同步设计策略在产品设计上的应用研究Word文档格式.docx
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1.前言
處於高度競爭及產品生命週期日益減短的今天,產品品質的全面提升是提高產品競爭力的最佳手段。
由於社會的變遷,使得消費形態由以往的製造者導向轉變為消費者導向。
因此,產品的設計已不能再侷限於功能的考慮,而需從成本、價格、使用性、安全性、可靠性、宜人性、審美性、與製造性等加以全面性的考量,甚至於更擴展至環境的保護與社會責任的層面,亦即從「人-機-環境-社會」的整體面加以考量。
自從1982年美國J.D.power公司提出顧客滿意度(CustomerSatisfaction)之觀念以來,此一觀念即受到美國企業的重視及政府的鼓勵,並且已經成為各國企業所爭相採用的經營策略。
為了達成此一目標,該如何調整設計策略以及改進設計方法,是設計教育以及設計師所需解決的問題。
在高度競爭的市場上,為了增加產品的競爭力,新產品的開發,不僅其外觀造型及性能必須滿足顧客需求外,其開發成本及開發時間亦不可過高或過長。
這些問題實際上可以利用同步設計的哲理加以解決。
根據研究顯示,在研究開發階段的產品只有約10%得以商品化[1],而推出的產品中亦僅有65%獲致成功[2]。
此顯示,在現今產品生命週期日趨短暫的工業形態下,新產品的開發,成本是一項非常重要而且必須加以考慮的因素。
由於消費者其消費觀念的轉變,以及〞顧客滿意度〞觀念的提出[3,4],使得市場的主導權,由賣方轉到買方。
一般而言,新產品開發設計的程序大致可分為"
分析"
,"
合成"
評價"
與"
決策"
等幾個階段,在此一客戶至上的經營策略下,設計過程起始於客戶需求的調查,接著再將其轉化為產品的功能,進而產生許多設計構想,最後再以一套評估的方法,選擇出最佳的設計方案。
傳統上,新產品的開發從設計到製造是以循序漸進的方式進行,因此,當製迼上遇到難題,或消費者有所反應時,設計資訊必須重新修訂,不僅浪費成本更拖長了產品的開發時間,使得商品無法搶得先機,而坐失成功的機會。
為了因應此一缺失,而各種不同同步工程的技法,例如:
DFM,DFA,QFD,FMEA,TQC,JITP...等概念的提出[5-20],使設計師在設計階段,即兼顧到其設計構想的可製性、易製性、進而使整體的開發成本降至最低。
由於設計階段是控制產品品質、生產成本與開發時間的最佳時機,因此,如何運用系統性的設計方法,以發展出真正付合消費者需求的產品,是決定產品開發昃否成功的關鍵因素,亦是企業界、設計界與學術界所必須共同努力的目標。
為達到此一目標,本研究即根據同步工程的設計理念,發展一套所謂的「同步設計」策略,先從產品意象切入,利用產品意象尺度搜尋產品發展方向,接著以形態學圖表發展設計構想,再從生產性與組裝性考慮細部般計,最後利用系統性的評估方法,從較廣泛的層面綜合評估各設計方案的優劣,並從評估結果取得最佳設計方案,以設計出更人性化的高品質產品。
文中並以多功能鋁梯的設計案為例,說明此一設計策略的執行程序。
2.設計策略模式
為了達到上述提升產品品質、縮短設計時程,及降低開發成本之目的,本研究擬定一同步設計策略,其執行步驟如下:
〈一〉決定目標產品。
〈二〉利用意象尺度對產品進行分析,以確定產
品發展方向。
〈三〉利用形態學圖表進行構想發展。
〈四〉利用DFA(DesignforAssembly)法則,進
行細部設計。
5.利用Pagh概念選擇程序,進行構想綜合
評估。
〈六〉對各構想歸納整合,以獲得最佳設計案。
此一設計流程如圖1所示,而各步驟的執行細節,將利用後述的多功能鋁梯設計案例,作較詳盡的說明。
3.案例研究一多功能鋁梯設計
3.1設計動機
當碰上年節喜慶、新屋裝璜、大掃除、修剪庭園、粉刷油漆....等。
一年到頭,我們總是經常要佈置家園,此時,難免需要爬上爬下,釘釘東西、刷刷牆壁、天花板、修理水電、吊掛飾品、剪修樹木....等,而這些動作可能發生在一般家庭
圖1.本設計案之設計流程
的室內或室外;
可能是平地,亦可能是樓梯間或斜坡,甚至可能是相當不平坦的地面。
如此一來,在使用一般鋁梯時,常會令人感覺到相當不安全與不方便,可見目前一般鋁梯普遍不符需求。
因此,設計一多功能之安全鋁梯,則可以達到使用鋁梯時更有保障,同時具備多功能的設計,將在使用時更為貼心而人性化。
3.2設計目標
設計一富安全性之多功能鋁梯,以符合不同地面環境之要求,如:
平地、樓梯間或斜坡,甚至是相當不平坦的地面,以達到使用上更有保障,並在使用時更為貼心而人性化。
3.3設計流程
為使設計達到最佳化,將採用第二節所示的系統化設計模式,首先經由市場調查以分析現有產品之組合元件,利用產品意象尺度(Imagescale)擬定產品發展方向,並配合「形態學圖表法」以協助設計師發散設計構想,以期尋找出前所未有的解決方案,並在構想案決策評比上採用「Pugh法」,來進行各設計方案優劣的評估,以篩選出最佳設計案,此一流程如圖1所示。
3.4市調分析-使用「產品意象尺度」
為掌握現有產品的概況以便開發新產品,故先將現有產品區分成六項特性元件(圖2),並將各元件的功能性加以確認,做一整理分析(表1)。
同時針對現有市面鋁梯產品其價格與功能性多寡,以意象尺度(Imagescale)作相關性探討,如圖3所示:
以產品的功能多寡為座標橫軸、以價格高低為座標縱軸,來了解市面產品之差異性。
從現有產品分析的結果,顯示鋁梯的設計尚有下列問題有待解決:
〈一〉使用上缺乏安全性考量-如:
登高後無扶
手等保護措施。
〈二〉操作上無法滿足可適合任何不同環境使用
之需求-如:
平地、斜坡、樓梯間、靠牆
攀附、極不平坦之地面。
〈三〉工具、物品等無安定之放置空間-如:
須
上上下下,耗費時間,不方便。
圖3顯示目前市面上尚缺乏功能齊備且價格合理之鋁梯產品,因此本研究將朝向此一「目標區域」方向開發新產品。
圖2.產品之特性元件
表1.產品之基本功能表
圖3.產品意象尺度圖(Imagescale)
3.5構想展開-使用「形態學圖表法」
當產品發展方向確定之後,接著即須展開設
計構想,雖然有許多不同的方法可協助設計師進行構想發展,而形態學圖表法是一個較有系統的
法,因此本研究即採用此一方法進行設計構想展開。
其展開步驟分別說明如下:
步驟1.列出產品的特性元件與基本功能
經由市調分析的結果,將目前一般家用鋁梯之本體分解為六大主要持性元件(如圖3),分別為:
a.梯腳
b.梯架主體
c.踏板
d.頂板
e.輔助支架
f.接合結構
接著針對各部元件所應具備之功能加以分析,則大致可分為表1所示之十八項主要及次要附加功能。
然而,此十八項功能乃本設計案所欲達成之目標,並非目前一般家用鋁梯所能完全具備。
當確認以上諸多元件特性與功能後,則利用市調所得之現有產品型錄,藉由「形態功能圖表」之方式,於下一步驟中列表分析。
步驟2.建立「形態功能表」
針對表1中每項特性元件與功能列出可達成之解決方式,並繪製所有可達成之解決方式圖表,如表2。
步驟3.搜尋解決方式的可能組合
根據步驟2.之形態功能表(表2),依照各項特性元件,配合所要求的設計目標擬列之功能,逐步搜尋可能之解決方式,然後再將各功能元件加以_組合而成具體構想,如此可協助設計師獲得無數之設計方案,圖4至圖7所示即為其中四個可行的設計方案的發展模式,至於搜尋方式可採用直覺法或加入限制條件或搜尋規則,前者須以人為方式搜尋,而後者則可電腦化,如以意象輸入方式搜尋所要之產品組合[24],則得下列各構想展開:
圖4至圖7。
3.6各構件間結合機構設計
為使各構件能很容易組裝成一完整的產品,本研即採用裝配設計(Designforassembly,DFA)[13,14,15]的理念進行結合機構的細部設計,以降低生成本,及提升產品品質。
其設計方式將遵循下列二個步驟:
1.評估個別零件的組裝性。
2.評估理論上該產品所應具備的最少零件數。
第一步驟主要評估每一個零件在組裝時的握持性,方位性,移動性,插入性及牢固性(或安全性)。
第二步驟則針對下列四個問題,評估理論最少構件數:
1.在操作時,此零件需要與其他零件作相對
運動嗎?
2.此零件是否要和其他零件分離或採用不同
材料?
3.是否要拆除此零件才能安裝其他零件或進行維修?
4.是否只有此零件才能發揮所想要的功能?
表2.所有可能達成特性元件功能之形態功能圖
只要上述問題中的任何一項答案是肯定的,則該零件必須單獨存在,若所有問題的答案是否定的,則此零件可與其他零件做成一體以降低零件數目。
完成這些步驟後,將可獲得一組裝性較佳的
圖4.(a)構想搜尋(b)具體構想圖
設計案。
圖5.(a)構想搜尋(b)具體構想圖
圖6.(a)構想搜尋(b)具體構想圖
3.7構想案評比-以PUGH輔助
在以「形態學圖表」逐步搜尋到之可能性方案中,必須將各構想加以整合,方能設計出一個合理實用且容易製造的產品,本文乃利概念選擇程序[25]來進行整合構想之評估,以下即利用前面所獲4個設計方案,說明Pugh概念選擇程序之執行步驟:
步驟1.確定比較項目
根據各種可能影響產品品質之參數,如實質功能﹑外觀造型﹑操作方便性﹑製造可行性等,整體考量,歸納出十個評估規範,置於表3左邊,共依各參數的重要度賦予權重係數,置於表3最右邊。
權重係數可利用各種不同方法求得,直覺法﹑層級分析法(analytichierarchyprocess,AHP)[26]及判別表列法[27]等等。
步驟2.選定要作比較的各設計方案
圖7.(a)構想搜尋(b)具體構想圖
將所發展的四個構想案置於表3上列,並選定原產品(圖2)為基準方案(Datum),以利下一步驟評分。
步驟3.給分
針對步驟1中所列出的比較項目,與基準方案作比較,並在行與列對應的位置給予分數,給分方法以下列符號表示:
[+]:
此概念比Datum佳。
&
#0;
表正1分
[-]:
此概念比Datum差或未具備此概念。
表負1分。
[=]:
此概念與Datum相當或是無法比較。
表示0分。
步驟4.計算各方案之總分
將各設計方案與基準方案做比較後,利用上述評分標準可得四種分數:
(1)正得分﹑
(2)負表3.Pugh概念選擇評估結果
得分﹑(3)總得分﹑(4)加權總得分。
以此得分做為各設計案之相對評價,以篩選較佳之設計案,做為整合基準。
3.8各方案的整理﹑歸納﹑整合
由Pugh概念選擇程序評估結果,設定C構想案為整合基準,再針對所提出之其他三個構想案進行歸納﹑整合,已修正C構想案之缺失,並使其盡可能達成基本功能之要求,同時達成評估規範之評估項目,以獲得一最終之最佳設計案,其各特性元件之重組關係如圖8所示。
圖8.最終設計案各特性元件之重組關係圖
最終設計案之各特性元件構成如下:
a.梯腳:
合併a4及a8,使梯腳呈圓板形,且角度可自由調整。
b.梯架主體:
合併b2及b5,使梯架主體為封閉
之方形結構,並加入「相機腳架」可伸縮的概念,以方便樓梯間及斜坡使用。
c.踏板:
為製造上結構應力及靠牆使用須攤平梯面之考量,採取c3之方式。
d.頂板:
結合d5﹑d6之綜合多功能概念方式,以使頂板具備放置工具﹑吊掛油漆桶﹑抹布等附加功能,同時賦予活動式可抽出之扶手。
e.輔助支架:
採用e4方式,並整合於頂板部分,使可於兩用作業情形下固定所張開角度。
f.接合結構:
使用焊接(f2)及螺絲(f3)方式為接合結構。
將這些特徵加以整合後進行最終產品的設計,所得的具體設計方案如圖9所示。
圖9._最終構想案之立體透視圖
3.9設計特點說明
本設計經由形態學圖表法及組裝設計法(DFA)來輔助設計案之進行,並以Pugh概念選擇法評估後,所得之最終設計案其特點如下:
(1)適合任何地面環境使用:
使用上可置於一般平地﹑樓梯間﹑斜坡﹑甚至是極不平坦的地面,符合設計之初所設定之要求。
(2)頂板加入安全扶把設計:
消除使用者登高後之心理恐懼感,並在實質上達到安全的功效,同時兼具抹布披掛之附加價值。
(3)頂板整合置物功能設計:
藉由頂板所提供之掛勾,可便於油漆桶之吊掛;
而洞孔之設計,則便於螺絲起子﹑榔頭等工具之臨時放置而不致影響腳踏空間,或擔心其掉落。
(4)方型結構輔助心理安全:
梯架主體融合現行方式:
採用方型結構,使造形上更為鋼硬,而具備輔助心理層面的安全意象。
5.踏板方式符合兩用原則:
對稱之梯形設計,可方便靠牆對折使用時保持水平踏面。
6.梯架之高度調整範圍大:
因採「像機腳架」原理,故梯架可調整之變異範圍大,增加產品之適用性。
4.結論
由於時代與社會環境的變遷,不僅產品的生命週期日趨減短﹑市場競爭漸趨激烈,更使得消費形態由以往的製造者導向轉變為消費者導向。
為因應此一時代劇變,產品的發展策略亦應有所調整。
本研究即根據同步設計的理念,發展一套設計策略,使設計師能在設計階段同時考慮到消費者需求﹑產品的使用性﹑安全性﹑可靠性﹑宜人性﹑審美性﹑製造性﹑組裝性及加工成本等問題,使其後續的加工生產過程得以順利進行,以減短產品開發時間。
因此,採用此一設計模式將有助於:
1.改善產品品質。
2.降低生產成本。
3.減短產品開發時間。
4.提高顧客的滿意度。
5.提升產品的競爭力。
6.排除設計過程的不確定性,使設計過程明箱化。
7.增加產品開發的成功率。
雖然本文以多功能鋁梯的設計為例,說明該設計模式的執行程序,但此一模式,將可進一步應用於其他產品的設計。
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