工業(yè)設(shè)計與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的銜接研究——以金融機具類產(chǎn)品設(shè)計為例

1、ValueEngineering135工業(yè)設(shè)計與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的銜接研究——以金融機具類產(chǎn)品設(shè)計為例ResearchontheTransitionBetweenIndustrialDesignandEngineeringStructureDesign：TakingallExampleoftheDesignoftheBankingMachines周海海ZhouHaihai；胡偉峰HuWeifeng；陳黎ChenLi(南京航空航天大學(xué)工業(yè)設(shè)計

2、研究所，南京210016)(IndustrialDesignInstitute，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：結(jié)合實際新產(chǎn)品開發(fā)項目，分祈和討論了新產(chǎn)品開發(fā)過程中因工業(yè)設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢而存在的典型問題。從設(shè)計流程，設(shè)計人員知識結(jié)構(gòu)和設(shè)計工具等方面給出了解決上述問題的有效對策。最后通過一個實際產(chǎn)品開發(fā)案例檢驗了應(yīng)對措施的有效和

3、合理性。Abstract：Sometypicalproblemscausedbythebadtransitionbetweenformdesignandstructuredesigninthecourseofnewproductdevelopmentareanalyzedanddiscussedcombiningwithpracticalproductdesignprojects1heeffectivemethodsalepropose

4、dtosolvethementionedproblemsintermsofdesignCOUISe，designers’knowledgestructure，designtoolsandeteAtlast，thevalidityandrationalityofthemethodsareverifiedthrovlgllapracticalcaseofproductdevelopment關(guān)鍵詞：造型設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計：銜接Keywords：f

5、ormdesign；structuredesign；transition中圖分類號：T_O文獻標(biāo)識碼：A0引言隨著市場經(jīng)濟的迅速發(fā)展，工業(yè)設(shè)計已成為新產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)項目中不可或缺的重要環(huán)節(jié)之一。新產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)，往往需要包括技術(shù)研發(fā)、工業(yè)設(shè)計、市場營銷等多個部門的密切合作和通力基金項目：南京航空航天大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費專項科研項目資助，項目編號NS2010147。作者簡介：周海海(1979一)，男，江蘇南京人，南京航空航天大學(xué)機電學(xué)院工

6、業(yè)設(shè)計研究所講師，研究方向為產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)，設(shè)計管理。文章編號：1006—431l(2010)23013502配合，才能為企業(yè)推出功能卓越、外觀優(yōu)雅的優(yōu)良產(chǎn)品。但在實際項目的操作中，由于部門人員之間知識結(jié)構(gòu)差異、項目管理失誤等等因素的影響，常常會出現(xiàn)部門工作銜接不良，開發(fā)工作反復(fù)的情況，結(jié)果將直接影響新產(chǎn)品開發(fā)的進程與產(chǎn)品的品質(zhì)|l31。其中，工業(yè)設(shè)計和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢的問題是較為突出的。近年來，我們參與了多項金融機具類產(chǎn)品的開發(fā)工

7、作，在項目中遇到了諸多設(shè)計銜接問題，也積累了～定經(jīng)驗。1金融機具類設(shè)計項目常出現(xiàn)的問題鐘)的第0秒觸發(fā)數(shù)據(jù)儲存模塊，進行數(shù)據(jù)儲存。數(shù)據(jù)儲存模塊除了儲存以外還有同步顯示功能，通過創(chuàng)建表格使每次的輸入數(shù)據(jù)在表格中依次顯示，便于實時觀察分析。33報警數(shù)據(jù)自動儲存圖5為報警數(shù)墀$11：3自動住IR：I存系統(tǒng)程I序框／】J隊墨趴口叫JJ／J、糾L‘l工JJ巴圖。這個程序分為報警觸發(fā)、定時掃描和數(shù)據(jù)儲存三個模塊：報警觸發(fā)模塊的功能是當(dāng)其中一個或多個

8、信號值出現(xiàn)報警時，在輸出一個TURE值的同時輸出該報警數(shù)據(jù)圖4數(shù)據(jù)定時儲存系統(tǒng)程序框圖值，而未報警的信號則輸出‘‘O”值；定時掃描模塊控制報警觸發(fā)模塊輸出TURE值的日寸機，本程序中對于轉(zhuǎn)速和滑油壓力信號，每十秒允許報警觸發(fā)模塊輸出TURE值，對于滑油溫度等其他信號，每分鐘允許報警觸發(fā)模塊輸出TURE值：在按下報警數(shù)據(jù)儲存鍵后，數(shù)據(jù)儲存模塊可以連續(xù)的對報警數(shù)據(jù)進行儲存。34數(shù)據(jù)讀取圖6為數(shù)據(jù)讀取程序框圖。用來讀取柴油機的歷史運行數(shù)據(jù)記錄

9、文件，文件讀取后首先通過表格控件進行顯示。另外可以對文件中的任意兩個運行數(shù)據(jù)用圖5報警數(shù)據(jù)自動儲存系統(tǒng)程序框圖曩甏景曩齲萎茬言線，分析其相互之間的關(guān)系。4結(jié)論本系統(tǒng)針對某型柴油機進行了數(shù)據(jù)采集處理試驗，圖7為整個數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的前面板設(shè)計，上面的數(shù)據(jù)為試驗采集數(shù)據(jù)，表格中為同步顯示記錄數(shù)據(jù)，波形圖中的曲線為柴油機運行的數(shù)據(jù)變化曲線圖。通過試驗證明了該系統(tǒng)的可行性，而且具有比傳統(tǒng)系統(tǒng)更靈活和實用的操作手段，為柴油機監(jiān)控系統(tǒng)的整個程序設(shè)計

10、奠定了基礎(chǔ)。5結(jié)束語本系統(tǒng)采用NIUSB一6009DAQ卡，安裝、攜帶方便，可擴展性好，在一些電磁干擾較強的測試現(xiàn)場，可以專門對其進行電磁屏蔽，避免采集的數(shù)據(jù)失真。采用LabVIEW可視化編程，其程序可以在任何裝有LabVIEW軟件的PC機上使用，具有很強的通用性。參考文獻：圖6為數(shù)據(jù)讀取程序框圖圖7數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)【lI趙繼權(quán)艦船機艙自動化系統(tǒng)設(shè)計與研究【D】晗爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文，2002【2】陸綺榮等基于虛擬儀器技術(shù)個人實驗室的構(gòu)

11、建[M】電子工業(yè)出版社，200613l高火榮，王～舂機艙模擬信號通用采集板的設(shè)計切江蘇船舶，2008，(10)【41豈興民，周建新，矯津毅LabViEW82中文版入門與典型實例lml人民郵電出版社，2008f51雷振山，魏麗等LabVIEW高級編程與虛擬儀器工程應(yīng)用【M】中國鐵道出版社，2009萬方數(shù)據(jù)136價值工程11因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局的不合理導(dǎo)致造型設(shè)計工作將錯就錯部分金融機具類產(chǎn)品由于技術(shù)創(chuàng)新度較高，此類產(chǎn)品開發(fā)初期，并沒有現(xiàn)成案例可

12、直接借用，這其實對工程設(shè)計人員提出了較高的要求。在實際操作中，多數(shù)工程設(shè)計人員由于自身知識結(jié)構(gòu)的限制，設(shè)計產(chǎn)品的觀念與目標(biāo)主要從滿足產(chǎn)品的技術(shù)功能與適合制造方面出發(fā)，樣機一旦試制成功，決策層即召集工業(yè)設(shè)計人員對其樣機進行外殼設(shè)計，或者說在功能樣機的外面“穿件漂亮衣服”。該設(shè)計流程乍一看并無太大問題，可仔細(xì)分析后，其實存在較多的隱患。首先，前期結(jié)構(gòu)布局可能滿足產(chǎn)品基本技術(shù)功能與可制造性方面的要求，屬于機器為本的設(shè)計，可是在是否滿足人的操作

13、需求方面仍有值得商榷的地方。其次，功能樣機試制成功后，往往傾注了工程設(shè)計人員大量的心血，企業(yè)為此也付出大量時間和資金，工業(yè)設(shè)計人員在此時提出一些結(jié)構(gòu)布局上的改動意見，難以得到應(yīng)有的重視，結(jié)果只好在樣機的基礎(chǔ)上做外觀設(shè)計，硬著頭皮把項目往前推進。后期產(chǎn)品投放市場，用戶提出種種操作的問題之后，企業(yè)才不得不修正原有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局，對產(chǎn)品進行較大的改動，顯然，為此付出的代價是沉重的。12造型設(shè)計不符合工程設(shè)計要求導(dǎo)致造型反復(fù)修改金融機具產(chǎn)品處理

14、現(xiàn)金(包括紙鈔和硬幣)的過程多為動態(tài)模式，因此該類產(chǎn)品的內(nèi)部元器件以機械運動機構(gòu)為主，電路板等電子元器件為輔。工程設(shè)計人員在對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要充分考慮到最小化原則，在保證產(chǎn)品技術(shù)功能的前提下，在最小的空間內(nèi)將一些機構(gòu)、電子元器件合理布局。在這一過程中，工程設(shè)計人員為了實現(xiàn)最小化，對元器件進行了多項排列組合的嘗試，付出了艱辛的勞動。因此，如果工業(yè)設(shè)計師對于功能樣機的現(xiàn)有尺寸不加縝密考慮，任意的進行造型尺寸放大，即使造型設(shè)計方案非常出

15、彩，也會被企業(yè)決策層要求與現(xiàn)有功能樣機尺寸配合，一旦出現(xiàn)尺寸干涉，造型方案則不得不屈服于工程設(shè)計進行被動調(diào)整。結(jié)果不僅延誤了產(chǎn)品開發(fā)進程，而且前期完美的設(shè)計創(chuàng)意也會因反復(fù)的調(diào)整遭到破壞，降低了產(chǎn)品造型質(zhì)量。另外，金融機具類產(chǎn)品外型尺寸變化很大，從小型驗鈔機到大型清分機，對應(yīng)到今后生產(chǎn)面臨的材料與成型工藝問題，設(shè)計師應(yīng)充分予以考量，否則造型設(shè)計方案如果無法實現(xiàn)，或者實現(xiàn)的代價過高(制造成本過高)，就得不償失了。13造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的數(shù)據(jù)

16、無法交流產(chǎn)品開發(fā)工作絕不是單打獨斗的事情，整個開發(fā)過程中需要各部門、各專業(yè)人員密切配合有效合作。其中，設(shè)計數(shù)據(jù)交流順暢與否成為首當(dāng)其沖的問題。實際項目操作中，工業(yè)設(shè)計人員多使用面向造型設(shè)計的軟件工具，如三維軟件：Rino，30max二維軟件Photoshop、CorelDRAW、Illustrator等。這些軟件的優(yōu)勢是充分考慮到造型設(shè)計的思維模式，有利于造型設(shè)計人員迅速將造型創(chuàng)意表達(dá)出來，但缺點是其模型或圖紙缺少三維數(shù)據(jù)，即使可以通過

17、一些中間格式(如iges)導(dǎo)入到工程軟件中，一些簡單的造型特征如直線、圓弧可以直接提取，但對于變化豐富的曲面造型特征，工程結(jié)構(gòu)人員不得不重新建模，這一過程能否原本的表達(dá)出造型人員的創(chuàng)意就很值得懷疑了。14工業(yè)設(shè)計人員在產(chǎn)品開發(fā)后期無法或疏于介入導(dǎo)致產(chǎn)品造型品質(zhì)下降工業(yè)設(shè)計師的工作不應(yīng)該僅僅是出一張二維或三維產(chǎn)品效果圖。實際項目操作中，效果圖在得到客戶認(rèn)可后，工業(yè)設(shè)計師退出產(chǎn)品開發(fā)工作的情況經(jīng)常發(fā)生。事實上，即使整體外觀方案定案之后，后期

18、仍有許多工作需要工業(yè)設(shè)計師的參與跟單。2針對上述問題采取的對策導(dǎo)致造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢的原因來自多方面。有設(shè)計人員本身知識范圍的限制問題、有設(shè)計經(jīng)驗和技能的問題、設(shè)計工具的問題、設(shè)計溝通以及設(shè)計管理的問題等等。因此我們主要從這些方面提出應(yīng)對策略：21對企業(yè)的材料供應(yīng)、自身或外協(xié)制造能力進行一次周密的調(diào)研在造型設(shè)計正式開始之前，設(shè)計人員結(jié)合調(diào)研情況認(rèn)真地、全面地考慮下游設(shè)計，不僅有利于明確現(xiàn)有的設(shè)計材料、設(shè)計條件、設(shè)計限制，更有利于

19、造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的銜接。22擴展造型設(shè)計人員工程領(lǐng)域的知識工業(yè)設(shè)計的設(shè)計流程環(huán)節(jié)很多，與歐美的設(shè)計界精細(xì)的設(shè)計分工不同，我國制造型企業(yè)對于設(shè)計人員的要求比較全面。這就要求造型設(shè)計師除了具有本專業(yè)的知識外，對相近的工程領(lǐng)域的知識也要有所了解或深入的學(xué)習(xí)，這可以避免一些由于設(shè)計人員知識欠缺帶來的設(shè)計沖突，甚至導(dǎo)致整個設(shè)計項目的失敗與擱置J4】。23主動運用工程技術(shù)元素去創(chuàng)造產(chǎn)品形態(tài)工程技術(shù)特別是制造技術(shù)上一些特殊要求并非都是造型設(shè)計的羈絆

20、。當(dāng)造型設(shè)計師掌握這些技術(shù)要點之后，完全可以主動運用在造型設(shè)計之中，既能美化產(chǎn)品外觀造型，又能滿足了工程技術(shù)的要求，在解決了造型與結(jié)構(gòu)銜接問題的同時，帶動了外觀造型的創(chuàng)新。24運用面向制造的輔助設(shè)計軟件進行造型設(shè)計工業(yè)設(shè)計人員應(yīng)加強工程軟件如Pro／E、SolidWorks、UG等的學(xué)習(xí)和運用。設(shè)計實踐證明，工業(yè)設(shè)計項目大部分時間都消耗在設(shè)計修改階段。而造型設(shè)計不滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求是導(dǎo)致造型方案反復(fù)修改的主要原因。如果造型設(shè)計人員在概念

21、方案階段運用了工程軟件建模，這將有利于實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接，便于后續(xù)與制造工程師溝通，提高設(shè)計方案修改效率。甚至還可及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題，避免后期因可制造性問題帶來的項目損失。25材料及表面工藝的合理運用推動造型設(shè)計材料與表面處理工藝的選取是工程技術(shù)人員與工業(yè)設(shè)計人員共同關(guān)注的問題。不同之處是，工程技術(shù)人員主要考慮的是材料的性能，如力學(xué)性能、化學(xué)性能等；而大多數(shù)工業(yè)設(shè)計人員只對材料的性能有初步的了解，主要考慮的是材料的質(zhì)感，如何去表現(xiàn)產(chǎn)品的美感

22、。造型設(shè)計師本身除了對既有的材料與技術(shù)要有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識外，對于最新的生產(chǎn)技術(shù)及材料加工方面的新知也必須了如指掌，以便運用于新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計。若是設(shè)計師不能合理的運用新材料和表面工藝，則將喪失許多改善產(chǎn)品甚至創(chuàng)新產(chǎn)品的機會。26通過有效的設(shè)計管理協(xié)調(diào)銜接工作從管理的層面上來看，造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢可以通過有效的設(shè)計管理來解決。比如說，企業(yè)管理層首先要明確開發(fā)產(chǎn)品是屬于成本主導(dǎo)還是設(shè)計主導(dǎo)的類型。對于成本主導(dǎo)的產(chǎn)品，造型設(shè)計應(yīng)絕對服從制

23、造成本上的限制，而設(shè)計主導(dǎo)型的產(chǎn)品造型設(shè)計的自由度相對寬松，結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)積極配合造型設(shè)計促成概念方案的實現(xiàn)。除此之外，設(shè)計管理人員還負(fù)責(zé)處理設(shè)計與其它管理體系的關(guān)系，使各專業(yè)設(shè)計人員能夠相互協(xié)調(diào)，將開發(fā)出優(yōu)良產(chǎn)品作為各部門共同的工作目標(biāo)。3實例驗證筆者參與了一款新型紙鈔計數(shù)與鑒別儀的開發(fā)設(shè)計項目，我們將上述解決造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接問題的對策在該項目中進行了運用。通過與客戶溝通，我們了解到該產(chǎn)品對于制造成本控制嚴(yán)格，結(jié)構(gòu)限制很大，今后產(chǎn)量

24、較大。在項目進行之前我們通過對客戶制造能力調(diào)研，與客戶共同商定使用ABS與PC工程塑料注塑成型的主要制造工藝?？蛻籼峁┝嗽敿?xì)結(jié)構(gòu)圖(solidwork格式)(圖I)，為了便于后期與結(jié)構(gòu)設(shè)計的銜接，我們也采用了該平臺進行造型設(shè)計(圖2)。最終設(shè)計結(jié)果(圖3)。整個產(chǎn)品開發(fā)項目周期從工業(yè)設(shè)圖l點鈔機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2基于結(jié)構(gòu)的外形設(shè)計圖3最終外形效果計介入開始計算，僅用了一個月時間。因造型設(shè)計不符合結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計修改只有少數(shù)的幾個細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。應(yīng)對

25、造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢的設(shè)計策略得到了較好驗證。參考文獻：李宗斌，陳富民產(chǎn)品開發(fā)的可制造性設(shè)計方法m制造業(yè)設(shè)計技術(shù)，2000，(2)17—19【2】陳士昀工業(yè)設(shè)計師所具備之塑料材料加工專業(yè)知識范圍之研究【D1中國臺灣銘傳大學(xué)，2003。。f3】蔡正欣，奚立峰基于可制造性的現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)方法【J|機械設(shè)計與研究，2004，20(5)：7l一73【4]HolmesWP，AzamMA，HillsPCAPreliminarystudvofth