根結(jié)底還是技術(shù)和結(jié)構(gòu)的差異，通過對貿(mào)易結(jié)構(gòu)的改善可以提高產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的進度。
產(chǎn)品創(chuàng)新通過增強企業(yè)競爭力，進而影響市場貿(mào)易結(jié)構(gòu)。市場競爭力一般取決于成本、品質(zhì)、附加值和品牌等幾個因素，技術(shù)直接影響產(chǎn)品成本的高低與品質(zhì)的優(yōu)劣，設(shè)計則對產(chǎn)品附加值和品牌起著重要作用。這些因素中的任何一個都離不開產(chǎn)品創(chuàng)新，并體現(xiàn)了產(chǎn)品創(chuàng)新的能力。市場貿(mào)易的競爭核心很大程度上取決于技術(shù)競爭，技術(shù)競爭的高標準、高要求推動著技術(shù)創(chuàng)新，而技術(shù)存在和發(fā)展的前提就是必須優(yōu)先保證產(chǎn)品質(zhì)量。
產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展通過社會需求、勞動就業(yè)和市場貿(mào)易這三個方面，直接或間接地作用于產(chǎn)業(yè)素質(zhì)和效率，優(yōu)化生產(chǎn)要素的組合，提高技術(shù)水平、管理水平和產(chǎn)品質(zhì)量；進而促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，社會資源的有效利用與優(yōu)化配置，最終達到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。
發(fā)展產(chǎn)品創(chuàng)新促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的對策建議
（一）以政策鼓勵企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展
政府應(yīng)當發(fā)揮重要的推動作用，引導(dǎo)與激勵企業(yè)開展產(chǎn)品創(chuàng)新，加強產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和人才隊伍建設(shè)。設(shè)立工程技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新基金，鼓勵產(chǎn)學(xué)研三方來申請這樣的基金，以基金和企業(yè)投資、地方政府投資相結(jié)合，支持和推動全國各地的產(chǎn)品創(chuàng)新，使其成為全國普遍的行動。國家要制定和實施促進產(chǎn)品創(chuàng)新的政策，大力支持開展產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計及相關(guān)的研究和學(xué)術(shù)活動，增強產(chǎn)品創(chuàng)新研究的技術(shù)支撐手段，促進我國產(chǎn)品創(chuàng)新能力的提高。
創(chuàng)造條件，大力促進產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計人才的儲備。其中包括藝術(shù)、科技、人機工程、市場需求分析、市場經(jīng)營等領(lǐng)域的多學(xué)科、全方位的產(chǎn)品創(chuàng)新人才。采用一些優(yōu)惠措施引進并保留創(chuàng)新型人才，同時注重這類人才的教育培養(yǎng)。
利用產(chǎn)業(yè)集群的優(yōu)勢，促進產(chǎn)業(yè)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)集群的一個最主要優(yōu)勢是其創(chuàng)新的效應(yīng)，由于產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)的企業(yè)和其他機構(gòu)聚集在某個特定的區(qū)域內(nèi)，而且集群內(nèi)存在創(chuàng)新的條件和環(huán)境，所以對企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展具有促進作用。政府應(yīng)當制定政策幫助推進地方產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展，同時通過創(chuàng)新主體企業(yè)的良性互動來對產(chǎn)業(yè)集群發(fā)生作用。
（二）增強自主創(chuàng)新能力
必須通過各種形式和方法提高企業(yè)的自主技術(shù)創(chuàng)新能力，加快形成以企業(yè)為中心的技術(shù)創(chuàng)新體系。重點推進企業(yè)建設(shè)一流的研究與試驗條件，支持社會發(fā)展技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)體系，建立和完善企業(yè)自主創(chuàng)新的支撐平臺。企業(yè)作為創(chuàng)新設(shè)計的主體，應(yīng)該積極轉(zhuǎn)變意識，根據(jù)市場需求，大力投入新產(chǎn)品的開發(fā)研究，轉(zhuǎn)變過去產(chǎn)品生產(chǎn)主要靠模仿的局面。通過設(shè)計水平的不斷創(chuàng)新和提高，促進技術(shù)的進步，開發(fā)自主創(chuàng)新產(chǎn)品，使得企業(yè)具有更高層次的競爭力。高層次競爭優(yōu)勢則以核心技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)品或服務(wù)上的差異為核心。這很大一部分來源于企業(yè)和產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的創(chuàng)新意識和氛圍，而這種高層次的競爭力給企業(yè)的發(fā)展帶來無限發(fā)展前景，改變企業(yè)與其價值鏈上其他企業(yè)之間的分工，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)內(nèi)的結(jié)構(gòu)調(diào)整。
（三）提高協(xié)調(diào)發(fā)展技術(shù)、設(shè)計和市場的有效管理能力
關(guān)鍵詞：民用產(chǎn)品；創(chuàng)新設(shè)計；方便面盒
基金項目：2016年河北省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目：“可伸縮式方便面餐盒的創(chuàng)新設(shè)計”（201610084013）研究成果
中圖分類號：F76 文獻標識碼：A
原標題：淺談民用產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計――以可伸縮式方便面盒的設(shè)計為例
收錄日期：2017年1月9日
一、民用產(chǎn)品設(shè)計的理念支撐
產(chǎn)品的設(shè)計創(chuàng)新應(yīng)當運用理性的方法，以解決問題為目的，而增加設(shè)計本身的創(chuàng)造力，理性的方法是以正確的理念為指導(dǎo)所蘊生出來的；而“有用”、“可用”、“易用”、“好用”這四點，便可為我們的民用產(chǎn)品設(shè)計的理念做支撐。
任何產(chǎn)品的催生都有一定的原因，然而這些原因的多樣性是我們所不能估量的；但是這些原因會伴隨一系列問題的提出而得到相應(yīng)的解決辦法，這些辦法的長久生存就是依靠這四點理念。在設(shè)計產(chǎn)品的過程中，首要應(yīng)該保證實現(xiàn)產(chǎn)品的核心功能，確保產(chǎn)品對于消費者來說是“有用”而且“可用”的；然后快速完善產(chǎn)品功能并改進，優(yōu)化產(chǎn)品的“易用”和“好用”。以下是對四大理念的具體分析。
（一）有用-產(chǎn)品需求分析。有用：識別需求的有效性、可行性，抓住核心需求。設(shè)計新產(chǎn)品，優(yōu)先且重要的便是讓新產(chǎn)品對消費者“有用”。“有用”就意味著我們需要在設(shè)計之前明確一個產(chǎn)品大方向，再對產(chǎn)品的具體設(shè)計要求重新定義。比如，方便面餐盒產(chǎn)品方向就是要方便，而我們的設(shè)計就要求“簡單”、“快捷”、“環(huán)保”、“低價”，這便是我們對產(chǎn)品設(shè)計的重新定義。
（二）可用-重塑需求。可用：重塑并保障需求，滿足不同使用場景。在確定了產(chǎn)品方向之后，就要確保產(chǎn)品“可用”。“可用”是評價一個產(chǎn)品是否成功的標準，用以確保產(chǎn)品的安全性和方便性。比如，傳統(tǒng)方便面餐盒的核心功能定義是方便使用，雖然方便面餐盒滿足了“有用”，但卻在“可用”上有所欠缺，占用空間大、不方便攜帶導(dǎo)致消費者無法隨心使用其方便功能；我們設(shè)計出來的產(chǎn)品要在保障正常使用的情況下，避免這些問題。
（三）易用-梳理結(jié)構(gòu)流程。易用：梳理結(jié)構(gòu)流程，便于消費者使用。產(chǎn)品的易用性理念應(yīng)當遵守人性化設(shè)計原則，不能片面追求功能或造型，在設(shè)計時一定要合理利用人體工程學(xué)的知識，充分了解用戶心理，對使用者的意見進行及時測評，以提高產(chǎn)品的易用性；我們在測試產(chǎn)品時，充分考慮不同消費者不同需求，使我們的產(chǎn)品能夠大眾化，為大眾所接受。
（四）好用-外觀優(yōu)化。好用：優(yōu)化外觀包裝設(shè)計，符合消費者群體喜好。在對產(chǎn)品的包裝設(shè)計時，要把握細節(jié)，通過細節(jié)形成一定的刺激強度，根據(jù)主題風(fēng)格，建構(gòu)語言，通過理性的形式表達感性的內(nèi)容來打動消費者；比如我們在新型方便面餐盒外包裝設(shè)計中，通過不同的色調(diào)引導(dǎo)消費者，進行正確操作。
二、民用產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新方法與規(guī)劃
在經(jīng)濟迅速轉(zhuǎn)型的當今世界，中國企業(yè)如果僅依靠簡單的商品加工方式，將難以維持企業(yè)生產(chǎn)，創(chuàng)新是提高企業(yè)及產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵因素，正確把握拿捏創(chuàng)新的方法將是非常有必要的；產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計一般采用“構(gòu)造式創(chuàng)新”、“空缺式創(chuàng)新”、“改進式創(chuàng)新”和“根本式創(chuàng)新”等創(chuàng)新方法。其中“改進式創(chuàng)新”是一種比較常用的方法，是建立在現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)能力、現(xiàn)有的市場以及現(xiàn)有市場和顧客的變化之上的。
從純粹的觀念角度來說，設(shè)計就是改造客觀世界的某種構(gòu)思或者想法。在新產(chǎn)品設(shè)計規(guī)劃之前，一般都從一個想法開始；我們應(yīng)先確定這個想法，隨后確認需求，然后具體分析判斷需求的可行性和有效性，再根據(jù)確定的需求進行實際進度安排。圖1便是以可伸縮式方便面餐盒為例，進行的規(guī)劃流程。如圖1所示，通過分析“產(chǎn)品屬性”、“用戶群體”和“使用場景”，我們知道了“方便面餐盒就是大眾人群在使用食品時所用的一個物體”。如果將這個概念告知消費者，他食用食品時需要使用“一個物體”，那么他想到的應(yīng)該就不會是一般使用的方便面餐盒了。通過市場調(diào)查，我們得到了大眾普遍反映的兩個困惑：（1）體積過大，不方便攜帶；（2）所用材料是否安全。確定邏輯公式框架，即“為什么會體積過大，如何解決”，“為什么擔(dān)心材料是否安全，如何解決”。通過這個框架，首先尋找傳統(tǒng)方便面餐盒的包裝設(shè)計方法以及使用的材質(zhì)，然后通過理論和實踐研究，尋找使方便面餐盒便于攜帶的規(guī)格尺寸數(shù)據(jù)和確保安全的材質(zhì)選擇。仔細研究有關(guān)兩個困惑的內(nèi)容，并提出對應(yīng)的解決方案后，就應(yīng)該著手進行“產(chǎn)品原型策劃”了。此時，要結(jié)合工業(yè)設(shè)計的相關(guān)知識，將解決方案應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計中，形成新產(chǎn)品原型。新產(chǎn)品投入使用后，通過問卷調(diào)查、自身試用、數(shù)據(jù)跟蹤、用戶分析等，不斷地迭代完善產(chǎn)品，完成“產(chǎn)品進化”。（圖1）
三、民用產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)輔助
真正完成產(chǎn)品設(shè)計要經(jīng)過多次嘗試，需要多種技術(shù)的支持輔助，其中包括3D建模技術(shù)、3D打印技術(shù)。3D建模技術(shù)，通俗來講就是通過三維制作軟件和虛擬三維空間技術(shù)構(gòu)建出具有三維數(shù)據(jù)的模型。3D打印技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印機出現(xiàn)在20世紀90年代中期，是一種利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速成型裝置。它與普通打印機工作原理基本相同，打印機內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。
要運用3D打印技術(shù)，建模軟件必須要和3D打印機完美契合，能轉(zhuǎn)換為STL格式文件，一般的三S建模軟件，如Solidworks、3dmax、Rhino、Catia等，都可將模型文件轉(zhuǎn)換成STL格式。我們團隊應(yīng)用的是Solidworks軟件進行建模。應(yīng)當注意的是建模應(yīng)標準，否則會出現(xiàn)一些問題：（1）縫隙問題。遇到多面模型設(shè)計，如螺紋設(shè)計，可能會出現(xiàn)縫隙、螺紋不閉合等問題。遇到這種問題后，應(yīng)在Solidworks建模軟件中修改，使縫隙消失，螺紋閉合；（2）方向問題。面的方向與設(shè)計方向相反。遇到這種問題應(yīng)直接在Solidworks軟件中改變方向；（3）壁厚。在任何建模軟件中，曲面都沒有壁厚。但在實際生活中，我們所設(shè)計的新產(chǎn)品應(yīng)該是有壁厚的，所以這時候應(yīng)該給面片加上壁厚；（4）重復(fù)的面片。建模時兩個面疊加在一起就會產(chǎn)生重復(fù)的面片。解決辦法：刪去重復(fù)的面；（5）體塊和體塊間要進行布爾運算。
以上所述均為建模時我們遇到的或者常見的問題，均應(yīng)該避免，以保證模型三維數(shù)據(jù)的準確和有效。運用3D打印技術(shù)大大縮短了制作實體模型的時間，不需要組裝，能快速使部件一體成型，更加準確呈現(xiàn)出模型的功能與特點，可以說是達到了精確復(fù)制的程度，制造如新型方便面餐盒模型的復(fù)雜物品也不會增加成本。
主要參考文獻：
關(guān)鍵詞：產(chǎn)品設(shè)計；創(chuàng)新；銷量
產(chǎn)品銷量受到多方面因素的影響，諸如生產(chǎn)質(zhì)量、市場價格、產(chǎn)品設(shè)計、廣告宣傳、消費者自身喜好等。其中產(chǎn)品設(shè)計是影響銷量的關(guān)鍵因素之一，而產(chǎn)品設(shè)計的核心是對產(chǎn)品進行創(chuàng)新。工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計根據(jù)創(chuàng)新強度層次，可分為漸進性創(chuàng)新和根本性創(chuàng)新[1]。當今社會科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，產(chǎn)品的更新瞬息萬變，改良設(shè)計能夠使企業(yè)跟緊社會進步的步伐，所以成為大多企業(yè)青睞的方法。根本性創(chuàng)新則是在造型語言、結(jié)構(gòu)、功能、材料等方面設(shè)計出前所未有的新產(chǎn)品，往往根本性的創(chuàng)新能夠扭轉(zhuǎn)企業(yè)的地位，使企業(yè)在某一領(lǐng)域內(nèi)擁有真正的話語權(quán)，就如蘋果公司從iMac到iPod再到iPhone，顛覆了人們對電子產(chǎn)品的認識。根本性的創(chuàng)新能夠引發(fā)行業(yè)內(nèi)變動，開拓新領(lǐng)域，使企業(yè)保持市場競爭力。創(chuàng)新設(shè)計影響銷量的經(jīng)典案例可根據(jù)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的內(nèi)容分為以下四個方面。
一、造型語言的創(chuàng)新對銷量的影響
產(chǎn)品的造型設(shè)計，不是單純地追求形式美，而是通過產(chǎn)品不同的造型藝術(shù)語言，綜合、生動、合理地表達產(chǎn)品的科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)的完美性[2]。產(chǎn)品的外觀設(shè)計和創(chuàng)意水平給消費者最直觀的認識，從而激發(fā)消費者的購買欲望，在此基礎(chǔ)上顧客才會主動深入了解該產(chǎn)品。可口可樂的玻璃瓶以優(yōu)美的曲線形態(tài)被世界各地的人們熟知。關(guān)于這個瓶子的造型有這樣一種說法：一位名叫AlexSamuelson的玻璃廠工人在與女友約會時，受到身著連衣裙的女友優(yōu)美身材的啟發(fā)，設(shè)計出了一種收腰造型的瓶子。這種造型的瓶子正符合了“可口可樂的瓶型，必須做到即使是在黑暗中，僅憑手的觸摸就可認出來。白天即使僅僅看到瓶的一個局部，也要讓人馬上知道這是可口可樂的瓶”創(chuàng)意概念的要求。在這種曲線形態(tài)的瓶子創(chuàng)新設(shè)計兼具了實用性和識別性，持握方便，不易滑落，憑借手的觸摸和瓶子的局部就能識別。這種瓶子很快得到了消費者的高度認可，可口可樂的品牌形象也深入消費者心理。采用這種瓶裝的可口可樂一上市，其銷量就直線上升，在短短的兩年內(nèi)銷量翻了一番。正是造型語言的創(chuàng)新設(shè)計，給人們帶來了視覺和觸覺上的享受，同時也為可口可樂帶來了巨大的銷量，使它的品牌廣為人知。
二、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計對銷量的影響
結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計是產(chǎn)品形態(tài)和產(chǎn)品功能合理展現(xiàn)的內(nèi)在因素。良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以使產(chǎn)品外在形態(tài)更具美感，內(nèi)在設(shè)置更加得當。對于消費者來說結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的產(chǎn)品，一方面滿足了他們對功能的基本需求，另一方面也滿足了他們對于一種新形式的追求。經(jīng)過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的產(chǎn)品在銷量上有其獨特的優(yōu)勢。冰箱是每個家庭的生活必備品，也是對空間結(jié)構(gòu)設(shè)計有較高要求的產(chǎn)品。海爾旗下的卡薩帝三開門冰箱，此款冰箱在結(jié)構(gòu)上分為冷藏、冷凍和軟冷凍三部分。在中國上市以來僅一個多月銷量就躍居第一，并且比第二名的銷量高出40%，成為在全球位列高端冰箱產(chǎn)品的品牌之一。卡薩帝的法式對開門冰箱則以它超大的空間容積俘獲消費者的需求，整體空間近乎普通冰箱的兩倍。冷凍室采用抽屜式，方便食物的存取，最大限度滿足了人們生活的不同需求。縱觀卡薩帝這些年的發(fā)展，不難看到自卡薩帝問世以來，一直保持產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新。從首創(chuàng)意式三開門冰箱到開創(chuàng)法式對開門冰箱，卡薩帝成為國內(nèi)外眾多老品牌家電模仿的對象。可見產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新能夠創(chuàng)造出更多的使用功能和使用方式，更加貼近、貼合消費者的使用需要，從而帶動銷量增長。
三、材料應(yīng)用創(chuàng)新對銷量的影響
科學(xué)技術(shù)的日益進步推動著新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，為產(chǎn)品設(shè)計開辟了更為廣闊的發(fā)展空間，也為各種新的設(shè)計思潮、設(shè)計風(fēng)格提供了茁壯成長的土壤[3]。材料是構(gòu)成產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料應(yīng)用創(chuàng)新往往是利用材料的特性，應(yīng)用到產(chǎn)品當中充分發(fā)揮其獨特的優(yōu)勢，從而提升產(chǎn)品某方面性能。同時材料也類屬造型語言的一種，具體表現(xiàn)為不同的材料特性表現(xiàn)出不同的質(zhì)感和色彩。以旅行箱為例，采用ABS材料的旅行箱與傳統(tǒng)布料的旅行箱相比具有高強度、高韌性、易清潔、使用壽命長的特點。應(yīng)用ABS材料的旅行箱具有的這些特性符合了優(yōu)良設(shè)計的原則，迅速在市場上流行開來，并深受消費者的喜愛。新材料旅行箱與傳統(tǒng)布料的旅行箱相比，銷量大幅度提升，占據(jù)了市場大部分份額且逐年增加，新材料應(yīng)用創(chuàng)新成為設(shè)計師們創(chuàng)作的新寵。隨著現(xiàn)如今人們環(huán)保意識的加強和科技的發(fā)展，環(huán)保材料得到了空前的重視。在不久的將來，綠色環(huán)保材料會應(yīng)用到更多的產(chǎn)品中。
四、功能的創(chuàng)新對銷量的影響
每件產(chǎn)品都依附其功能性而存在，使用其功能性是消費者購買產(chǎn)品的根本原因。功能的創(chuàng)新能夠產(chǎn)生一種新的生活方式。在科技高速發(fā)展的今天，產(chǎn)品功能也日漸多樣化、人性化和細致化。新研發(fā)的Fitbit、蘋果、小米、Garmin、BBK等品牌的智能可穿戴設(shè)備，具有更加強大的人性化功能，如來電提醒功能、手機解鎖功能、智能震動鬧鐘功能、運動數(shù)據(jù)記錄功能、運動數(shù)據(jù)睡眠數(shù)據(jù)分析功能、查找手環(huán)功能等。多種功能結(jié)合在一起，化身為小手環(huán)、或手表，更為使用者提供便利，深受消費者的青睞。
五、結(jié)語
產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計需要設(shè)計師的創(chuàng)新思維同時也需要科技的支持。創(chuàng)新設(shè)計以市場需要為導(dǎo)向，充分挖掘市場需求，進而引領(lǐng)消費。具有創(chuàng)新性的產(chǎn)品在市場中占據(jù)著越來越大的比重，每個企業(yè)必須要重視通過產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計提高產(chǎn)品銷量，也只有獲得銷量才能使企業(yè)獲得產(chǎn)品附加值。因此，產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計對提高產(chǎn)品銷量起著巨大的推動作用，不重視創(chuàng)新設(shè)計的企業(yè)在激烈的市場競爭中逐漸被淘汰。
作者:曲金勇 馬驍 陳巖 單位:吉林大學(xué)
參考文獻:
[1]楊雪松，康立志.產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的若干問題再認識[J].包裝工程，2008，29（11）：130-133.
關(guān)鍵詞：創(chuàng)新經(jīng)濟時代；知識創(chuàng)新；科技創(chuàng)新；產(chǎn)品創(chuàng)新；新思想；新理論
1 創(chuàng)新與創(chuàng)新設(shè)計
1.創(chuàng)新不同于創(chuàng)造和發(fā)明。創(chuàng)新主要側(cè)重經(jīng)濟領(lǐng)域的技術(shù)改進和制度更新，如使用起來更方便、性能更多、功能更強、應(yīng)用范圍更廣泛等；創(chuàng)造是指從無到有的過程，而發(fā)明則側(cè)重于技術(shù)的應(yīng)用。創(chuàng)新的起源可追溯到1912年美籍經(jīng)濟學(xué)家熊彼特的《經(jīng)濟發(fā)展概論》：創(chuàng)新是指把一種新的生產(chǎn)要素和生產(chǎn)條件的“新結(jié)合”引入生產(chǎn)體系。目前，對于“創(chuàng)新”比較權(quán)威的定義主要有兩個。一是2000年聯(lián)合國經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）提出的，“創(chuàng)新的含義比發(fā)明、創(chuàng)造更為深刻，它必須考慮在經(jīng)濟上的運用，實現(xiàn)其潛在的經(jīng)濟價值。只有當發(fā)明創(chuàng)造引入經(jīng)濟領(lǐng)域，他才成為創(chuàng)新”。二是204年美國國家競爭力委員會在《創(chuàng)新美國》計劃中提出的，“創(chuàng)新是把技術(shù)和感悟轉(zhuǎn)化為能夠創(chuàng)造新的市值、驅(qū)動經(jīng)濟增長和提高生活標準的新的產(chǎn)品新的過程與方法和新的服務(wù)”。
2.傳新設(shè)計是指充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力，利用人類已有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果、理論、方法和技術(shù)原理等，構(gòu)造創(chuàng)新產(chǎn)品概念，并進一步應(yīng)用新技術(shù)、新源里和新方法進行產(chǎn)品的設(shè)計和分析，開發(fā)具有新穎性和實用性產(chǎn)品的實踐活動。
產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計是以用戶需求為目標的整體工程，在需求獲取和創(chuàng)新機會識別的基礎(chǔ)上，對已有知識或資源的組合、疊加、綜合、遷移、推理、聯(lián)想，從而產(chǎn)生新的產(chǎn)品、服務(wù)、工藝、市場、組織等。創(chuàng)新的過程是創(chuàng)新主體、創(chuàng)新機會和知識資源三者之間有機協(xié)調(diào)的動態(tài)過程，其本質(zhì)是設(shè)計。
2 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計模式
產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計模式大致可分為三類：技術(shù)推動模式、市場推動模式和復(fù)合推動模式。
1.技術(shù)推動模式
在創(chuàng)新的技術(shù)推動模式中，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展并將其應(yīng)用到工業(yè)中，必定推動產(chǎn)品的創(chuàng)新。科學(xué)技術(shù)上的重大突破是創(chuàng)新的原動力，它是驅(qū)使技術(shù)創(chuàng)新活動得以產(chǎn)生和發(fā)展的根本原因。
2.市場推動模式
市場推動模式認為，技術(shù)創(chuàng)新源于市場需求，源于市場對企業(yè)的技術(shù)需要。也就是說，技術(shù)創(chuàng)新以市場需求為出發(fā)點，明確產(chǎn)品技術(shù)的研究方向，通過技術(shù)創(chuàng)新活動，創(chuàng)造出適合這一需求的產(chǎn)品，使市場需求得以滿足。美國麻省理工學(xué)院的馬奎斯等曾研究了當時最新的567項不同的技術(shù)創(chuàng)新項目，其中只有1/5的情況是由技術(shù)本身的發(fā)展引起，而創(chuàng)新活動中3/4的情r都以市場需求作為出發(fā)點。由此可見，與技術(shù)推進相比，市場需求是當今激勵企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活動更為重要的動力源泉。
3.復(fù)合推動模式
雖然市場推動模式下的產(chǎn)品創(chuàng)新目前暫居于創(chuàng)新的主導(dǎo)地位，但長期以來許多關(guān)鍵、重大的進步都來自于技術(shù)推動。在現(xiàn)代企業(yè)中，產(chǎn)品創(chuàng)新是一個復(fù)雜的過程，不能明確某一個因素是創(chuàng)新活動唯一的或最基本的決定因素。產(chǎn)品創(chuàng)新以潛在的市場需求為出發(fā)點，以技術(shù)應(yīng)用為支撐，其創(chuàng)新成果往往是開發(fā)全新的產(chǎn)品，從而將潛在的市場激活為一個現(xiàn)實的市場。
3 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計類型
創(chuàng)新設(shè)計問題是多種多樣的，總的來說，可分為四類：面向問題的創(chuàng)新、面向目的的創(chuàng)新、面向產(chǎn)品的創(chuàng)新和面向載體的創(chuàng)新。根據(jù)類型的不同，可以采用TRIZ、FBS、創(chuàng)造性模板和非邏輯思維等不同的方法實現(xiàn)創(chuàng)新。
1.面向問題的創(chuàng)新：目標是提高現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的性能，解決現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)中影響主要功能的問題，朝著理想化的目標前進。這類創(chuàng)新設(shè)計中，所要設(shè)計的產(chǎn)品是已經(jīng)存在的，但由于產(chǎn)品存在問題缺陷或者存在改進的空間，需要將產(chǎn)品的性能進一步提升或?qū)⒊杀具M一步降低。由于這類設(shè)計問題往往針對的是某種具體的技術(shù)問題，所以采用的策略是解決最小化問題，解決系統(tǒng)中的沖突，對系統(tǒng)僅做漸進式改進。TRIZ方法是實施策略比較好的方法。例如，采用矩陣沖突、發(fā)明原理，解決系統(tǒng)中的技術(shù)沖突，提高現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的性能。
2.面向目的的創(chuàng)新：目標是設(shè)計一個全新產(chǎn)品或系統(tǒng)，可能待設(shè)計的產(chǎn)品或系統(tǒng)在市場上并不存在；或者雖然存在，但是現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的主要功能改進已達到極限，需要利用新技術(shù)、新方法設(shè)計出新一代的產(chǎn)品來代替現(xiàn)有產(chǎn)品。因此，設(shè)計時不能局限于現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)中的某一具體問題，而是應(yīng)當跳出現(xiàn)有系統(tǒng)，思考設(shè)計的最終目的是什么，是否有其他方法和技術(shù)可以更好地達到此目的。采用的策略是解決最大化問題和改變系統(tǒng)的工作原理，解決此類問題時，利用FBS映射法結(jié)合科學(xué)效應(yīng)、類比等方法，可以有效輔助設(shè)計人員對科學(xué)原理和效應(yīng)進行快速搜索，迅速產(chǎn)生多種解決方案，并從這些方案中選出針對該問題的最優(yōu)解。
3.面向產(chǎn)品的創(chuàng)新：目標實現(xiàn)有產(chǎn)品的主要功能不做改變，著重于產(chǎn)品次要功能的開發(fā)和改進。這種類型的創(chuàng)新設(shè)計往往應(yīng)用于現(xiàn)有產(chǎn)品在市場有很好的信譽，而不需要將產(chǎn)品更新?lián)Q代，但希望通過對產(chǎn)品次要功能的改進繼續(xù)保持產(chǎn)品在市場上的競爭優(yōu)勢的情況。采用的策略是著眼產(chǎn)品本身和功能跟隨形式的方法。創(chuàng)造性模板是實施此策略比較好的方法。
4.面向載體的創(chuàng)新：產(chǎn)品的主要功能和實現(xiàn)功能的原理是確定的，通過改變產(chǎn)品的外觀形式，創(chuàng)造新的產(chǎn)品，主要用于滿足用戶文化和精神上的需求。采用的策略是非邏輯思維法，通過聯(lián)想法、隨機對象激勵法產(chǎn)生新穎的設(shè)計概念。
4 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程
1.基于認知創(chuàng)新思維展開過程
由于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計是一個創(chuàng)造性問題求解過程，其主要特征是初始狀態(tài)定義不良，即在設(shè)計初期，設(shè)計者對即將進行的設(shè)計僅有一個不完整的、較為模糊的心理表征。因此，必須弄清在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程中涉及這到底是如何進行任職操作的。
2.創(chuàng)新思維展開過程中的思維回路
在創(chuàng)新設(shè)計過程中存在許多循環(huán)回路，許多學(xué)者對此做了大量研究，如問題空間和方案空間的迭代循環(huán)、問題定義的循環(huán)、評價和生成階段的循環(huán)等。基于上述種種研究，總結(jié)出三個回路，即問題重定義回路、概念激勵回路、方案重用回路。
總之，創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力。產(chǎn)品創(chuàng)新是推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會進步的強大動力，是提升企業(yè)綜合機柜整理的關(guān)鍵，企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新是企業(yè)得以生存和發(fā)展的內(nèi)在動力。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】產(chǎn)品設(shè)計 創(chuàng)新 想象力 功能 原理 結(jié)構(gòu)
【中圖分類號】G640 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)08-0185-02
1 引言
人類的一切文明都是設(shè)計的產(chǎn)物。工程產(chǎn)品設(shè)計就是利用科學(xué)研究得到的原理,發(fā)明現(xiàn)實世界里還沒有的人造裝置,以滿足人類在生活和生產(chǎn)中的各種各樣的需求,從而創(chuàng)造出更美好的新世界。文學(xué)家雨果曾說過“想象是偉大的潛水者。”[1,2]創(chuàng)作新的作品需要想象,同樣科學(xué)技術(shù)研究也需要創(chuàng)新性的想象與想象力培養(yǎng)。中國的大學(xué)教育傳統(tǒng)上以文學(xué)和政論為主,強調(diào)修身、齊家、治國平天下[3]。近代以來,西方的以分析精神為代表的現(xiàn)代科學(xué)教育進入中國,并且已成為理工農(nóng)醫(yī)科學(xué)教育的核心[4]。根據(jù)中國教育的長期教育歷史和目前建設(shè)創(chuàng)新型國家的要求,當前有必要強調(diào)創(chuàng)新教育。前文從產(chǎn)品設(shè)計、想象與想象力和想象力培養(yǎng)三個方面著重討論了想象力在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中作用[5]。表1列出的是發(fā)明家所需具備的主要素質(zhì)[6],由數(shù)據(jù)可見,想象力和堅持性是邁向成功的兩個主要素質(zhì),因此,在科技人才的培養(yǎng)方面應(yīng)注重這兩方面能力的鍛煉。只有不斷地在學(xué)習(xí)和工作中,主動地學(xué)習(xí)想象的方法,積極想象新的功能、原理和結(jié)構(gòu),才能更好地設(shè)計新產(chǎn)品。
機械產(chǎn)品、機電產(chǎn)品的設(shè)計也需要培養(yǎng)設(shè)計者的想象力,可以說,沒有想象,就沒有創(chuàng)造,只會是驥尾之蠅,亦步亦趨的步人后塵。我國政府倡導(dǎo)建設(shè)創(chuàng)新型國家,在一些領(lǐng)域要與國際先進水平并駕齊驅(qū),這需要科技工作者與技術(shù)工人的共同努力。在新產(chǎn)品的創(chuàng)造過程中,需要設(shè)計者創(chuàng)新性的構(gòu)思新產(chǎn)品、技術(shù)工程師設(shè)計新產(chǎn)品和制造工藝以及技術(shù)工人加工新產(chǎn)品。工人從事產(chǎn)品制造加工,技術(shù)人員從事產(chǎn)品設(shè)計和加工工藝編制,科學(xué)技術(shù)工作者從事產(chǎn)品創(chuàng)新思路研究與產(chǎn)品原型研制。想象力與堅韌不拔是創(chuàng)新工作者應(yīng)注重培養(yǎng)和訓(xùn)練的優(yōu)秀素質(zhì)。本文擬討論從事機電產(chǎn)品創(chuàng)新所需要注意的幾個問題。
2 功能設(shè)計的想象
產(chǎn)品是指生產(chǎn)出來的物品,對人類具有一定的功能。“顧客購買的不是產(chǎn)品本身,而是產(chǎn)品所具有的功能。”社會上流通的產(chǎn)品對其生產(chǎn)廠商是獲得經(jīng)濟效益的產(chǎn)品,而對使用者來說,他人提供的產(chǎn)品就是自己的工具。西方的阿里士多德和培根曾對工具論作了闡述,與機械工業(yè)化革命相對應(yīng),工具論對機械工業(yè)革命、電氣化工業(yè)革命、信息化工業(yè)革命和生物技術(shù)革命都產(chǎn)生了顯著的作用。笛卡兒提出數(shù)學(xué)描述的方法論,后來牛頓、達爾文和哥白尼等分別提出了自然科學(xué)不同學(xué)科的基本原理。機械產(chǎn)品設(shè)計依據(jù)機械原理,1970年德國科學(xué)界提出的功能原理的產(chǎn)品設(shè)計,特別注重功能原理解。功能是產(chǎn)品購買者購買商品的原因,因此產(chǎn)品的設(shè)計就是實現(xiàn)某些產(chǎn)品功能。
在人類社會的前期發(fā)展過程中,工程科學(xué)一直沿用師傅帶徒弟的方式傳承手工技藝,有的的技藝還是家族傳遞下來,由于戰(zhàn)爭等災(zāi)難因素,其中有的技術(shù)已經(jīng)失傳。近代科學(xué)以伽利略為其開端的代表人物,將數(shù)學(xué)原理用于物理知識的表達和分析,開啟了近代工程科學(xué)。另一方面,知識的傳播也由學(xué)校完成,高等教育蓬勃發(fā)展,形成機械、電氣、土木、化工、計算機、信息和生物組成的現(xiàn)代工程科學(xué)體系。機械工程的歷史悠久,而且其原理知識滲透到各個工程技術(shù)領(lǐng)域,并沒有隨新型工程技術(shù)的發(fā)展而消亡,而是成為工程產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)。例:現(xiàn)代的航天工業(yè)、生命技術(shù)和核能工業(yè)都離不開機械工程知識的支持。機械產(chǎn)品與信息科學(xué)、生命科學(xué)的結(jié)合,出現(xiàn)了數(shù)控加工機床、機器人和靶向藥物等一系列技術(shù)產(chǎn)品,人類的制造能力大幅度提高。近年來,隨著數(shù)字化設(shè)計和協(xié)同設(shè)計技術(shù)的發(fā)展,人們設(shè)計新產(chǎn)品的能力也將得到顯著提高,計算分析軟件包的開發(fā)與使用,必將對產(chǎn)品設(shè)計的方式和方法產(chǎn)生巨大影響,新產(chǎn)品的設(shè)計周期將大大縮短。
要設(shè)計出新的產(chǎn)品,就是設(shè)計出新的功能或功能組合。要實現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計就是要在設(shè)計初始階段想象出新的功能或功能組合,向用戶提供新的功能。一般常用的想象方式是通過市場調(diào)研或用戶反饋的意見,提出產(chǎn)品功能的改進,新的產(chǎn)品功能很多是根據(jù)使用者需要而想象出來的。革命性的系列化產(chǎn)品都是依據(jù)新的科學(xué)原理,或變換原理或變換結(jié)構(gòu)所想象出來的。例,從雙卡收錄機到卡式隨身聽,再到電子技術(shù)的MP4,前者使用相同的磁記錄原理,但變換了結(jié)構(gòu)與功能組合,獲得了便攜的功能。后者采用新的磁記錄原理,利用巨磁阻效應(yīng)設(shè)計出新的技術(shù)手段,實現(xiàn)播放聲音和圖像媒體的功能。
功能設(shè)計有分解和綜合方法,原理設(shè)計有集成、轉(zhuǎn)用和逆向等方法。產(chǎn)品的功能創(chuàng)新設(shè)計不一定是設(shè)計出前所未有的產(chǎn)品,隨著各個領(lǐng)域知識的融合和技術(shù)革命,很多產(chǎn)品的設(shè)計采用新的知識原理來更換以前產(chǎn)品所采用的原理,獲得更低的成本、更方便的制造或使用。
功能設(shè)計的創(chuàng)新過程中需要形象,例如人類想象出了飛機、電視機和收音機等,在設(shè)計這些產(chǎn)品前,人們就已經(jīng)幻想象鳥一樣飛行,千里眼和順風(fēng)耳,在古代的小說中就有這樣的文學(xué)想象,后來的技術(shù)革命用技術(shù)手段實現(xiàn)了人們以前的想象。要實現(xiàn)對新功能產(chǎn)品的想象,就必須解決其依托的核心功能原理,例如流體力學(xué)原理、無線信號傳遞等原理。物理原理、化學(xué)原理和生物原理是設(shè)計新型產(chǎn)品的基礎(chǔ)知識,近200年來,人們主動采用各種基本原理設(shè)計出許多種新產(chǎn)品,而且這一趨勢仍將繼續(xù)下去。
3 原理設(shè)計的想象
設(shè)計產(chǎn)品需要依據(jù)一定的功能原理,功能原理的創(chuàng)新就非常重要,機械原理知識僅僅是機械產(chǎn)品原理設(shè)計的基礎(chǔ)。有時很復(fù)雜的機械產(chǎn)品,如果用電子控制技術(shù)來實現(xiàn),其結(jié)構(gòu)就非常簡單。例上面所述的隨身聽。機械科學(xué)的原理并不多,常用的有杠桿、滑輪、嚙合傳動、摩擦傳動、滾動支承、滑動支承、電磁支承、凸輪、連桿、螺旋等十幾種。常用的電子原理有加、減、乘、除、微分、積分、反饋等。現(xiàn)在基本的機械元件和電子元件都已有基本的單元銷售,已有專業(yè)化生產(chǎn)廠家生產(chǎn)這些標準化的元器件。復(fù)雜機電產(chǎn)品的設(shè)計并不是將機電單元簡單的堆砌在一起,而是有機的組合、有目的的組合基本單元,來實現(xiàn)其使用功能。
產(chǎn)品的制造工藝原理也十分重要,它們決定了產(chǎn)品設(shè)計是否可以物化、是否可行。常用的機械產(chǎn)品的加工工藝有車、銑、磨、刨、鏜、鑄造、焊接、熱處理,新的加工工藝有電子束焊接、激光表面處理、離子注入、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、腐蝕、鍵合等等,這些加工工藝都已在機械產(chǎn)品加工中得到廣泛應(yīng)用。利用新的物理、化學(xué)或生物原理來發(fā)明新的機械產(chǎn)品或電子產(chǎn)品的加工工藝,這是目前和今后發(fā)展的方向之一。在知識教學(xué)中,更應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的觸類旁通、獲取知識的能力。
現(xiàn)代的機電產(chǎn)品,在構(gòu)思整體設(shè)計時就要分析其功能原理形態(tài)矩陣,比較優(yōu)化得到最優(yōu)的技術(shù)原理方案,并且擇善而從地詳細分析最佳方案。設(shè)計原理的選擇,不僅要考慮技術(shù)的先進性,還要分析其成本、環(huán)境的友好性和可持續(xù)發(fā)展的前景。對產(chǎn)品功能原理的優(yōu)化軟件在近20年時間內(nèi)得到了很大發(fā)展,例:TRIZ等。但,產(chǎn)品的成本分析和環(huán)境友好性分析仍無相應(yīng)的設(shè)計軟件,這也是今后的發(fā)展方向之一。
隨著數(shù)字化設(shè)計、虛擬加工和虛擬裝配技術(shù)的發(fā)展,例:Unigraphics軟件包,機械產(chǎn)品的設(shè)計和制造過程也發(fā)生了很大變化,運用虛擬軟件設(shè)計來設(shè)計和制造產(chǎn)品的成本比試樣產(chǎn)品的制造,成本大大降低。數(shù)字設(shè)計、數(shù)字制造和數(shù)字管理技術(shù)的發(fā)展,依托于信息技術(shù),對機械工業(yè)已經(jīng)產(chǎn)生了變革性的影響。協(xié)同設(shè)計、協(xié)同制造和協(xié)同管理技術(shù)在最近幾年仍然會得到快速的發(fā)展。機電產(chǎn)品的原理設(shè)計有集成、轉(zhuǎn)用和逆向等方法。例如汽車內(nèi)燃機集成了連桿傳動、軸承支承、凸輪傳動等。沖壓機和汽車發(fā)動機就是曲柄滑塊機構(gòu)的轉(zhuǎn)用。鞋底防滑花紋的設(shè)計是摩擦學(xué)中理論應(yīng)用的反問題。
4 結(jié)構(gòu)設(shè)計的想象
要將設(shè)計原理實體化,獲取設(shè)計者設(shè)計的產(chǎn)品功能,就必須進行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計。常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法有放大、縮小、轉(zhuǎn)用和變結(jié)構(gòu)等。在機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,俄羅斯的學(xué)者非常重視,而德國和日本的學(xué)者重視原理的設(shè)計和設(shè)計方法。我國的機械產(chǎn)品設(shè)計在1978年以前學(xué)習(xí)俄羅斯的結(jié)構(gòu)設(shè)計,在80年代學(xué)習(xí)德國的功能設(shè)計理念、日本的二次設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的零件結(jié)構(gòu)已經(jīng)標準化。
從1960年來人們研究的仿生設(shè)計思路,為結(jié)構(gòu)設(shè)計者提供了一條途徑。基于流體力學(xué)的飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計,基于固體力學(xué)的齒輪和滾動軸承設(shè)計,基于動量守恒原理的噴氣機設(shè)計,基于光學(xué)的鷹眼、蛙眼設(shè)計,基于紅外原理的制導(dǎo)設(shè)計等等。在固體材料結(jié)構(gòu)方面有仿生陶瓷、仿生的復(fù)合材料,多層涂層設(shè)計模仿竹、海螺殼等結(jié)構(gòu),今后在有機材料的設(shè)計方面人們更加依賴于對自然材料的仿生。
結(jié)構(gòu)的標準化、新材料的開發(fā)與應(yīng)用將對機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計產(chǎn)生重大影響。前人的石器時代、青銅時代、鐵器時代和半導(dǎo)體時代以及今后的生物材料時代,都已經(jīng)對產(chǎn)品的設(shè)計原理、設(shè)計方法產(chǎn)生了巨大影響,而且產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大變化。例:古代利用細繩作為鋸子,今天利用合金材料和電力驅(qū)動的電鋸,今后的激光切割等。新的原理、新的方法和新材料決定了那個時代的產(chǎn)品的技術(shù)含量和經(jīng)濟效益。
現(xiàn)代機電系統(tǒng)向復(fù)雜化和微納化兩個方向發(fā)展。復(fù)雜機電產(chǎn)品集成了機械原理、電路原理和控制原理等。例如,盾構(gòu)機械和大飛機等,復(fù)雜機電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比簡單機械要復(fù)雜100～10000倍,因此其設(shè)計制造是一個國家的機電產(chǎn)品設(shè)計制造能力的集中體現(xiàn)。復(fù)雜機電產(chǎn)品的設(shè)計過程中一般都采用數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的組織方式,充分發(fā)揮各個設(shè)計單位的優(yōu)勢,團隊的協(xié)作有助于縮短設(shè)計周期、提高設(shè)計效率和優(yōu)化產(chǎn)品的性能。我國的機械工程教學(xué)中過分強調(diào)單元課程的學(xué)習(xí),可喜的是近來組織機械設(shè)計大獎賽的競賽,這有助于培養(yǎng)設(shè)計復(fù)雜機電產(chǎn)品的能力。
微納機電產(chǎn)品,以微納微型、微納傳感器和芯片等技術(shù)為代表,在近10年內(nèi)取得了一系列突破。化學(xué)原理和生物原理也逐漸應(yīng)用到這類微納機械產(chǎn)品的設(shè)計,例如生物傳感器和生物芯片等。未來的機械應(yīng)該是生物機械,傳統(tǒng)的機械原理、機械設(shè)計和機械制造技術(shù)都日臻成熟,21世紀的機械是生物機械,這一點上大多數(shù)人已有共識。我們現(xiàn)在大學(xué)里培養(yǎng)的人才,今后的21世紀的機電產(chǎn)品創(chuàng)新必定依靠現(xiàn)在的青年人,因此有必要開設(shè)系統(tǒng)論、生物原理等課程,這一點仍有欠缺,也未達成共識,作者認為應(yīng)從未來機械發(fā)展的高度,布局現(xiàn)在的機電產(chǎn)品設(shè)計人才的知識結(jié)構(gòu),以利于他們今后更有創(chuàng)造性、更好地創(chuàng)造出新的產(chǎn)品。
關(guān)于微納機電產(chǎn)品的設(shè)計,目前有兩種技術(shù)路線。其一,是將以前的機構(gòu)、機械結(jié)構(gòu)和電子元器件縮小,在微米級加工微型齒輪、連桿和軸承等。另一種思路是拋棄傳統(tǒng)的機械原理和機械零件設(shè)計,依據(jù)生物物理和生物化學(xué)的基本原理來構(gòu)造微納系統(tǒng),例如仿葵花的轉(zhuǎn)動機械等。作者認為第二種思路是更好的,因為機械原理和零件的設(shè)計應(yīng)該隨時俱進,不應(yīng)保守的依據(jù)毫米級的機械原理和零件,而應(yīng)該結(jié)合生物科學(xué)的發(fā)展,將生物物理和生物化學(xué)與機械科學(xué)結(jié)合起來,創(chuàng)造出更多更好的微納機械系統(tǒng)。
5 結(jié)語
(1)功能、原理和結(jié)構(gòu)的思路是德國科學(xué)家提出的別具一格的產(chǎn)品設(shè)計整體框架,本文從功能、原理和結(jié)構(gòu)三方面再次討論產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中“想象力”的作用。
(2)未來機電產(chǎn)品的發(fā)展向復(fù)雜化和微納化兩個方向發(fā)展,今天我們在本科教育階段應(yīng)該縮減單元知識的教學(xué),增加系統(tǒng)論和生物原理的知識傳授。
(3)對于研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng),學(xué)生的課題研究不應(yīng)竭澤而漁,而應(yīng)結(jié)合研究生的論文主題,在討論課上各抒己見,培養(yǎng)同學(xué)的提出問題、分析問題、解決問題和總結(jié)問題的能力。
參考文獻
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1．1類型學(xué)設(shè)計方法
類型是具有某一特征或?qū)傩裕愄卣鳎┑氖挛镄纬傻募希愋蛯W(xué)則是以類特征為研究對象的一種分組歸類方法的體系。類型學(xué)適用于解決變量與過渡性問題。采用原型類型學(xué)方法的思路為：類型收集（具象）—原型提取（抽象）—形式創(chuàng)新（具象）。
1．2類型學(xué)與產(chǎn)品風(fēng)格設(shè)計
產(chǎn)品風(fēng)格可理解為：針對產(chǎn)品的計劃、規(guī)劃和設(shè)想在實施過程中形成的活動特征，或最終由產(chǎn)品表現(xiàn)出的形式特征。產(chǎn)品風(fēng)格是人們造物經(jīng)驗不斷累積而形成的固定表現(xiàn)模式，體現(xiàn)出文化、經(jīng)濟、生產(chǎn)工藝和科學(xué)技術(shù)等眾多因素的綜合影響，并轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品造型。結(jié)合類型學(xué)方法，產(chǎn)品風(fēng)格設(shè)計也將遵循造型—風(fēng)格原型—新造型的路線。
1．3產(chǎn)品風(fēng)格原型
原型的概念源自生物進化論，是指能代表類特征的最本質(zhì)形式。瑞士心理學(xué)家CarlG．Jung認為，原型是由人類集體潛意識的本能產(chǎn)生的意象，具有世代積累的活動方式和經(jīng)驗的遺傳痕跡。AldoRossi將CarlG．Jung的原型說引入建筑類型學(xué)，提出原型是人類心理經(jīng)驗的表達形式。由此可見，產(chǎn)品風(fēng)格原型是代表類風(fēng)格特征的原始形式，承載著類風(fēng)格特征的形成規(guī)律和法則。對其提取和轉(zhuǎn)換應(yīng)注意以下幾點：
（1）風(fēng)格的分類及類風(fēng)格特征的明確能促使原型的提取更具針對性和目的性；
（2）CarlG．Jung認為原型轉(zhuǎn)化為有規(guī)律的造型，AldoRossi和O．M．Ungers都偏向從形態(tài)學(xué)角度提取原型（例如幾何要素間的關(guān)系），因此，對產(chǎn)品風(fēng)格原型的提取主要以產(chǎn)品造型的研究為基礎(chǔ)，將后者還原為基本幾何形的構(gòu)成法則，包括形狀、比例、組合規(guī)律等；
（3）對風(fēng)格原型的轉(zhuǎn)換要以遵守原型內(nèi)在法則為前提。
2產(chǎn)品風(fēng)格創(chuàng)新設(shè)計
2．1產(chǎn)品風(fēng)格的分類
AldoRossi認為，事物因各自的特征被劃分為多種類型，從類型中尋找原型的做法更具針對性。因此，產(chǎn)品風(fēng)格的類型學(xué)設(shè)計方法首先要解決分類問題。結(jié)合認知類型和文化類型對產(chǎn)品風(fēng)格進行分類。而產(chǎn)品樣本的選擇要與表1中相應(yīng)風(fēng)格的認知類型、文化類型和類特征相符。
2．2產(chǎn)品風(fēng)格原型的提取與轉(zhuǎn)換
2．2．1原型及可能形態(tài)的提取
結(jié)合設(shè)計形態(tài)分析法提取產(chǎn)品風(fēng)格特征。設(shè)計形態(tài)分析法由荷蘭學(xué)者Warell提出，常被用于提取產(chǎn)品風(fēng)格的顯性特征，其應(yīng)用如下：分解產(chǎn)品造型的設(shè)計元素并逐一列舉造型特征；制作產(chǎn)品造型特征評價的調(diào)查問卷并打分；依據(jù)實驗結(jié)果確定產(chǎn)品風(fēng)格中表現(xiàn)力較強的造型特征，通常某項產(chǎn)品造型特征的最終評價值為該項所有調(diào)查結(jié)果的平均值。
2．2．2原型轉(zhuǎn)換
采用形態(tài)分析法實現(xiàn)原型轉(zhuǎn)換。形態(tài)分析法最早由弗里茨•扎維奇（FritzZwicky）提出，是對某一問題中各因素的可能組成方案進行分析，并從中評估最佳方案的方法。形態(tài)分析法的優(yōu)勢在于能生成原型可能形態(tài)的所有組合，突出原型的可變性和過渡性特點，促進原型的深度轉(zhuǎn)換。
3實例
3．1風(fēng)格類型選擇
以阿爾瓦•阿爾托為代表的北歐設(shè)計師擅長將溫和的民族情感和傳統(tǒng)的實用功能融入現(xiàn)代設(shè)計，設(shè)計了大量既能滿足用戶的多樣化需求，也能體現(xiàn)鮮明北歐風(fēng)格的產(chǎn)品，為相關(guān)設(shè)計研究提供了重要參考。
3．2產(chǎn)品樣本選擇
以北歐風(fēng)格的電水壺為例。從網(wǎng)站、書籍和期刊上搜集了64個北歐設(shè)計師的作品樣本，經(jīng)專家篩選后剩余30個樣本。
3．3風(fēng)格原型的提取
結(jié)合北歐風(fēng)格的類特征和專家對電水壺樣本的造型分析，可將電水壺的造型設(shè)計元素分為壺身、壺嘴、壺蓋、把手及其位置5部分，各自對應(yīng)的顯性特征共21種。制作電水壺設(shè)計形態(tài)分析問卷，讓25位試驗人員（男11位，女14位，其中18位具有設(shè)計專業(yè)背景）根據(jù)5點法進行打分，若某一樣本的該項特征表現(xiàn)為很強，則打5分，很弱則打1分，無該項特征則打0分。
（1）造型特征。造型特征中有10項的評價值總分超過平均值，表明這些特征具有較好的普遍性。為便于研究和進一步突出造型特征的代表性，取總分超過均值20％的特征作為試驗對象，共7項：壺身直筒型（78．6）；壺嘴三角型（88．4）；壺蓋與壺頂平齊（71．4）；凸出壺頂（70．4）；壺蓋抓手獨立（76．6）；把手為C型弧線（72．2）；把手在壺身一側(cè)（130．6）。
（2）產(chǎn)品樣本。產(chǎn)品中有14個樣本的造型特征評價值總分超過均值，表明這些產(chǎn)品樣本基本體現(xiàn)了較一致的風(fēng)格特征，而樣本27是特征表現(xiàn)最強的產(chǎn)品。對以上7項代表性特征進行離散度分析，用來比較特征在樣本間的分布狀況，分布和性狀偏向穩(wěn)定的特征即為原。“把手在壺身一側(cè)”的標準系數(shù)最小（32．8％），表明其在樣本中的分布和性狀最為穩(wěn)定，壺嘴三角型次之（48．0％），壺蓋與壺頂平齊和壺蓋凸出壺頂?shù)膬煞N特征的分布較為平均也較不穩(wěn)定（62．2％），把手為C型全弧線的標準系數(shù)最高（70．6％），表明其分布和性狀最不穩(wěn)定。
4結(jié)論
類型學(xué)中的原型具有遺傳性、可變性和過渡性特點，為產(chǎn)品在風(fēng)格繼承的基礎(chǔ)上實現(xiàn)意象造型的多樣化提供了有效的設(shè)計方法。主要結(jié)論如下：
（1）類型學(xué)方法對產(chǎn)品風(fēng)格的分類加強了研究的針對性和目的性；
（2）類型學(xué)方法中的原型提取和轉(zhuǎn)換對產(chǎn)品風(fēng)格的繼承與創(chuàng)新設(shè)計具有重要的理論支持和實踐指導(dǎo)作用；
關(guān)鍵詞：工業(yè)產(chǎn)品 創(chuàng)新設(shè)計 快速成型系統(tǒng)
1、快速成型技術(shù)原理
快速成型技術(shù)，自產(chǎn)生以來已有30年左右的發(fā)展歷史，它融合了眾多的學(xué)科與技術(shù)，比如數(shù)控技術(shù)、計算機輔助設(shè)計、機械工程、材料科學(xué)、激光技術(shù)。它較傳統(tǒng)的機加工方法更快速地將設(shè)計概念實現(xiàn)為具有一定功能的模型或零件，從而為設(shè)計定義的發(fā)展、測試樣機的功能驗證等工作提供低耗、高效的生產(chǎn)工藝。
它是一種基于離散-堆積成型原理的新型制造方法。先由CAD軟件建造出三維數(shù)字模型，然后把三維數(shù)字模型分層為二維平面信息；再將二維信息生成數(shù)控代碼，驅(qū)動加工終端對材料M行逐層成型并粘接為產(chǎn)品形體。快速成型技術(shù)徹底擺脫了傳統(tǒng)機械加工的“去除”加工法，而是采用全新的“增材”加工制造方法。
2、快速成型技術(shù)在設(shè)計研發(fā)中的作用
2.1快速成型技術(shù)可以避免設(shè)計主觀失誤，提升創(chuàng)意品質(zhì)
新產(chǎn)品的創(chuàng)意初期經(jīng)常帶有設(shè)計者的主觀喜好，但有可能是不嚴謹?shù)摹Ｍㄟ^快速成型技術(shù)的運用，在創(chuàng)意設(shè)計的同時就能直觀得到產(chǎn)品的預(yù)想樣機模型，比僅靠三維數(shù)字模型更能發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計缺陷，更能直觀地對設(shè)計細節(jié)及其與整體的關(guān)系進行評價，避免了更多的反復(fù)修改。
2.2快速成型技術(shù)可以縮短設(shè)計周期，加快新產(chǎn)品開發(fā)進度
對于一般產(chǎn)品，只有在模具驗收合格后才能進行整機的裝配及驗收，這需要一段相當長的時間。應(yīng)用快速成型技術(shù)之后，可以充分利用模具制造的這段時間進行產(chǎn)品部件的整體裝配和功能試驗，使模具爭取一次性通過驗收。這就會使模具制造與整機試驗、評價工作同時進行，最大限度地提升產(chǎn)品的開發(fā)進度。
2.3快速成型技術(shù)可以在產(chǎn)品開發(fā)初期提供直觀的三維實體樣件
由于快速成型技術(shù)制作出的樣品更直觀、辨識度更強，所以在樣件制作方面有非常大的優(yōu)勢。利用快速成型技術(shù)制作產(chǎn)品模型，能夠使用戶在產(chǎn)品批量生產(chǎn)之前便全方位地查驗產(chǎn)品的細節(jié)與整體，及時反饋意見，給設(shè)計生產(chǎn)方提供更多更全面的設(shè)計生產(chǎn)依據(jù)。
3、工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計與快速成型平臺的選擇
3.1 工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計平臺的選擇
工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計過程是人性化物品優(yōu)化設(shè)計的過程，產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計集工藝美術(shù)及商業(yè)等風(fēng)格為一體。在整個創(chuàng)新設(shè)計過程中，設(shè)計方法和設(shè)計理念決定產(chǎn)品發(fā)展的前提，而選擇合適的設(shè)計平臺又是實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計方法及設(shè)計理念的關(guān)鍵所在。采用Pro/Engineer作為工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計造型系統(tǒng)，設(shè)計者可利用實體建模、曲面建模、自由造型和圖形渲染等功能，輕松實現(xiàn)自己的設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)意，直接預(yù)見設(shè)計產(chǎn)品的外觀，并為下一步產(chǎn)品快速成型、輸出對應(yīng)模型格式奠定基礎(chǔ)。
3.2 快速制造平臺的選擇
工業(yè)產(chǎn)品的制造選用三維打印快速成形技術(shù)，其基于微噴射原理，將液態(tài)噴滴按一定程序逐層打印成形，整個過程在常溫下操作，設(shè)備價格較低，運行可靠，維護費用較低，成型速度快，操作簡單，無污染，制件精度較高。
4、工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計
4.1 原產(chǎn)品及創(chuàng)新設(shè)計要求
圖1為電子定時控制插座，帶有液晶顯示和定時開關(guān)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能家居越來越普及，要求將原電子定時插座改為智能wifi遠程控制插座，并要求創(chuàng)新設(shè)計產(chǎn)品外形美觀，曲面飽滿、光順，線條清晰，色彩漂亮、協(xié)調(diào)，具有較好的工藝性和經(jīng)濟性，且工作可靠，具有足夠的機械強度和抗跌落性。
4.2 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計造型
由于內(nèi)部控制線板和基本形狀及尺寸已經(jīng)給定，且以大批量生產(chǎn)為前提，故產(chǎn)品外形創(chuàng)新設(shè)計力求簡單、實用，而且插頭和插孔以國家標準為基礎(chǔ)，故在草繪插板等標準件時，直接利用Pro/Engineer提供的高級草繪命令（草繪數(shù)據(jù)來自文件）進行特征創(chuàng)建，既滿足設(shè)計要求，又縮短了設(shè)計時間，然后采用曲面造型及基本特征命令建立插座上蓋、下蓋、插板、按鈕等零件并進行裝配。
5、快速成型技術(shù)的發(fā)展方向
5.1 獨立行進的快速成型制造領(lǐng)域
目前，快速概念模型制造、快速模具技術(shù)、快速功能測試模型制造及快速功能零件制造并行發(fā)展。前三者由于針對目標明確，發(fā)展方向相對獨立。相對來講，快速功能零件制造一直是快速成型技術(shù)研究的熱點和最具挑戰(zhàn)性的課題。現(xiàn)有的快速成型技術(shù)可以制造出ABS或金屬零件，但其表面精度和內(nèi)部力學(xué)性能等方面仍然很難達到真正實際零件的全部要求。所以，在今后的很長一段時間內(nèi)，快速功能零件制造仍將局限于研究領(lǐng)域。
5.2 向大型制造與微型制造進軍
分析快速成型技術(shù)主導(dǎo)公司的產(chǎn)品系列不難發(fā)現(xiàn)，成型的模型尺寸有不斷增大的趨勢，但是大型模具制造的難度也很大。不過快速成型技術(shù)在模具制造領(lǐng)域越來越有優(yōu)勢，未來的快速成型技術(shù)市場肯定會被大型制造占據(jù)一定份額。與此形成鮮明對比的是，快速成型向微型制造領(lǐng)域進軍，采用高精度激光掃描系統(tǒng)的微米印刷技術(shù)來制造微米零件已經(jīng)成為開發(fā)微機電系統(tǒng)的重要手段。
5.3 新的成型方法和材料
現(xiàn)有的快速成型方法都基于立體平面化-離散-堆積的思路，今后有可能研究集“堆積”和“切削”于一體的快速成型技術(shù)，形成新的疊層成型方法，以提高模型的性能和精度，降低生產(chǎn)成本。另外，從快速成型技術(shù)的特點出發(fā)，可以發(fā)展全新的快速成型材料，特別是復(fù)合材料、納米材料、非均質(zhì)材料等。
6、結(jié)論
快速成型技術(shù)是一種處在發(fā)展完善過程的高新技術(shù)，其技術(shù)本身和應(yīng)用領(lǐng)域尚需進行大量的開發(fā)研究。21世紀將是以知識經(jīng)濟和信息社會為特征的時代，制造業(yè)面臨信息社會中瞬息萬變的市場對小批量多品種產(chǎn)品要求的嚴峻挑戰(zhàn)。在制造業(yè)日趨國際化的狀況下，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和減少開發(fā)新產(chǎn)品投資風(fēng)險，成為企業(yè)賴以生存的關(guān)鍵。因此，快速成型、制模、制造技術(shù)將會得到進一步發(fā)展。
參考文獻：
在當前對核產(chǎn)品質(zhì)量要求極具嚴格的情況下，核產(chǎn)品生產(chǎn)迎來了新的契機與發(fā)展機會。對核產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量信息管理創(chuàng)新設(shè)計，能夠在很大程度上保證其質(zhì)量和效率，加快系統(tǒng)統(tǒng)一升級和提高，從而加快對信息的管理，最終實現(xiàn)產(chǎn)品以質(zhì)取勝。
一、核產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)系統(tǒng)特點
核產(chǎn)品生產(chǎn)大都為種類單一，制造工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息龐大，質(zhì)量信息管理困難的關(guān)鍵產(chǎn)品。從質(zhì)量方面來看，核產(chǎn)品生產(chǎn)具有以下的特點：
產(chǎn)品設(shè)計部分由用戶的需求決定，因此產(chǎn)品的質(zhì)量信息僅僅包括最終產(chǎn)品的質(zhì)量信息，并不包括零件的信息。
核產(chǎn)品生產(chǎn)工藝較為固定，每道工序都環(huán)環(huán)相扣，其質(zhì)量要嚴格把握，通過與產(chǎn)品設(shè)計相同步。在產(chǎn)品設(shè)計過程中，生產(chǎn)流程一般被多次得到分解，質(zhì)量信息得到嚴格管控。其中流程分解次數(shù)越多，對應(yīng)的質(zhì)量關(guān)系就越發(fā)復(fù)雜。
由于核產(chǎn)品其用途比較特殊，因此質(zhì)量需要嚴格得到保證，在產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量中要有特殊的考慮：
1、質(zhì)量要求要絕對高，可追溯時間長，包含信息量大，其質(zhì)量信息一般要保持在20年左右的時間內(nèi)能夠被追溯，這其中包括產(chǎn)品設(shè)計信息，設(shè)備信息，人員信息等產(chǎn)品系列周期信息。成品檢查的概率也要能夠準確把握，對每一根成品管材都要做好相關(guān)記錄。并嚴格保存好。
2、由于核產(chǎn)品生產(chǎn)的周期較長，過程較為復(fù)雜，因此在很多關(guān)鍵工序方面要對其進行特殊處理。在對待各批次爐子中，要記錄同批不同爐和同爐不同批的情況，將其清楚做出標記，這樣有助于信息的準確掌握和追查。
二、核產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)設(shè)計
核產(chǎn)品的質(zhì)量受到市場條件的把握，其質(zhì)量由設(shè)計決定，通過加工，使得產(chǎn)品得以為人類使用。核產(chǎn)品生產(chǎn)涉及到了產(chǎn)品生命周期的所有方面。在核產(chǎn)品中，加快構(gòu)建CAQ系統(tǒng)，能夠有效促進核產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量得到有效的管理，使得產(chǎn)品質(zhì)量能夠在一定的基礎(chǔ)上加以改進和提高。
三、關(guān)鍵相關(guān)技術(shù)解決質(zhì)量問題方案
將產(chǎn)品質(zhì)量信息編碼和過程質(zhì)量信息編碼結(jié)合實現(xiàn)質(zhì)量可追溯性;設(shè)計質(zhì)量體系信息管理系統(tǒng)支持企業(yè)質(zhì)量體系的運作和完善;運用計算機輔助控制工具實現(xiàn)質(zhì)量管理控制;產(chǎn)品質(zhì)量信息記錄與產(chǎn)品生產(chǎn)流程同步進行;加快實現(xiàn)安全機制建立，保證數(shù)據(jù)安全
四、核產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量信息管理系統(tǒng)設(shè)計
(一)核產(chǎn)品業(yè)務(wù)規(guī)劃
1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)規(guī)劃。核產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)上可以分為管、單元、臺等部分，在每個結(jié)構(gòu)中，又存在著一些零部件，用以支持其結(jié)構(gòu)完整性。核產(chǎn)品的原材料種類、零部件種類、焊接順序、標碼等等都可以通過對產(chǎn)品的一系列分析得出來。
在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)規(guī)劃中，制造商設(shè)計制作了一項便于各部分管理的結(jié)構(gòu)，叫做結(jié)構(gòu)樹。它是通過將零部件、操作順序、材料等一系列相對應(yīng)起來，方便運用，能夠讓操作員的工作變得簡單化，在查詢過程中更加便捷有效。
2、制造工序規(guī)劃。核產(chǎn)品的制作工序復(fù)雜多變，對核產(chǎn)品的工序充分把握，能夠?qū)崿F(xiàn)制造有序化。
3、業(yè)務(wù)流程規(guī)劃。
(二)核產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)規(guī)劃
1、質(zhì)量信息收集與整理。在核產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量過程中，對信息的收集與整理是必須進行的一步準備工作，信息的統(tǒng)計和核對，是為質(zhì)量跟蹤與管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理對象。對質(zhì)量信息進行收集，需要按照其工藝和流程，分別對其過程中的總結(jié)、情況做出說明和完善。對信息的收集，能夠便于人們對動態(tài)事物的認識。
2、業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)規(guī)劃。業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)規(guī)劃，是對業(yè)務(wù)運行過程中其質(zhì)量和數(shù)據(jù)做總的規(guī)劃和設(shè)計，通過一定的邏輯關(guān)系和數(shù)據(jù)流將其輸入到規(guī)劃系統(tǒng)。在業(yè)務(wù)中，一般會配有與數(shù)據(jù)總體框架和綱要性的數(shù)據(jù)相關(guān)關(guān)系圖。
(三)生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)設(shè)計
1、系統(tǒng)總體功能設(shè)計與規(guī)劃。系統(tǒng)的實現(xiàn)主要是為人們的使用服務(wù)的。通過對一系列的信息進行分析，能夠掌握產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程等實際需求。
2、系統(tǒng)功能的說明：
(1)物品倉庫管理：物品管理主要是針對其倉庫建設(shè)管理，對物品原材料的出入庫進行備案管理，了解物品材料的入庫情況，檢驗情況，進而對其他業(yè)務(wù)，如原材料放行安全、工作卡領(lǐng)取原材料做相應(yīng)的備案，方便查詢與投入使用。
(2)生產(chǎn)目標管理：是要求用戶能夠?qū)水a(chǎn)品的生產(chǎn)目標做出總體的規(guī)劃和設(shè)計，輔助各種生產(chǎn)計劃的實施。生產(chǎn)目標主要包括：日生產(chǎn)計劃、周生產(chǎn)計劃、月生產(chǎn)計劃、變更生產(chǎn)計劃，總體生產(chǎn)計劃等等。在日后的執(zhí)行中，要充分對每個目標進行監(jiān)督與目標管理，實現(xiàn)執(zhí)行效率提高。
(3)任務(wù)單運行。
(4)工作卡運作：工作卡在核產(chǎn)品生產(chǎn)中具有非常重要的作用。在每一工序的過程中，通過對每一步驟階段的記錄，能夠?qū)崿F(xiàn)工作的開展信息，讓系統(tǒng)和員工為自身的工作環(huán)節(jié)保留信息，其中的記錄主要包括有：清洗、烘干、檢驗、組裝等記錄。
(5)不合格檢測。
(6)生產(chǎn)信息咨詢：在核產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)生產(chǎn)信息便捷化，有助于我們更好的查詢。在查詢中，我們可以直接將產(chǎn)品標號輸入，就會生成系列的任務(wù)信息，包括：零件合格率、生產(chǎn)時間、任務(wù)單查詢等。
(7)數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
(8)文檔管理。
(9)工具檢測管理。
(四)生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由兩部分組成，包括軟件和硬件。通過將軟件功能在服務(wù)端實現(xiàn)，響應(yīng)使用者的操作，實現(xiàn)為客戶提供服務(wù)的功能。
核產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量信息系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計，實現(xiàn)了核產(chǎn)品生產(chǎn)過程的全程監(jiān)督和控制，保證了產(chǎn)品的高質(zhì)量、高效能性。對核產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，是我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大進步，能夠加快生產(chǎn)信息的質(zhì)量追蹤與監(jiān)測，提高其生產(chǎn)制造過程信息化管理水平。
關(guān) 鍵 詞：災(zāi)后人群心理 使用環(huán)境 產(chǎn)品設(shè)計
從古至今，自然災(zāi)害一直對人們的生產(chǎn)和生活起著消極或者破壞的作用。無論是突發(fā)性的還是緩發(fā)性的自然災(zāi)害有時均很難避免，而救災(zāi)應(yīng)急設(shè)施的缺陷以及缺乏使災(zāi)民的災(zāi)后生活遇到諸多不便，政府除了安排救助災(zāi)民的生活，還需積極關(guān)注災(zāi)民的心理，幫助預(yù)防災(zāi)后疾病和家園重建等。而產(chǎn)品設(shè)計師應(yīng)根據(jù)我國國情，針對災(zāi)后的災(zāi)民生活環(huán)境做一些更適合災(zāi)民災(zāi)后積極生活的設(shè)計，使災(zāi)民更快投身于家園的重建中。
一、災(zāi)后人群心理分析
強大自然災(zāi)害后，人們的心理反應(yīng)主要包括三個階段：（1）驚嚇期。受害者對創(chuàng)傷和災(zāi)難喪失知覺，甚至失去行動能力， 事情過后往往對此不能回憶。這是最痛苦的階段，一般許多人處于這一階段，很長時間無法走出心理陰影，面對新人的失去，家園的毀壞，一切滿目瘡痍的世界，無助，恐懼等負面情緒充斥著整個心理。（2）恢復(fù)期。受害者出現(xiàn)焦慮、緊張、失眠、注意力下降、行為退縮、坐立不安、過敏、失憶等癥狀。此區(qū)間，正是災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品發(fā)揮作用的時期，人們在極度不安的情況下，需要一個逐漸穩(wěn)定的心態(tài)調(diào)整的過程，來幫助重塑健康心理。（3） 康復(fù)期。經(jīng)過自身調(diào)整或者外界幫助，心理重新達到平衡狀態(tài)。據(jù)估計， 超過90%的人，在一段時間后可以自己恢復(fù)心理平衡和功能，，只有少部分人可能出現(xiàn)嚴重心理障礙。
鑒于以上的災(zāi)后人群心理分析，災(zāi)后應(yīng)急設(shè)計最重要的是人—環(huán)境—產(chǎn)品三者之間的關(guān)系，因此設(shè)計師除了在產(chǎn)品設(shè)計上下功夫，更要關(guān)注使用者的心理活動。災(zāi)難中，心理傷害最大的是那些直接的災(zāi)害幸存者及受害者的親人。通過研究分析此類人群的心理活動，找到切入點，力求通過產(chǎn)品傳遞關(guān)愛。
二、當前應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計的現(xiàn)狀
1.現(xiàn)有應(yīng)急產(chǎn)品分析
現(xiàn)在市場上有一些應(yīng)急的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品除了用在遇上災(zāi)害時，同時可以運用在生活中，出發(fā)點都是對人的自救或者求救比較貼近的。圖1是應(yīng)急尿袋設(shè)計，男女適用，而且尿液在進入尿袋后瞬間凝固成膠狀，避免了外溢的情況，而且成本較低，方便攜帶。但是大部分人心理上不易接受這樣的產(chǎn)品，一般人習(xí)慣在衛(wèi)生間馬桶上解決排尿的問題，但是要在紙袋里排尿會很不習(xí)慣。
圖2為學(xué)生防災(zāi)帽，與大多概念設(shè)計產(chǎn)品相比，這款產(chǎn)品已經(jīng)成功生產(chǎn)出來。安全防災(zāi)帽的可實踐性是它的最大亮點，這個防災(zāi)帽可以掛在學(xué)生的課桌旁，在突然發(fā)生災(zāi)情時，學(xué)生們可以及時使用。安全帽存放在一個學(xué)生們順手能取的地方，但是學(xué)生們長時間不使用，且能放帽子的地方是一個暴露在外的空間，年級比較小的孩子喜歡打鬧，那安全帽很可能會有損壞問題，等真正遇到突況時才發(fā)現(xiàn)已有損壞，那又會有新的問題出現(xiàn)。
這些現(xiàn)有產(chǎn)品大多是用來自救的產(chǎn)品，而針對災(zāi)后的其他居住情況的比較少。雖然有這些應(yīng)急自救的產(chǎn)品，但是一般人在遇到突發(fā)狀況時，是很難及時想起來要使用這些產(chǎn)品的，特別是司空見慣擺在身邊的東西，因此這類產(chǎn)品少了一個提醒用戶使用的作用。
2.存在問題分析
縱觀現(xiàn)有應(yīng)急產(chǎn)品，大多數(shù)都比較落后，沒有新的設(shè)計出現(xiàn)，設(shè)計師針對災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品的關(guān)注比較少，而如今多發(fā)的各種自然災(zāi)害，又使得災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品的需求不斷上升，所以應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計和種類等各方面都存在亟須解決的問題。
1）種類單一，裝備落后。從2008年的5.12汶川大地震到2013年的4.20雅安地震，有不少同胞深埋于廢墟下因得不到及時的救助逝去，又有一些災(zāi)民雖然從瓦礫中被挖出，卻在送往醫(yī)護站途中逝去。本來這些悲劇是可以避免的，但是因為設(shè)施的落后匱乏，造成了不必要的傷亡。從災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品的種類涉及的方面來看，遠遠不能滿足多種災(zāi)害的突況，每種災(zāi)害發(fā)生時，又有許多新的情況出現(xiàn)，多種災(zāi)后救援物資的準備，顯得尤為必要。針對不同的災(zāi)情分析，受災(zāi)情況總結(jié)，設(shè)計出通用性和針對性等多種滿足不同災(zāi)害，不同環(huán)境的災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品。
2）缺少人性化設(shè)計。許多災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品大多都是經(jīng)過簡單的設(shè)計，就投入大規(guī)模生產(chǎn)，而針對適用人群的分析欠缺，使得災(zāi)區(qū)同胞在使用的時候，出現(xiàn)各種問題。我國的經(jīng)濟實力逐步提升，綜合國力日趨雄厚，在救災(zāi)物資上，不應(yīng)該僅僅滿足于可以使用的基本狀態(tài)，而需要更多地考慮災(zāi)后物資的人性化關(guān)懷、災(zāi)后人群心理等多種因素，使得災(zāi)區(qū)群眾從物質(zhì)和精神上得到慰藉，對安定情緒、加快災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建都有很大的作用。
3）關(guān)注度不夠。災(zāi)難面前所呈現(xiàn)出來的災(zāi)后應(yīng)急設(shè)計的全無意識引起設(shè)計師冷靜的思考和深度的分析。在市場占據(jù)主導(dǎo)地位，一切從市場出發(fā)，設(shè)計的產(chǎn)品實現(xiàn)利益最大化的角度出發(fā)，使得許多設(shè)計師對于災(zāi)后應(yīng)急設(shè)計的關(guān)注點遠遠低于市場商品。從這個角度出發(fā)，產(chǎn)品的關(guān)注點不夠，必然使得產(chǎn)品的品質(zhì)、類別、性能遠遠達不到救災(zāi)的需求。設(shè)計師是為社會創(chuàng)造新價值而存在的，而承擔(dān)起更崇高的、拯救生命的設(shè)計使命是作為設(shè)計師義不容辭的社會責(zé)任。一個國家對“救災(zāi)”的態(tài)度，直接體現(xiàn)為對國民生命價值的態(tài)度。因此，設(shè)計師應(yīng)給與災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計更多的關(guān)注度。
三、基于災(zāi)后人群的應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計的設(shè)計要素分析
1.人的要素
人的要素既包括人的心理要素，如人的需求、價值觀、生活意識、生活行為等要素，也包括人的形態(tài)、生理特征等的生理要素。人的生理要素可以通過人體計測、人機工程學(xué)的心理測定、生理學(xué)測定等方法取得設(shè)計需要的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在產(chǎn)品設(shè)計過程的分析綜合化階段是必須考慮的事項。人的心理要素是設(shè)計目標階段應(yīng)考慮的問題，但心理要素較難像生理要素那樣進行定量測量的。人們在遇到災(zāi)害心理有多少會受到一些影響，因此設(shè)計時要從人群考慮，使人們在與產(chǎn)品產(chǎn)生關(guān)系時能感受到人性的關(guān)懷。
人類有各種各樣的需求，這些需求促使產(chǎn)品發(fā)生變化，并且影響著人們的生活意識和生活行動。設(shè)計災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品的目的就是使人通過使用產(chǎn)品，得到精神上的慰藉，減輕災(zāi)后的心理痛苦，幫助重塑健康的心理，以便在較短的時間內(nèi)投入到開展災(zāi)后家園的建設(shè)中去。
對于人的要素的全面分析，可以幫助設(shè)計師更好地進行產(chǎn)品定位，指導(dǎo)災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品的設(shè)計方向，滿足人們的具體的迫切需求，不管是精神心理方面，還是生活物質(zhì)方面，使產(chǎn)品能在恢復(fù)人們的生活方面起到重要的作用。
2.環(huán)境要素
災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品的使用環(huán)境是災(zāi)區(qū)，這種使用環(huán)境是比較特殊的，其對于產(chǎn)品的使用狀態(tài)有著重要的影響。因此，在設(shè)計前的思路整理梳理中，針對災(zāi)區(qū)的特殊環(huán)境狀態(tài)，把環(huán)境因素總結(jié)概括為三點，分別是應(yīng)急性、特殊性、適應(yīng)性。
1）應(yīng)急性
災(zāi)害發(fā)生的當下人們所處的環(huán)境是不確定、不穩(wěn)定的，在這個環(huán)境下人群還未完全脫離危險，有的人仍舊被困在危險的地方，大家在災(zāi)害過后心理依舊惶惶不安。例如：地震災(zāi)害后，房屋隨時會因余震再次倒塌，山體也許會引起泥石流滑坡等，其他災(zāi)害亦是如此。此時，被困人的生命安全就是首位，面對隨時都可能發(fā)生新的災(zāi)難，快速營救、應(yīng)急救援裝備是十分必要的。設(shè)計師應(yīng)重點考慮急救應(yīng)急的設(shè)計，在危急的情況下，能及時起到救援的作用，使救援的工作得到最大化的成功。
2）特殊性
災(zāi)難是多種多樣的，災(zāi)后的復(fù)雜環(huán)境也是各有不同。地震過后，房屋塌方，亂石堆積，還要面對隨時發(fā)生的余震。而海嘯的突發(fā)性更是人始料不及，往往一瞬間海浪高達數(shù)十米，人們來不及逃生。而海嘯過后，形成的海水淤積，使得土壤不適宜種植作物。面對不同的災(zāi)難環(huán)境，設(shè)計師要做出針對性的災(zāi)后產(chǎn)品設(shè)計，這使得對每種災(zāi)難的災(zāi)前、災(zāi)中、災(zāi)后等各種突發(fā)性的環(huán)境因素分析顯得尤為重要，要從中科學(xué)分析總結(jié)，指導(dǎo)接下來的具體設(shè)計。
3）適應(yīng)性
救援隊已基本完成救援工作，人們在臨時搭建的設(shè)施中，等待家園的重建，這個時間相對較長。人們長時間生活在這些不穩(wěn)定的環(huán)境中，跟自己的家比起來，這些應(yīng)急不穩(wěn)定的住房環(huán)境會讓人不安，災(zāi)害對建筑物、交通、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施的破壞也十分嚴重。這時候，應(yīng)考慮到產(chǎn)品對于環(huán)境的適應(yīng)性問題，在這個大的環(huán)境下，綜合具體的災(zāi)區(qū)環(huán)境，滿足居民的災(zāi)后需求，對穩(wěn)定情緒有很大的作用。
3.技術(shù)要素
技術(shù)要素是產(chǎn)品設(shè)計時要考慮的生產(chǎn)技術(shù)、材料與加工工藝、表面處理手段等各種有關(guān)的技術(shù)問題，是使產(chǎn)品設(shè)計的構(gòu)想變?yōu)槭聦嵉年P(guān)鍵要素。日新月異的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為產(chǎn)品設(shè)計師提供了設(shè)計新產(chǎn)品的可能條件，而產(chǎn)品設(shè)計也使許多高新技術(shù)轉(zhuǎn)化為具體的產(chǎn)品。
縱貫地球現(xiàn)狀，在多發(fā)的災(zāi)難下，許多人飽受災(zāi)后身心的痛苦。因此，災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品的設(shè)計也需要加入現(xiàn)代最新科技的應(yīng)用，使得許多概念產(chǎn)品在短時間得以生產(chǎn)、普及，并派送到需要幫助的使用者手中。諸多科技最終是要為更加人性化的產(chǎn)品提供技術(shù)支持，這是無容置疑的，也是人類社會發(fā)展的進步所在。
如圖3中的V Plus是一個緊急救災(zāi)帳篷，可以解決救災(zāi)區(qū)的臨時住房問題。通過太陽能電池進行能源自給自足，單帳篷可以相互連接合并，組合成更大的避難所。它表面是由先進的太陽能電池，產(chǎn)生足夠的能量來滿足能源需求的帳篷。每個帳篷可以成為一個獨立的能源裝置，能夠有效地解決災(zāi)區(qū)的能源問題。救災(zāi)帳篷可以很容易組裝和互連滿足了災(zāi)難站快速組裝的需求。V Plus救災(zāi)帳篷輕便，便于組合，因此可以提高援助速度和災(zāi)區(qū)群眾的安置。但是，需要具體考慮的問題還有很多，如何具體設(shè)計太陽能自足系統(tǒng)，帳篷如何高效地拆裝、連接，是否足夠保暖、穩(wěn)定，現(xiàn)有科技具體能支撐產(chǎn)品實施到什么階段，這都是需要考慮的技術(shù)要素。
如今人類進入了信息時代，如何用現(xiàn)有科技技術(shù)，來支撐災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品的各個功能結(jié)構(gòu)的落實，需要進一步的分析研究。結(jié)合現(xiàn)有的災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品的技術(shù)能力，拓展新的技術(shù)領(lǐng)域，加以整合應(yīng)用，使得產(chǎn)品落到實處，真正產(chǎn)品化。
結(jié)語
災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計是一個長久的課題，在自然災(zāi)害頻發(fā)的當今，每年都有許多災(zāi)難發(fā)生，要做的工作不單單加快災(zāi)區(qū)重建，更重要的是幫助災(zāi)區(qū)人群心理重建，怎樣快速地重獲安全感、增加可控制感、降低焦慮、緩解抑郁等作用，有效地預(yù)防嚴重心理障礙的發(fā)生。當前的應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計，迫切地需要關(guān)注災(zāi)后人群的心靈創(chuàng)傷、使用心理等人機因素，將人性化、關(guān)愛型的設(shè)計概念融入到產(chǎn)品設(shè)計中，是一種有意義的探索，這種探索將對未來的災(zāi)后產(chǎn)品設(shè)計將起到積極的引導(dǎo)作用。
基金項目：江南大學(xué)2012年大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目（人性化災(zāi)后應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計）階段性研究成果之一
參考文獻
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[關(guān)鍵詞]遮陽傘 機械創(chuàng)新設(shè)計 方法
[中圖分類號]TH122 [文獻標識碼]A
一、前言
機械創(chuàng)新設(shè)計的重要性已是毋庸置疑，眾多的創(chuàng)新設(shè)計思想和方法已經(jīng)被提出和討論，國外的經(jīng)典創(chuàng)新理論也得到了詳盡的介紹和研究，但是每當提到創(chuàng)新設(shè)計時，依舊讓人覺的是在空泛而談且不切實際。本文結(jié)合電動車遮陽傘的發(fā)明設(shè)計過程，試探討機械創(chuàng)新設(shè)計的有效方法及思路，希望能為機械創(chuàng)新設(shè)計方法進一步的研究提供參考，為機械創(chuàng)新設(shè)計真正的廣泛推廣和應(yīng)用起到一定的作用。
二、電動車遮陽傘發(fā)明過程簡介
（一）電動車遮陽的市場需求及現(xiàn)有結(jié)構(gòu)分析
由于電動車的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)是開放式的，如果在炎炎夏日駕駛時，就需要佩戴遮陽帽，太陽鏡還有防曬披肩等，十分麻煩且用戶容易感到悶熱。因此就需要一種新結(jié)構(gòu)來進行有效的遮陽。市場上隨之也出現(xiàn)了不同的遮陽結(jié)構(gòu)。圖1列舉了市場上現(xiàn)有的兩種遮陽結(jié)構(gòu)。
該類結(jié)構(gòu)最大的缺點就是固定在車身上，不能隨時隨地的拆卸。由于這類裝置是在特殊天氣情況下發(fā)揮作用的，如不能根據(jù)天氣情況進行隨時的安裝和拆卸，就會給用戶增加不便。這就需要開發(fā)一種可以隨時隨地進行安裝和拆卸的遮陽結(jié)構(gòu)。
（二）新結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計
根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的缺點，新結(jié)構(gòu)的初步方案設(shè)計，采用一端可伸縮折疊，另一端固定于車身的方案。專利搜索后，發(fā)現(xiàn)類似方案已申請了發(fā)明專利且正是初步方案的最終實現(xiàn)。
由于該結(jié)構(gòu)是封閉式的，用戶夏天使用時，會感覺到悶熱。再次經(jīng)過市場搜尋找到另外一種結(jié)構(gòu)開放，遮陽效果不錯的結(jié)構(gòu)。但是這種遮陽傘傘支架固定于前車身，占據(jù)了駕乘空間，且遮陽傘身為直柄傘，無法折疊，攜帶和存放均十分不便。根據(jù)上述問題，進行創(chuàng)新設(shè)計，將傘支架設(shè)計成可伸縮的，傘身為可折疊的，整個結(jié)構(gòu)可隨時隨地的安裝使用和拆卸存放，操作簡單方便，遮陽效果理想，改進后的整體設(shè)計效果如圖2所示。
三、機械創(chuàng)新設(shè)計方法及思路總結(jié)
（一）提出創(chuàng)新性的問題
1.提出創(chuàng)新性問題的重要性
愛因斯坦說過“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許僅僅是一個教學(xué)上或?qū)嶒炆系募寄芏选６岢鲂碌膯栴}、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，都需要有創(chuàng)造性的想像力，而且標志著科學(xué)的真正進步。” 由此可見發(fā)現(xiàn)并提出新問題的重要性。問題的提出是進行創(chuàng)新設(shè)計的第一步，只有提出了問題，創(chuàng)新設(shè)計才有了方向和目的。很多重大的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明也都是由于提出了創(chuàng)新性的問題，才有了創(chuàng)造性的成果。牛頓提出了“為什么蘋果會向下掉而不是向上呢？”的問題，于是就有了萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)；
2.如何提出創(chuàng)新性的問題
1） 從認識上突破
每個人都可以提出創(chuàng)新性的問題。在提出創(chuàng)新問題時，通常都有這樣一種思維習(xí)慣：“這個產(chǎn)品或問題存在這么久了，我想提的問題可能別人早就提出過并試驗過了，還是算了吧！” 它一開始扼殺了創(chuàng)新的信心和希望。如果按照這種邏輯推理下去的話，就不再會有通過創(chuàng)新設(shè)計而出來的產(chǎn)品了。首先要認識到每個人都可以提出具有創(chuàng)新性的問題，要敢于大膽的提出新的想法和問題。不必擔(dān)心想法過時或不可行，重要的是提出來。只有提出問題來，才能判斷是否有創(chuàng)新性，況且，創(chuàng)新有大有小，內(nèi)容和形式各不相同。從上例中各種不同的電動車遮陽結(jié)構(gòu)可以看出，都是經(jīng)過不斷的提出新問題，而后才實現(xiàn)了創(chuàng)新設(shè)計。
2） 從日常生活中培養(yǎng)
要在日常生活中培養(yǎng)問題意識和創(chuàng)新意識。問題意識就是通過細心觀察，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，從而提出新問題的一種意識。需求是設(shè)計的原動力，日常生活中有各種不同的需求，要有強烈的問題意識，當發(fā)現(xiàn)需求并不能在現(xiàn)有產(chǎn)品或條件下得到很好的滿足時，就有了創(chuàng)新的需要，這就是創(chuàng)新意識。通過提出“為什么會這樣”，“換成其他的行不行”，“還有沒有更好的辦法”等問題來激發(fā)創(chuàng)新意識，尋找創(chuàng)新點。正是由于日常生活中觀察到電動車的遮陽需求，才進行了該結(jié)構(gòu)的開發(fā)，而后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在的問題，進一步意識到要進行創(chuàng)新設(shè)計。
（二）有效解決所提問題，進行方案設(shè)計
1.現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和初步方案的了解分析
提出新問題后，會有一個初步解決方案。但是該方案是否可行，是否最優(yōu)，帶著這些問題就要去了解現(xiàn)有產(chǎn)品的市場情況，分析現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)點和不足，具有針對性的進行創(chuàng)新設(shè)計。提出要改進遮陽篷后，初步方案就是做成可折疊的結(jié)構(gòu)，隨后對該產(chǎn)品進行了詳細了解。了解產(chǎn)品的途徑多種多樣，可以直接去觀察和使用，進行用戶體驗，還可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢獲取更多相關(guān)信息資料。關(guān)于信息資料查詢要注意以下兩種信息：
1）現(xiàn)有產(chǎn)品的專利查詢。這樣可以詳細了解該產(chǎn)品的設(shè)計初衷和權(quán)利要求。因為大多數(shù)創(chuàng)新設(shè)計都是在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進行改進的，必須非常了解原有產(chǎn)品的各種性能和設(shè)計時的權(quán)利要求，以免發(fā)生侵權(quán)行為。
2）類似方案的專利查詢。根據(jù)初步方案詳細查找該方案是否已進行了專利申請，或者是該類產(chǎn)品的最新設(shè)計進展，避免自己辛辛苦苦創(chuàng)新設(shè)計出的產(chǎn)品，早已有了專利申請，而徒勞無功。例如本電動車遮陽傘的初步方案就是已經(jīng)有了專利申請。
2.進行方案設(shè)計
利用三維設(shè)計軟件，將腦海中虛擬的產(chǎn)品方案轉(zhuǎn)化為可見的、可動的實體造型，從而直觀的觀察發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的外觀設(shè)計問題或零件的裝配問題，同時還可以進行產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)強度分析等。這樣就會盡量減少在后期制造過程中由于設(shè)計問題造成的返工和浪費。上例就是直接運用UG進行實體造型的設(shè)計，在設(shè)計過程中，對各個零件的具體形狀和尺寸并不十分確定，而是在整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，對滿足產(chǎn)品使用要求的零件尺寸和形狀進行協(xié)調(diào)裝配處理。
（三）樣品制作和產(chǎn)品推廣應(yīng)用
1.樣品制作需加大重視
樣品制作是真正檢驗產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計效果的有效途徑之一。機械創(chuàng)新設(shè)計有一點讓廣大創(chuàng)新設(shè)計者擔(dān)憂不已，有時甚至成為創(chuàng)新設(shè)計難以廣泛推行的主要原因，那就是沒有很好的途徑來實現(xiàn)樣品制作。設(shè)計者出資的話，不但加工制造廠家難找，而且制造費用也是相當昂貴。因此國家和學(xué)校需要進一步加大對這一方面的重視和扶持，比如國家可建立或鼓勵私人建立專門結(jié)構(gòu)或公司，甄選有市場前景的專利技術(shù)進行樣品試制和推廣，加快專利技術(shù)的實際效果轉(zhuǎn)化。
2.產(chǎn)品推廣應(yīng)用需要整合資源
因為機械創(chuàng)新設(shè)計的最終目的就是應(yīng)用，所以只有將創(chuàng)新設(shè)計的產(chǎn)品，推向市場，產(chǎn)生效益，設(shè)計工作才算真正實現(xiàn)了它的價值和意義。但是通常情況下，進行機械創(chuàng)新設(shè)計的多為工科背景，對于如何進行產(chǎn)品推廣和市場營銷則是一竅不通，而精通產(chǎn)品推廣和市場營銷的工商管理人才又苦于沒有好的項目拿來實踐，因此國家和學(xué)校對這一問題同樣需要給予足夠的重視，比如讓機械工程學(xué)院和工商管理學(xué)院聯(lián)合進行整個創(chuàng)新設(shè)計項目的實踐推廣等。
四、創(chuàng)新設(shè)計中應(yīng)該特別注意的幾點
（一）一定要注重人性化的設(shè)計
人性化設(shè)計的重中之重就是時刻考慮用戶的使用體驗，做到讓用戶能夠簡單、方便而又安全的使用和管理所設(shè)計出的產(chǎn)品。蘋果手機之所以風(fēng)靡全球，它的最重要的一點就是強大的人性化設(shè)計，這也是進行機械創(chuàng)新設(shè)計時，所要追求的一種設(shè)計目標。
就本實用新型的彈簧舌頂出結(jié)構(gòu)的左右布置問題為例。最初設(shè)計時，將彈簧舌頂出結(jié)構(gòu)布置在右側(cè)，用戶體驗時，發(fā)現(xiàn)布置在左側(cè)的話，更符合多數(shù)用戶左手拉動彈簧舌，右手將傘身插入推拉桿的習(xí)慣。
（二）產(chǎn)品要進行持續(xù)的創(chuàng)新設(shè)計和完善
成功的創(chuàng)新設(shè)計產(chǎn)品并不是一開始就設(shè)計完美的，都是經(jīng)過不斷的設(shè)計改進和完善，推出一代又一代的新產(chǎn)品而滿足了客戶需求的變化。不斷對產(chǎn)品的改進和完善應(yīng)當作為產(chǎn)品設(shè)計中十分重要的一個環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的設(shè)計理念對這一點重視不夠，最終導(dǎo)致花費大量的人力，物力和財力設(shè)計的產(chǎn)品，在剛投入市場時效果反映良好，但一段時間后就市場萎縮，又沒有新改進的產(chǎn)品持續(xù)滿足用戶新的使用需求而遭淘汰。
（三）設(shè)計者一定要對創(chuàng)新完成的產(chǎn)品進行用戶體驗
創(chuàng)新設(shè)計大多都是基于原有產(chǎn)品的不足，而做出的改進設(shè)計。而做出這種創(chuàng)新的通常并不是最初的設(shè)計者，而是產(chǎn)品的日常用戶。機械產(chǎn)品在經(jīng)過前期的精心設(shè)計后，精確制造和大力推廣后，好多設(shè)計者就認為工作已經(jīng)完成，對于后來制造出來的產(chǎn)品，都沒能親自進行用戶體驗，也就不能覺察到產(chǎn)品的缺陷所在。做為產(chǎn)品最初設(shè)計者，是對該產(chǎn)品最了解的，也是最容易發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷所在，也就更容易提出新的創(chuàng)新點。
五、結(jié)束語
機械創(chuàng)新設(shè)計的關(guān)鍵在于提出新的想法和創(chuàng)新點，細心的觀察和敢于提出疑問的精神對創(chuàng)新設(shè)計而言都是至關(guān)重要的。提出問題后，要積極尋找創(chuàng)新點，在創(chuàng)新設(shè)計過程中要根據(jù)實際情況不斷的調(diào)整結(jié)構(gòu)方案來滿足實際要求。最后就是要努力將所創(chuàng)新設(shè)計出的產(chǎn)品進行樣品制作和推廣應(yīng)用，因為只有這樣才真正實現(xiàn)了設(shè)計的價值和意義。
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一、設(shè)計管理
設(shè)計管理的第一個定義由英國設(shè)計師邁克爾•法瑞于1966年首先提出，他在《設(shè)計管理》一書中認為“設(shè)計管理的功能是界定設(shè)計問題，尋找合適設(shè)計師，且盡可能地使設(shè)計師在既定的預(yù)算內(nèi)及時解決設(shè)計問題”。在這個概念被提出后，不同領(lǐng)域的學(xué)者、專家就設(shè)計管理這個概念又分別提出了各自不同的見解。美國設(shè)計管理協(xié)會統(tǒng)計的對設(shè)計管理一詞的理解就有三十余種之多。其中，設(shè)計需求和資源、組織之間的交流這兩者的地位不論是在早起的設(shè)計管理觀念中，還是延續(xù)至今的設(shè)計管理觀念，都是重要的環(huán)節(jié)設(shè)計管理是個性和共性的統(tǒng)一體，其中個性的部分就包含了對藝術(shù)創(chuàng)造力的管理。創(chuàng)新是設(shè)計的核心，設(shè)計的過程是創(chuàng)造力展現(xiàn)和物化的過程。物化即是對創(chuàng)新問題的解決和實現(xiàn)的過程，同樣需要有一個系統(tǒng)的管理程序。對于創(chuàng)造力的管理正是希望通過感性和理性的結(jié)合，在設(shè)計構(gòu)思的過程中尋求可能的解答并選出其中最佳的設(shè)計方案。應(yīng)用設(shè)計管理的方法幫助企業(yè)人卻認識設(shè)計在企業(yè)創(chuàng)新活動中的作用，從而成為“策略性的競爭武器”。
二、設(shè)計管理之于創(chuàng)新設(shè)計
創(chuàng)新設(shè)計的最終目的就是使企業(yè)獲得可觀的利潤，也就是說，產(chǎn)品要賣的出去，這些都必須建立在對消費者和目標客戶有明確的調(diào)研分析、定位的基礎(chǔ)之上，輕視消費者研究所獲得的產(chǎn)品將是沒有競爭力的。因此，對人類行為的研究，是創(chuàng)新設(shè)計的根本出發(fā)點；同時，這種以人為本的設(shè)計思想，也是設(shè)計管理的新理念。管理人的設(shè)計管理與研究人的創(chuàng)新設(shè)計就具備的共通點，設(shè)計管理可以應(yīng)用于創(chuàng)新設(shè)計活動中。簡單地說就是產(chǎn)品創(chuàng)新過程本身具有很多的感性因素在里面，會有很多不確定和不成熟的部分，這些都需要設(shè)計管理來加以疏導(dǎo)。
創(chuàng)新設(shè)計中的創(chuàng)造性思維與活動往往是多樣化的，像那些藝術(shù)家、狂熱的科學(xué)家那樣，有時甚至難以理解。然而，經(jīng)過初期的靈感創(chuàng)作之后，在實際的開發(fā)流程中會遇到數(shù)以百計的問題，這些就需要規(guī)范化的組織、協(xié)調(diào)與控制。在創(chuàng)新設(shè)計過程中，設(shè)計者可以創(chuàng)造出創(chuàng)新性的產(chǎn)品或者服務(wù)，同時把創(chuàng)新思想轉(zhuǎn)移到市場中去，通過把設(shè)計者的作用從產(chǎn)品設(shè)計過程拓展到其他方面，設(shè)計的敏感性能夠與其他功能相結(jié)合，從而擴大影響。設(shè)計管理的技巧和知識能夠在經(jīng)營的很多方面發(fā)揮作用，包括研究、營銷、促銷、創(chuàng)建品牌、發(fā)現(xiàn)新機會、趨勢預(yù)測以及產(chǎn)品改進等。其中，最重要的就是設(shè)計管理之于創(chuàng)新設(shè)計，設(shè)計管理能夠使創(chuàng)新設(shè)計最大限度地適應(yīng)企業(yè)理念、響應(yīng)市場變化，根據(jù)新的挑戰(zhàn)及時產(chǎn)生新的應(yīng)對策略。在企業(yè)設(shè)計和經(jīng)營活動的競爭中引入設(shè)計管理的系統(tǒng)理念，無疑可以起到更好的效果，創(chuàng)新設(shè)計也會更有優(yōu)勢。
新經(jīng)濟時代的來臨，我們迫切地需要創(chuàng)立一個“新的創(chuàng)新模式”來面對急速變化的市場。創(chuàng)新設(shè)計正是企業(yè)應(yīng)對新經(jīng)濟時代的重要策略，企業(yè)設(shè)計策略順利的展開則需要對創(chuàng)新設(shè)計實施有效的策略管理，通過管理，提出一個適當?shù)脑O(shè)計策略程序。這種方式，有助于理解企業(yè)設(shè)計策略管理的全面性和指導(dǎo)性特征，并有益于策略的制定和實施。具體來說有以下三個方面：（1）創(chuàng)新設(shè)計策略分析；（2）創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計策略的制定和選擇；（3）創(chuàng)新設(shè)計策略的實施。制定完善的創(chuàng)新設(shè)計策略框架，面向以“消費者”的創(chuàng)新設(shè)計策略，才是一套行之有效的管理方法，這樣做會給企業(yè)帶來很多好處和效益，避免不必要的損失和失誤，對創(chuàng)新設(shè)計實施管理還可以大大減少不符合期望的設(shè)計策略，同時還能有效控制成本。
三、結(jié)論
設(shè)計管理可以完善創(chuàng)新設(shè)計，幫助設(shè)計者們將想法和概念轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌虿僮鞯倪^程，協(xié)調(diào)團隊成員之間的溝通與合作，讓具有不用觀點的人對創(chuàng)意作出貢獻并相互分享。創(chuàng)新設(shè)計也是可以管理的，而且也應(yīng)該被管理，這種管理的技巧性很強，要求管理者為追求創(chuàng)造性目標而合理協(xié)調(diào)好各種類型的資源，同時，還需要創(chuàng)建和開發(fā)有利于該過程持續(xù)并重復(fù)進行下去的結(jié)構(gòu)和行為規(guī)范。設(shè)計管理勢在必行！
作者：郭琰單位：常州工學(xué)院藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院
（廣西科技大學(xué) 機械工程學(xué)院，廣西 柳州 545006）
摘 要：通過一例大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計活動案例和指導(dǎo)教學(xué)方案，分析了機械創(chuàng)新設(shè)計活動中存在的問題，提出了相應(yīng)的指導(dǎo)策略；指出指導(dǎo)教師應(yīng)圍繞能力培養(yǎng)這個根本目標，按照教學(xué)規(guī)范來實施學(xué)生的機械創(chuàng)新設(shè)計指導(dǎo)工作。
關(guān)鍵詞 ：機械創(chuàng)新設(shè)計；存在問題；能力培養(yǎng)；指導(dǎo)方案
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）03-0233-03
基金項目：新世紀廣西高等教育教學(xué)改革工程立項項目——機械類專業(yè)應(yīng)用型本科機械設(shè)計系列課程的教學(xué)改革與實踐（2012JGB181）
1 引言
機械創(chuàng)新設(shè)計能力是機械類專業(yè)學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)的體現(xiàn)，是高等工程技術(shù)人才培養(yǎng)的目標之一。隨著對創(chuàng)新能力重視程度的提高和各類學(xué)科競賽的蓬勃開展，越來越多的大學(xué)生參與到機械創(chuàng)新設(shè)計活動之中。然而，以學(xué)科競賽為導(dǎo)向的機械創(chuàng)新設(shè)計，使學(xué)生的目標過份傾向于作品成果本身，而沒有從中有意識地學(xué)習(xí)到創(chuàng)新的思維和系統(tǒng)的工作方法。如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是我國當今高等教育研究的重要課題[1，2]，專門針對大學(xué)生學(xué)科競賽指導(dǎo)的研究也是一個重要內(nèi)容[3]。雖然機械類專業(yè)系列課程都強調(diào)機械創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，但多數(shù)學(xué)生實際上是從參加學(xué)科競賽開始接觸機械創(chuàng)新設(shè)計的。盡管許多學(xué)生在各類學(xué)科競賽中獲獎，但是最后卻依然沒有養(yǎng)成系統(tǒng)的工程素質(zhì)，更不用說較強的創(chuàng)新能力。本文總結(jié)了在指導(dǎo)大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計活動中獲得的經(jīng)驗教訓(xùn)，對大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計的行為特點進行了分析和歸納，提出相應(yīng)的指導(dǎo)策略，目的是讓機械創(chuàng)新設(shè)計活動能夠充分發(fā)揮其培養(yǎng)創(chuàng)新能力的作用。
2 大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計活動存在的問題
目前我國絕大多數(shù)高校并沒有開設(shè)專門的機械創(chuàng)新設(shè)計的教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生的機械創(chuàng)新設(shè)計活動相當于課外科技興趣小組行為，通常是圍繞競賽主題進行某一機械作品的設(shè)計制作，以參賽獲獎為目標所進行的一種暫時性的活動。在這樣的背景之下，很多學(xué)生的創(chuàng)新項目具有自發(fā)性特征，缺乏科學(xué)嚴密性和規(guī)范性。在指導(dǎo)大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計過程中，發(fā)現(xiàn)存在下述比較突出的問題：
2.1 選題的科學(xué)性不強
學(xué)生自己擬定機械創(chuàng)新課題時通常只注意作品的功能性，容易出現(xiàn)兩個極端：一是基于樸素的常識而缺乏學(xué)術(shù)內(nèi)涵，如很多學(xué)生把著眼點放在自行車、健身器材等司空見慣的產(chǎn)品上——第五屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽期間，在校內(nèi)評選準備參賽的作品時發(fā)現(xiàn)，24件參選作品中涉及自行車的有8件，其中6件以折疊功能為創(chuàng)新點；涉及健身器材的4件，均以多功能為創(chuàng)新點，實質(zhì)上只是把現(xiàn)有的健身器材簡單的組合在一起；這些作品由于不能在產(chǎn)品的工作原理和主要功能方面做出明顯的改進，因此不能算是一個合適的創(chuàng)新課題，大多數(shù)在評審中被淘汰了。二是僅憑在傳媒中撲捉到的某些科技信息，動輒納米航天，超越自己的能力甚至目前的科技水平，提出一些技術(shù)上難以實現(xiàn)的構(gòu)思，最后也只能草草收場。
2.2 開發(fā)過程不規(guī)范
機械產(chǎn)品的開發(fā)過程要經(jīng)歷概念開發(fā)和產(chǎn)品規(guī)劃、詳細設(shè)計、樣機制作、批量生產(chǎn)等階段，設(shè)計階段還包括方案設(shè)計和技術(shù)設(shè)計。由于沒有經(jīng)過系統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)訓(xùn)練，學(xué)生在設(shè)計自己的機械創(chuàng)新作品時，很難嚴格遵循上述規(guī)范，缺少產(chǎn)品的規(guī)劃和定位，開發(fā)過程中走一步看一步，不能區(qū)分方案設(shè)計和技術(shù)設(shè)計的作用，更不能按照階段任務(wù)去執(zhí)行；沒有階段性目標和完整的技術(shù)文件；容易把目光聚集在某些主要功能上，把這些功能的實現(xiàn)過程當成整個產(chǎn)品的開發(fā)過程，忽略整機功能和系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。
2.3 計算分析能力不強
據(jù)調(diào)查，專業(yè)知識欠缺是學(xué)生完成機械創(chuàng)新的最大障礙[4]。由于專業(yè)知識不足導(dǎo)致不知道如何開始設(shè)計，或是了解設(shè)計步驟但不會運用設(shè)計理論來解決設(shè)計中遇到的問題，是學(xué)生在創(chuàng)新設(shè)計過程中遇到的最大技術(shù)難題。在上述評選作品中，幾乎沒有看到一份完整的設(shè)計計算說明書，很多設(shè)計甚至沒有機構(gòu)運動簡圖；尺度綜合、運動學(xué)和動力學(xué)分析均存在錯誤，有的作品沒有考慮連桿機構(gòu)運動循環(huán)中的死點，有的甚至不能在靜止狀態(tài)下保持平衡。相對而言，學(xué)生針對齒輪、軸、軸承等通用機構(gòu)和零件所進行的設(shè)計計算完成得較好，而對于那些超越課堂學(xué)習(xí)范圍的專業(yè)機械以及動力學(xué)問題的分析計算則力不從心。
3 大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計活動的指導(dǎo)策略
顧名思義，在大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計活動中，指導(dǎo)教師的作用是“導(dǎo)”和“教”——“導(dǎo)”意味著教師不應(yīng)參與具體的技術(shù)工作，而是恰當?shù)囊龑?dǎo)學(xué)生自己完成創(chuàng)新設(shè)計；“教”即把創(chuàng)新設(shè)計當作一個教學(xué)過程，為人才培養(yǎng)目標服務(wù)。有的國內(nèi)專家建議安排一定的創(chuàng)新設(shè)計課程學(xué)時，分配到《機械原理》和《機械設(shè)計》等相關(guān)課程當中[5]。因此，無論是從傳授理論知識還是培養(yǎng)專業(yè)技能的角度，都應(yīng)當把指導(dǎo)大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計當作一次教學(xué)活動，按照教學(xué)規(guī)范來實施。
3.1 做好教學(xué)規(guī)劃
指導(dǎo)教師應(yīng)根據(jù)創(chuàng)新設(shè)計的主題，制定相應(yīng)的教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)知識，學(xué)習(xí)必要的分析計算技能，完成一定的工程訓(xùn)練，讓學(xué)生的工程素質(zhì)得到全面提升。
3.2 引導(dǎo)學(xué)生正確選題
引導(dǎo)學(xué)生圍繞創(chuàng)新設(shè)計主題開展調(diào)研，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出科學(xué)問題，結(jié)合學(xué)生自身的興趣和知識水平擬定合適的創(chuàng)新設(shè)計題目。
3.3 規(guī)范學(xué)生設(shè)計過程
以項目的形式要求學(xué)生按照技術(shù)規(guī)范做好創(chuàng)新設(shè)計規(guī)劃，提出項目實施的技術(shù)路線，合理安排項目進度。指導(dǎo)教師做好技術(shù)審查、進度監(jiān)督工作。
3.4 指導(dǎo)學(xué)生分析計算
分析計算能力是專業(yè)知識的核心內(nèi)容。對于剛剛進入專業(yè)理論學(xué)習(xí)階段的大學(xué)生來說，要求他們具備很強的分析計算能力是不切實際的。因此指導(dǎo)教師要根據(jù)設(shè)計內(nèi)容，明確提出關(guān)鍵零部件的設(shè)計計算和校核計算項目，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)的計算理論和方法步驟，完成項目設(shè)計中的分析計算工作。
需要指出的是：學(xué)生容易把作品的完成當作創(chuàng)新活動的終點，這不利于充分發(fā)揮創(chuàng)新設(shè)計活動在人才培養(yǎng)方面的作用。因此指導(dǎo)教師應(yīng)與學(xué)生一起做好項目的總結(jié)歸納工作。一方面，歸納項目創(chuàng)新點和價值，形成技術(shù)成果，讓學(xué)生在創(chuàng)新設(shè)計活動獲得實際利益；另一方面，總結(jié)工作有助于幫助學(xué)生學(xué)習(xí)體會工作方法，形成工程能力。
4 機械創(chuàng)新設(shè)計活動指導(dǎo)案例與分析
第五屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽內(nèi)容為“休閑娛樂機械和家庭用機械的設(shè)計和制作”。自行車作為最常見的機械產(chǎn)品，以其為基礎(chǔ)的改造設(shè)計自然成為了很多準備參賽學(xué)生的首選題目。在這些學(xué)生自發(fā)擬定的題目中，以折疊和變形為創(chuàng)新點的占絕大多數(shù)，與市場上已經(jīng)存在的產(chǎn)品功能重疊，實現(xiàn)方案基本雷同，因此都不適合作為創(chuàng)新設(shè)計題目。針對這個現(xiàn)象，指導(dǎo)老師與學(xué)生一起分析了自行車的功能與大賽的主題，以及可能的創(chuàng)新思路。有一組學(xué)生依據(jù)“仿生法”[6]提出了一種“模擬騎馬運動的娛樂型自行車”的作品構(gòu)思，獲得了指導(dǎo)教師的肯定。
評選出學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計題目之后，指導(dǎo)教師根據(jù)創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容擬定了相應(yīng)的指導(dǎo)教學(xué)方案（表1）。
該方案中，指導(dǎo)教師幫助學(xué)生按照工程項目的形式制定了設(shè)計任務(wù)書，包括明確設(shè)計目標、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計內(nèi)容、技術(shù)路線、關(guān)鍵問題、進度安排等內(nèi)容的修訂，讓學(xué)生學(xué)會了如何開始和規(guī)劃一個研究課題。
在設(shè)計階段，要求學(xué)生按照方案設(shè)計——技術(shù)設(shè)計的循序，設(shè)計組成員合理分工協(xié)作，分階段完成相應(yīng)的任務(wù)，按照預(yù)定的時間節(jié)點定時匯總更新設(shè)計成果，明確下一階段目標。
在創(chuàng)新設(shè)計期間，指導(dǎo)教師不直接參與具體的技術(shù)工作，只是起到了引導(dǎo)思考和質(zhì)量把關(guān)兩個方面的作用，讓學(xué)生通過查閱資料和分析評價，自己完成項目的設(shè)計和計算工作。學(xué)生面對“模擬騎馬運動的自行車”這個課題，一開始并不知道從哪里開始入手。指導(dǎo)老師把設(shè)計內(nèi)容分解為一個個具體的問題，首先讓學(xué)生觀察和分析騎馬時人體的動作要點——身體的起伏、腿和手臂的屈伸、動作的協(xié)調(diào)關(guān)系等；然后考慮這些動作應(yīng)該如何分解？采用哪種機構(gòu)實現(xiàn)這些分解動作？以及機構(gòu)的時序和協(xié)調(diào)，人機工程學(xué)等方面的問題。學(xué)生通過解決這些問題，提出和多個解決方案。指導(dǎo)教師再利用對各方案的技術(shù)經(jīng)濟評價，讓學(xué)生自己選出了方案設(shè)計的最終結(jié)果。
“模擬騎馬運動的娛樂型自行車”參加了第五屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽并在賽區(qū)獲獎，還獲得國家專利局授予的實用新型專利。參加本項目的學(xué)生后來繼續(xù)開展科學(xué)研究，獲得了學(xué)校大學(xué)生科技項目和廣西大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目的資助。
5 結(jié)語
由于大學(xué)生參加機械創(chuàng)新設(shè)計活動多是被各種科技競賽活動所吸引，因此在指導(dǎo)大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計活動時，在指導(dǎo)思想上除了看到這些競賽活動對機械創(chuàng)新教育的積極促進作用的同時，也要清楚地意識到學(xué)生參加機械創(chuàng)新設(shè)計活動的功利性。功利性目標使得一些學(xué)生甚至指導(dǎo)教師只看重結(jié)果不重過程，從而大大削弱創(chuàng)新設(shè)計的人才培養(yǎng)作用。這對這種現(xiàn)象，本文分析了大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計活動中容易出現(xiàn)的失誤和不足，從人才培養(yǎng)的角度提出了相應(yīng)的指導(dǎo)策略，希望能為提高機械專業(yè)大學(xué)生的工程能力有所幫助。
參考文獻：
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