產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)規(guī)范流程
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設(shè)計(jì)是人類改造自然的基本活動(dòng)之一，設(shè)計(jì)是復(fù)雜的思維過程，設(shè)計(jì)過程蘊(yùn)含著創(chuàng)新和發(fā)明的機(jī)會(huì)。設(shè)計(jì)的目的是將預(yù)定的目標(biāo)，經(jīng)過一系列規(guī)劃與分析決策，產(chǎn)生一定的信息(文字、數(shù)據(jù)、圖形)，形成設(shè)計(jì)，并通過制造，使設(shè)計(jì)成為產(chǎn)品，造福人類。
設(shè)計(jì)過程是指明確設(shè)計(jì)任務(wù)到編制技術(shù)文件所進(jìn)行的整個(gè)設(shè)計(jì)工作的流程。一般來說，整個(gè)設(shè)計(jì)過程可分為明確設(shè)計(jì)任務(wù)要求、原理方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)四個(gè)主要階段。
1.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)的分類
▲開發(fā)性設(shè)計(jì)：在工作原理、結(jié)構(gòu)等完全未知的情況下，應(yīng)用成熟的科學(xué)技術(shù)或經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明是可行的新技術(shù)，設(shè)計(jì)出過去沒有過的新型機(jī)械。這是一種完全創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。
適應(yīng)性設(shè)計(jì)：在原理方案基本保持不變的前提下，對(duì)產(chǎn)品做局部的變更或設(shè)計(jì)一個(gè)新部件，使產(chǎn)品在質(zhì)和量方面更能滿足使用要求。
▲變型設(shè)計(jì)：在工作原理和功能結(jié)構(gòu)都不變的情況下，變更現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)果配置和尺寸，使之適應(yīng)更多的容量要求。這里的容量含義很廣，如功率、轉(zhuǎn)矩、加工對(duì)象的尺寸、速比范圍等。
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，開發(fā)性設(shè)計(jì)目前還占少數(shù)，為了充分發(fā)揮現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品的潛力，適應(yīng)性設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)就顯得格外重要。但是作為一個(gè)設(shè)計(jì)人員，不論從事哪一類設(shè)計(jì)，都應(yīng)該在創(chuàng)新上下功夫。創(chuàng)新可以使開發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)別具一格，耳目一新。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，設(shè)計(jì)人員必須把新產(chǎn)品的開發(fā)放在重要位置上，使產(chǎn)品不斷更新、技術(shù)儲(chǔ)備不斷增強(qiáng)，這樣才能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。
1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般進(jìn)程
產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般進(jìn)程可分為產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和改進(jìn)設(shè)計(jì)四個(gè)階段。下面介紹其各階段的設(shè)計(jì)任務(wù)。
1.產(chǎn)品規(guī)劃階段
在產(chǎn)品規(guī)劃階段的中心任務(wù)包括確定設(shè)計(jì)目的(需求分析、市場(chǎng)預(yù)測(cè))和設(shè)計(jì)思想、可行性分析，確定設(shè)計(jì)參數(shù)及制約條件，最后給出詳細(xì)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(或要求表)，作為設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和決策的依據(jù)。
產(chǎn)品開發(fā)是從需求識(shí)別開始的。優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具有敏銳的預(yù)感能力，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)中，分析出社會(huì)的需要，并搶在市場(chǎng)需要前完成產(chǎn)品的開發(fā)和試制工作。需求有兩種：一種為顯需求，即人們都知道的需求;另一種是隱需求，即人們還沒有意識(shí)到的、但客觀存在的那種需求。設(shè)計(jì)人員的任務(wù)，不僅僅是不斷改進(jìn)、提高那些滿足人們顯需求的產(chǎn)品，更重要的是要去開發(fā)那些滿足人們隱需求的產(chǎn)品。
需求：發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品中存在的問題(普遍性問題和難點(diǎn)性問題)，包括產(chǎn)品功能、性能質(zhì)量、數(shù)量等的具體要求;競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)缺點(diǎn);現(xiàn)有產(chǎn)品的銷售情況等。
對(duì)產(chǎn)品開發(fā)中的重大問題，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)各方面條件的詳細(xì)分析和對(duì)開發(fā)可能性的綜合研究，提出產(chǎn)品開發(fā)的可行性報(bào)告，報(bào)告一般包括以下內(nèi)容。
▲產(chǎn)品開發(fā)的必要性，市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)。
▲有關(guān)產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)外水平和發(fā)展趨勢(shì)。
▲預(yù)期達(dá)到的最低目標(biāo)和最高目標(biāo)，包括設(shè)計(jì)水平、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益等。
▲提出設(shè)計(jì)、工藝等方面需要解決的關(guān)鍵問題。
▲在現(xiàn)有條件下開發(fā)的可能性論述及準(zhǔn)備采取的措施。
▲預(yù)算投資費(fèi)用及項(xiàng)目的進(jìn)度、期限。
2.方案設(shè)計(jì)階段
市場(chǎng)需求的滿足或適應(yīng)，是以產(chǎn)品的功能來體現(xiàn)的。產(chǎn)品功能與產(chǎn)品設(shè)計(jì)是因果關(guān)系，但又不完全相同。體現(xiàn)同一功能的產(chǎn)品，可以多種多樣。因此這一階段就是在功能分析的基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)新構(gòu)思、優(yōu)化篩選，取得較理想的功能原理方案。對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品來說，機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖(機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的設(shè)計(jì)就是方案設(shè)計(jì)階段的主要內(nèi)容。產(chǎn)品功能原理方案的好壞決定著產(chǎn)品性能和成本，關(guān)系到產(chǎn)品水平及競(jìng)爭(zhēng)能力，是這一設(shè)計(jì)階段的關(guān)鍵。
方案設(shè)計(jì)階段要完成產(chǎn)品功能分析、功能原理求解和評(píng)價(jià)決策得到最佳功能原理方案，也就是初步完成機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
3.詳細(xì)設(shè)計(jì)階段
使表述功能原理的機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖實(shí)現(xiàn)功能原理方案，要具體化，成為機(jī)器及其零部件的合理結(jié)構(gòu)，這是詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)。因此，要完成產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)、部件和零件設(shè)計(jì)、全部生產(chǎn)圖紙，并編制設(shè)計(jì)說明書等有關(guān)技術(shù)文件。在此階段中，零部件的結(jié)構(gòu)形狀、裝配關(guān)系、材料選擇、尺寸大小、加工要求、表面處理、總體布置等設(shè)計(jì)合理與否，對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有著直接的影響。為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
▲零部件設(shè)計(jì)必須滿足其設(shè)計(jì)功能要求。
▲要考慮功能的合理分配和零件結(jié)構(gòu)形狀的合理設(shè)計(jì)。
▲從便于制造加工和降低成本考慮，力求零件結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單，加工面少，材料利用率高。
▲常用零件盡可能標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、組合化。
▲總體設(shè)計(jì)還應(yīng)滿足總功能、人機(jī)工程、造型美學(xué)、包裝和運(yùn)輸?shù)确矫娴囊蟆?/p>
▲詳細(xì)設(shè)計(jì)的步驟一般由總裝草圖分拆成部件、零件草圖，經(jīng)審核無誤后，再由零件工作圖、部件圖繪制出總裝圖。
▲最后還要編制技術(shù)文件，如設(shè)計(jì)說明書，標(biāo)準(zhǔn)件、外購件明細(xì)表，備件、專用工具明細(xì)表等。
4.改進(jìn)設(shè)計(jì)階段
試制產(chǎn)品根據(jù)試驗(yàn)、使用、鑒定中所暴露的問題，進(jìn)一步從設(shè)計(jì)上完善相應(yīng)的技術(shù)和效能，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。這是改進(jìn)設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)，是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中不可分割的一部分，決不允許可有可無。通過這一階段的工作，產(chǎn)品的效能、可靠性和經(jīng)濟(jì)性提高之后，產(chǎn)品就更具有生命力。
總之，按上述一般進(jìn)程有步驟地設(shè)計(jì)，對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量有較好的效果。
1.3產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本要求
一個(gè)產(chǎn)品，只有在技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、整體造型、操作使用和可維修性等方面能夠做到統(tǒng)籌兼顧、協(xié)調(diào)一致，這樣的設(shè)計(jì)才是合理的，才會(huì)受到用戶的歡迎。因此，如何擬定機(jī)械設(shè)計(jì)的要求，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的前提。
1.擬定設(shè)計(jì)要求的原則與方法
▲設(shè)計(jì)要求擬定的一般原則是：詳細(xì)而明確，合理而先進(jìn)。詳細(xì)就是盡可能列出全部設(shè)計(jì)要求，編制出一份設(shè)計(jì)要求明細(xì)表;明確就是對(duì)設(shè)計(jì)要求盡可能定量化。合理就是對(duì)設(shè)計(jì)要求的提出要適度、要實(shí)事求是;先進(jìn)就是與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，產(chǎn)品在功能或技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面具有一定的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
設(shè)計(jì)要求定量化方法，視具體產(chǎn)品的情況而定。有些產(chǎn)品可依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或?qū)I(yè)標(biāo)準(zhǔn)來確定;有些可通過直接計(jì)算而得;有些可通過統(tǒng)計(jì)法、類比法、估算法、試驗(yàn)法等來確定。
2.設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)要求可分為主要要求和次要要求。主要要求是指直接關(guān)系到產(chǎn)品的功能、性能、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的那些要求，次要要求是指間接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的那些要求。
(1)主要要求
▲功能要求：即產(chǎn)品的功用?？梢詮娜藱C(jī)功能分配、價(jià)值工程原理和技術(shù)可行性等三方面來分析。
▲適應(yīng)性要求：即對(duì)作業(yè)對(duì)象的特征、工作狀況、環(huán)境條件等工況發(fā)生變化的適應(yīng)程度。
▲性能要求：即指產(chǎn)品所具有的工作特征。
▲生產(chǎn)能力要求：是指產(chǎn)品在單位時(shí)間內(nèi)所能完成工作量的多少。
▲可靠性要求：是指產(chǎn)品在規(guī)定使用條件下，在預(yù)期使用壽命內(nèi)能完成規(guī)定功能的概率。
▲使用壽命：是指正常使用條件下，因磨損等原因引起產(chǎn)品技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降在允許范圍內(nèi)而無須大修的延續(xù)工作的期限。
▲效率要求：是指輸入量的有效利用程度。
▲使用經(jīng)濟(jì)性要求：是指單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的價(jià)值與同時(shí)間內(nèi)使用費(fèi)用的差值。
▲成本要求。
▲人機(jī)工程學(xué)要求。
▲安全防護(hù)、自動(dòng)報(bào)警要求。
▲與環(huán)境適應(yīng)的要求。
▲運(yùn)輸、包裝的要求。
(2)其他設(shè)計(jì)要求(為了保證實(shí)現(xiàn)主要設(shè)計(jì)要求而提出的要求)
▲強(qiáng)度、剛度要求。
▲制造工藝要求。
▲零件加工技術(shù)要求。
▲各作業(yè)動(dòng)作間的協(xié)調(diào)配合要求。
以上的各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求對(duì)于各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)都是適用的。但是，某一具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，所涉及的設(shè)計(jì)要求的內(nèi)容，其主次輕重是不同的。設(shè)計(jì)人員應(yīng)做具體分析，以擬訂出詳細(xì)、明確、合理而又先進(jìn)的設(shè)計(jì)要求。在擬定設(shè)計(jì)要求時(shí)，要著重考慮人、機(jī)、材料、成本，一般簡(jiǎn)稱為四個(gè)M(Man，Machine，Material，Money)。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性、適用性與完善性的考慮，一般可以歸結(jié)為：保證功能要求與適當(dāng)使用壽命下不斷降低成本。
1.4產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本原則
對(duì)于設(shè)計(jì)過程中普遍適用的基本原則，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下。
▲需求原則：產(chǎn)品的功能要求來自于需求。產(chǎn)品要滿足客觀的需求，這是一切設(shè)計(jì)最基本的出發(fā)點(diǎn)。不考慮客觀需要會(huì)造成產(chǎn)品的積壓和浪費(fèi)。客觀需求是隨著時(shí)間、地點(diǎn)的不同而發(fā)生變化的，這種變化了的需求是設(shè)計(jì)升級(jí)換代產(chǎn)品的依據(jù)。客觀需求有顯需求和隱需求之分，顯需求的發(fā)展可導(dǎo)致產(chǎn)品的不斷改進(jìn)、升級(jí)、更新、換代;隱需求的開發(fā)會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)造發(fā)明，形成新穎的產(chǎn)品。
▲信息原則：設(shè)計(jì)過程中的信息主要有市場(chǎng)信息、科學(xué)技術(shù)信息、技術(shù)測(cè)試信息和加工工藝信息等。設(shè)計(jì)人員應(yīng)全面、充分、正確和可靠地掌握與設(shè)計(jì)有關(guān)的各種信息。用這些信息來正確引導(dǎo)產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)，并使設(shè)計(jì)不斷改進(jìn)提高。
▲創(chuàng)新原則：設(shè)計(jì)人員的大膽創(chuàng)新，有利于沖破各種傳統(tǒng)觀念和慣例的束縛，創(chuàng)造發(fā)明出各種各樣原理獨(dú)特、結(jié)構(gòu)新穎的機(jī)械產(chǎn)品。
▲系統(tǒng)原則：每個(gè)機(jī)械產(chǎn)品都可以看做一個(gè)待定的技術(shù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)產(chǎn)品就是用系統(tǒng)論的方法來求出功能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通過分析、綜合與評(píng)價(jià)決策，使產(chǎn)品達(dá)到綜合最優(yōu)。
▲收斂原則：為了尋求一個(gè)嶄新的產(chǎn)品，在構(gòu)思功能原理方案時(shí)，采用發(fā)散思維;為了得到一個(gè)新型產(chǎn)品，則必須綜合多種信息，實(shí)行收斂思維。在發(fā)散思維基礎(chǔ)上進(jìn)行收斂思維，通常都會(huì)取得很好的效果。
▲優(yōu)化原則：這屬于廣義優(yōu)化，包括方案擇優(yōu)、設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化、總體方案優(yōu)化。也就是高效、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
▲繼承原則：將前人的成果，有批判地吸收，推陳出新，加以發(fā)揚(yáng)，為我所用，這就是繼承原則。設(shè)計(jì)人員悟性地掌握繼承原則，可以事半功倍進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可以集中主要精力去解決設(shè)計(jì)中的主要問題。
▲效益原則：設(shè)計(jì)中必須講求效益，既要考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，又要考慮社會(huì)效益。
▲時(shí)間原則：加快設(shè)計(jì)研制時(shí)間，以搶先占領(lǐng)市場(chǎng)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)，要預(yù)測(cè)產(chǎn)品研制階段內(nèi)同類產(chǎn)品可能發(fā)生的變化，保證設(shè)計(jì)的產(chǎn)品投入市場(chǎng)后不至于淪為過時(shí)貨。
▲定量原則：在方案評(píng)選、造型技術(shù)美學(xué)、產(chǎn)品技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)效益等的評(píng)價(jià)，都盡量采用科學(xué)的定量方法。
▲簡(jiǎn)化原則：在確保產(chǎn)品功能前提下，應(yīng)力求設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品簡(jiǎn)化，以降低產(chǎn)品成本，并確保質(zhì)量。在產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)階段和改進(jìn)設(shè)計(jì)階段，尤應(yīng)突出運(yùn)用這個(gè)基本原則。
▲審核原則：要實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)，必須對(duì)每一項(xiàng)設(shè)計(jì)步驟的信息，隨時(shí)進(jìn)行審核，確保每一步做到正確無誤，竭力提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量。
設(shè)計(jì)的基本原則是過去設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)總結(jié)，可以幫助在設(shè)計(jì)中少走彎路，提高質(zhì)量。對(duì)于設(shè)計(jì)的基本原則，設(shè)計(jì)人員還可根據(jù)情況的發(fā)展變化和自己的經(jīng)驗(yàn)不斷加以補(bǔ)充、完善。