產品創新設計

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產品創新設計范文第1篇

摘要:指出創新實踐在社會發展中的重要性,系統分析了創新設計方法學的發展歷程,并針對機械產品創新設計,總結了其研究概況｡在此基礎上,分析了創新設計研究中有待于解決的關鍵問題及其發展趨勢｡

關鍵詞:創新設計;設計方法;產品設計

創新設計是現代產品設計理論的重要內容之一｡隨著知識經濟時代的到來,社會的進步與經濟的發展更加依賴于人類的創新實踐活動｡開展創新設計的研究對于建設創新型國家有重要意義｡

1創新的內涵

20世紀初,全球社會生產力的發展中只有5%是依靠技術創新取得的,而現在發達國家中的40%是依靠技術創新取得的｡

美籍奧裔經濟學家熊彼特(JosephA.Schumpeter)于1912年在其著作《經濟發展理論》中將“創新”作為一個經濟學概念首次提出｡

熊彼特認為創新是發明的第一次商品化,也就是說,把發明引入生產體系并為商業化生產服務的過程就是創新,它意味著建立新的生產函數或供應函數,是在生產體系中引進一種生產要素和生產條件的新的組合｡

而發明實際上就是一個產品創新的過程,其關鍵是設計的創新,設計創新是實現產品創新的根本基礎｡因此,創新設計的重要性就顯而易見了｡

創新設計是一種創造性的智力活動,是設計者充分發揮自己的創造力,利用人類已有的科學技術成果,進行創新構思,應用新技術､新原理､新方法進行產品分析和設計的過程｡

2創新方法的發展

創新是一個及其復雜的過程,人類對創新本質的認識與研究還遠遠達不到科學的層次｡但是眾多創新學者,經數十年的研究發現,科學技術的發明創造有一定的規律可循,他們大多是以原則､訣竅､思路形式指導人們克服心理和思維的障礙,改善思維的靈活性的過程｡

自20世紀30年代至80年代,世界上出現了300多種創新技法,10多種創造原理｡這些創新技法,各自從不同的角度､在一定程度上突破了制約創新的相關因素的限制｡

所謂創新技法就是在創造心理､創造性思維方法和認識規律基礎上的技巧｡這些創新技法不存在科學的邏輯關系,大多數目前在理論上處于“初生期”,還遠遠未達到純粹的科學水平｡

從思維的角度,創新是人類駕馭形象思維與邏輯思維､發散思維與收斂思維的過程｡

經過數十年的發展,在掌握已有創新技法的基礎上,結合認知科學､人工智能､設計方法學､科學技術哲學等前沿學科,創新設計方法已成為一門獨立且有待于開發的新的設計技術和方法｡

創新設計方法的發展歷程如圖1所示｡

最初的創新研究側重于人的創造性思維,總結出一些具有指導意義的規律,形成各種創新技法,如:頭腦風暴法､聯想法､類比法､側向思考､仿生法等｡

后來,創新方法的研究開始注重以知識(專利)為基礎,通過對專利的分析與研究,總結創造活動所遵循的創新原理,該階段的典型創新方法是TRIZ理論｡

隨著計算機技術的發展,創新方法的研究也出現新的趨勢,在現階段,各種成熟的創新設計方法開始集成化研究與應用,并與計算機(包括網絡)技術相結合,形成計算機輔助創新(CAI:ComputerAidedInnovation)技術,如:QFD､可靠性設計､網絡協同創新技術､有限元分析等各種成熟的技術和方法開始融入到創新設計過程中｡

3機械產品創新設計的研究

機械產品創新設計的研究對于提高機械產品的設計水平､提高產品的競爭力有著重大的意義,受到世界各個國家的普遍重視｡

機械創新設計是指充分發揮設計者的創造力,利用人類己有的相關科學技術成果(含理論､方法､技術原理等),進行創新構思,應用新技術､新原理､新方法進行產品的分析和設計,設計出具有新穎性､創造性及實用性的機構或機械產品(裝置)的一種實踐活動｡

一般來說,創新設計包括全新設計和適應型創新設計兩類｡

需要指出的是,創新設計和概念設計并不是同一個概念,概念設計的核心是進行設計創新,而創新設計并不盡限于概念設計階段｡在產品設計的各個階段均有創新設計的問題,但是最主要的是在概念設計階段進行創新｡

國內外學者針對機械產品創新設計,分別從設計的本質､設計的過程以及設計的方法等不同方面,做了大量的研究工作｡

創新設計理論和方法的研究現狀見表1｡

4機械產品創新設計存在的問題及展望

通過上述文獻的研究可以看出,盡管人們從不同角度對創新設計進行了數十年的研究,取得了一些成果,但是產品創新設計過程中還有一些問題仍沒有解決,成為今后研究的重點｡

(1)創新設計本質過程的研究這實際上也是對設計的創新本質的認識｡盡管人們從思維方法､設計手段等多方面對創新問題進行探索,現在對創新的實質過程仍沒有一個統一的､深層次的認識,無法形成一個完整的理論去指導創新實踐｡在這方面我們仍需要做大量的工作｡

(2)創新設計中知識的表達與應用首先,產品創新過程涉及多學科､多種技術,如何將設計知識組織管理,滿足設計主體對知識的需求是今后的研究重點｡其次,為創新設計過程建立科學的產品模型,結合現代CAD技術,支持創新方案的快速表達,對于提高設計效率有重要意義｡

(3)設計理論研究與設計工具開發存在嚴重脫節人們對于設計理論及創新問題進行了大量研究,但是理論研究與設計工具,特別是產品的結構設計工具存在嚴重的脫節｡一方面某些機械結構設計理論和方法的研究較少考慮計算機實現的問題;另一方面設計工具開發時,又沒有適合計算機進行的結構設計自動化和智能化理論｡需要深入研究機械產品設計中功——構映射的本質規律｡

(4)創新設計過程的集成化技術研究創新設計過程的集成化技術的重點在于概念設計的集成化實現,主要是指產品的原理方案創新與結構方案創新的集成｡現有的設計理論或設計工具多是從不同的角度,考慮某階段的創新實現問題,如:TechOptimizer可以輔助實現產品原理方案的創新,但需要其他CAD系統完成結構的設計工作;一些大型的CAD/CAE/CAM商品化軟件,如:UG､Pro/E等均開發出了支持概念設計的工業設計模塊或草圖設計模塊,但是這些模塊基本上仍是計算機輔助繪圖的工具,幾乎不支持原理方案的創新｡缺乏統一的創新設計理論指導創新設計過程,是造成原理方案創新與結構方案創新的集成度低的主要原因｡

參考文獻

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產品創新設計范文第2篇

在企業的經營發展中進行創新設計，有利于提高企業的市場競爭力，并且促進企業的長遠發展。針對現代陶瓷衛浴企業，在日益變化的市場環境中，只有掌握創新性設計，提高用戶滿意度，才能提高企業的經濟效益及市場競爭力。對現代陶瓷衛浴產品進行創新性設計可以起到延長產品生命周期，不斷降低產品的生產成本，完善產品的生產工藝，提升市場效應的目的。現代陶瓷衛浴產品的創新設計也具有提高產品審美價值的意義。隨著人們對生活品質的要求逐漸提高，將現代陶瓷衛浴產品作為一種時尚的物品，也展現出家庭的文化內涵。通過創新設計使得現代陶瓷衛浴產品朝個性化和多樣化的方向發展，并且不斷提高當前的市場占有率，也為我國的陶瓷產業健康發展打下堅實的基礎。通過創新設計來增強客戶信任度，不斷提高現代陶瓷衛浴產品的附加值。

2現代陶瓷衛浴產品創新設計的具體內容

2．1基于節能減排及環保理念的功能創新。基于節能減排及環保理念進行現代陶瓷衛浴產品的設計創新一直是設計師們堅持的主題，隨著科技的進步，現代陶瓷衛浴產品可以提高利用率，滿足循環發展的使用要求。將環保型材料應用于現代陶瓷衛浴產品中，保證產品環保的同時也要提高產品的耐用程度。基于節能減排及環保的理念，進行現代陶瓷衛浴產品功能創新設計時，需要設計和推廣使用節水型的衛浴產品。在滿足使用要求的前提下，降低沖水馬桶的用水量，可以設計出兩段式省水馬桶，與淋浴產品實現統一，全面提高衛浴產品的節水功能。需要重視衛浴環境的清潔，降低衛浴產品藏污納垢的幾率，提高家庭生活的品質。創新設計時可選擇抗菌性陶瓷，其具有對細菌細胞分解功能，能夠有效地消滅衛浴產品在使用過程中產生的細菌。選用現代化的衛生陶瓷，提高衛浴空間內的負離子濃度，進而達到凈化空氣的效果。現代陶瓷制品具有強大的環保屬性，確保衛浴產品在使用和閑置狀態下均可處于節能狀態。基于節能減排及環保理念創新設計現代陶瓷衛浴產品的功能，提高產品功能的使用合理性。例如：通過將衛浴空間內的烘干器與水龍頭有機結合，吹風機與浴霸有機結合等方式，提高產品的功能屬性，進而提升衛浴產品的利用效率，實現降低資源消耗的效果。功能性創新需要做到以人為本，保證人們能夠在輕松的環境中享受現代陶瓷衛浴產品提供的便利，以此提高客戶的滿意度，達到提高銷量且創造經濟效益的目的。例如：我國當今的家庭結構以子孫三代共同居住為主，在衛浴產品的創新設計過程中，需要考慮到老人及小孩的實際需要，通過安裝坐便器把手、自由調節馬桶高度等功能性創新設計來提高現代陶瓷衛浴產品的實用性。2．2重視文化內涵的造型創新。現代陶瓷衛浴產品與人們的生活和工作是息息相關的，其創新設計應遵循生活和精神文化內涵，這樣有利于打下良好的客戶基礎。對現代陶瓷衛浴產品進行造型創新需要重視本土的生活文化，考慮到國人的使用習慣，在造型創新中體現出人文關懷，根據南北方人生活習慣的差異性，進行造型創新設計時，需要考慮到陶瓷面盆的尺寸、坐便器高度、淋浴頭大小等問題。由于中國人的洗衣習慣為先手洗再機洗，所以在設計陶瓷洗衣板及面盆時需要考慮此類傳統習慣。重視精神文化內容的產品表達，基于人們對生活品質的追求，創新設計現代陶瓷衛浴產品時需要從精神文化層面與用戶產生共鳴，將含蓄、自然、圓潤等造型設計融入其中，表現出國人低調柔和的美觀感。在現代陶瓷衛浴產品的造型創新設計中可以引入傳統的圖案表示美好的寓意，并充分展現出別具一格的各品牌特色。產品的造型曲線需要注意美感的表達，以此激發用戶的購買欲。設計工作者應充分了解中國民族的傳統文化，將其巧妙地應用于產品設計中，突顯本民族的文化內涵。設計創新是各行業、各領域需要重視的問題，只有不斷推陳出新，才能在激烈的市場競爭中站穩腳跟。現代陶瓷衛浴產品進行創新設計可以立足于本民族文化，重視文化內涵，將地方特色放入造型創新設計中，以此擴大受眾面。學習西方的先進設計經驗，實現與本土設計的有機統一，通過飽含民族文化內涵的現代陶瓷衛浴產品來達到創新設計造型的目的，進而起到推動企業經濟發展的目的。2．3滿足空間環境的色彩創新。對現代陶瓷衛浴產品進行色彩創新需要滿足空間環境的條件要求。家居空間環境中，衛浴產品的設計需要與整體的空間環境形成協調統一。基于室內空間的大小，來設計現代陶瓷衛浴產品，當室內空間較小時，可通過創新現代陶瓷衛浴產品的色彩設計，使得空間看上去寬敞明亮，滿足用戶的戶型需求。隨著時代的發展，純白色的室內設計及衛浴空間設計已經難以滿足現代人的審美需要，通過色彩創新設計，為現代陶瓷衛浴產品打造出豐富的裝飾，營造出全新的視覺空間。在進行現代陶瓷衛浴產品色彩創新設計的過程中，不能過于使用單色調的，需要結合室內整體的設計風格，以主題為基準，進行格調創新，通過局部的色彩裝飾，為用戶提供富有美感的視覺享受。現代陶瓷衛浴產品的色彩創新設計，需要滿足空間環境的實際條件，根據用戶的心理特征需求，打造出舒適的衛浴環境。例如：自然主題的衛浴空間環境中，傳達出大海的自由情懷，現代陶瓷衛浴產品在進行色彩創新設計時，需要結合空間整體環境設計感，通過海浪及藍白色系的元素進行設計，突顯其與室內空間的整體融合感。當家庭整體設計風格為民族風時，可以從傳統的民族圖案入手，采用柔和的色彩，突出產品的實用，并傳達出美好的祝愿，滿足空間環境的色彩創新設計，無論室內空間的整體風格是高貴典雅的還是現代復古的，都需要運用好色彩的搭配及裝飾，充分展現出衛浴空間的獨特風格。用戶在選擇現代陶瓷衛浴產品時，也期望能夠與家庭其他空間內的設計形成統一，享受整體化及創新性的家庭設計氛圍。

3結語

對現代陶瓷衛浴產品進行創新設計需要立足于當前的設計理念，把握未來的設計趨勢，通過富有靈魂的設計為人們的工作生活提供便利。隨著人們生活水平的提高，在越來越高的生活品質要求下，只有創新設計現代陶瓷衛浴產品才能滿足人們的生產生活的需求。對現代陶瓷衛浴產品進行創新設計，可以基于環保理念的功能創新、重視文化內涵的造型創新、滿足空間環境的色彩創新，從產品結構、功能應用、造型風格、色彩裝飾等角度出發，通過富有創新精神的現代陶瓷衛浴產品來提升現代人的家居格調。現代陶瓷衛浴產品的創新設計也符合陶瓷衛浴產品企業的發展需要，通過創新性設計在激烈的市場競爭中占據主動，并不斷提高用戶信任度，以較高的客戶滿意度來提高企業的經濟效益及企業競爭力，促進陶瓷衛浴產品企業的可持續發展。

參考文獻

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產品創新設計范文第3篇

設計其實就是人類把自己的意志加在自然界之上，用以創造人類文明的一種廣泛活動。人類史就是在自然的基礎上不斷發現形態、抽象形態、創造形態的歷史。人們現在所使用的所有產品都是人造的，所生活的環境是通過自然再造的一個人造世界。在這紛繁復雜的人造世界里，如何創造新的形態是產品設計必須解決的問題。產品設計中形態創意思維的產生依賴于創造性的富于聯想思維模式的建立，在認識自然中融入人的知覺審美，實現人類的造物活動[3]。從理論上說，一款產品的形態設計方案是無窮的，可能性太多很難把握，但如果能夠從形態創意的源頭上掌握形態構成規律，找到形態創造的方法，便能夠將這種設計的偶然性變為必然性，做到產品形態的不斷創新。把具本元性的最初的自然形態抽象改造為一個新的人造系統，把自然形態變為人造形態，實現從自然到抽象到人工化的形態轉化，這個過程便是設計，便是創造，因此，設計究其本元性來講，是認知自然，然后改造自然，設計使形態具有了生殖性[4]。產品形態設計所需要解決的問題，實際上就是“怎樣創造好的形態”的問題。從形態的概念上看，形態分為“形”和“態”兩個方面。產品形態設計首先必須基于形態的選取，在選定好目標元形態之后就是對形態的認知與分析，將元形態的“形”抽象得到的目標形態再進行人工化、意象化的融合，便有了產品的“態”，形態的人工物化的過程是從普通形態向產品形態轉化的關鍵，這里涉及到產品相關的主客觀意象元素的形態融入，完成了這樣的蛻變，才是“形神兼具”的完整的產品形態。產品作為人造物品，其形態設計必然是各種可能形態的人工物化的結果，不僅要實現“形似”，更要表達出“神似”，因此，這里涉及到“形”的創意和“態”的意象化結合這兩個重要的部分。值得注意的是，“形”與“態”二者密不可分，在產品形態創意中做到“形”中有“態”，“態”要貫穿于整個“形”的創作過程，這兩個環節緊密相扣又相互滲透，共同影響產品形態的構成。

2目標元形態的選取

被譽為設計界達芬奇的德國著名設計大師路易吉·卡拉尼曾說：“設計的基礎應來自誕生于大自然的生命所呈現的真理之中。”由此可見，自然界蘊藏了無盡的設計天機，是產品形態創意的靈感源泉[5]。產品設計是設計師的一種主觀創造性活動，帶有明顯的主觀意愿的痕跡，雖然是從自然界中尋找靈感和設計元形態，但這個過程不是漫無目的的，必須選擇與設計相關的形態為創意靈感源，即元形態的選取，這就是所說的仿生設計。仿生設計的側重點是利用生物的合理結構，找到設計中合理的物理結構以作為產品重力的支點[6]。產品形態設計中元形態的選取，必須與目標產品存在一定的關聯性，即存在著值得仿生、模擬的價值和主觀模仿的需要，可以是與其形態、結構、功能相關，也可以是與元形態本身的美感和意象象征性相關，使元形態的基本特征融入產品的形態之中，并與產品功能及意象象征性完美契合。在具體的設計中可以將設計相關聯的所有詞語列出，列出與之相關的所有元形態，然后再開始下一步形態創意。AJORí調味瓶見圖1，是西班牙工業設計師PhotoAlquimia的一款創意設計作品。整套調味瓶的外觀設計靈感，來源于大蒜這種被人們拿來調味的草本植物造型，與“調味”的產品基本功能設計意圖相契合，該設計合理地利用了蒜的自身結構和外形特點，不但使每個“蒜瓣”的單體造型流暢而且使用方便，整體看上去也與餐桌和用餐環境相和諧。

3從元形態到產品形態設計

產品形態創意源自對目標元形態的認知，通過形態分析、形態抽象、形態語意到最終實現產品形態設計這一完整的結構體系，實現從具象到抽象再到具象的產品形態設計過程。對豐富多彩的具象自然形態的二次創造，既是產品創新的需要，也是人類對現實世界的好奇心和對反映現實世界形象的執著追求。由于模擬形態創新的領域相當廣泛，可以從多維度進行思考，因此具有多樣化特點。同一元形態處理的方法不同，對產品的最終形態會產生明顯的影響。根據形態抽象程度的不同，可以歸納為以下3種形態模擬創新方法。一是淺度抽象模擬，對具象形態的局部或整體形態特征進行歸納；二是深度抽象模擬，對自然界科學合理的結構功能的抽象提煉；三是完全抽象重構，將自然形態完全抽象為最基本的幾何元素然后重構。3.1形態的淺度抽象模擬淺度抽象模擬最重要的是對目標自然形態表面特征的歸納、提煉，通過適當變形、夸張的手法完成產品形態的雛形。所創造的形態源于自然，但不是對自然的完全照搬，是對其高度概括提煉的抽象結果，這種抽象的程度不夠完全，是對形體表面秩序和特征的歸納提煉，在抽象的同時仍然保留了形態原本的主要特征要素，與元形態具有一定的相似度，因此，在美感和意象上保留了自然形態本身的特性，更突出簡化后的“形似”，強調形態的逼真性。意大利設計師MarioMazzer為意大利Bonaldo公司設計的這款樹形衣帽架，見圖2，造型源自自然界的樹的形態，但設計師沒有照搬具象形，而是將其抽象提煉，將抽象后的形態結構合理地承擔其功能部位的同時，產品形態外觀同樣顯得清新、簡潔、美觀，放在房間里不僅可以作為常規的衣帽架用，也可以作為室內裝飾品。形態的淺度抽象模擬創造的過程，是對自然形態本身進行系統化的觀察和研究之后，運用視覺、觸覺及其他所有感官功能，依賴從生理到心理的感覺和直覺經驗，從自然形態本身的常態和非常態進行認知和分析的過程。通過對元形態的主、客觀性進行多層面、多角度開展的同時，以目標產品設計的主、客觀要求為目的，進行分析并抽象、融合，這樣才能更好地提煉出更多、更獨特、更有設計價值的自然形態特征，這是從自然形態到產品形態認知、分析以及進一步抽象、設計的基礎和重要方法。3.2形態的深度抽象模擬產品形態的模擬源自具象形態，是對自然界具象形態再創造的過程，而不是簡單的模仿。創新形態除了對具象形態類型的外表特征進行全方位的認知外，還應該透徹地剖析目標形態特征的構成、美感規律及意象內涵，可以由外而內、由表及里、去偽存真，把握目標形態的本質特征，并且分析其特征構成要素與關系，為特征演化打好基礎，因此，形態的深度抽象解構是對自然形態內部生理結構或深層形態意象的深度模擬與抽象概括。丹麥設計師PoulHenningsen設計的PH系列燈見圖3，它是經典結構仿生設計的產品之一。PH系列燈具的核心就是把自然界中的等角螺線的特性應用在燈罩的形狀上，將光線導向正確的方向，以提高照明工具的效率。PH燈對于光線的反射和擴散，完全遵循照明工學的邏輯，它的燈泡鎢絲置于等角螺線的焦點上，眩光不容易直接進入眼睛，光源正好落在螺線的中央。3.3形態的完全抽象重構在人造世界里沒有絕對的具象也沒有絕對的抽象。抽象形態是在自然形態的基礎上演變而來的，它來源于自然形態又不相同于自然形態[7]。抽象是個有多種含義的概念，也是哲學范疇的名詞，一般是指具體事物的本質和關系，是從許多的事物中舍棄個別的、非本質的屬性，抽出共同的、本質的屬性，是對目標對象篩查、裁剪的過程，這也是抽象思維的過程[8]。抽象是具象的概括與提煉，是其本質內因的體現；具象是抽象的自然呈現，是抽象的外因存在方式。具象與抽象相互依存、相互關聯，因此，形態的完全抽象重構是自然形態的全面提煉，是具象形態實現從解構到重構的物化過程。事物是自然的，概念元素是人抽象提取的，人工創造是概念的一個演化和延伸。設計師需要根據產品的具體要求，對原始的幾何形體進行進一步的變動和改進，通過對元形態進行切割、組合、變異等造型手法，構建出完全不同的、開放的、現代的抽象幾何形態特征系統、美感意識與意象群體[9]。這些特征與意象表現出更突出的包容性與更豐富的內涵，并且表現出更強的傳達力與溝通能力，這種完全抽象重構后的形態設計使產品形態超越了絕對的抽象，而帶有一定的具象特征和象征性的文化內涵。由WangLi-Hsin和WuChi-Hua設計的“能自我清潔的水龍頭”，見圖4，造型雖然源自抽象幾何形態，但更具有古時竹筒引水的形態通感聯想。

4結語

產品創新設計范文第4篇

關鍵詞：希望點；創新設計；產品設計；創意目標

創新是產品推陳出新的重要手段，是產品設計的核心，如何在產品設計時打破思維定勢，產生新的方案，成為了設計人員關注的重要問題。產品創新既無法，也有法，說其無法，在于產品創新思維的靈活性、自由性；說其有法，在于產品創新也有其一定的規律可循，可以在某些方法的指引下進行創新設計活動。希望點列舉法是產品創新設計中的方法之一，它是對目標消費群體進行調查或通過動腦會議的方式，收集他們對于產品的期許，對調查結果進行列表分析，找到希望點比較集中的功能和特征，并在所開發的新產品中盡可能地滿足消費者的這些希望點。希望點列舉法是一種主動的設計方法，可以不受現有產品的束縛，對產品的改革往往是最大膽的，最易產生新的創意，無論在產品造型創新，還是在功能創新上，往往具有引導性、前瞻性，在產品設計實踐中應用非常廣泛。本文著重從希望點列舉法在產品創新中的重要性展開，分析了希望點列舉法實施的步驟及關鍵，以期有效指導設計實踐。采用希望點列舉法進行產品創新設計包括確定產品設計主題、希望點設想、設想評價篩選、方案構思、效果圖制作等。其中，希望點設想和評價篩選環節是運用該設計方法的核心和關鍵，在確定的設計主題下，不拘泥于現有的技術、結構、功能實現方式及使用方式等，大膽設想，想法越多越好，并將這些想法用文字或簡圖的形式記錄在紙上，集中進行分析評價，找到合理的設計方向。比如，“設計一款鞋子”時，它可不可以是一次性的，可否發出聲音，可否兩人同時穿一雙鞋，可否掃地，可否自身殺菌消毒等。針對用戶提出的設想進行匯總分析及設想排序，篩選出排序靠前且評價具有合理性的設想，之后進行設計定位和后續的方案創作。對設想進行評價篩選可以從以下3個角度展開分析。

1從功能合理性角度分析

功能是產品之所以成為產品的本質屬性，能夠被用戶接受和認可的產品一定具有相應的功用，但具有相應功能的產品不一定都能被用戶所接受，這就要看產品的功能是否具有合理性，是否符合人們使用的要求和行為習慣，當采用希望點列舉法進行產品設想時，要在目標設想評價階段，從用戶的生理機能和心理性格特點入手，系統、全面地分析設想之產品概念的功能是否具有合理性，以此為依據判斷該設想是否有深入的必要。

2從滿足或引導人們生活方式的角度分析

設計是為了給人提供更加合理的生活方式，設計不僅要滿足人們現有的需求，更要具有引導人們未來生活方向的作用。提出的設想是否具有實施創新設計的必要性，就要分析該設想能否滿足或引導人們未來的生活，是否是人們夢寐以求希望獲得的產品形式。當設想與人們對未來產品追求的目標相契合時，該設想便具有了深入設計的群眾基礎，也具有了其存在的合理性，在設計實踐中便可以以此為切入點展開設計。

3從技術未來發展趨勢的角度分析

產品創新設計范文第5篇

【關鍵詞】產品設計 創新 想象力 功能 原理 結構

【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計的產物。工程產品設計就是利用科學研究得到的原理,發明現實世界里還沒有的人造裝置,以滿足人類在生活和生產中的各種各樣的需求,從而創造出更美好的新世界。文學家雨果曾說過“想象是偉大的潛水者。”[1,2]創作新的作品需要想象,同樣科學技術研究也需要創新性的想象與想象力培養。中國的大學教育傳統上以文學和政論為主,強調修身、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代科學教育進入中國,并且已成為理工農醫科學教育的核心[4]。根據中國教育的長期教育歷史和目前建設創新型國家的要求,當前有必要強調創新教育。前文從產品設計、想象與想象力和想象力培養三個方面著重討論了想象力在產品創新設計中作用[5]。表1列出的是發明家所需具備的主要素質[6],由數據可見,想象力和堅持性是邁向成功的兩個主要素質,因此,在科技人才的培養方面應注重這兩方面能力的鍛煉。只有不斷地在學習和工作中,主動地學習想象的方法,積極想象新的功能、原理和結構,才能更好地設計新產品。

機械產品、機電產品的設計也需要培養設計者的想象力,可以說,沒有想象,就沒有創造,只會是驥尾之蠅,亦步亦趨的步人后塵。我國政府倡導建設創新型國家,在一些領域要與國際先進水平并駕齊驅,這需要科技工作者與技術工人的共同努力。在新產品的創造過程中,需要設計者創新性的構思新產品、技術工程師設計新產品和制造工藝以及技術工人加工新產品。工人從事產品制造加工,技術人員從事產品設計和加工工藝編制,科學技術工作者從事產品創新思路研究與產品原型研制。想象力與堅韌不拔是創新工作者應注重培養和訓練的優秀素質。本文擬討論從事機電產品創新所需要注意的幾個問題。

2 功能設計的想象

產品是指生產出來的物品,對人類具有一定的功能。“顧客購買的不是產品本身,而是產品所具有的功能。”社會上流通的產品對其生產廠商是獲得經濟效益的產品,而對使用者來說,他人提供的產品就是自己的工具。西方的阿里士多德和培根曾對工具論作了闡述,與機械工業化革命相對應,工具論對機械工業革命、電氣化工業革命、信息化工業革命和生物技術革命都產生了顯著的作用。笛卡兒提出數學描述的方法論,后來牛頓、達爾文和哥白尼等分別提出了自然科學不同學科的基本原理。機械產品設計依據機械原理,1970年德國科學界提出的功能原理的產品設計,特別注重功能原理解。功能是產品購買者購買商品的原因,因此產品的設計就是實現某些產品功能。

在人類社會的前期發展過程中,工程科學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,由于戰爭等災難因素,其中有的技術已經失傳。近代科學以伽利略為其開端的代表人物,將數學原理用于物理知識的表達和分析,開啟了近代工程科學。另一方面,知識的傳播也由學校完成,高等教育蓬勃發展,形成機械、電氣、土木、化工、計算機、信息和生物組成的現代工程科學體系。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領域,并沒有隨新型工程技術的發展而消亡,而是成為工程產品設計的基礎。例:現代的航天工業、生命技術和核能工業都離不開機械工程知識的支持。機械產品與信息科學、生命科學的結合,出現了數控加工機床、機器人和靶向藥物等一系列技術產品,人類的制造能力大幅度提高。近年來,隨著數字化設計和協同設計技術的發展,人們設計新產品的能力也將得到顯著提高,計算分析軟件包的開發與使用,必將對產品設計的方式和方法產生巨大影響,新產品的設計周期將大大縮短。

要設計出新的產品,就是設計出新的功能或功能組合。要實現產品的創新設計就是要在設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研或用戶反饋的意見,提出產品功能的改進,新的產品功能很多是根據使用者需要而想象出來的。革命性的系列化產品都是依據新的科學原理,或變換原理或變換結構所想象出來的。例,從雙卡收錄機到卡式隨身聽,再到電子技術的MP4,前者使用相同的磁記錄原理,但變換了結構與功能組合,獲得了便攜的功能。后者采用新的磁記錄原理,利用巨磁阻效應設計出新的技術手段,實現播放聲音和圖像媒體的功能。

功能設計有分解和綜合方法,原理設計有集成、轉用和逆向等方法。產品的功能創新設計不一定是設計出前所未有的產品,隨著各個領域知識的融合和技術革命,很多產品的設計采用新的知識原理來更換以前產品所采用的原理,獲得更低的成本、更方便的制造或使用。

功能設計的創新過程中需要形象,例如人類想象出了飛機、電視機和收音機等,在設計這些產品前,人們就已經幻想象鳥一樣飛行,千里眼和順風耳,在古代的小說中就有這樣的文學想象,后來的技術革命用技術手段實現了人們以前的想象。要實現對新功能產品的想象,就必須解決其依托的核心功能原理,例如流體力學原理、無線信號傳遞等原理。物理原理、化學原理和生物原理是設計新型產品的基礎知識,近200年來,人們主動采用各種基本原理設計出許多種新產品,而且這一趨勢仍將繼續下去。

3 原理設計的想象

設計產品需要依據一定的功能原理,功能原理的創新就非常重要,機械原理知識僅僅是機械產品原理設計的基礎。有時很復雜的機械產品,如果用電子控制技術來實現,其結構就非常簡單。例上面所述的隨身聽。機械科學的原理并不多,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,已有專業化生產廠家生產這些標準化的元器件。復雜機電產品的設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,來實現其使用功能。

產品的制造工藝原理也十分重要,它們決定了產品設計是否可以物化、是否可行。常用的機械產品的加工工藝有車、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品加工中得到廣泛應用。利用新的物理、化學或生物原理來發明新的機械產品或電子產品的加工工藝,這是目前和今后發展的方向之一。在知識教學中,更應培養學生的觸類旁通、獲取知識的能力。

現代的機電產品,在構思整體設計時就要分析其功能原理形態矩陣,比較優化得到最優的技術原理方案,并且擇善而從地詳細分析最佳方案。設計原理的選擇,不僅要考慮技術的先進性,還要分析其成本、環境的友好性和可持續發展的前景。對產品功能原理的優化軟件在近20年時間內得到了很大發展,例:TRIZ等。但,產品的成本分析和環境友好性分析仍無相應的設計軟件,這也是今后的發展方向之一。

隨著數字化設計、虛擬加工和虛擬裝配技術的發展,例:Unigraphics軟件包,機械產品的設計和制造過程也發生了很大變化,運用虛擬軟件設計來設計和制造產品的成本比試樣產品的制造,成本大大降低。數字設計、數字制造和數字管理技術的發展,依托于信息技術,對機械工業已經產生了變革性的影響。協同設計、協同制造和協同管理技術在最近幾年仍然會得到快速的發展。機電產品的原理設計有集成、轉用和逆向等方法。例如汽車內燃機集成了連桿傳動、軸承支承、凸輪傳動等。沖壓機和汽車發動機就是曲柄滑塊機構的轉用。鞋底防滑花紋的設計是摩擦學中理論應用的反問題。

4 結構設計的想象

要將設計原理實體化,獲取設計者設計的產品功能,就必須進行產品的結構設計。常用的結構設計方法有放大、縮小、轉用和變結構等。在機械系統的結構設計方面,俄羅斯的學者非常重視,而德國和日本的學者重視原理的設計和設計方法。我國的機械產品設計在1978年以前學習俄羅斯的結構設計,在80年代學習德國的功能設計理念、日本的二次設計方法。結構設計中常用的零件結構已經標準化。

從1960年來人們研究的仿生設計思路,為結構設計者提供了一條途徑。基于流體力學的飛機結構設計,基于固體力學的齒輪和滾動軸承設計,基于動量守恒原理的噴氣機設計,基于光學的鷹眼、蛙眼設計,基于紅外原理的制導設計等等。在固體材料結構方面有仿生陶瓷、仿生的復合材料,多層涂層設計模仿竹、海螺殼等結構,今后在有機材料的設計方面人們更加依賴于對自然材料的仿生。

結構的標準化、新材料的開發與應用將對機械結構的設計產生重大影響。前人的石器時代、青銅時代、鐵器時代和半導體時代以及今后的生物材料時代,都已經對產品的設計原理、設計方法產生了巨大影響,而且產品的結構也發生了很大變化。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品的技術含量和經濟效益。

現代機電系統向復雜化和微納化兩個方向發展。復雜機電產品集成了機械原理、電路原理和控制原理等。例如,盾構機械和大飛機等,復雜機電產品的結構比簡單機械要復雜100～10000倍,因此其設計制造是一個國家的機電產品設計制造能力的集中體現。復雜機電產品的設計過程中一般都采用數字化協同設計的組織方式,充分發揮各個設計單位的優勢,團隊的協作有助于縮短設計周期、提高設計效率和優化產品的性能。我國的機械工程教學中過分強調單元課程的學習,可喜的是近來組織機械設計大獎賽的競賽,這有助于培養設計復雜機電產品的能力。

微納機電產品,以微納微型、微納傳感器和芯片等技術為代表,在近10年內取得了一系列突破。化學原理和生物原理也逐漸應用到這類微納機械產品的設計,例如生物傳感器和生物芯片等。未來的機械應該是生物機械,傳統的機械原理、機械設計和機械制造技術都日臻成熟,21世紀的機械是生物機械,這一點上大多數人已有共識。我們現在大學里培養的人才,今后的21世紀的機電產品創新必定依靠現在的青年人,因此有必要開設系統論、生物原理等課程,這一點仍有欠缺,也未達成共識,作者認為應從未來機械發展的高度,布局現在的機電產品設計人才的知識結構,以利于他們今后更有創造性、更好地創造出新的產品。

關于微納機電產品的設計,目前有兩種技術路線。其一,是將以前的機構、機械結構和電子元器件縮小,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的機械原理和機械零件設計,依據生物物理和生物化學的基本原理來構造微納系統,例如仿葵花的轉動機械等。作者認為第二種思路是更好的,因為機械原理和零件的設計應該隨時俱進,不應保守的依據毫米級的機械原理和零件,而應該結合生物科學的發展,將生物物理和生物化學與機械科學結合起來,創造出更多更好的微納機械系統。

5 結語

(1)功能、原理和結構的思路是德國科學家提出的別具一格的產品設計整體框架,本文從功能、原理和結構三方面再次討論產品創新設計中“想象力”的作用。

(2)未來機電產品的發展向復雜化和微納化兩個方向發展,今天我們在本科教育階段應該縮減單元知識的教學,增加系統論和生物原理的知識傳授。

(3)對于研究生的創新能力培養,學生的課題研究不應竭澤而漁,而應結合研究生的論文主題,在討論課上各抒己見,培養同學的提出問題、分析問題、解決問題和總結問題的能力。

參考文獻

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