工業(yè)設(shè)計(jì)與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的銜接研究——以金融機(jī)具類產(chǎn)品設(shè)計(jì)為例

1、ValueEngineering135工業(yè)設(shè)計(jì)與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的銜接研究——以金融機(jī)具類產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)

2、研究所，南京210016)(IndustrialDesignInstitute，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：結(jié)合實(shí)際新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，分祈和討論了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中因工業(yè)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢而存在的典型問(wèn)題。從設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)人員知識(shí)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)工具等方面給出了解決上述問(wèn)題的有效對(duì)策。最后通過(guò)一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品開(kāi)發(fā)案例檢驗(yàn)了應(yīng)對(duì)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(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：銜接Keywords：f

5、ormdesign；structuredesign；transition中圖分類號(hào)：T_O文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，工業(yè)設(shè)計(jì)已成為新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中不可或缺的重要環(huán)節(jié)之一。新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，往往需要包括技術(shù)研發(fā)、工業(yè)設(shè)計(jì)、市場(chǎng)營(yíng)銷等多個(gè)部門的密切合作和通力基金項(xiàng)目：南京航空航天大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)科研項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號(hào)NS2010147。作者簡(jiǎn)介：周海海(1979一)，男，江蘇南京人，南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院工

6、業(yè)設(shè)計(jì)研究所講師，研究方向?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)管理。文章編號(hào)：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(shí)際項(xiàng)目的操作中，由于部門人員之間知識(shí)結(jié)構(gòu)差異、項(xiàng)目管理失誤等等因素的影響，常常會(huì)出現(xiàn)部門工作銜接不良，開(kāi)發(fā)工作反復(fù)的情況，結(jié)果將直接影響新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的進(jìn)程與產(chǎn)品的品質(zhì)|l31。其中，工業(yè)設(shè)計(jì)和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢的問(wèn)題是較為突出的。近年來(lái)，我們參與了多項(xiàng)金融機(jī)具類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工

7、作，在項(xiàng)目中遇到了諸多設(shè)計(jì)銜接問(wèn)題，也積累了～定經(jīng)驗(yàn)。1金融機(jī)具類設(shè)計(jì)項(xiàng)目常出現(xiàn)的問(wèn)題鐘)的第0秒觸發(fā)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊除了儲(chǔ)存以外還有同步顯示功能，通過(guò)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(shí)時(shí)觀察分析。33報(bào)警數(shù)據(jù)自動(dòng)儲(chǔ)存圖5為報(bào)警數(shù)墀$11：3自動(dòng)住IR：I存系統(tǒng)程I序框／】J隊(duì)墨趴口叫JJ／J、糾L‘l工JJ巴圖。這個(gè)程序分為報(bào)警觸發(fā)、定時(shí)掃描和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存三個(gè)模塊：報(bào)警觸發(fā)模塊的功能是當(dāng)其中一個(gè)或多個(gè)

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

9、文件，文件讀取后首先通過(guò)表格控件進(jìn)行顯示。另外可以對(duì)文件中的任意兩個(gè)運(yùn)行數(shù)據(jù)用圖5報(bào)警數(shù)據(jù)自動(dòng)儲(chǔ)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(duì)某型柴油機(jī)進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集處理試驗(yàn)，圖7為整個(gè)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的前面板設(shè)計(jì)，上面的數(shù)據(jù)為試驗(yàn)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(jī)運(yùn)行的數(shù)據(jù)變化曲線圖。通過(guò)試驗(yàn)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(shí)用的操作手段，為柴油機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的整個(gè)程序設(shè)計(jì)

10、奠定了基礎(chǔ)。5結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)采用NIUSB一6009DAQ卡，安裝、攜帶方便，可擴(kuò)展性好，在一些電磁干擾較強(qiáng)的測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，可以專門對(duì)其進(jìn)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(jī)上使用，具有很強(qiáng)的通用性。參考文獻(xiàn)：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(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)人實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)

11、建[M】電子工業(yè)出版社，200613l高火榮，王～舂機(jī)艙模擬信號(hào)通用采集板的設(shè)計(jì)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(shí)例lml人民郵電出版社，2008f51雷振山，魏麗等LabVIEW高級(jí)編程與虛擬儀器工程應(yīng)用【M】中國(guó)鐵道出版社，2009萬(wàn)方數(shù)據(jù)136價(jià)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(jì)工作將錯(cuò)就錯(cuò)部分金融機(jī)具類產(chǎn)品由于技術(shù)創(chuàng)新度較高，此類產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期，并沒(méi)有現(xiàn)成案例可

12、直接借用，這其實(shí)對(duì)工程設(shè)計(jì)人員提出了較高的要求。在實(shí)際操作中，多數(shù)工程設(shè)計(jì)人員由于自身知識(shí)結(jié)構(gòu)的限制，設(shè)計(jì)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(jī)一旦試制成功，決策層即召集工業(yè)設(shè)計(jì)人員對(duì)其樣機(jī)進(jìn)行外殼設(shè)計(jì)，或者說(shuō)在功能樣機(jī)的外面“穿件漂亮衣服”。該設(shè)計(jì)流程乍一看并無(wú)太大問(wèn)題，可仔細(xì)分析后，其實(shí)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(jī)器為本的設(shè)計(jì)，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(jī)試制成功后，往往傾注了工程設(shè)計(jì)人員大量的心血，企業(yè)為此也付出大量時(shí)間和資金，工業(yè)設(shè)計(jì)人員在此時(shí)提出一些結(jié)構(gòu)布局上的改動(dòng)意見(jiàn)，難以得到應(yīng)有的重視，結(jié)果只好在樣機(jī)的基礎(chǔ)上做外觀設(shè)計(jì)，硬著頭皮把項(xiàng)目往前推進(jìn)。后期產(chǎn)品投放市場(chǎng)，用戶提出種種操作的問(wèn)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(duì)產(chǎn)品進(jìn)行較大的改動(dòng)，顯然，為此付出的代價(jià)是沉重的。12造型設(shè)計(jì)不符合工程設(shè)計(jì)要求導(dǎo)致造型反復(fù)修改金融機(jī)具產(chǎn)品處理

14、現(xiàn)金(包括紙鈔和硬幣)的過(guò)程多為動(dòng)態(tài)模式，因此該類產(chǎn)品的內(nèi)部元器件以機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為主，電路板等電子元器件為輔。工程設(shè)計(jì)人員在對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(jī)構(gòu)、電子元器件合理布局。在這一過(guò)程中，工程設(shè)計(jì)人員為了實(shí)現(xiàn)最小化，對(duì)元器件進(jìn)行了多項(xiàng)排列組合的嘗試，付出了艱辛的勞動(dòng)。因此，如果工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)于功能樣機(jī)的現(xiàn)有尺寸不加縝密考慮，任意的進(jìn)行造型尺寸放大，即使造型設(shè)計(jì)方案非常出

15、彩，也會(huì)被企業(yè)決策層要求與現(xiàn)有功能樣機(jī)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(jì)進(jìn)行被動(dòng)調(diào)整。結(jié)果不僅延誤了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)程，而且前期完美的設(shè)計(jì)創(chuàng)意也會(huì)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(jī)具類產(chǎn)品外型尺寸變化很大，從小型驗(yàn)鈔機(jī)到大型清分機(jī)，對(duì)應(yīng)到今后生產(chǎn)面臨的材料與成型工藝問(wèn)題，設(shè)計(jì)師應(yīng)充分予以考量，否則造型設(shè)計(jì)方案如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)，或者實(shí)現(xiàn)的代價(jià)過(guò)高(制造成本過(guò)高)，就得不償失了。13造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)

16、無(wú)法交流產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作絕不是單打獨(dú)斗的事情，整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)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(jì)數(shù)據(jù)交流順暢與否成為首當(dāng)其沖的問(wèn)題。實(shí)際項(xiàng)目操作中，工業(yè)設(shè)計(jì)人員多使用面向造型設(shè)計(jì)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(shì)是充分考慮到造型設(shè)計(jì)的思維模式，有利于造型設(shè)計(jì)人員迅速將造型創(chuàng)意表達(dá)出來(lái)，但缺點(diǎn)是其模型或圖紙缺少三維數(shù)據(jù)，即使可以通過(guò)

17、一些中間格式(如iges)導(dǎo)入到工程軟件中，一些簡(jiǎn)單的造型特征如直線、圓弧可以直接提取，但對(duì)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(guò)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(jì)人員在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)后期無(wú)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(jì)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(shí)際項(xiàng)目操作中，效果圖在得到客戶認(rèn)可后，工業(yè)設(shè)計(jì)師退出產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作的情況經(jīng)常發(fā)生。事實(shí)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(jì)師的參與跟單。2針對(duì)上述問(wèn)題采取的對(duì)策導(dǎo)致造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢的原因來(lái)自多方面。有設(shè)計(jì)人員本身知識(shí)范圍的限制問(wèn)題、有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技能的問(wèn)題、設(shè)計(jì)工具的問(wèn)題、設(shè)計(jì)溝通以及設(shè)計(jì)管理的問(wèn)題等等。因此我們主要從這些方面提出應(yīng)對(duì)策略：21對(duì)企業(yè)的材料供應(yīng)、自身或外協(xié)制造能力進(jìn)行一次周密的調(diào)研在造型設(shè)計(jì)正式開(kāi)始之前，設(shè)計(jì)人員結(jié)合調(diào)研情況認(rèn)真地、全面地考慮下游設(shè)計(jì)，不僅有利于明確現(xiàn)有的設(shè)計(jì)材料、設(shè)計(jì)條件、設(shè)計(jì)限制，更有利于

19、造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的銜接。22擴(kuò)展造型設(shè)計(jì)人員工程領(lǐng)域的知識(shí)工業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程環(huán)節(jié)很多，與歐美的設(shè)計(jì)界精細(xì)的設(shè)計(jì)分工不同，我國(guó)制造型企業(yè)對(duì)于設(shè)計(jì)人員的要求比較全面。這就要求造型設(shè)計(jì)師除了具有本專業(yè)的知識(shí)外，對(duì)相近的工程領(lǐng)域的知識(shí)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(jì)人員知識(shí)欠缺帶來(lái)的設(shè)計(jì)沖突，甚至導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的失敗與擱置J4】。23主動(dòng)運(yùn)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(jì)的羈絆

20、。當(dāng)造型設(shè)計(jì)師掌握這些技術(shù)要點(diǎn)之后，完全可以主動(dòng)運(yùn)用在造型設(shè)計(jì)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(wèn)題的同時(shí)，帶動(dòng)了外觀造型的創(chuàng)新。24運(yùn)用面向制造的輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)工業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)工程軟件如Pro／E、SolidWorks、UG等的學(xué)習(xí)和運(yùn)用。設(shè)計(jì)實(shí)踐證明，工業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目大部分時(shí)間都消耗在設(shè)計(jì)修改階段。而造型設(shè)計(jì)不滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)人員在概念

21、方案階段運(yùn)用了工程軟件建模，這將有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)接，便于后續(xù)與制造工程師溝通，提高設(shè)計(jì)方案修改效率。甚至還可及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，避免后期因可制造性問(wèn)題帶來(lái)的項(xiàng)目損失。25材料及表面工藝的合理運(yùn)用推動(dòng)造型設(shè)計(jì)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(jì)人員共同關(guān)注的問(wèn)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(jì)人員只對(duì)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(jì)師本身除了對(duì)既有的材料與技術(shù)要有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識(shí)外，對(duì)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(yùn)用于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。若是設(shè)計(jì)師不能合理的運(yùn)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(jī)會(huì)。26通過(guò)有效的設(shè)計(jì)管理協(xié)調(diào)銜接工作從管理的層面上來(lái)看，造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢可以通過(guò)有效的設(shè)計(jì)管理來(lái)解決。比如說(shuō)，企業(yè)管理層首先要明確開(kāi)發(fā)產(chǎn)品是屬于成本主導(dǎo)還是設(shè)計(jì)主導(dǎo)的類型。對(duì)于成本主導(dǎo)的產(chǎn)品，造型設(shè)計(jì)應(yīng)絕對(duì)服從制

23、造成本上的限制，而設(shè)計(jì)主導(dǎo)型的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的自由度相對(duì)寬松，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)積極配合造型設(shè)計(jì)促成概念方案的實(shí)現(xiàn)。除此之外，設(shè)計(jì)管理人員還負(fù)責(zé)處理設(shè)計(jì)與其它管理體系的關(guān)系，使各專業(yè)設(shè)計(jì)人員能夠相互協(xié)調(diào)，將開(kāi)發(fā)出優(yōu)良產(chǎn)品作為各部門共同的工作目標(biāo)。3實(shí)例驗(yàn)證筆者參與了一款新型紙鈔計(jì)數(shù)與鑒別儀的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，我們將上述解決造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接問(wèn)題的對(duì)策在該項(xiàng)目中進(jìn)行了運(yùn)用。通過(guò)與客戶溝通，我們了解到該產(chǎn)品對(duì)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(xiàng)目進(jìn)行之前我們通過(guò)對(duì)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(jì)的銜接，我們也采用了該平臺(tái)進(jìn)行造型設(shè)計(jì)(圖2)。最終設(shè)計(jì)結(jié)果(圖3)。整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目周期從工業(yè)設(shè)圖l點(diǎn)鈔機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2基于結(jié)構(gòu)的外形設(shè)計(jì)圖3最終外形效果計(jì)介入開(kāi)始計(jì)算，僅用了一個(gè)月時(shí)間。因造型設(shè)計(jì)不符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)修改只有少數(shù)的幾個(gè)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。應(yīng)對(duì)

25、造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢的設(shè)計(jì)策略得到了較好驗(yàn)證。參考文獻(xiàn)：李宗斌，陳富民產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的可制造性設(shè)計(jì)方法m制造業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)，2000，(2)17—19【2】陳士昀工業(yè)設(shè)計(jì)師所具備之塑料材料加工專業(yè)知識(shí)范圍之研究【D1中國(guó)臺(tái)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(kāi)發(fā)方法【J|機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2004，20(5)：7l一73【4]HolmesWP，AzamMA，HillsPCAPreliminarystudvofth