产品工程设计精选(九篇)

第1篇：产品工程设计范文

【关键词】设计 建立模型 映射 概念设计 集合

一、引言

目前国际上关于设计问题研究存在若干个大的流派。前苏联Altshuller　G　S等人提出的TRIZ理论在提供探索发明新产品的技术发展方向的思路上已有一定程度的普及；美国Nam　P　Sun等提出的AD（Axiomatic　Design）理论的基本逻辑体系的发展与TRIZ有一定的近似，但远未达到一种自成体系的程度，也未能达到可供构造技术系统的基础的程度；日本东京大学人造物工程中心（RACFE）的Tetsu　Tomiyama等提出的GDT（General　Design　Theory）理论利用现代信息理论的面向对象方法，在分析表达设计过程的开展上较之深入了一步，而德国学者提出的UDT（Universal　Design　Theory）理论则比较重视它的可实用化的基础方面的探索。

二、产品设计过程模型

三、产品概念设计模型

概念产品是企业根据市场及用户的需要，对产品的市场可竞争性、可生产性、经济性及主要尺寸、形状、功能描述。通常伴随一系列说明书、竞争性产品分析、项目的经济理由等。概念设计是由分析用户需求到生成概念产品的过程。

传统的CAD设计系统基本上是为了把设计人员头脑中已有的、基本成型的产品设计方案借助CAD系统表达出来，提高了工厂设计开发阶段的生产效率与质量，“而决定着产品最终价值80%以上的产品概念设计阶段，……，目前尚没有任何CAD设计系统可以提供设计支持”。“而详细设计阶段很难或不能纠正概念设计阶段的缺陷”。它严重影响了新产品开发，以及选择新产品方案的决策效率，所以需要一种可支持创新产品设计的新CAD系统，适应日益加快的新产品开发要求。因而开发一种符合人类进行产品创新设计的一般思维过程的、支持产品概念设计及决策的、高效率的CAD设计系统成为一种必然的趋势。当前，“概念设计日益引起人们的广泛关注和重视”。

产品的概念设计是产品设计过程中最重要、最复杂，同时又是最活跃、最富于创造性的设计阶段。一般情况下，设计人员在进行创造性思维的过程中，总是在已有经验和知识的基础上，根据用户的产品需求，按照一定的、有规律的设计步骤和流程，再结合贯穿始终的想象力与灵感，从而设计出符合用户需要的概念产品方案。在产品的概念设计过程中，自由度是整个产品开发过程中最大的。因为自由度大，对设计人员的约束也相对较少，不确定因素多，创新的空间大，设计的知识相应也较少，是最可能发挥创 造力的时候。

四、结论

产品概念设计过程建模是为了将产品设计过程中最前端的、最有创造性价值的、又最不确定的设计过程加以模型化、规律化，从而为产品设计者提供一套产品概念设计过程的计算机软件支持工具，并最终为实现产品全生命周期的一体化集成打下坚实的基础。

根据目前设计理论，计算机技术以及相关科学技术的发展现状，可以认为：基于计算机的产品概念设计系统仍然属于一种计算机辅助设计系统。也就是说，产品概念设计目前仍然将主要是处理人脑进行产品概念设计过程当中，那些相对有规律的设计工作（步骤和流程），它的创造性主要体现在依据规则和知识库对问题分析和解决的全面性、高效率性等方面。

参考文献：

[1]曹树坤，黄克正.机械产品方案设计过程的数字化研究[J].　机械设计，2003，（12）.

第2篇：产品工程设计范文

关键词：价值工程 产品设计 结构

1、价值工程的基本内容

价值工程是以提高实用价值为目的，以功能分析为核心，以资源的开发与节省为基础，以科学分析方法为工具，用最少的成本支出实现给定功能的产品开发的科学方法。换言之，即以最低的寿命周期费用，可靠地实现产品的必要的功能，对产品的功能，成本所进行的有组织的分析研究活动。国家标准给出的定义是“价值工程是通过各相关领域的协作，对所研究对象的功能与费用进行系统分析，不断创新，提高对象价值的思想方法和管理技术”。

价值工程活动中对于问题的分析是围绕以下7个问题依次展开的：(1)它是什么？(2)它的用途是什么？(3)它的成本是多少？(4)它的价值是多少？(5)有其他方法能实现这个功能吗？(6)新方案的成本是多少？(7)新的方案能否满足要求。这7个问题的解答过程，就是价值工程的工作程序和步骤，即：选定对象、收集情报资料、进行功能分析、提出改进方案、分析和评价方案、实施方案、评价活动成果。

2、价值分析的基本方法

价值工程是用功能分析的方法，以最低成本获得产品的必要功能，从而达到提高价值的目的[1]。在价值工程活动中，功能F(Function)、成本C(Cost)、价值V(Value)三者之间的关系是：

按照价值工程的理论，产品的价值是指功能和成本（包括设计、制造、试验、使用、维护等成本）的比值。提高产品的价值有五种途径：

(1)产品功能不变，用降低成本的方法来提高产品的价值；

(2)维持成本不变，通过提高功能来提高产品的价值；

(3)既提高产品功能，同时也降低其成本；

(4)小幅提高成本，大幅提高产品功能）；

(5)小幅减少产品功能，大幅降低产品成本。

分别表达为：，，，，

以上五种方法都是通过对F和C的调整来达到提高产品价值的目的。

3、产品设计的主要工作

产品设计包括很多具体的内容，如：功能设计、运动设计、结构设计、强度、刚度设计、尺寸设计、几何精度设计、材料设计，以及外观设计等[2]。

产品结构设计是针对产品内部结构、机械部分的设计。评价一个产品的好坏，最首要的标准是实用，要实现预定的功能，这一要求能否达到，完全取决于结构设计。结构设计是产品形成过程中最重要的内容，也是最复杂的环节。

机器设备的功能要由一系列符合装配关系的零件和部件来实现，设计过程中需要考虑产品结构紧凑、外形美观，既要求安全耐用、性能优良，又要易于制造、降低成本。结构设计人员需要各种要求与限制条件寻求对立中的统一，给出协调、合理的设计方案。

4、产品结构设计中的价值工程方法

价值工程是用最低的成本实现必要的产品功能，其核心问题就是寻找功能与成本之间的最佳关系[3]。

产品结构是具象的，它是功能的载体。而功能则是抽象的，是产品的本质属性。用价值工程的方法对产品的结构设计进行分析，是从结构入手去研究产品的功能，通过功能分析、功能整理、功能评价找出设计方案的改进目标。

用价值工程理论指导改进产品的结构设计，是要以最低的总成本确保产品必要功能（主要功能和次要功能）的实现，同时去掉不必要的功能（亦称过剩功能）。减少不必要的材料消耗，在保证产品质量的前提下，尽量做到缩小体积，减轻重量，降低单位产品材料消耗量。这与尺寸链设计中的最短尺寸链原则是一致的。

5、价值工程方法应用实例

本文选择的价值工程分析方法研究对象为一大型板坯加热移动翻转设备系统中的热板坯移动翻转装置。该装置主要由移动翻转车、平移油缸、翻转臂、翻转油缸及装在固定支座上的铰接轴、配重块等组成，如图1所示。

图1 8臂板坯移动翻转装置 图2 6臂板坯移动翻转装置

该装置由水平移动小车2、平移油缸4、翻转油缸3及装在固定支座铰接轴上的翻转臂1、同步轴5、配重块6等组成。用翻转油缸推动翻转臂转动、使翻转臂上起支承作用的钩头承接高温板坯，完成翻转动作，并用配重块平衡翻转力矩；用水平油缸的活塞杆端推动水平移动小车前后移动，并可由同步轴连接二边车轮以保证同步行走。

板坯移动翻转装置中与加热板坯直接接触的是翻转臂。原方案设计了8个翻转臂，通过强度分析计算，可知左右两端的翻转臂受力较小，从结构简化考虑，对方案进行了改进，成为图2所示的6臂结构。经验算，该结构可以满足强度、刚度方面的要求。

根据价值工程的原理来分析，可以看出，在满足功能要求的前提下，减少两臂后，结构简化了，用料少了，重量减轻了，加工和装配的难度降低了，符合前述价值工程基本方法中的第一种――产品功能不变，通过降低成本的方法来提高产品和设计的价值。

6、结语

产品设计需要遵循传统的设计原理与方法。用现代的观点来看，更要强调设计过程与设计结果的优化。运用价值工程的分析方法对产品的结构设计加以改进，在满足产品功能的前提下，采用简化的结构可提高设计乃至产品本身的价值。

参考文献

[1]李小林,许宏武,张可能等.论价值工程在工程设计中的应用[J].西部探矿工程,2007.10.

第3篇：产品工程设计范文

关键词：产品设计 价值工程 价值分析 功能分析

随着市场经济的深入发展，企业都在致力于自身竞争力的建设。企业竞争力最终体现在企业产品的竞争力上。而提高产品竞争力，重要途径就是降低成本，提高质量，为此需推广和应用价值工程。实践证明：产品设计中认真开展价值工程活动不仅有助于提高产品设计质量，调整产品结构，降低产品设计成本，提高企业经济效益，而且能够有效地提高企业的整体设计水平。

一、价值工程应用概述

价值工程是一种技术和经济相结合的分析方法，它起源于20世纪40年代的美国。为解决二战后的资源短缺，通用公司麦尔斯（L.D.Miles）在实践中总结出一套在保证产品功能的前提下，以材料代用来降低产品费用的科学理论。其代表作《价值分析》于1947年在《美国机械师》杂志上发表。价值分析又被称为价值工程（Value Engineering），它研究功能与成本之间的关系，寻找功能与成本之间最佳的对应配比,以尽量小的代价取得尽可能大的经济效益和社会效益。

提高设计对象的价值，是价值工程的根本任务和最终目的。价值工程不仅可用于新产品的创造，也适用于对已有产品和现有设计方案的分析和评价。目前价值工程已发展得更为科学、系统和完善。它被公认为是设计、工艺、生产等领域一门独立而行之有效的科学方法，是提高产品价值并降低费用的有效方法。[1]如上世纪80年代中期，德国西门子公司的医疗设备企业面临着日本对手的价格竞争。为此，西门子不得不开始考虑大规模削减成本。西门子要把成本降到原来的40%，这看起来不太可能，但通过价值分析，它实现了降低成本50%，不但保住了市场份额，而且维持了为新产品调研增加投入的能力。[2]

二、提高产品价值的途径

在价值分析过程中，产品的价值是指产品所具有的功能与取得该功能所需成本的比值，即V(价值)=F(功能)/C(成本)。

此公式反映了产品的功能和费用的比值及价值、功能、成本之间的内在联系，它表明费用或者功能都不能代表产品设计的全部含义，它把分析从定性转向定量，从而更本质更深刻。根据这个价值公式，在产品设计中提高产品价值有5种方式:①提高功能，降低成本，这是最理想的方法；②功能不变，降低成本，这是提高价值的最有效方法；③提高功能，成本保持不变，即把不必要功能的价值转移到提高必要功能上来，此法常用于产品技术改造中；④大幅提高功能，成本稍有增加，产品由单功能向多功能发展中常用此法；⑤功能稍有下降，成本大幅下降，该法主要用于中低档和大众化的产品设计中。以北内集团492系列汽油机为例, 该系列汽油机有的零部件用铝合金合理,有的则不经济、不合理,因而可以用铸铁代替；有的则以“铝代钢”更佳，如曲轴由45号钢模锻改为球铁,不但耐磨,使用可靠,而且每根可节省245元,按年产20万台计,仅1994年就节省4900万元。另外,大力推广非金属材料,特别是塑料取代钢材,重量轻、耐腐蚀、易于成型、价格低。如492Q的风扇、正时齿轮及盖等,就采用了工程塑料，从而提高了价值。[3]

三、价值分析程序及产品功能分析

价值工程已发展成为一门比较完善的管理技术，在实践中已形成了一套科学的实施程序。其步骤是：选择对象、收集情报、功能定义、功能整理、功能评价、方案创造、方案具体化、详细评价、审定实施。在这套实施程序中最重要的是对设计对象进行功能分析。按照价值分析的观点，用户需要的不是物，而是功能。功能是满足用户需要的一种属性。①按其重要程度，可分为基本功能(与对象的主要目的直接有关的功能，是对象存在的主要理由，如手机的打电话、发短信)和辅助功能(为更好实现基本功能服务的功能，如手机的夜光、手写输入、按键提示音等)。②按其性质，可分为使用功能和品位功能。使用功能是对象所具有的与技术经济用途直接有关的功能，即产品及其组成部分的实际用途或给用户带来的效用(如手机的打电话、发短信、拍照片、上网、听音乐等)；而品位功能则是与使用者的精神感受、主观意识有关的功能，如贵重功能（如诺基亚黄金外壳手机）、美学功能（如手机绚丽的色彩、流畅的线条等）、观赏功能 (如手机寓意丰富的造型) 等。③按其目的性，可分为必要功能（为满足使用者的需求而必须具备的功能，如手机的打电话）和非必要功能（对象所具有的、超过使用者的需求的功能，如手机的拍照、上网、听音乐、玩游戏等）。产品如果具有太多的非必要功能，就会花费不必要的成本。所以，在价值分析时必须搞清产品的必要功能和非必要功能，并计算出完成这些功能所需要的成本。通过分析，如果有非必要的功能，就可对产品进行重新设计，把承担不必要功能的零部件取消，从而省去不必要的费用，提高产品的价值。

四、产品价值系统分析及价值创新

当今的设计不只是形态、色彩、材质的创新与处理，还涉及价值判断、市场、消费心理等诸多因素，是价值的创新。因此，设计师也不应仅仅是美工师或技术专家，还必须是价值的创新者。麦尔斯的价值分析理论为工业产品设计找到了一条行之有效的评估方法，避免了设计开发的盲目性。但其理论主要论及的是在保障产品基本功能的前提下尽量降低费用以提高产品价值的方法，对实现产品价值的因素，如品牌、文化、心理、市场等考虑甚少。

一般而言，人类设计出来的产品多半兼具双重价值，甚至实用性、社会性、美感等多种价值同时并存，只是各种价值的程度不同而已。每一件产品必有其设计理念，或偏向实用性，或偏向艺术品。最符合现实世界的产品设计，应当兼具功能性与美感等多种价值于一身。以汽车为例，汽车作为一种交通工具，是它所具有的功能价值，但买车的人除了关注车的时速外，更关注车的外形，而且每个人的喜好都不同。如果购车的目的只是为了代步，那么在严格限制时速的大都市里，小型车最适合人驾驶。但事实上，社会地位高的人倾向于乘坐大型轿车，显然是以车的大小、颜色、车型、品牌来突显自我的身份地位。这种情况下，对汽车的评价标准并非着眼于汽车原有的实用功能，而是汽车所象征着的社会价值。因此，价值分析不能只关注产品的使用价值，而应适时地扩大其分析范围，提高其附加价值，价值创新势在必行。

第4篇：产品工程设计范文

【关键词】 产品概念设计 质量工程 形态矩阵分析 多属性决策矩阵 不确定优化模型

一、引言

产品质量通常被描述成为满足顾客需求的程度，而产品满足顾客需求的程度通常又是由产品的质量和成本所决定的。对于一个新产品，早期的概念设计阶段对于产品的质量和成本的形成有着重要的影响。一个差的产品概念设计方案通常会对产品的后续拓展造成重大的不良影响。据不完全估计，一个新产品大约75%的产品周期成本发生在产品概念设计阶段。而业界通常又流传着一个大家普遍接受的至理名言“好的产品不是检验出来的，而是设计出来的”。因此，产品概念设计便成为开发新产品的一个重要阶段。

概念设计阶段是一个定义目标产品，确定其功能需求，生成其概念以及对该概念进行评价及选择的阶段。产品概念设计是一个耗时耗力的过程，不可能一次便形成一个最好的方案。通常来讲，一个好的概念设计方案应该能为产品概念设计者提供一个全局的产品设计视角，并且尽可能减少由于设计的失败而导致的开发成本。

产品概念设计的最终目标是从所有的可行方案中选择一个最具发展前景的方案。过去，我们常采用因子分析法、概念设计筛选和得分法来对各方案进行选择与评价。但是，这些方法在对各方案进行评价时并没有从一个整体的角度来对各基本特征进行考虑。此外，尽管目前已经提出了许多关于产品概念设计的方法，但是仍然存在着巨大的改善空间。首先，大多数的概念设计方法并没有将概念的可行性考虑在内。其次，许多方法在形成产品概念设计时并没有考虑到顾客的喜好与偏爱度。为了克服以上的问题，本文提出了一种基于质量工程的产品概念设计方法。该方法包括产品定义、技术生成、技术评价以及技术选择等阶段。在考虑到产品设计的初级阶段开发成本的不确定性时，本文引用了不确定性分布函数，建立了一个数学模型将顾客的相对偏好重要度整合到不确定性的优化模型的产品概念设计中。相对于以往的确定性优化模型，不确定性优化模型能为设计者提供更多和更有效的信息。

二、方法简介

上文提到的基于质量工程的产品概念设计方法主要包括产品定义、技术生成、方法评价（技术评价，成本评价）以及方法选择等，具体如图1所示。

1、产品定义

在这一阶段，通常根据顾客的需求（CRS）来确定产品并且还要确定出顾客需求的相对重要度（wi）。目前，可以根据层次分析法、模糊推论法以及熵权法来确定出顾客需求的相对重要度。在质量功能展开（QFD）中，顾客的需求通常需要转换成为工程技术特性（ECs），而顾客需求的相对重要度又影响着工程技术特性的重要度。

质量功能展开（QFD）起源于日本，它是一种将顾客之音（voice of customer）转换成为工程技术特性的有效工具。而质量功能展开中所采用的核心工具便是质量屋（HOQ）。质量屋是一个系统性的图解方法，它通常包含了三个矩阵：WHATS矩阵、HOWS矩阵以及相关关系矩阵。WHATS矩阵中包含了顾客的需求（CRS），主要告诉设计者应该做什么。HOWS矩阵中包含了工程技术特性（ECS），主要告诉设计者该怎么做。而相关关系矩阵则包含了顾客需求的相关关系以及工程技术特性之间的相关关系，产品设计者根据顾客的需求来设计工程技术特性。通常，每一个顾客需求可能对应几个工程技术特性，反过来，一个工程技术特性也有可能影响几个顾客需求。因此，顾客需求的重要度也影响着工程技术特性的重要度，它们之间的相关系数可以用rij来表示。rij可以采用1-9量表法来求得。工程技术特性的相对重要度（vj）可以采用以下方法来求得：

vj=，j=1，2，……，n （1）

2、技术生成

一旦产品定义完成后，产品设计者就必须根据自己的经验、知识以及直觉，借助形态矩阵，尽可能的生成多种可行概念设计方案来实现定义的产品。形态矩阵最先被偌里斯提出，它提供了一个系统方法的概念，提倡大面积地去寻找解决问题的方法。本文中，形态矩阵能帮助设计者从众多的实现工程技术特性（EC）的技术属性（AT）中选择一个最适合的技术属性。在一个形态矩阵中，通常横列代表着实现工程技术特性的技术属性（ATS），纵列表示着工程技术特性（ECS）。下面通过一个表格来具体介绍形态矩阵的相关知识。

表1是一个关于汽车的形态矩阵分析表，包含了牵引力、动力、停车等三个工程技术特性。而右边则给出了相应的实现这些特性的技术属性。例如：为了获取动力，可以采用三个技术属性（电，柴油，汽油），然后根据实际状况又从上述三个技术属性中选择一个最适合的技术属性。

3、方法评价

（1）技术评价。为达到每一个工程技术特性，通常需要多个技术属性（AT）。因此，就必须对这些技术属性进行评价，以选择出最合适的技术属性。这种评价通常能为设计者在概念设计阶段提供一个有利的决策。本文主要采用了性能评价技术（TPA），它仅仅考虑一个产品的技术开发过程，而不考虑成本、维修费用等其他的因素。为了确定出每一个技术属性达到工程技术特性的性能属性值，本文采用了多属性决策技术。

建立一个决策矩阵，包含两部分：准则和技术属性。先建立一系列的评价准则（Fjsj），准则中包含着积极准则和消极准则。对于积极准则，值越大，则技术性能越好。相反，对于消极准则，值越小，则技术性能越好。因此，根据偏好准则的性能值便可以进行相应的改善。用Yj来表示实现每一个工程技术特性的技术评价矩阵。其中，Yj是一个hj×qj矩阵，表示有hj个技术属性，qj个评价准则。具体描述如下：

Fj1……Fjsj……Fjqj

Yj= y11 … y1s ·· y1qj· … · ·· ·· … · ·· ·· … · ·· ·y1i … y1si ·· y1qj· … · ·· ·· … · ·· ·· … · ·· ·yhi1 … yhisj …yhiqj （2）

求得了上述的决策矩阵之后，为了确保在上述不同准则的情况下具有可比性，通常需要对其进行单位化。这里用yj表示单位化后的技术评价矩阵。具体按式（3）来单位化：

yljsj=，l=1，2，……hj，sj=1，2，……qj（3）

由于每个准则的重要度相对总目标程度并不完全相同，因此常将上述单位化矩阵进行加权化。用来表示：

=ηj1 ·ηjsj ·ηjqj·Yj （4）

这里ηjsj表示Fjsj的相对重要度，这个准则通常由设计者根据自己的知识、经验以及直觉来确定，并且jsj=1。

于是，我们就可以得出最理想技术（Tj+）和最不理想技术（Tj-）。它们是两个人工变量，可以将其定义如下：

T={（maxljsj）sj∈Sj，（minljsj）sj∈S｜lj=1，2，……，hj}={，，……，jqj} （5）

T={（minljsj）sj∈Sj，（maxljsj）sj∈S｜lj=1，2，……，hj}={，，……，} （6）

sj=Sj，{sj=1，2，……，qj}，sj是与积极准则有关的变量。

S'j={sj=1，2，……，qj}，s'j是与消极准则有关的变量。

因此，每一个可选技术属性可分离成为最理想和最不理想技术的值分别用d，和d来表示，具体计算如下所示：

d=，lj=1，2，………hj. （7）

d=，lj=1，2，………hj. （8）

ATjlj的性能属性值可以用jsj来表示，它可定义成为ATjlj相对于最理想与最不理想技术的相对封闭性，可以通过式（9）求得。当技术属性（AT）具有最大的性能值时，表明其具有最高的排名。

jsj= ，lj=1，2，………hj （9）

用ζj来表示工程技术属性（EC）的性能属性值，它也表示选择技术属性实现EC的值。也就是说，一旦选择了一个确定实现EC的技术方案，则相应的性能属性值也就确定了。如果有以下定义：

xjlj=1 如果选择技术属性ATjlj0 如果不选择技术属性ATjlj lj=1，2，……hj（10）

于是，ζj可以表示为：

ζj=αjsjxjlj，xjlj=1 （11）

这里xjlj=1，保证了每次只能选择一个技术属性来实现相应的工程技术特性。

根据上面已经求出来的工程技术属性（EC）的相对重要度（vj）以及ζj，我们可以定义EC的性能值为λj，定义如下：

λj=vjζj j=1，2，……，n （12）

因此，一个产品的总的性能值可以通过每个技术属性实现相应工程技术特性的性能值的和来表示，公式如下：

λ=vjζj=vjαjsj xjlj，xjlj=1 j=1，2，…n （13）

（2）成本评价。在不考虑其他因素约束的情况下，拥有最大性能值的技术属性是实现相应工程技术属性的最优方案。但是一个具有竞争性的产品应当对成本具有很高的敏感性。因此，在对一个技术方案进行评价时，除了技术上可行外，通常还应该考虑其成本。产品的概念设计一旦完成，再想降低成本就很困难了。因此，在概念设计阶段就应该考虑到产品的成本。由于受到多方面的影响，设计者通常很难估计产品的整个寿命周期的成本。由于方方面面的不确定性，本文引入了三角模糊分布（见图2）。

实际上，设计者可以根据以下三个明显的值来建立三角模糊分布函数。一是最可能接近该标准的值cjlj，将其定义成为jlj（cjlj）=1。二是最乐观值最不接近该标准值cojlj，将其定义成为jlj（cojlj）=0。三是最悲观值最不接近该标准制c，将其定义成为jlj（cpjlj）=0。

通过以上的定义，可将实现工程技术特性（EC）的模糊成本（j）通过式（14）来求得：

j=jljxjlj，（xjlj=1，j=1，2，……n） （14）

根据模糊数学的运算，j也是一个三角模糊数，可以通过（Cpj，Cj，Coj）来表示：

Cj=cjljxjlj， （xjlj=1，j=1，2，……n） （15a）

Cpj=cpjljxjlj， （xjlj=1，j=1，2，……n） （15b）

Coj=cojljxjlj， （xjlj=1，j=1，2，……n） （15c）

因此，达到每一个工程技术属性的总的开发成本可以通过以下的三角模糊数（Cp，C，Co）来表示：

=j=jljxjlj， （xjlj=1，j=1，2，……n） （16）

因此，C，Cp，Co可以表示为：

C=cjljxjlj，（xjlj=1，j=1，2，……n） （17a）

Cp=cpjljxjlj，（xjlj=1，j=1，2，……n） （17b）

Co=cojljxjlj，（xjlj=1，j=1，2，……n）（17c）

假设开发成本限制在一定的成本以内（如B），则开发成本必须满足以下条件：

=jljxjlj≤B， （xjlj=1，j=1，2，……n） （18）

4、方法选择

产品的概念设计方案可以通过采用在一定费用约束情况下实现每一个工程技术特性的总的性能值的最大化来选择。考虑到开发成本，本文引用了不确定性优化模型用于对技术方案的选择，模型如下：

maxλ=vjαjsjxjlj （19a）

S.T jljxjlj≤B （19b）xjlj=1，j=1，2，……n （19c）xjlj=0或1，lj=1，2……hj， j=1，2，……n （19d）

其中，式（19a）表示每个技术属性实现相应工程技术特性的总的性能值的和最大，式（19b）表示在一定的开发成本的约束下，式（19c）表示每次只能选择一个技术属性来实现相应的工程技术特性。由于式（19b）是一个模糊约束，为了求解该问题，必须将其转换成一个确定性模型。因此，本文引入PDF函数，其隶属函数如下所示：

μ（t）=c（t）=1， BC01， CBC0c（）， CpBC0， 其他（20）

根据上面的隶属函数，我们可以将上面的模糊函数转换成为一个确定的约束：

μ（t）β（21）

这里是一个设计者偏好的不确定性分布水平，于是式（21）子就可以转化成为：

BCP+β（C-CP） （22）

于是，上面的模糊规划就可以转换成为以下的确定性函数规划：

maxλ=vjαjsjxjlj （23a）

S.Tcjljxjlj+β（cjlj-cpjlj）xjljB （23b）xjlj=1，j=1，2，……n （23c）xjlj=0或1，lj=1，2……hj， j=1，2，……n （23d）

上面的规划是一个典型的0-1规划，只要给定了偏好水平β就可以求出该规划的具体值。

三、结语

在过去的几十年里，各工业研究机构都在试图将“顾客之声”整合到产品的概念设计过程中，而这些活动可以通过并行工程与质量功能展开来实现。本文正是基于此条主线，建立了基于质量工程的产品概念设计方法。该方法包含了产品定义、技术生成、方法评价以及方法选择等阶段。最重要的是该方法将“顾客之声”整合到了概念选择之中，还考虑到了概念设计初级阶段的不确定性成本，并且分析了技术开发成本的不确定性的程度对于概念方案选择的影响，通过不确定性优化模型对设计方案进行选择。结果表明无论是不确定性技术开发成本模型还是替代技术组合都对分析每个工程技术的特点有着关键作用。

【参考文献】

[1] 梁铃琳：产品概念设计[M].高等教育出版社，2009.

[2] 唐林：产品概念设计基本原理及方法[M].国防工业出版社，2006.

[3] 邓家涕、韩晓建：产品概念设计、理论、方法与技术[M].机械工业出版社，2002.

[4] 熊伟：质量功能展开[M].科学出版社，2010.

[5] 张俊福：应用模糊数学[M].北京地质出版社，1998.

[6] 张跃：模糊数学及其应用[M].煤炭工业出版社，1992.

[7] Fung RYK，Law DST，Ip WH：Design targets determination for inter-dependent product attributes in QFD using fuzzy inference[J]. Integr Manuf Syst，1999，10（6）.

[8] Akao Y：Quality function deployment： integrating customer requirements into product design （translated by Glenn Mazur）[M]. Productivity Press，Cambridge， Massachusetts，1990.

第5篇：产品工程设计范文

    1、环保型材料的利用

    1）尽量采用能再生利用的材料和资源

    在各系统及部件设计中所选用的材料尽量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的材料，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料的再生率。

    2）长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则

    通常来说，延长产品寿命就等于减少了机械的生产量和降低其报废量，降低产品能耗可减少对环境的污染，而减轻产品重量即可减少材料和资源的消耗。要从减少环境负荷的角度尽可以考虑各系列产品同类零部件的互换性和通用性。为此应在保持主机各项性能参数前提下，尽量减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，实现液压系统的轻量化和高效率。

    3）尽量采用低环境负荷材料

    工程机械零部件设计中应尽可能不使用氟利昂（空调）、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。如装载机驾驶室和内饰上使用难以自然分解且对环境有害的工程塑料及其它一些非金属材料都加重了资源浪费和环境污染；在仪表、散热器及蓄能电池等采购生产中，应尽可能减少或替代铅的使用量。因此在主机设计中一些附属零部件选用新型环保型材料很重要。

    4）废弃零部件处理的污染最小化及综合成本最优化

    工程机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污染小，零部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收。

    2、环保型工程机械产品设计

    1）选用低公害发动机

    发动机是工程机械所有系统中对环境影响最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪声、高效率的环保型水冷增压柴油机能大大降低对环境的负荷。目前欧美发达国家正在通过采用一系列新的技术手段、措施或应用新型的环保燃料来进一步降低排放、噪声等，努力适应第三次排放法规要求。

    2）降低整机振动与噪声

    减振与降噪应该是产品设计中最需关注的焦点问题。例如在装载机设计中，动力装置采用双向减振悬挂系统就能克服整机动力传动系统与车架之间的共振、噪声及对动力系统的疲劳破坏；后桥设计成中心摆动结构能使后桥摆动中心与动力输入中心重合，很好地减少附加力矩对传动系统不停冲击所产生的振动与噪音，避免在崎岖不平道路上整机各部件相互冲击所产生的噪声。除选择低噪声的发动机外，主机的结构布置或系统的结构设计也可以进行某些针对性的改进。如冷却风扇可不再由发动机直接驱动，而可单独由液压马达带动，这便于将风扇与发动机隔开并将整个发动机密封起来，从而使噪声不能通过风扇出风口传到外部，降低噪声对环境的影响；通过优化液压管路排列来降低液压油泵振动、阀节流和油管振动产生的噪声；可在机罩等覆盖件处设计粘贴吸音隔音材料；可设计全密封整体式驾驶室，密封减震，隔音降噪，真正体现“以人为本”的设计宗旨。

    3）液压系统的清洁和防渗漏

    保持传动液压油的清洁度对工程机械的液压传动非常重要，因此精心设计工程机械液压系统（如采用高效高精度过滤装置）十分必要，这样就可去除油液中微尘垃圾、机械磨损物等杂质，减少液压元件故障与磨损、延长常用液压元件的使用寿命，降低液压油的更换频率；同时可有效避免液压油在工作中温度升得过高过快，延长换油间隔时间，减少对周边作业环境的污染。另外通过采用增压液压油箱，可改善泵的吸油效果从而延长其使用寿命，并且能很好地防止外界灰尘和水分进入油箱，提高整个液压系统的清洁度。液压系统的渗漏对周围环境的污染是目前部分工程机械产品中普遍存在的，液压管路采用耐腐蚀、防老化、具备优良密封性能的进口优质胶管很有必要；为了减少损坏软管的废弃量，设计时应在可能的条件下尽量使用硬管；对设计过程中只能采用软管并且容易破裂时油液流出而污染环境。

    4）系统高效节能的设计

    工程机械的高效节能也是环境保护的重要一环，减少能源消耗即意味着减少对环境的污染。故选用电控高性能长寿命节能型发动机是研制环保型机械最基本的一环；另外在设计时采用双泵分合流技术、液压负荷传感技术、静液驱动技术等都可达到节能降耗的目的。

    3、工程机械产品人性化的设计

    1）环保安全关怀型驾驶室的设计

    如采用防紫外线辐射玻璃的全密封整体式、经减震降噪处理的“安全环保型”驾驶室，室内配置无氟环保型冷暖空调，并设计fops及pops驾驶室以确保驾驶员的安全；充分运用人机工程学设计原理，如司机座椅可全方位调节、功能集成的单操纵手柄、可调式转向驱动器、全自动换挡装置、电子监控与故障自诊断系统，再辅以合理美观的颜色搭配，可大大改善司机的工作环境，缓解疲劳，提高作业效率。

    2）自动加脂装置或集中润滑系统的配置

    传统的手动加注润滑脂费时费力，而且通常有多余的油液溢出来污染周边环境。因此研制环保型工程机械就能自动定时加注润滑脂的设备，如集中润滑系统就能自动定时给各铰销加注黄油，其加油量经过仔细计算后设定，可很好地保证各销轴得到足够的润滑而又没有多余的油溢出，既环保又方便。另外对于小型机械，鉴于降低设计成本，可采用密封的销轴或使用新型材料的特殊轴套、或设计二级防尘结构等防止外部异物的进入和内部油脂的排出，从而延长加注润滑油的间隔，减少对环境的污染。

    3）外观美学设计

    传统的工程机械产品一直是外形粗放、笨重的形象，环保型产品更应注重外观美学和车身的流线型设计，达到机器的环境的谐和，给人以视觉上的美感。如发动机机罩就可进行造型别致美观的流线型设计，整机的标识标牌应精心布置、设计，良好地体现环保特色。

    4）人性化设计

    工程机械控制技术的电子化代表了当今技术的发展趋势，采用微机控制技术，实现了各种工况下自动判断、挖掘机器发动机的功率输出，达到发动机的最佳功率匹配，减少发动机的燃油消耗，并自动诊断机器状态，使机器使始终能保持良好状态，因此控制和操纵的人性化能大大提高作业的安全性和舒适性。

第6篇：产品工程设计范文

关键词：实训周；课程设计；技能操作；集中实训

在一次德国专家职业教育论坛的讲座中听到了这样的一句话：科技超前于产业，教育却总是滞后于市场。深思此句，至少能说明一点：从学校里走出去的学生无法满足新时代市场劳动力的需求。为能跟上时代，紧随市场，必须积极探索如何培养现代产业所需的人才。中职学校作为此类人才的培训基地，应努力尝试新的教育教学模式，培养出能适应现代职业特点的复合型劳动者和中初级专业对口人才。目前，中职的专业理论教学和实训操作大都在分散独立的课时里完成，这已严重制约学生实训技能的整体发展。为改善这种情况，经多方努力筹划，我校成功举办电子专业专题实训周。即在一周时间里，停止所有的公共课和专业理论基础课，定下专题实训方向与方案，对电子专业班学生进行集中实训，让学生在较短的时间内全面掌握专业实训中的某一模块。使他们学有所成，学有所长，紧随市场专业技术发展步伐，以备将来就业之需。如何设计实训周的实训课程直接关系到实训周的实训效果，科学设计，则可事半功倍，设计不科学，则徒劳无功。以下就此谈谈《电子产品安装工艺》专题实训周课程的设计理念。

1《电子产品安装工艺》实训周实训课程设计的指导思想

依据现代化电子产业所需的基本常识与技能，让学生全面了解PCB电路板各种形成方式，简单到手工，复杂到软件处理问题等；另实训课程的实施要切合学生实际情况及学生的接受能力，方不至于纸上谈兵，无实际操作可能。此模块课题看似简单、基础，但只有夯实了基础，方能建高楼大厦，有利于学生今后的再学习及二次发展。

2《电子产品安装工艺》实训周实训课程设计的内容安排与时间安排

（见表1、表2、表3、表4和表5

3《电子产品安装工艺》实训周实训课程设计的构想与目的

3.1项目一：THT焊接工艺（手工插件焊接）［1］现代电子产品的装配已广泛运用可编程的贴片机代替人工焊接，但总有些不规则元件或不适用于自动焊接的特殊元件，还是需要手工焊接。另在科研、返工和返修的时候，手工焊接有着不可替代的作用［1］。而对于小型生产和家电维修的作坊而言，手工焊接仍是最实用最便捷的操作。因此，手工焊接技术仍是电子装配技术工程人员必备的一项专业技能，同时也是掌握其它焊接技术的基础。所以该专题实训周的第一个实训课程选用THT焊接工艺这个项目。并以让学生完成CD4511八路数显抢答器THT焊接套件（如图1）来完成此项目的实训，同时也为第二个项目打下伏笔。

3.2项目二：SMT焊接工艺（贴片焊接）表面贴装技术（SMT）在减小电子产品体积重量和提高可靠性方面有着不可替代的作用，作为新一代高密度、高效率的电子装联技术已经渗透到市场电子行业的每个领域［1］。SMT表面贴装工艺发展迅速，应用广泛，在众多领域中已经甚至完全取代了传统的电子装联技术。虽然表面贴装器件可采用大型工艺设备来实现自动化焊接，但在批量少，品种多生产情况下和维修中常常需要采用手工焊接。鉴此让学生熟悉并掌握SMT表面贴装工艺是非常有必要的。为达到实训的实际效果，选用包含有12类元件129个贴片313个焊点的练习套件（如图2）。

3.3项目三：物理方法形成复合放大管组成的简易串联可调式稳压电源的PCB电路该项目实训课程设计包括两方面：3.3.1用万能板形成复合放大管组成的简易串联可调式稳压电源的PCB电路虽然手工PCB电路板生产早已被工业规模生产代替，但用万能板形成PCB电路的方法在许多的学生技能大赛、教师技能大赛及电子专业教师资格选拔赛均中有采用；即使是软件形成的PCB电路，在排版时及一些特殊情况下还是需要人工做合理调整，而完成这些工作的前提都必须得全面掌握PCB电路万能板形成的知识与技巧；还有，一些科研工作及实验时也往往要利用该项的灵活与单一；还值一提的是：学生只有在认识手工形成PCB电路的不易和效率太低的情况下，才会深刻认识到利用软件的优越性，从而更认真的去学习软件的操作；故在此课题的实训周内把该项目列为必不可少的一项课程。3.3.2用单面覆铜板手工雕刻形成复合放大管组成的简易串联可调式稳压电源的PCB电路这种PCB电路的形成虽工艺原始，效率不高，但很能锻炼学生的动手能力，解决问题的能力，单从这点，该课程在实训周的出现就很有意义。

3.4项目四：用PROTELDXP2004软件形成PCB文件，再用化学方法形成PCB电路板PROTELDXP2004电子设计软件因为其有强大元件库和布线功能、加之界面友好和操作简便、实用等优点，已成为EDA行业尤其是PCB设计领域中发展最快、使用时间最长、运用范围最广泛的EDA软件之一［3］。其特点是：（1）通过设计捆绑的方式，将原理图编辑、PCB设计及打印这些功能有效地结合在一起，提供了一个项目开发环境。（2）DXP2004提供了丰富的原理图库和PCB封装库，并为设计新的元器件提供了封装向导，简化了封装设计过程。（3）TELDXP2004提供了丰富的元件库，但不可能包括所有的元件，必要时需要自己动手封装元件，建立自己的元件库。通过该课程学习设计，让学生对PROTELDXP2004软件有了进一步的认识，对利用这个软件绘制原理图的相关命令有了更多的理解，也对绘制原理图的过程更加的熟练。同时也让学生体会到了制作一个完整的PCB电路板是非常的不容易，每一个环节都需精雕细琢，不可粗心大意，还考验了学生实训操作的耐心和耐力，让他们在此次学习操作过程中深刻的感受到同学、同伴之间互相协作的重要性，完成这样一个PCB生产过程不是一个人两个人就可以的，而是需要大家之间不断的付出与配合。为今后工作时所需的专业素养奠定一个良好的基础。

3.5项目五：多路程控万年历的安装与调试（综合练习竞赛套件，如图3）首先说明一点项目五是以技能竞赛的方式完成。经过一周的紧张练习与实践，为更好地了解学生掌握情况，反馈老师一周来的工作效果，促进学生继续探索的学习兴趣，应全方位地考骇与评价学生掌握理论知识与技能操作的实际情况，这也是对前面实训操作的一次应用与总结。更是对该项技能的一次综合提升。让学生有一个自我反省、自我总结的机会。所以说举办这样一次综合练习或者技能竞赛是这个实训课题的一个必不可少的项目。当然实训周的课题是可以多角度进行专题选择，如：《电工安装及电工安全》、《智能楼宇》、《制冷设备检修》、《C51单片机调试》、《PLC基础应用》等。以《电子产品安装工艺》课题开始举办实训周，在这基础上循序渐进，由易到难，通过举办不同课题的实训周进行培养学生的实践操作能力，尽可能让学生在学校掌握的技能可以快速应用到工作岗位上，尽量缩小学校与工作岗位之间的距离，使他们无负担地走向自己的工作岗位。

参考文献：

［1］杠江淮.电子手工焊接工艺及质量控制［EB/OL］.

［2］聚零电子.淘宝网店［EB/OL］.

第7篇：产品工程设计范文

关键词： 《产品结构设计》；教学内容；教学方法

0 引言

工业设计专业的培养要求是通过学习工业设计的基础理论与知识，培养具有应用造型设计原理和法则处理各种产品的造型与色彩、形式与外观、结构与功能、结构与材料、外形与工艺、产品与人、产品与环境、市场的关系，并将这些关系统一表现在产品造型设计的基本能力的学生。从培养要求里我们可以看到结构在工业设计教育中的重要性，然而目前我国工业设计专业院校中专门开设产品结构设计课程的很少，大都以机械类的课程来代替这门课。例如机械设计基础课程，而此课程主要面向的是机械专业的学生，对工业设计专业的学生来说会出现听不懂、学不会的情况，因此教学效果也不理想。结构是产品功能得以实现的前提，不同的功能要求具有相应的结构形式。[1]工业设计专业重造型少结构和机械原理会导致社会对工业设计师能力的怀疑，也限制了学生在学习中的思考能力和实现能力。而产品结构设计课程的开设，可以让学生了解机械结构基本原理与设计的关系，掌握产品的结构、工作原理及其设计准则，使学生在产品设计的同时考虑到产品的内部构造，进一步了解其加工制造工艺，为产品设计的合理。因此，现阶段工业设计专业开设产品结构设计课程是十分必要的。文章结合教学实践体会，从教学内容和教学方法两个方面去进行研究探讨。

1 教学内容

目前我国的工业设计专业主要设于属工科的机械学院和文科的艺术设计类学院，前者依托制造技术，具有较强的科学性与现实性；后者依靠丰厚的人文知识与艺术精神能量，富有挑战性和创造力。现在工科院校招生有艺术类文科学生、理工类理科学生及文理兼收三种模式。[2] 本文主要针对工科院校下《产品结构设计》课程的研究与探讨。本课程是工业设计专业的必修课，旨在培养学生在进行产品设计时不仅考虑到产品的造型，同时也要考虑到其内部结构，进而研究产品的加工工艺和可制造性。学生在学习本课程之前，应先学习工程图学、造型材料与加工工艺、机械设计基础等课程，这些课程的学习为开设产品结构设计课程打下了坚实的基础。我校工业设计专业的产品结构设计课程，使用的教材是刘宝顺教授所编写《产品结构设计》，这本书根据机械结构的功能来划分，全书分成七个章节，分别为壳体、箱体结构设计，连接与固定结构设计，连续运动结构设计，往复、间歇运动机构设计，密封结构设计，安全结构设计，绿色结构设计。本课程重点讲述的是连接与固定结构设计，连续运动结构设计，往复、间歇运动机构设计和安全结构设计，其中将机械结构原理中最重要的部分“齿轮机构”、“凸轮机构”、“连杆机构”、“步进机构”与生活中的实际应用结合起来，启迪学生将以上结构应用到设计中去，并制作成模型，提高学生的结构创新意识。产品结构的创新可以带来造型的创新，结构创新是产品创新的重要途径之一。

2 教学方法

2.1 强调本课程学习的重要性

工业产品的设计包括外部造型设计和内部结构设计两部分。据调查，刚毕业的工业设计专业的学生参与到企业的项目中，多数学生对产品的内部结构不了解，设计产品的造型实现往往会遇到加工和制作的问题，设计构想图不能顺利实现，造型设计师需多次与结构设计师沟通与商榷，与此同时也浪费了较多的人力、物力和财力，不利于产品开发方案的顺利执行。而产品结构设计课程的专业学习可以加强学生对产品内部结构实现的训练，提高学生的想象能力和动手能力，从而减少学生毕业后进入企业对结构设计不了解的问题。本校的工业设计专业属于属工科的机械学院，对产品结构的深入理解与掌握，可以更加突出工科背景下工业设计的特色，因此让学生认识到本课程学习的重要性是十分必要的。

2.2 组织趣味化的课程模式

本课程是开设在三年级上学期，二年级有太多的专业基础理论课，无论是学生还是老师都希望更有趣的上课组织形式。本课程采用的授课方式是理论讲解、案例分析、设计展开、作业点评。这种授课方式是将基础理论通俗化，将原理课程趣味化，极大地提高了学生学习的积极性和对课程的兴趣，其教学过程让我们思考趣味化的课程组织模式的方式应该是怎样的，将来又会有何种更适合的方式。考核学生的方式为设计报告、结构原理模型、最终设计作品、设计作品交流展示。考核方式的多样化，可以从多方面提高学生综合设计的能力水平。

2.3 提高学生参与的主动性

课程教师讲授是必然的，但是也不能忽视学生的主动性。首先，针对部分章节采用以“学生为主”的教学模式。让学生充当教师的角色，要求学生根据本章的主要内容，去搜集资料，在课堂上进行讲解，从而提高学生设计表达的能力，发挥学生主动学习的能力。其次，要提高学生的动手能力，让学生切身深入到教学中来。讲到第二章“连接与固定结构设计”时，要求学生拆解生活中的小产品，比如鼠标，研究其各个部件间是如何实现连接与固定的，用到了课堂中讲到的哪些连接与固定的方式，是否还有其他新的连接与固定的方式等。讲到“齿轮机构”时，要求学生拆解具有齿轮结构的机械式发条闹钟，分析机械式发条闹钟是如何实现传动，并要求学生以“齿轮机构”为基本单元，设计相关具有转动或者移动功能的产品。学生最终作品是经过多次的实验、制作与修正，最后才能与其他同学的作品共同展示与交流。设计展览活动的举办可以激发学生学习的兴趣，同时也是对这门课程教学成果最好的检验。

2.4 采用真实项目带动教学

利用学院工作室的设备和场地，将真实项目引入到课堂教学中，以项目来驱动教学，通过参与真实项目，提升学生的综合素质能力。按照“专业课堂就是工作环境，指导教师就是项目主管，课堂作业就是项目成果”的思路，完善课程教学过程的各个环节。[3]通过项目的推进，培养学生的创新意识、团队协作能力、实践能力、专业技能，进而提高教学效果。项目开展的同时，企业设计人员及相关结构技术人员来课堂上进行指导与讲解。这种方式增加了学生与企业互动交流的机会，学生可更直接的听取企业人员给出的设计意见并及时对设计方案进行改进、修正。

3 结语

结构设计是产品设计的基本内容之一，也是整个产品设计过程中最复杂的一个工作环节，在产品形成过程中，结构设计起着至关重要的作用，[4]产品的设计离不开对结构的考量。在工业设计教学开设产品结构设计课程，旨在学生在进行产品设计的过程中重视对结构的把握，进而设计出更加科学合理的产品，特别是对工科院校下的工业设计专业来说，产品结构设计课程的学习对突出专业特色具有非常积极的意义。本文从教学内容和教学方法两个方面进行探讨，为今后开展教学和教学改革提供一定的参考。

参考文献：

[1] 伏波，白平.产品设计：功能与结构[M].北京：北京理工大学出版社，2008.

[2] 康辉，卢国新，王静.工科工业设计若干问题的思考[J].理工高教研究，2005（1）：89.

[3] 白平，伏波.高职院校产品结构设计课程教学改革的探索与实践[J].兰州工业高等专科学校学报，2012，19

（3）：94-96.

第8篇：产品工程设计范文

关键词：人机工程学；动漫衍生产品；应用

1引言

动漫衍生产品是指动漫衍生品设计师将动漫（Anima-tion&Comic）中的人物形象进行设计，制造出一系列的产品和服务并进行销售，目前市场上的动漫衍生产品涉及多个行业，形式多种多样，如服装、玩具、游戏、食品、游乐园等等.动漫越来越受到社会各个年龄层人们的喜爱，因此动漫衍生产品也呈现出巨大的商机，很多的网络运营商、汽车商都在哪动漫人物进行宣传[1].专家预测，动漫衍生产品市场巨大，年产值会在几年内达到千亿元以上.人机工程学是对人体机能特征和结构特征进行研究的研究方法，通过了解人体的体重、尺寸、表面积、重心等各项结构特征参数，分析人体感觉器官的机能特征，进而了解人在体力和脑力劳动过程中的心理变化.随着社会的发展和科学技术的进步，人们更加注重产品更新的速度以及商品的舒适性、安全性、方便性、可靠性等方面的内容，也就是要求更加人性化的产品设计[2].人性化产品就是以“人”为中心考虑设计的产品，包含人机工程的产品，即将人机工程与产品的功能和造型设计结合起来，使产品符合保护人体肌能和健康的特性，同时使产品是生产效率大大提高.目前，人体工程学在工业产品和人们生活产品设计方法都有广泛的应用，大到交通工具、建筑设施、城市规划，小到服装、家具、水杯等各类产品.动漫衍生产品是将动漫形象设计制造成人们需要各类产品，是艺术性的范畴；人体工程学使用科学的方法，使产品符合人体生理和心理方面的需要，属于科学研究的范畴.将人机工程学应用在动漫衍生产品设计中是科学与艺术的结合与统一，用科学的方法设计出更多符合人体需要及美学的动漫衍生产品，对于动漫产业链的发展和创新具有重大意义[3].

2人机工程学是动漫衍生产艺术性与科学性统一

随着社会的发展，科技和文化都发生的翻天覆地的变化，21世纪的今天动漫衍生产品设计的趋势也日新月异.动漫衍生产品的消费对象越来越宽，人们更加注重差异化的产品设计，追求产品设计的个性化和多元性.如何运用高科技手段设计出符合消费者情感需求的产品越来越成为动漫衍生产品设计者的思考的重点[4].人体工程学在动漫产品设计中的应用满足了人们对产品设计的感性需求和精神追求.社会经济快速发展，随着体验经济时代的到来，动漫衍生产品产业链的形成成为人体洞察学研究的新课题.体验经济时代，人们对动漫衍生产品的要求不仅仅停留在功能问题层面，而是要求产品满足生活需求和更高的心理体验.动漫衍生产品的设计要加入更多的人文关怀，考虑到人们的精神需求、心理需求，通过更好的生活体验，满足使用者的生理需求和精神需求.动漫衍生产品的设计是艺术性和科学性的统一，主要研究“人———产品——社会——环境”的问题，不仅是艺术层面的问题，还结合了工程技术和经济等学科.动漫衍生产品是通过设计的方式，使用一定的科学技术，创造审美与使用相结合的产品，满足人们物质和精神的需求.本质上来说，动漫衍生产品设计是艺术创作与科学技术统合的产物.人机工程学科学与技术综合的一门技术科学，包含技术科学和人体科学以及环境科学.它最大的特点是通过科学正确地认识人体生理结构特征和心理特征，解决人与物之间的关系，重视科学与技术的共同发展，将理论与实践相结合，合理地连接了“人”和“物”.人机工程学在动漫衍生产品设计中的应用，通过整合各方面的自由，以“人”为设计中心，体现了产品的人性化设计，给人以美好的产品体验，提高人们的生活品质.动漫衍生产品设计中人体工程学的应用，体现了科学与艺术的结合，使设计更人性化、科学化.人机工程学在动漫衍生产品设计中的应用为动漫衍生产品的设计，提供了相应的物化的科学依据[5].

3动漫衍生产品产业链的形成

动漫产业链，是通过电视电影进行传播，以动画、漫画为表现形式，通过一定的创意，带动与之相关的一系列产品“开发-生产-出版-演出-播出-销售”的营销过程.动漫产业链的核心是“创意”.目前，动漫在我国具有广阔的前景，全国各地都在打造自己的“动漫形象”，动漫衍生产品产业链的发展更是如火如荼.首都北京已经开始着力打造拥有自己特色的动漫产业中心，上海、广州等城市已初步形成以网络游戏、手机游戏、动画相关的产业链.我国动画走过了90多年的发展历程，具有代表性的的动画作品有《葫芦娃》、《小蝌蚪找妈妈》、《大闹天空》、《熊出没》等.在动漫市场快速发展的同时，动漫衍生产品的市场前景越来越广阔，在内容和质量上、广度和深度上都达到了高峰，不再是“COSPLAY和周边产品”的简单结合[6].目前，我国动漫衍生产品产业链仍然比较落后，抛开历史的原因，主要有两点：（1）人才缺乏；（2）产业链不完整.我国动漫要想在走向世界需要在这两个方面上有突破，我国的动漫产业链才有里黎明的曙光.我国动漫衍生产业链的发展面临着机遇与困境并存[7].

3.1我国发展困境

我国动漫产业链的形成与发展存在的困境主要在研发与产品两方面.在研发方面：（1）动画作品和动漫衍生产品研发缺乏原创性，主要采用抄袭或沿袭的套路；（2）缺乏技术含量，直接应用动漫形象，缺乏个性化和人性化的创新；（3）运营模式过于传统，注重价值链的量化积累；（4）线性价值链的主要收益来源于市场占有率.因此，我国动漫产业链的终端市场偏重于国外引进知名动漫形象应用套路.在产品方面：（1）产品的品类繁杂，不成体系，普遍质量不高；（2）产品偏重于动漫形象的实体化，缺乏功能特色；（3）设计人员缺乏对品牌战略的整体把握，盲目追求市场占有率，无法把产品与市场对接[8]；（4）传统上动漫产业的知识体系，缺乏技术层面的创新和支撑.因此，国内的动漫衍生产品生产商多为加工型企业，缺乏对自主知识产权应用.

3.2我国发展机遇

人机工程学和移动互联网技术的进步给动漫产业链的发展带来了新的体验和机遇，为动漫产业的整体发展拓展了新的空间，也对于动漫衍生产品的设计提出了新的要求：（1）要求动漫形象和个性更加立体丰满；（2）要求动漫制作的技术和品质更加成熟和完善；（3）要求动漫衍生产品更加人性化和多元化；（4）动漫产业链延伸到领域.从传统模式的动漫形象授权和开发动漫衍生产品营销模式，再到与其它产业融合的更为广泛的营销模式，让动漫衍生产品产业链的发展得到进一步的积累和拓展，并一步步将动漫价值的重心由产品延伸到服务.进一步发挥动画作品与动漫衍生产品的优势，加强动漫衍生产业核心价值的转化能力，在动漫衍生产品设计中应用人机工程学，进一步打造人性化和个性化的动漫产业链.在动漫产业延伸的机遇与挑战下，进一步加强专业优势，打造优质品牌，在市场需求的推动下增加动漫产业的行业渗透力，推动动漫衍生产品产业链的形成与进一步发展[9].

3.3应对策略

通过分析我国动漫产业发展面临的困境和存在的机遇，明确了动漫企业在制作动画作品和动漫形象及开发动漫衍生产品的同时，要更加注重消费者的需求，把握市场的动态.动漫企业要突破传统的套路和形式，发挥企业的价值优势，延伸动漫衍生产品产业链的宽度和长度.在管理层面上，明确企业自身的核心竞争力，确定企业组织架构的侧重性；注重人力资源的合理化配置.在品牌层面上，以动漫形象为基础发展动漫品牌，进行动漫衍生产品的设计和制造，挖掘动漫品牌概念和品牌体系.将人机工程学原理与动漫衍生产品设计想结合，突破传统动漫产业的局限性，进一步整合产业内部资源，在市场需求的带动下向动漫产业的终端产品渗透，增加动漫产业学术科研的实用性和创新性[10].

4结束语

为了使动漫衍生产品更好地满足人们生理和心理的多种需求，人机工程学为动漫衍生产品的设计提供了很好的技术支持，它是动漫衍生产品艺术创作与科学制造的重要途径，解决了重点解决动漫衍生产艺术性与科学性统一的问题.将人机工程学原理与动漫衍生产品设计相结合，解决动画作品与动漫衍生产品产业链形成的问题.人机工程学增加了动漫衍生产品研究的实用性，是动漫衍生产品设计创新性研究，使动漫衍生产品更符合人们对人性化产品的要求.

参考文献：

〔1〕史晓燕.创意思维在产品设计中的应用———动漫衍生产品开发中的创意设计[J].品牌,2015(5):162-162.

〔2〕叶蓉芳.细节决定成败———浅谈动漫衍生产品开发中的设计细节[J].包装世界,2010(5):87-89.

〔3〕丁玉来.我国成年人情感需求的动漫衍生产品设计研究[D].江南大学,2013.

〔4〕谢焕林.探讨语意解析在动漫衍生产品中的应用[J].艺术科技,2016,29(6).

〔5〕关荣.基于淮安地域文化的动漫衍生品设计研究[J].包装工程,2015(24):5-7.

〔6〕马中文.走进市场的动漫衍生产品设计课程-以动漫衍生产品设计课程改革探索为例[J].美术教育研究,2014(23):127-129.

〔7〕赵可恒.面向动漫衍生产品的设计方法研究———以《白玉神龟》为例[J].装饰,2014(5):129-130.

〔8〕高放.基于“蚁族”生活用品的动漫衍生品设计与研究[D].齐齐哈尔大学,2014.

〔9〕崔丽丽.基于工作过程的《动漫衍生产品设计》课程开发研究[J].时代农机,2015(8):137-138.

第9篇：产品工程设计范文

（一）用户使用上的优化建议汽车类产品是满足用户更高生活品质需求的，因此在用户的使用上，必须更为舒适方便。售后工程的交付物是直接面向终端用户的，可以更直观更全面地了解用户需求，若能以用户的视角审视设计作品，一定能带来更多更实用的优化建议。例如国内车辆都是左舵的，驾驶员在车辆的左边，加油后，若驾驶员在车里就能直接查看到加油口盖是否关闭好，不用再下车查看，那就最方便了，因此很多用户希望车辆的加油口能在车辆的左侧，即与驾驶员位置同侧，这就给汽车设计的燃油系统布置提出了新的要求。另外，在用户接触较多的车厢内外饰部分，如何能满足用户多方面的需求，也是设计上应该考量的问题。例如，针对乘客脱下的外套不方便放置的问题，可以在车厢内扶手上集成衣帽挂钩；而为了增加用户的乘坐舒适度，不仅可以在座椅之间增加可收折式扶手，还可以在扶手上增设杯托。

维修便利性的保证。现在汽车产品的竞争，很大程度上集中在售后服务，因为售后服务是自买车之日起，长期伴随用户的，充分决定着用户使用的满意度。因此，在汽车设计之初，就必须考虑零件自身以及关联整车的维修性。其次要考虑零部件在整车总体布置上是否也能保证维修便利性，例如，检查零件时是否被其他零件遮挡，拆装零件时是否还需要连带拆装其他一些零件，维修时通用工具是否能便利地操作等。要确保产品的维修便利性，首先需要售后工程将同平台车型现有的维修能力、工具等情况进行输入，完成设计后，再进行实车评估，尽可能地保证沿用同一平台车型的维修策略。新设计部分若有必要则开发新的专用维修工具，之后售后工程将新的维修操作指导以及专用工具给服务站，确保售后维修服务人员能掌握新零件的维修方法。例如服务站的维修能力就包括了举升设备的规格等，如图1所示，图中字母指代现有举升设备的各项参数，需要在设计先期输入到产品开发中，以便设计产品的尺寸、部件间距、重量等，都能符合现有的通用设备。

（二）维修经济性的保证维修经济性是指在零件设计阶段，综合考虑零件维修和更换成本，以便达到维修花费最低的目的。要确保维修经济性最优，需要从以下几个方面着手。

1、维修拆分原则。在理想状态下，若部件总成都能往下拆分到最小的子零件，那么维修时只用更换有问题的零件，即可实现零件更换的成本最低，但还需综合考虑零件的可拆分性以及拆分工时、技术和工具。因此，在产品设计上，需要把握这几者之间的平衡。既不能为了拆分到最散而增加大量的工时工具，也不能因为一个小部件坏了就需要更换大总成。例如动力转向泵的油壶漏油是比较常见的售后问题之一，而如果将动力转向泵和油壶设计成不可拆分式总成零件，当油壶漏油时，或者仅仅是油壶与油泵连接处的密封圈损坏时，就需要更换整个动力转向泵，本来是比较常见并且容易维修的，但由于总成形式的设计，维修配件可能就由几元的密封圈上升到几百元的动力转向泵了，用户的维修成本一下子翻了几十倍甚至上百倍，显然无法达到维修的经济性了。这些问题，都需要售后工程和产品设计充分沟通，将售后维修累积的经验和教训，反馈到产品设计中去，反应到新产品开发上来，形成真正好用又好修的产品。

2、通用性的原则。通用性原则包块以下几个方面。同一车系零部件的通用性。同一车系零部件通用性好，即可保证维修方式相似，零件可互换性强，节省工时，减少配件库存库位，简化商务、查询等流程。现有工具、工位的通用性。如果拆装一个零部件需要几种规格的工具，甚至现有工具都无法满足；或是检修几种车型需要到不同的工位上完成，甚至现有的举升设备都无法完成，这就造成了需要开发新的工具和工位，最终这些开发和建设费用，还是会转移到用户身上。标准件、易损件的通用性。零部件上的标准件、紧固件，是使用得比较多、比较常见的零件，这些零件应该比较容易购买，在市面上比较常见。而易损件顾名思义容易损耗，更换得也比较频繁，像这些类型的零件，就不能设计成规格特殊，和标准不统一的样式，造成不容易购买的情况。

二、售后工程与产品设计的相辅相成

售后工程在产品设计的早期进行输入以后，还将持续伴随着产品开发的整个过程，因为售后工程作为售后服务市场的代表，传递着用户的声音，承担着保证用户维修成本的责任，必须参与产品开发的后续一系列验证、评估、优化过程，确保产品设计沿着顺应用户需求的方向进行。而产品设计实际上也在对售后工程起着非常重要的作用，作为产品性能、质量的保证，产品设计对售后服务也有着详尽的要求，例如产品性能决定着用户不能进行一些不当的操作，或是在特殊气候中应该如何使用车辆，才能达到保护零部件、延长使用寿命的效果。由此我们可以看出，售后工程与产品设计是相互作用，相辅相成的，两者既相互交融，又相互影响，是不能够互相脱离、分别开展的。

三、结语