产品设计与市场调研报告.docx

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产品设计与市场调研报告

产品设计与市场调研

第一章设计程序与产品开发流程

本章重点

现代设计方法的种类产品开发流程产品设计的展开方式

本章难点

产品设计程序的理解、记忆与应用

现代设计方法的掌握

本章课时：

8学时

导入：

企业所进行的产品开发工作总是希望能将全新的产品或服务观念带进市场，以最大限度地取得经济效益。

产品开发的过程是一系列相互关联的活动的整合，包括调查、设计、广告、销售、服务等诸多活动。

产品设计包含在产品开发的过程之中，由各项符合市场开发与商业运作的技术活动构成。

本章将介绍常用的现代设计方法，分析企业的产品开发流程，并对工业产品设计的一般程序进行详细分析。

1.1现代设计方法概述

为了更好的生存和适应环境，人类制造了各种各样的用具及其他多种人工制品。

可以说，自存在以来，人类一直都在从事着设计。

在大多数情况下，人们的设计都受到直觉思维的支配。

十分激烈的情况下，企业必须及时地发现需求，并快速开发新产品以占领市场扮.额，传统的那种依靠天赋灵感的创新设计方式显然已不能满足要求，而必须要有相关的设计理论作为指导。

这样，企业才可能以更短的时间、更低的成本为用户提供更优的产品，企业也才可能在激烈的市场竞争中占有一席之地。

企业与学术界对设计理论的研究已进行多年，并已围绕各自的研究领域提出了多种相互独立的产品创新设计理论，如绿色设计（（GD），虚拟现实（VR）与虚拟设计（VD），逆向工程（RE），并行工程（（CE）和通理论（（GDT）等，虽然它们都各有侧重，但研究的内容却趋于一致，主要涉及产品设计的过程、设计的目标，以及与设计相关的资环境等。

1.1.1绿色设计

绿色设计是20世纪90年代初期围绕在发展经济的同时如何节约资源、有效利用能源和保护环境这一主题而提出的新的设计概念和方法，被认为是实现可持续发展的有效途径之一。

1．绿色设计的定义

绿色设计（GreenDesign,GD）,通常包括生态设计（EcologicalDesign,ED）、环境设计（DesignforEnvironment）和生命周期设计（LifeCycleDesign）或环境意识设计（EnvironmentalConsciousDesign,ECD）等，是指在产品的整个生命周期内，着重考虑其环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等。

2.绿色设计的内容

绿色设计是基于产品全生命周期进行考虑的，其内容涉及到材料的选择与管理以及产品使用过程中对人与环境的影响等。

（1）产品全生命周期

如下图所示，传统的产品开发过程中只考虑原料投入、材料加工、产品制造以及商品流通这四个部分的内容，产品作为商品上市以后的工作，例如产品的使用、维修、回收、重新利用等问题是很少在开发设计阶段就进行考虑的。

产品全生命周期在传统产品生命周期的基础上，还包含了对产品的消费、使用与服务、报废回收、零部件拆卸与再利用、可重复利用的材料遴选、产品报废处理及其对环境的影响等方面的考虑，也就是对一个产品围绕其原料、加工、制造、销售、维修、分解、报废等一系列问题进行全方位的考虑。

在产品全生命周期的过程中，可以通过直接回收利用、可利用成分再制造、材料回收再加工和原材料再生四条途径达到延长其生命周期的目的。

绿色设计也正是在此基础上提出的，要求在产品开发设计的初期即对此有所考虑。

（2）材料的选择

在设计之初，据绿色设计的要求，设计人员就应该优先选择环保材料，如无毒无污染的材料·可回收或可重复利用的材料，尽量少用稀有及不易降解的原材料。

此外，设计人员选用材料种类还应该尽可能地少，这样既便于回收处理又可降低产品成本。

例如，在日常生活用品的设计中应尽量减少采用稀有材料，可以采用资源相对丰富就竹制筷子以减少对木材的消耗。

绿色设计首先应要求构成产品的材料具有绿色特性，在产品的整个寿命周期内，这类材料应有利于降低能耗、环境负担最轻。

具体来说：

⑴所用材料应是低能耗、低成本、少污染的材料。

这是对所用材料自身来说。

⑵所用材料应是易加工且加工中无污染或污染最小。

这是对材料制成零件的制造过程来考虑。

⑶所用材料应是易回收、易处理、可降解、可重用。

这是从产品报废后易于处理的角度考虑。

绿色设计要求选择可降解材料。

国外已开始采用废弃后在光合作用或生化作用下能自然分解的塑料制作包装材料。

在我国，福州塑料科学技术研究所与福建省测试技术研究所已率先成功研究出由可控光塑料复合添加剂生产一种新型塑料薄膜的技术。

这种塑料薄膜在使用后的一定时间内即可降解成碎片，溶解在土壤中被微生物吃掉，从而起到净化环境的作用。

这种新薄膜可用于垃圾袋、包装袋、农用膜等。

可回收材料：

许多材料如塑料、铝等均可回收使用。

因为这些材料回收后的性能基本不变，或下降很少。

使用可回收材料不但可减少资源的消耗，而且可以减少原材料在提炼加工过程中对环境的污染。

如计算机的显示器外壳、键盘等都可使用可回收塑料来制作。

如果可回收塑料的性能不能满足零件的要求，可考虑在可回收塑料中加入一定比例的新塑料粒子，以改善其性能。

如美国设计是利用再生材料制成的双层波纹纸板代替木板制作包装用的托架，与木材相比，同强度的托架其重量减少四分之三，更重要的是其本身还能被再次处理循环利用。

（3）易拆卸性设计

绿色设计要求在产品设计的过程中就考虑组成产品的零部件的可拆卸性，产品拆卸的方便性既关系到用户的使用过程与操作体验，也是零部件回收及重复利用的前提，因此易拆卸性是绿色设计的一个重要内容之一。

（4）模块化设计与标准件的应用

产品的模块是一组具有同一功能和接合要素（指联接件间的配合或啮合;的，性能、规格或结构不同但却能互换或通用的单元。

模块化设计常用的方法就是在对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用的功能模块，使用户可以根据自己的需求，对这些模块进行选择和组合，以构成不同功能或功能相同但性能不同的产品。

模块化设计有利于产品的更新换代，可以缩短设计周期，降低成本。

采用模块化的办法，可以丰富产品族的适应性，使用户能够根据自身具体的需求组合个性化的产品或功能。

同时，模块化设计，特别是标准件的采用，可以降低产品开发的成本，提高产品的回收利用率，符合绿色设计的要求。

（5）可回收或可重复利用的设计

回收设计就是在进行产品设计时，充分考虑零部件及材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与可回收性有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的充分有效利用，并在回收过程中对环境污染最小的一种设计思想和方法。

可回收设计与材料的选择、产品零部件的易拆卸性、模块化设计等内容都密切相关，通过回收与重复利用，可以使废旧产品的材料和零部件、标准件得到最大限度的再利用，从而减少新产品开发的资源耗费。

降低生产成本。

3.绿色设计在工业设计中的应用

目前，绿色设计思想对工业设计界已经产生了一定的影响，结合非物质设计的理念，设计领域经历了“非物质第三种生活方式”的广泛讨论，触及到日常生活的方方面面。

在设计的过程中，设计师开始重视服务、体验等非物质性的内容，改变了以往专注于物质产品本身的现象。

比如对于PC的设计，其实用户需要的并不是机箱外壳、电子元器件等物品本身，而是PC所能为用户的学习、办公和游戏等活动提供的各种功能与服务。

在交通设计领域，结合绿色设计的理念，已经发展出绿色交通（GreenTransport）的概念。

从本质上讲，就是改变耗费资源的传统设计模式，基于资源耗费与分配的考虑，强调提供交通服务（尤其是可共享的交通服务，如公共交通），设计的关注点放在从一个地方到另一个地方的出行服务上，致力于构建一种全新的、节能的、环保的出行方式与交通环境。

1.1.2虚拟现实与虚拟设计

近年来，虚拟现实技术被越来越多地应用于科学研究与新产品开发的过程中.已逐渐被认为是重要的科学探索工具之一。

利用这项技术，在新产品、新计划或者新概念还远远没有成为现实之前，人们就能够以较为现实的方式对其进行观察和探索。

1．虚拟现实

虚拟现实（VirtualReality,VR）是一种先进的计算机用户接口技术，它将人和外部世界隔离开来，通过给用户同时提供诸如视觉、听觉和触觉等各种直观、自然的实时感知交互手段，使用户具有身临其境的感觉，从而使人们能够更逼真地观察所研究的对象，更自然、更真实地与对象进行交互操作。

虽然虚拟现实系统是计算机多媒体技术高度发展的结果，但是它不同于一般的计算机绘图系统、也不同于一般的模拟仿真系统，它不仅能让用户真买地看到一个环境，而且能让用户真实地“‘感受”到这个环境的存在，并让用户能与该环境进行自然的交互操作。

总结起未，虚拟现实系统具有以下几个基本特点:

A．沉浸感（Immersion）

B．交互性（Interaction）

C．自主性（Autonomy）

D．想象力（Imagination）

E．多感知性（Multiperceives）

综上所述，虚拟现实系统的功能由创建虚拟世界和人与虚拟世界之间的人机交互操作所组成，因此可以将虚拟现实的硬件构成分为四个部分：

虚拟世界生成设备、感知设备（生成多通道刺激信号的设备）、跟踪设备（检测人在虚拟世界中的位置和方向）和基于自然方式的交互设备。

a.沉浸感（Immersion）

用户作为主角存在于虚拟环境中，通过多维方式与计算机所创建的虚拟环境进行交互，产生身临其境的感觉，与虚拟坏境融为一体，在该环境中，操作者应能很好地感觉到各种不同的刺激。

b.交互性（Interaction）

操作者能够对虚拟现实系统中的对象进行“操作”，并且“操作”的结果应能够被操作者准确、真实地感觉到。

即操作者从虚拟现实环境获得反馈的自然程度和对虚拟对象的可操作性。

c.自主性（Autonomy）

虚拟环境中的对象除了具有几何信息，还应该包含物理、运动等信息，使之依据其内在的属性和各种物理规律产生自主的运动。

它对用户的操作做出反应，让用户感觉到它是“有生命的”和“自主”。

d.想象力（Imagination）

用户沉浸在虚拟现实所提供的多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。

c.多感知性（MuItiperceives）

也称为全息性，即虚拟现实系统能提供的感觉通道和获取信息的广度和深度，旨在提供多维感觉通道和类似现实世界的全面信息，使用户达到身临其境的感受。

2．虚拟设计

虚拟设计（VirtualDesign,VD）目前还没有一个严格的明确的定义，但是其特点却是明确的。

粗略地说，可以将虚拟设计做如下定义:

虚拟设计是以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象的设计手段。

借助这样的设计手段，设计人员可以通过多种传感器和多维信息环境进行更为自然的交互，从而帮助深化概念和萌发新意。

虚拟现实技术与已经高度发展的CAX（CAD、CAM、CAS等）系统的有机结合，为产品的创意、变更以及工艺优化提供了虚拟的三维环境。

设计人员借肋于这样的虚拟环节可以在产品设计过程中，对产品进行虚拟的设计、修改、加工、装配、仿真和评价，进而在设计的初期就可以尽可能地避免设计缺陷，有效地缩短产品的开发周期，同时降低产品的开发成本和制造成本。

目前。

虚拟现实及虚拟设计技术在产品的概念设计、装配设计、人机工程学与仿真评价等方面都得到了广泛的应用。

通过虚拟现实，如果在虚拟产品开发的过程中能或多或少地接触到视觉、听觉，甚至是触觉信息，使设计人员不仅能看到和听到产品，而月_在一定程度上感觉到它的存在，感到其表面的纹理，在装配的时候能感受到阻力的作用，这样能极大地提高虚拟现实环境的沉浸性，激发工程师的创新灵感，从而提高产品开发的效率。

1.1.3逆向工程

传统的产品开发模式通常从概念设计开始，设计产品的图样，制造出样件，再制造模具，最后才批量生产。

我们把这种产品开发模式统称为顺向工程（ForwardEngineering）或者正向工程。

在顺向设计的模式下，产品设计过程是一个“从无到有”的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入到制造流程中，完成产品的整个设计制造周期。

逆向工程技术（ReverseEngineering,RE），也称反求工程、反向工程等，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程。

由此可见，逆向工程是对一种产品设计过程（区别于一般的设计过程）的描述，可以认为它所描述的是一个“从有到无”的过程。

简单地说，逆向工程产品设计就是根据己经存在的产品模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。

流畅和富有个性的产品外观造型要求必然会使得产品的外观由许多复杂的自由曲面组成。

但是，传统的产品开发模式很难用严密、统一的数学语言来描述这些自由曲面，并且在设计的过由于设计师要受到诸如鼠键盘等交互硬件的约束与限制，因此设计出的产品造型不能突破常规，难以富有创造性。

另一方面，为适应现代先进制造技术的发展，在很多时候设计师需要将产品实物样件或手工模型转化为数字化CAD数据，以便利用快速成型系统（RapidPrototyping,RP）计算机辅助制造（ComputerAidedManufacture,CAM）系统、产品数据管理（ProductDataManagement,PDM）等先进技术对其进行处理和管理，并进行进一步的修改和再设计优化。

此时，就需要一个一体化的解决方案：

样品—数据—产品。

逆向工程（ReverseEngineering,RE）恰好就是这样一个解决方案。

在20世纪90年代初，逆向工程技术开始引起各国工业界和学术界的重视，目前已成为CADICAM领域的一个研究热点，并逐渐成为先进制造技术应用的主要内容。

1.逆向工程的流程和特点

逆向工程的设计流程如11页上图所示，与正向工程的不同之处在于设计的起点不同，相应的设计自由度和设计要求也不相同。

逆向工程中的设计活动如11页下图所示，从图中可以看出，逆向工程过程主要包括产品三维坐标测量、测量数据处理、模型重建和加工制造等活动。

2逆向工程的应用

一般来说，逆向工程的工作内容主要包括产品造型数据反求、工艺反求和材料反求等几个方面，在工业设计领域的实际应用中，主要包括以下几个方面:

（1）数字化模型的检测，例如检验产品的变形分析、装配情况等，以及进行模型的比较。

在对产品外形的美学有特别要求的领域，为方便评价其美学效果，设计师广泛利用油泥、黏土、石膏或木材等材料进行快速且大量的模型制作，将所要表达的意图以实体的方式呈现出来，而不是采用在计算机屏幕上缩小比例的物体透视图的方法。

此时，要根据造型师制作出来的模型，快速建立三维CAD数据模型，就必须引入逆向工程的技术。

当设计需要通过实验测试才能定型的产品模型时，通常采用逆向工程的方法，比如航天航空、高速列车、汽车等领域，为了满足空气动力学对产品外形的要求，首先要在实体模型、缩小模型的基础上经过各种性能测试（如风洞实验）建立符合要求的产品模型。

此类产品通常是由复杂的自由曲面拼接而成的，最终确认的实验模型必须借助逆向工程，转换为产品的二维CAD数据模型才能进行后续的辅助设计工作。

（2）新型外观的设计，主要用于加快产品的改型或仿型设计

很多物品很难用基本几何形状来表现与定义，例如流线型产品、艺术浮雕以及不规则的线条等，如果采用通用CAD软件、以正向设计的方式来设计这些物体的CAD模型，在功能、速度及精度方面都将异常困难。

这种场合下，需要引入逆向工程，先用油泥等材料制作模型，三维扫描成CAD文件，以加速产品设计的速度，降低开发的难度。

（3）损坏或磨损外观造型的还原，如艺术品、文物的修复等。

1.1.4并行工程

传统的产品设计采用阶段性的流程进行，各阶段的工作按企业部门组织顺序进行，上层中的错误往往要在开发工作的后期才被发现，形成“，设计-制造-变更设计一重新制造”的不良循环，导致产品开发周期长、成本高、质量无法保证等缺陷。

为了改变这样的产品开发设计境况，并行工程的思想应运而生。

1.并行工程的概念

并行工程（ConcurrentEngineering,CE）现在还没有统一的定义，美国防御分析研究院通过大量的对比调研，于1988年提出的定义是：

“并行工程是对产品设计及其相关过程（包括设计过程、制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。

这种工作模式力图使开发者一开始就考虑到产品全生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度与用户要求。

”

2．并行工程的特点

并行工程是一种现代产品开发的系统化方法，它以信息集成为基础，通过组织多学科的产品开发小组，把设计、工艺、制造、销售、维护等部门直接融合，使小组成员之间能并行协同工作、协调和交换信息，利用各种计算机辅助于段实现产品开发过程的集成，以达到缩短产品开发周期、提高产品质量、降低成本的目的。

其主要特点如下:

（1）并行性

传统企业的产品开发过程一般都按时间顺序进行，每一个下游工作必须等待上游阶段完成后才开始，每个部门则根据上层的需要或工艺特点对各自的设计进行修改，这种方式被形象地称为“抛过墙”（如“串行产品开发示意图”所示）设计开发过程这样不利于各环节之间的交流和理解，往往造成时间和效益的损失，而并行工程则是把时间上有先后的作业活动转变为同时考虑和尽可能地同时处理或并行处理的过程如“并行工作模式示意图”所示。

（2）系统性

并行工程将产品的开发过程看成是一个有机整体，各个设计部门，如概念设计、工艺设计、结构设计、制造过程等都存在着不可分割的内在联系，强调全局性地考虑问题，即一开始设计就应考虑到工艺、制造、装配、维护等整个产品生命周期中的所有问题，并把产品开发的各种活动作为一个系统、集成的过程，并从全局优化的角度出发，对集成过程进行管理和控制。

（3）协同性

并行工程特别强调人们的群体协同工作{TeamWork）。

由于现代产品变得越来越复杂，产品开发过程所涉及的学科门类和专业人员也越来越多，因此必须实施有效的组织模式。

常用的做法是组成产品开发团队，指定项目负责人，强调与产品全生命周期的有关部门，包括设计、工艺、制造、支持（质量、销售、采购、服务等〕的协同工作，并充分利用各种技术、方法的集成，以利于并行工程的实施。

这样，并行工程可以实现在设计阶段就考虑到整个产品生命周期中的所有因素，并不断地改进设计，避免由于在产品开发后期才发现问题而带来的损失。

3.并行工程在工业设计中的应用

从上面对并行工程的定义及其主要特点的分析可以看出，并行工程是对传统的产品开发模式的一种根本性的改进，从本质上说它是一种新的设计哲理，或者一种系统化的设计思想。

在该思想的指导下，很多企业己经开始着手改革传统的产品开发工作，特别是在设计管理领域，并行工程的思想已经得到了很好的实践。

设计管理的一个重要内容即是企业内设计组织的运作形态，设计组织的运作形态受到设计项目的内容、特点、所需技术及组织结构等因素的影响，由于设计的具体过程中包含许多不确定的因素，因此与传统的生产组织、职能部门组织相比存在很多不同之处，设计管理人员对设计组织的运作进行了深入研究。

目前已出现的设计组织运作形态主要有Topalain的有机形设计项目组运作形态、Hollins的设计圈运作模式以及台湾邓成连教授的变形虫双专案组织运作模式等〔如图所示〕。

（变形虫组织（theamoebaorganization）

1什么是变形虫组织

2设计的两种形态

3好处

4公司案例

5特征

什么是变形虫组织

变形虫组织是加拿大麦吉尔大学（McGillUniversity）的明兹伯格（HenryMintzberg）沿续领导大师沃伦·贝尼斯（WarrenBennis）的创建发展的。

变形虫组织是指可以配合环境需求，进行组织重整或组织结盟的一种弹性化的组织设计方式，目的在提高组织对于环境变化的适应与反应力。

企业界在全球化竞争的环境中，为维持并提高竞争力，除在人力、设备、过程、行销等方面力求革新之外，并从组织改造着手，发展并调整最适当的组织型态。

在企业界组织改造的努力当中，已经发展出菱形、镜型、倒金字塔、棒球式、矩阵式以及变形虫等革新的组织型态。

从字面上来看，变形虫组织是仿效变形虫的特性所设计出来的一种组织型态。

变形虫有随着环境不同而迅速调整本身形状与功能的特性，运用此一特性于组织设计当中，就称为变形虫组织。

设计的两种形态

在企业界，变形虫组织的设计包括两种形态，

第一种形态是指组织本身主要由许多独立运作的小组或类似的单位构成，这些单位通常属于任务编组方式，配合环境变化创造出最具竞争力的产品，当无法继续维持竞争力或阶段性任务完成之后，立即重新改组再创新的利基；

第二种型态是指组织与组织之间基于互相依存的关系，所形成的一种结盟关系，这些结盟的组织形成一种相当庞大的事业体，可以创造出相当大的利润，结盟的各个组织都蒙其利，但是一旦环境变化，这些结盟组织再度迅速解构，并各自找到其适合的结盟对象，形成另一结盟体，由于这种结盟而成的组织并非实际存在的有形组织，因此，也称为虚拟组织。

变形虫组织非常弹性、灵活，主要的方式是组成项目小组，对市场做出快速反应，以因应瞬息万变的商机。

变形虫组织打破传统金字塔由上而下的组织型态，它是公司内部最小的经营单位，组织的成员来自企业各个部门，集合内部最适合的成员，类似外包（outsourcing）的项目任务编组，只要阶段性的任务达成，成员各自回到原工作岗位，等待下一个新任务的开始。

它的好处有很多：

1.大量而有弹性做任务编组，有小公司的灵活、机动与独立性，不受大企业科层组织运作掣肘。

2.项目编组，在财务与人员的安排上相当独立。

3.因项目类型不同，各自组成项目团队，以最精减的人力，维持公司最高的战斗力。

4.由于组织成员均是调借而来，因此仍享有企业内部资源与员工福利，可以全心全力为新任务打拼。

本段公司案例

国内外变形虫组织成立的公司，包括了日本京都陶瓷株式会社，日本京都陶瓷株式会社旗下变形虫组织的领导人，需要对负责的计划负起盈亏责任，也就是要创造企业永续经营的附加价值。

在这样的理念下，该公司以小技术、小产品的开发，不断累积研发技术，创造更大的利润。

同时，整体技术的垂直整合，能够快速且严密的相互结合，便使得整个研发过程达成同步的要求。

特征

当变形虫组织发觉自己开始与顾客失去联系时，便本能地迅速增长，并不断繁殖、分裂。

它们还具有强烈的顾客导向和革新意识。

这些组织实行高度的授权，“作自己老板”的机会激励着员工发奋工作。

变形虫的另一特性是企业内部实行无序化的弹性管理。

那些年轻、富于创新的高科技企业往往是这种组织的典型。

变形虫组织的决策制定看起来虽然显得杂乱无章，但只要杜绝了滥用职权的现象，决策制定的速度通常是极快的，效率也非常高。

如果变形虫不停地分裂，导致规模过大，它们就可能陷入泥淖之中，权力线也会变得模糊不清。

这种组织的命运在很大程度上是取决于管理人员的经营直觉的。

）

这些设计组织在企业中的运作模式，在本质上都是基于并行工程的思想而对传统职能部门组织结构所进行的改革。

在这样的设计组织运作模式中，针对设计项目进展的不同阶段，可由不同的设计人员（包括工程师、工艺师销售人员及管理人员）担任项目负责人;同时可根据每个阶段工作内容的不同适当扩大或减少相关专业人员在设计组织内的人数。

设计专案组的工作贯穿在整个产品开发的过程之中，保证不同领域之间有效的信息沟通，可以在设计的早期就发现可能出现的问题，符合并行工程的相关要求。

知识链接：

工业设计的目标:

德雷福斯（Dreyfuss）于1976年提出了工业设计师在协