产品设计详细方案范文

导语：如何才能写好一篇产品设计详细方案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】产品设计 设计评价 “用”

杜军虎在《设计评论》一书中告诉我们，设计对人们生活的影响是我们无法摆脱的，它一方面赋予产品可靠的功能，为人们的生活带来方便；另一方面强调产品的审美效果，使人们的生活变得更富有诗意。但是，糟糕的和不负责任的设计不但做不到这些，反而会给人们的生活带来麻烦，甚至灾难。作为设计教育者，我们有义务对设计进行把关，避免不合格的设计产品进入市场。

工业设计是工业现代化和市场竞争的必然产物，其设计对象是以工业化方法批量生产的产品。产品设计是工业设计的核心，它实现了将原料的形态改变为更有价值的形态。这种经过设计师从社会的、经济的、技术的角度进行创意设计所得到的一切作品既是企业的产品、市场中的商品，又是老百姓的用品，能够达到顾客需求和企业效益的完美统一。

完整的设计作品有两个必备要素，一是创作者，二是广大消费者。没有得到消费者认可的创作是无法走向市场，也必然是失败的。设计失败的原因各不相同，但是成功的设计都有着共同的特征：实用、易用、耐用和妙用。以“用”为导向的产品设计评价渗透在整个设计过程的始终。

第一阶段：概念设计。根据人与产品的功能特性，确定人与产品的功能分配，将有关市场机会、竞争力、技术可行性、生产需求的调研信息综合起来，确定新产品的框架。此阶段要保证产品“实用”。实用性是产品设计的基础和前提，是创意设计方案可行性的重要保证。有用并且实用的产品才会被消费者认可，得到消费者认可的设计才真正有意义。例如，某品牌防弹手机（图1）使用了凯芙拉纤维防弹材料，但凡有枪支弹药之时，必定是战乱或者偶然，如果真的遇到上述两种情况，一个小小的手机岂能保住性命？笔者认为，在日常生活中，防弹完全是多此一举，防弹手机的设计不但起不到实际的防弹作用，反而徒增了设计成本，华而不实。

第二阶段：方案设计。设计团队在方案设计阶段应展开激烈讨论，各抒己见，推陈出新，从人、产品、环境方面进行分析，比较人与产品的功能特性、工作原理、设计限度、人的能力限度、产品呈现形态、操作条件的可靠性以及效率预测等，并用草图和文字记录创意过程。在经过不断的“提出问题——解决问题”的循环过程之后，确定最佳方案。惰性是人的本性，所以易用性原则是确定最佳方案的首要条件。每个人都在寻求简单的生活方式，简化的产品设计不仅包括尽可能少的结构设计，也包括简单简化的认知过程和操作过程，即“易用”。易用性设计是采用产品形态语义学方法对产品进行设计，将颜色编码、标记编码、大小编码、形状编码、位置编码、表纹编码、操作方法编码等编码方式运用于产品，使产品变得真实可靠，容易被理解。生活中，人们往往会有这样的经验，购买的某种产品通过简单的观察和尝试即可掌握产品的使用方法，根本不需要查看使用说明书。这种现象充分证明了好的产品设计具备易用性特征，它可以将产品的形态赋予语义表达。有人说，语言是最低级的沟通方式，对产品设计而言的确如此。产品上的开关、按钮、旋钮等控制器，通过简单的形态或者符号就能够给用户很好的指引，无需文字说明。

第三阶段：详细设计。详细产品设计的核心是重复进行“设计——建立——测试”循环。依据人的生理、心理特性，人体尺寸和人的能力限度等确定产品外观和尺寸，并不断测试修正，得到最终方案。路遥知马力，日久见人心，最佳方案能否成为最终方案还要经过一定时间的测试方能得出结论。此阶段考验的是产品设计的耐用性原则。产品设计的“耐用”是指产品经得起长久使用，不易损坏，不易引起身体和心理上的疲劳。市场上同类产品千差万别，消费者在经历了几次不同的体验之后总能确定一款自己中意的产品，这款产品必定经过千锤百炼，最终赢得消费者对它的忠诚度。

第四阶段：总体设计。用人机工程学原理进行全面分析，反复论证产品的可用性，确保产品操作使用与维修保养方便、安全与高效，满足人的生理、心理需求，并使经济效益、工作效率最优化。新鲜事物能够满足人的好奇心，并能给平淡的生活增添色彩。设计要尽可能做到让产品具备趣味性，以达到“妙用”的效果。一根小牙签（图2）一头粗一头尖，即可满足它的功能性，然而有心的设计师将其中一端嵌入两个凹槽，从一个凹槽处折断可以作为使用后的标记，折下来较短的部分也含有一个凹槽用来搁置较长的那一部分，让使用者顿时觉得妙趣横生且细致贴心。正所谓“细节取胜”，好的设计在满足实用、易用和耐用的同时，往往都能博得用户会心一笑，有妙用功效。

第五阶段：小规模生产阶段。将整个系统（设计、详细设计、工具与设备、零部件、装配顺序、工艺师、生产监理、操作工、技术员）组合在一起，对试制出的产品进行人机工程学总评价，提出修改意见，完善设计。很多问题往往都是在这个关键环节被发现的。比如，笔者在“人机工程学”课程教学过程中让学生对坐便器进行改良设计，结合“以‘用’为导向的产品设计评价”体系经过了前四个阶段的筛选，基本确定了各小组的最佳方案，然而在试制阶段却发现诸多问题，如力学性能问题、模具开模问题、生产工艺问题等，以至于各小组不得不调整方案，最终从五个“最佳方案”中只得到一个可行性设计产品（图3），可见，在正式投产之前的模型制作和小规模生产阶段是十分重要和必要的。

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［关键词］战略视角；产品设计；成本管理；利润；企业

一、产品设计成本的内容

企业是以营利为目的的社会团体，一个企业想要赢得更多的利润就需要在不影响产品质量的情况下，尽可能地降低生产的成本同时提升产品的经济价值，这不仅仅需要从产品设计和制造的角度出发，还要从企业战略制定的角度出发。产品设计对于任何的一个企业来说都是极为重要的一部分，同时产品成本的设计直接关系到产品的市场份额、可获得的利润以及企业未来的发展走向。产品设计是否具有科学性、合理性并且是否能够满足市场的需求是十分重要的，同时产品设计环节较为复杂，所涉及的领域也比较多。受到产品设计的直接影响，产品设计成本所涉及的领域也十分复杂，工作量较大。从一个相对简单的角度来说，产品设计成本是根据技术、工艺、装备等不同方面的各种不同种类的设计方案，核算和预测产品将会达到的不同成本水平。与此同时，通过产品设计成本的结果，我们能够基本上预测出新产品和旧产品的成本和发展走向。因此产品设计成本对于任何一个企业来说都是极为关键的，产品设计成本的正确与否直接关系到公司未来的发展以及能否获得利润，在激烈的市场竞争中占有更大的份额。

二、产品设计成本管理的主要内容

因为我国经济市场化的进一步加强，经济的进一步发展和对外开放程度的进一步扩大，我国现有企业不仅面临着本国企业的竞争，同时也面临着不同国家企业的市场竞争。从近几年的发展情况来看，很多外国企业之所以有更强的竞争力一个不可或缺的条件是他们在产品设计成本管理过程中更加严谨且更加高效，因此对产品设计成本的正确管理是各个企业应当掌握的基本技能。想要正确地进行产品设计成本管理，对产品的市场调查是必不可少的，可以说市场调查伴随着产品生产的始终，特别是产品的前期调查最为重要，前期调查在一定程度上可以反映产品的受众人群、人们的喜爱程度和销售市场的大小，在市场调查和其他企业调查结果的基础之上，尽可能地拟定产品的设计方案，包括功能、质量以及目标价格。用产品的目标价格减去商品生产所需要交纳的税款以及希望利润就是产品的目标价格。因此关于产品的市场调查是产品设计成本管理过程中一个必不可少的重要环节。除了市场调查之外还有很多其他的重要部分，例如如何对产品设计成本进行进一步的细化，可以说产品设计成本工作量较大，所涉及的部门较多，工作起来较为烦琐，在这样的情况下就要求我们根据不同的部门等级将工作的内容进行进一步的细化，这样才能保证工作顺利有效地完成。另外，产品设计成本的初步工作完成之后会出现不同的成本设计方案，如何在众多的方案中进行选择，确定与企业发展的实际情况相符合的方案也是产品设计成本管理的重要环节之一。

三、如何进行产品设计成本管理

产品设计成本的管理是一个极为复杂又极为重要的工作，管理水平的高低直接影响公司的效益。通过近几年的研究成果和现实情况来看，基于战略性的产品设计成本管理应当从以下几个方面入手。

第一，应当对产品设计和生产的整个流程有一个详细的了解。这就要求相关的部门和人员对产品所需要的材料和应达到的质量有一个具体的了解，在初步计算的基础上判断该商品的生产成本是否处于企业所能承担的合理范围之内，如果产品成本在合理的范围之内则可以进行进一步的细化和分析；但如果产品的设计成本超过了本企业的资金预算或者是不在本企业资金的承受范围之内，则需要对产品成本进行进一步的估算，并在合理范围之内尽量降低生产的成本。

第二，建立积极的产品设计成本管理机制，树立正确的竞争意识。一些企业为了获得更大的经济效益在产品设计成本的过程中肆意压低和削减产品的生产成本，不合理的削减虽然会在短期内使企业获得一定的经济效益，但是由于产品的质量与最初的设定不符，这样的劣质产品一旦流入市场则会造成更大的经济损失，所以在产品设计成本的管理过程中应当防止不合理成本设计或估算的出现。

第三，合理有效地使用目标成本法也是极为重要的一个部分。对目标成本法的使用首先应当做到的是合理的市场调研，根据市场所接受的价格和所需成本的多方面数据拟定目标利润。通过目标利润和拟定价格得出产品的设计成本，同时在产品的设计和生产过程中应当以目标成本为出发点，尽量向目标成本靠拢。另外，目标成本是公司决策和选择最终方案的一个重要的依据，要求企业在已拟定目标成本的前提下，选择符合或者是低于目标成本的最佳方案。

第四，要求企业和员工之间树立正确的、积极的成本意识。正确的成本意识对于员工的工作和企业的发展走向是十分重要的，而想要在员工之间树立正确的成本意识首先应当做到的是使员工能够充分认识到成本设计的重要性，产品设计成本质量的好坏不仅关系到企业的利润也切实关系到每个人的利益，树立正确、积极的成本意识有利于员工在工作中时刻以降低成本为基准，这样能在潜移默化的情况下为企业节约更多的资金，带来更多的生产利润。

四、结语

产品设计成本历来是各大企业极为重视的一环，而产品设计成本管理的好坏直接关系到企业未来的走向和能否获得最大利润。从战略性角度对产品设计成本管理进一步地分析，能够更好地推动产品设计成本管理水平的提升，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

参考文献：

1.彭艳芳.产品设计与网络营销的交互推广研究.武汉理工大学,2006

2.徐庭丽.人类消费行为在产品设计与推广中的应用研究.南昌大学,2011

3.戴佳.基于消费者情感需求的产品个性化设计研究.上海交通大学,2007

4.陈攀.情感价值在民族旅游产品设计中的实践探究.内蒙古师范大学,2013

5.潘.基于用户体验的个性中文手写体短信息的设计研究.湖南大学,2009

6.张茉莉.道家思想在现代产品设计中的运用研究—以茶具设计为例.美术大观,2015

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【关键词】CAE；产品设计；有限元分析；应用

1、引言

随着世界经济全球化进程的不断加快以及市场竞争的激烈程度不断提高，生产制造企业迫切需要缩短产品研发的周期和成本投入，CAE技术的大规模普及正式满足了这样的要求。CAE（计算机辅助工程）的实质就是为工程设计提供一种用于计算和仿真的平台。目前的CAE应用领域覆盖了电子设计、飞机、汽车等大量的工程领域，CAE技术在这些领域的大规模应用大大的缩短了产品的设计周期，加快了产品研发的速度，而且通过CAE虚拟模拟技术的应用，大大降低了产品研发的成本，也为企业提高经济效益带来了条件。

2、CAE内涵及设计

通常情况下的产品设计采取的是首先进行产品的设计，然后通过CAE（计算机辅助工程）技术对设计的产品进行后期的基于软件平台的分析，在这种意义来讲，CAE技术是CAD（计算机辅助设计）技术的后续过程。然而，随着经济社会的快速发展以及市场竞争的不断激烈，同时也是为了满足公司降低产品开发成本、缩短产品开发周期的需要，将CAE技术在产品开发中的应用进行了新的调整，更加倾向于将CAE技术置于CAD技术的前一阶段，即首先通过基于计算机的软件仿真技术对产品就行仿真，可以大幅度的缩短产品的开发周期，同时对于降低产品开发成本也有着显著效果。CAE技术本身就是一种典型的设计方法，它的应用对于产品设计的整个流程都有着重要影响。一般情况下，传统的经验设计思路虽然能够取得一定的效果，但是如果加入CAE技术的理性元素，就会使得产品设计的周期更短、质量更好。而且可以通过计算机软件的仿真大幅度的降低产品实验过程中的成本，对提高公司产品的竞争力、增加公司经济效益有着显著的作用。而且CAE技术的应用不仅仅是在提高制造企业的创新能力，同时对于理论研究和结论的验证有着重要的作用，对于推动我国的制造行业的快速成长意义重大。目前，CAE技术已经成为了很多行业进行产品验收的重要依据，足见其在产品设计中的应用越来越广。

3、CAE在产品设计中的作用

CAE技术的应用贯穿于企业产品开发的整个流程，并且在各个环节都发挥着重要作用，给企业带来了巨大的经济利润。其中，CAE技术的计算机软件仿真能力主要体现在产品开发的初期，同时也可以为产品的材料采购、机床准备等环节提供重要参考，对于保证产品设计的可靠性和正确的方向有着重要作用。因此，可以说CAE技术为产品的整个开发过程提供了十分重要的参考依据，大大缩短的产品设计的周期。

（1）产品设计初期的仿真

在企业产品的初期阶段，企业需要结合市场的实际需求情况、产品能够完成的功能、产品的商业价值等因素对所设计的产品进行综合的规划设计以及产品设计方案的确定，在此阶段采用CAE技术可以对产品的初期设计思路进行验证，同时还能够通过CAE技术对不同的后续方案进行筛选，以使得产品的设计方案更好的满足产品性能、市场的要求，而且还能够通过CAE的仿真结果为企业公司高层进行决策提供一定的参考。总的来说，初期阶段CAE技术的应用主要解决的是产品的可行性以及产品功能性要求的满足情况的仿真分析，对于企业合理确定产品设计方案有着重要指导意义。

（2）产品设计阶段的仿真

产品设计阶段是CAE技术应用的核心阶段，主要是应用计算机软件的辅助仿真技术完成产品的设计，包括产品的整体设计、零部件设计、图纸、用料、加工工艺等各个方面。根据对CAE技术的设计思路可知，在这个阶段的CAE技术应用主要是对不同的零部件功能性进行验证，以确定其是否能够满足产品的功能要求，而且仿真可以既可以是系统级的也可以是某个单独的零件。这些仿真的结果能够为产品设计师提供很好的参考，对于加快产品设计速度有着重要作用。

（3）产品试验阶段仿真

在整个产品的设计周期中，产品性能的试验是最为关键的环节。以往传统的产品设计流程中，大都是采用先行制造产品的样品，然后对样品进行试验验证，一旦样品的某个方面不能够满足产品设计要求，就需要对样品重新进行设计、加工、试验，整个阶段需要反复进行数次，这种传统的实际方法极大的浪费了产品设计的时间，同时增加了产品设计的成本。

目前，CAE技术的大规模应用对于降低产品试验阶段的时间和试验次数有着显著效果。其主要原因是可以在产品的计算机软件仿真过程中就可以发现产品中存在的问题，及时的对产品的设计进行修改，有效的避免在实际产品试验阶段的复杂修改，可以大幅度的节约产品设计的周期，提高产品的市场竞争力。同时，CAE技术的应用对于产品成功完成试验阶段有着重要意义，设计人员可以在产品的实际试验前就通过CAE技术完全的掌握产品的实际特点，可以在产品的试验阶段加快产品的性能分析，缩短产品试验阶段所需的时间。

（4）产品制造阶段的仿真

产品的实际制造阶段是产品设计的最后一个流程。在产品制造阶段的计算机仿真主要是对产品制造的工艺进行分析，通过CAE技术的应用可以有效的简化产品的加工工艺，同时可以有效的避免产品设计中的缺陷问题，使得产品具有实际的产品化特点，降低产品制造中的成本支出。

4、提高CAE分析效果的措施

通过对以上CAE技术在产品设计中的应用分析可以发现，做好CAE分析对于产品的设计具有重要意义。因此，需要根据实际的市场情况和产品设计情况，加强CAE在产品设计中的效果。CAE分析看似简单，实际上却包含着巨大的工作量。通过CAE技术确定合适的产品设计参数是十分复杂的过程，需要对CAE软件的特点、产品设计的特点等进行详细的分析后才能够得出较为合理的结论，最后还需要通过CAE技术对计算结果等进行合理性验证。加强CAE分析的应用能力，经验和理论都占有重要的位置。首先专业的CAE分析设计人员要通过相关的专业学习以及培训，对产品开发的各个环节、CAE软件特点等熟练掌握，同时在实际的应用中要不断的积累和总结，通过经验更好的指导今后的工作。

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引言

产品设计属于工业设计领域里的一门专业学科，而市场调研在产品设计流程里又是一个不可缺少的环节，它是指运用科学和系统的方法，有目的地搜集、记录、整理有关产品的市场信息和资料，了解市场现状及其发展趋势，为产品设计提供客观和正确的资料，设计出符合市场或满足消费者所需求的产品1。在很多高校教学内容中，市场调研这一部分要么被忽视，要么只是讲述一些现有的、常规与常见的调查手段，很多时候并没有真正重视市场调研环节，而市场调研如何在产品设计流程中体现它的重要性呢？

“事理学”与市场调研的关系

产品设计在很多时候被人误认为就是工业设计，而被誉为“中国工业设计之父”的柳冠中教授多次提到产品设计只是工业设计领域里的其中一门学科。无论是工业设计还是产品设计，他始终强调我们的设计应该从事物情理的角度出发来理解设计目的，而不仅仅是空谈一种设计理念和创意2。柳冠中教授所倡导的“设计事理学”，就是以“事”作为思考和研究的起点，从生活中观察、发现问题，进而分析、归纳、判断事物的本质，以此提出系统解决问题的方案，从而实现从设计“物”到设计“事”的飞跃。而这个过程实际上也就是产品设计流程中市场调研所要做足功课、收集资料的过程，只有详细分析“事”的原因，才能实现设计的目的是人而不是产品这一定理。

案例回顾与分析

2013年，首届拉共体——欧盟国家首脑会议上一款名为“Suit”的健康办公椅横空出世，这款办公椅是由中国ASIS思尚企业前后投入近5年的时间，携手北京协和医院以及清华美院共同研发的原创产品。而以清华美院的石振宇教授为首的A-ONE设计研发团队历时三年半才将这款椅子研发出来，“要设计，先研究”这是石教授对设计要求的一贯主张。A-ONE团队在调查时发现，对于以“坐”为主要工作姿态的上班族来说，他们的健康与办公椅是最为直接和密切的关系。因此，不合理的坐具设计就成为了威胁人体健康的隐形杀手，所以这把看似简单的座椅设计却包含了人类学、解剖学、力学、热力学、机械学、材料学等极为庞大而又复杂的学科知识，其设计难度可见一斑。为了收集座椅的研究资料，A-ONE团队首先将世界上最好的几把座椅作为主要集中剖析的目标，通过拆解它们来学习其工作原理和结构方式。其次，在人机实验研究中又进行了座椅尺度实测与人机活动研究，人体脊椎与坐姿舒适性研究等。在材料工艺研究中，他们进行了深入的实地考察，了解材料性能、生产水平和制作工艺等，并试制了几款沙发，经过一年多的努力，石振宇和他的团队终于设计出了第一款椅子。然而，虽然这把椅子造型漂亮，但是预期的“舒适”目标并没有很好的实现，所以A-ONE团队将之前的设计推到重来，并在接下来的设计中进行了深度“舒适”体验研究，最终成就了这把名为“Suit”的健康办公椅并走向了世界。笔者也曾接到过这样一个项目，企业要求设计一款中小学生折叠课桌椅，方便中午不回家的中小学生在课室内休息。但经过调查发现，为了让中小学生更好的休息而不影响他们正常的身体健康发育，这款折叠课桌椅在展开使用时需要考虑更多的空间摆放，而现有的课室空间不足以摆放所有学生的课桌椅。如果只是为了折叠功能而不考虑中小学生的发育健康问题去设计折叠课桌椅，那么这款设计并不是真正意义上为学生健康而设计的。

市场调查教学现状分析

很多企业在确定项目设计要求时，对“国产”设计师的不信任，一味的相信国外的设计，借鉴或山寨国外的产品，其实这并不是单纯的“崇洋”，那是因为大部分国外优秀的产品是经过详细、深入的市场调查所得出来的结果而设计的，是经历过市场和消费者考验的。而在高校教学中，对市场调查的不重视也就导致了很多产品设计经不起市场的考验，因为这些设计创意都不是消费者所需求的，只是设计师的灵光一现的想法，虽然有创意却无法被市场和消费者所接受。所以，只有经过严谨的市场调查，从人们生活中去发现问题，找到根本和正确的设计解决方案才能得到市场的认可。石振宇教授认为高校教学应该加强实实在在的设计研究的培养与教育，他说，“只有我们每做一件事都能推行一种很认真的做事态度，从教育到产业转型的问题才能从根本上实现”

结束语

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关键词：精细化设计　产品价值　工作模式

工程总指导：TU241

文献标识码：A

文章编号：1004-8537(2008)10-0117-03

近年市场背景

近几年的设计市场发展很快，已经大大的不同于过去那种建筑师自我陶醉式的设计时期，市场行为中商业利益的驱使是建筑设计面临的最大限制条件。

“积极应对商业意志、在市场经济的环境中寻找新的创作平衡点，才是当今建筑师能力的体现。”――朱小地(北京市建筑设计研究院院长总建筑师)

掌握项目的基本特征，采用符合市场要求的工作模式

通常来说，规划方案的概念设计阶段是整个开发设计过程的首要环节，在现行的审批条件下，规划方案审批和产品设计是同一个项目不同阶段的审批内容，这样就有可能使一部分居住区项目存在规划与产品设计不同步。这个问题在多层及高层产品的规划设计过程中，由于产品类型相对较少的特点还不是很突出。但对于产品要求更细致、有一定的特殊化处理要求的低密度产品来说，就是一项不能不考虑的因素，现实情况是：一些项目往往因为在方案规划阶段对于各项综合设计条件考虑的不细致，缺少全面系统的解决方案，使项目在后续的产品设计工作进程里困难重重，一旦遇到很难克服的问题就推倒重来，导致重复性的劳动，以至于影响整个项目的进程与成败。

这样看来，在低密度产品项目的设计过程中，除了要满足必要的规划原则：处理好项目地块与周边城市布局的规划关系、道路交通、市政管线等公共关系；处理好项目地块内部的交通流线、产品分布、景观绿化、公共设施分布之外，还要充分考虑项目在时间轴上的设计工作，换句话说就是：时间管理与成本控制。

所谓时间管理，就是运用时间管理原则确立组织时间、管理目标，排定项目各个发展步骤的合理优先次序，专心地做项目所处阶段中的重要环节，让项目在每个阶段、每一天都按照时间设计表运作，提高时间的使用效率。合理的时间管理，能够极大地缩短房地产项目的开发周期，并成功帮助发展商快速回收投资成本，从而合理获利。

如北京的一个别墅类产品项目(图1)，该项目位于北京市的北部城区，总用地面积32.96ha，计划建设总建筑面积23.19万m2的低密度社区，发展商希望在十几天的时间内就能看到规划方案和产品设计方案。

面对这样紧迫的设计周期，工作室首先整合了设计资源，增加选派了徒手设计草图表达能力较强的设计师参与到方案设计和讨论中，细化设计团队分工，采取了协同合作，分项设计的工作模式，同时展开规划与产品设计工作；为了给发展商提供合理完善的服务，更整合了总图专业、结构及设备专业，景观专业的优秀设计师，提早进入方案设计阶段的前期工作，作为全面的设计团队为发展商提供决策平台(图2)。然后在时间管理上，设立每周设计工作例会制度，及关键时间节点和项目设计深度评审制度。最终，通过互动式的设计交流方式，快速锁定客户需求的工作模式，与发展商共同研发创作，采用环形道路骨架和内部自由景观水系，坚持规划弹性生长，产品模块组合，相对完整，逐步系统的方法，充分利用自北向南的百米绿化景观和中心景观视线，营造现代高品质园林社区。

项目策划公司策划团队

投资方项目团队

方案设计团队

工作方法

1、规划设计产品设计

规划设计的思路影响到产品设计中的市场定位，同时产品市场定位也提出了具体的规划条件，使规划设计必须具有产品针对性，影响到规划设计形态。换句话说，就是二者之间是需要不断地调整，达到动态的平衡。

如北京某住宅规划项目(图3)，该项目位于北京市昌平区，总用地面积24.5ha，计划建设总建筑面积20.26万m2。规划从北往南营造一条蜿蜒曲折的曲水，与现状绿林和城市绿带有机契合，形成一条主题鲜明的景观主轴，同时由曲水自然划分设计要求的两类住宅产品，提升产品亲水性；各个分区结合自身产品形态进行主题开发，形成特色鲜明、多元同构的主题社区。

2、规划要为具体的产品“量体裁衣”

规划方案和产品设计都要以具体的现状地形为设计依据，具体的规划形态更要为具体的产品策划提供“量体裁衣”的设计条件，规划道路及单体布局需根据所处具体用地位置的具体形状灵活设置：规划设计要尽量把用地的价值条件用足，针对不同的价值条件灵活选用不同的单体形式，充分用好每一寸土地。例如在上述的两个项目中，在方案初期构思规划形态阶段，本质是在划分土地价值级差，体现不同的地块资源条件上具有不同的市场价值，所以考虑分布不同的具体产品类型，比如项目中的组院产品、双拼产品、联排产品和其他不同的产品类型，都是按照这种原则划分的用地区域。

同时，为了对产品价值有更直观的表达，在方案策划阶段建立了产品数字模型，通过产品土建成本、土地成本、产品市场预期售价等变量的调控，提供供发展商决策的数学模型平台。

3、产品设计：独特的设计、高完成度产品

市场需求决定产品设计中的独特性，任何居住产品设计都要是有道理的、人性化的设计，符合人们日常生活方式和地理、气候要求，在满足规范要求的前提下还要注重产品设计的经济性原则，也就是说需要是高完成度的产品。

例如：在项目的双拼产品的设计中，选取了一个标准套型设计模块作为比选单元(图4)。首先，我们给此类产品的设计定位是“精品大宅”，面积标准为240m2。那么，为什么同样是240m2的双拼产品，有的看上去会比较狭窄逼仄，而有的看上去却显得宽敞通透呢?是设计。只有独特的设计，才能让空间价值最大化发挥。

由此，我们在此设计模块中采用了“T轴”流线的空间布局设计，将客厅、过厅、餐厅等主要功能空间连续展开，达到更为宽广的使用效果，厨房、卫生间、楼梯间等伺服空间呈纵轴与其平行，这样设计的好处就是，在充分保证居住舒适度的前提下，通过空间划分(功能空间与伺服空间)灵活组合，压缩走廊等交通空间的面积，让交通流线更加简单便捷，避免造成室内使用空间的浪费，同时考虑到具体的使用情况，划分多个壁橱储藏及展示空间。

如果没有品质。就不能称之为精品大宅。精品大宅的品质是由精装修设计的细节创造的，精装修设计的细节不仅仅在于贵重的材质、精细的施工，还要精心的设计，设身处地的为居住者充分考虑，使每一个细节都精益求精，才会打造出高品质的居住产品。

4、产品设计的“系统解决方案-S5”

S1、居住系统：生活空间。户均4.5m宽广采光面，12.9m合理进深，交通流线简单便捷，让空间价值最大化。

S2、伺服系统：卫浴、厨房模块式设计。

S3、公共系统：大堂、门厅、物业管理。精心设计的入口门厅，营造星级品质。

S4、电气智能系统：集成高效服务生活，单双联控方便起居，闭路电视监控系统、周界防卫系统、户内报警按钮组成科技安防系统。

S5、绿色节能系统：能源节约，运营成本节约。

5、规划方案中容积率要求与产品形态的矛盾

在项目开发中，高容积率几乎与高经济效益等同，因此发展商对于高容积率的追求在所难免；但是，设计方由于高容积率而牺牲掉整个项目的规划理念和景观条件，后果可能导致整个项目的品质减低，进而影响项目产品销售。

由此，我们提出设想增加少量的具有南向采光的东西布局低层产品，围合呈组团，整体采用横向“U”型布局(图5)，采用单元自身不同楼层错落，使得产品均有南向采光，且新增加的低层产品可划分理解为具有独立出入口的单栋产品形态，这样由独特的市场视角解决高容积率的矛盾，为发展商创造更多的“剩余价值”。

当然在现实情况中，往往由于前期策划准备不足；或是没有详细的产品策划及市场调研；或是由于项目的开发周期所限，致使项目没有可能按照系统的解决方案实施。

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原型通过不断迭代，从专注于设计的主要问题到解决全部问题，从粗糙到精致，这一过程是螺旋上升的，整个原型构建的过程也是连续的，并且是相互渗透的推进设计，所以以原型为中心的设计活动贯穿于产品开发的整个流程。

著名的设计公司IDEO将设计分为启发、构思和实施三个阶段。启发阶段又分为理解、观察和总结三个小过程。这其实等同于设计前期对产品进行市场和用户研究的过程。构思部分，主要是对产品开始设计，从概念到最终产品的方案确认，通过不断的循环验证，最终进入实施阶段。从这个典型的设计流程来看，直到产品最终方案的确认整个设计过程都需要产品原型作为研究工具。因此，作者将整个设计流程进一步扩展，并根据原型在设计过程中所承担的作用及运用时间的不同，整合制作了产品设计过程中的原型运用流程图。需要强调的是：虽然原型的运用时间不同但都是延续的，彼此不是完全独立的，没有特别具体的界限。图2.5是作者绘制的原型运用一般流程图。

原型是包括了产品设计流程中设计师在所有设计活动中可能用到的实物原型，这些原型可以用于回答产品开发不同阶段的不同问题，用来解决画在纸上和2D、3D虚拟想象的物理性能是否能够真正发生，除此之外还可以发现其他未预见到的各种潜在问题。他们可以既是那些已完成即将投产的生产型原型、也可以是那些看起来粗糙且简单的阐述想法的探索型原型、还可以是那些用来推敲、验证功能的演化型原型。

除此之外，产品原型的种类繁多，根据不同情况，一般分类依据有以下几种：（1）按原型制作仿真度可分为：低保真原型和高保真原型。（2）按验证类型可以分为：概念验证原型、外观验证原型、功能验证原型和体验 验证原型。（3）按原型本质属性可以分为：物质原型和非物质原型。（4）按原型在整个设计活动中运用的先后顺序可以分为：探索型原型、演化型原型、实验型原型和生产型原型。图1对围绕原型应用进行设计的相关阶段过程做了具体说明。

根据图示具体来说，围绕原型应用而进行设计的过程，可以分为五个阶段：

调研与分析阶段原型运用方法——需要收集与设计相关的大量资讯；学习相关的技巧与规则；观察产品或者服务在实际场景中的工作方式；描绘出我们观察的结果和我们期望的结果。在这个过程中，我们会不时想到各种各样的富有创造力的想法，这些想法将是我们接下去工作的基础，需要我们用各种合适的手段加以记录保存，诸如图表、草图、探索型原型也可以适当引入来达到目的。

产品设计前期原型运用方法——经过概念启发、头脑风暴、草图等一系列的过程，大量的设计概念已经初步形成，这时要对设计概念进行筛选，进一步确认设计概念。这里运用探索型原型对产品进行设计上的推敲，拓宽思路、确认可行的设计概念，针对有争议的设计问题进行简单测试找到新的解决方法。

这一阶段根据产品需要解决的问题多少和复杂程度，来确定如何制作、制作多少探索型原型，并且这些探索型原型也是通过反复制作，迭代来运用的。在这个过程中，设计团队对于原型构建要有极宽容的态度，即便知道结果不是预想的，但还是需要完成原型，因为这样便能更快的修改，并发现不合理的地方。“说不定还会有额外的新发现！”IDEO的设计师如是说。

产品设计前期原型运用方法——设计逐渐深入到产品细节部分，主要的设计概念已经基本确认。这个阶段我们不断完善设计，找到最优的方案，需要确定产品的外观结构，材质感觉、细节布局和功能上的可实现性，就需要引入演化型原型，演化型原型是在探索型原型的基础上发展而来的，是对产品尺寸、外观效果、产品材料工艺选择等进行最终确认。这里制作的每一个原型差别都只是细微的差别，但需要同时制作多个原型进行选择并不断调整；针对功能实现方面，则主要确认产品的实际可行性，不做详细的验证。

苹果的首席设计师艾弗说：“在平板电脑项目中，为了研究出合适的屏幕尺寸。项目团队设计了 20 多个原型——都是圆角矩形，但大小和长宽比略有不同。将原型排列在设计工作室的桌子上，大家通过摆弄这些原型，逐步改进，改进之后在制作新的原型。我们就是这样确定屏幕尺寸的。”通过演化型原型，可以基本确认产品设计的各项内容，为下一步产品技术与设计结合奠定基础。

测试与改进阶段原型运用方法——使用测试是产品开发的另一个重要的环节，在这个过程中设计团队要评估产品，以确定产品是否可以进入生产。这里我们分为内部测试和用户测试两个部分。引入测试原型，内部测试目的是检测产品是否按预期顺利实现功能，也许会发现预见之外的一些问题；用户测试目的是测试产品是否便于操作、易于使用，以及是否存在其他问题。通过测试，发现问题—解决问题，在测试原型上不断改进，从而确认最终的生产产品

需要强调的是在整个设计过程中，设计评估和简单测试事实上是贯穿始终的，但之前的大部分评估都是在设计团队内部的，凭借团队成员的经验与直觉不断做出的。在实际案例中，甚至在一次基于探索型原型的讨论后，设计都会产生一些直观的变动。而在最后的设计测试中并不停留在设计团队内的简单测试，各种人员宏观微观的评估方法将会被充分利用起来。

生产启动前原型运用方法——产品外观、尺寸、功能等各个部分和细节已经确定，这时可以根据需要制作生产型原型来展示产品并进行工程评估，并以此指导工程修正

最后，作者在深入阅读和研究国外设计案例与设计流程等相关文献后，并结合设计实践总结，制作了这个流程图中，原型运用的连续性还是体现出来了。整个原型渗透设计流程基本上还是遵循先多后少的原则，与目前国外研究的原型运用流程没有本质上的差别。

总 结

通过结合设计流程中分析原型应用方法，使原型在整个产品设计过程中的运用范围、阶段更加系统，便于设计师和设计团队根据产品特点，有目的的、系统性的选择制作研究性原型进行设计开发，合理的规划原型运用的大致阶段，提升产品设计效率。

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论文关键词：产品,实现过程,质量管理

一、产品设计研发的过程

首先，GJB9001B-2009明确要求与产品有关的要求，要与用户详细沟通。在接到用户的新品开发信息后，设计人员与用户或相关人员协商确定有关产品信息并形成书面材料，以作为产品设计开发输入的重要依据。根据用户需求，相关标准和近似产品，生产产品设计输入文件，并进行严格评审，确保所设计的产品满足用户要求。

其次，科学严谨地制定产品设计方案。通过设计输入评审后，进行结构原理性方案设计。一般采取两种以上的设计方案，包括结构、材料、加工工艺难点、环保等方面内容。同时还要进行可靠性设计与分析，通过评审确定最佳方案并由用户确认。分析产品的主要及常见失效模式，有针对性地进行定性分析和定量计算，采取相应措施，最终形成《可靠性设计与分析报告》。设计人员根据结构原理性方案和可靠性设计与分析的结果，运用三维仿真软件进行图纸设计，制定出详细方案，通过评审后方可使用。

再次，充分试验，确保产品设计质量的可靠性。产品图纸下发后，随即下发相关技术规范和试验大纲，并全面跟踪产品生产情况。在交付用户使用前进行首件检验和评审，确保产品符合使用要求。同时进行摸底试验，对产品的性能进行全面考核验证。

二、原材料质量控制

原材料质量是保证产品质量的基础， GJB9001B-2009明确要求企业除了全面考核供货方的质量保证能力外，还要编写合格供应商名录，定点（生产商）采购；所有原材料都有相应的检验规范、检验方法，原材料检验，要有专职检验员专门负责原材料的入厂验收，以确保其质量。

三、现场质量控制

主要或关键过程和产品实现过程运行好坏，直接关系到公司的管理体系的符合性和有效性，因此我们应对其进行重点控制。关键支持过程的确定往往与公司管理现状有关，一般应考虑满足顾客要求及质量管理体系取得良好业绩的有关过程，

1、对关键过程/特殊过程的控制。对影响产品质量的关键/特殊过程进行控制，预防不合格品的发生，确保在制品满足规定的要求。将影响产品成品率或对产品质量起着重要作用的主要工序设置为质量控制点，并采用SPC统计过程控制技术对这些工序进行控制，使各个关键工序处于受控状态，CPK值提高幅度已达到《实施SPC认证程序》的要求，在一次提交合格率、降低成本、提高产品质量方面效果显著。为进一步实施SPC，企业应该制定推行实施计划，逐步在企业内部全面推行SPC统计分析方法，以实现持续提高质量、减少成本、降低产品不合格率的目标。

2、加强现场监督检查力度，实施考核、明确责任。首件检验和巡检执行情况是日常工艺纪律检查工作的内容，由专职人员监督检验、通报；针对特种工艺编制监控制度，对监控过程进行规范管理；车间设专人进行现场工艺过程监控，尽量避免出现因特种工艺控制不当而造成的批质量问题。除对直接责任者实施考核外，还对相关的管理人员实施考核，体现管理人员的管理责任，使员工意识到，质量工作人人有责。

3、通报质量问题，进行质量警示。通过质量信息日报、典型质量周报、月份现场质量问题汇总等形式，将质量问题反馈给责任单位，以便于责任单位掌握近期的质量状况，找出薄弱环节。同时，定期召开质量分析会议，通报内外部重复、典型质量问题，使相关单位认识到自身存在的问题及管理漏洞，及时纠正并采取质量预防措施，同时要进行跟踪验证，保证措施落实到位，避免问题重复发生。此外，还将收集到的典型质量问题样件拍摄成照片，做成《内、外部质量警示》幻灯片，集中相关人员进行宣传，指出过程控制重点，让相关人员都能直观地看到质量问题的特征，起到警示作用。

四、售后服务管理

为了给用户提供更快捷、更周到的服务，企业应建立售货服务信息ERP市场质量信息数据库，实现售后服务的网络化。通过ERP管理，方便对客户反馈意见进行分类统计，有针对性地采取整改措施，并定期回访客户，了解产品使用情况，提供技术咨询服务。同时，在数据库中可以随时查阅产品质量信息，只要输入产品型号，便可搜索出该产品曾出现的所有问题及其发生的日期和原因，并可以查到相关的整改措施。数据库操作起来简单、方便、快捷，大大提高了售货服务的质量的效率。

五、过程的监视和测量

GJB9001B-2009质量管理体系实际上可以说是由无数大小活动过程所组成的一个过程网络，而所谓过程就是利用资源并通过管理将输入转化为输出的一种活动。每一个过程一般包括管理活动、资源管理、产品实现、测量等内容。如何使每个过程活动得到有效控制并使过程输出得到预期的增值，从而提高企业质量管理体系的有效性和业绩。质量管理体系8.2.3过程的监视和测量就要求企业采用适宜的方法对过程进行监视，并在适用时进行测量。通过对过程实施监视和测量，评价过程的结果是否达到所策划的要求，质量管理体系是否有效运行，产品质量是否满足规定的要求，并使企业不断持续改进。

六、结论

21世纪是质量的世纪，而产品实现过程对质量的好坏起着决定性作用，想要抓好产品实现过程的质量管理，企业就要细化质量控制流程，提升质量管理水平，有效地保证交付产品的质量。质量工作永无止境，企业责任重大，在工作中，一定坚持“质量是立业之本、管理是强业之路、效益是兴业之源”的理念，切实向管理要效益，以质量求生存、求发展。

参考文献：

[1]张跟保，刘英.质量管理与可靠性. 北京-中国科学技术出版社，2001年

[2]霍华德 S. 吉特洛.质量管理.北京-机械工业出版社，2008年.

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【关键词】价值工程；管道施工；对口器设计

随着我国石油、石化工业的快速发展及城市气化工程的全面展开，管道工程建设进入了高速发展期。管道施工对口器是管道建设过程中必不可少的施工设备，应用的市场相应的不断扩大。我们开展了应用价值工程活动，并在活动的过程中取得了良好的经济效益和社会效益。

1.价值工程的基本原理及实现方法

1.1价值工程概述

价值分析又被称为价值工程（Value Engineering），它研究功能与成本之间的关系，寻找功能与成本之间最佳的对应配比，以尽量小的代价取得尽可能大的经济效益和社会效益。

价值工程不仅可用于新产品的创造，也适用于对已有产品进行分析和评价。目前价值工程已发展得更为科学、系统和完善。它被公认为是设计、工艺、生产等领域一门独立而行之有效的科学方法，是提高产品价值并降低费用的有效方法。

1.2提高产品价值的途径

在价值分析过程中，产品的价值是指产品所具有的功能与取得该功能所需成本的比值，即V（价值）=F（功能）/C（成本）。

此公式反映了产品的功能和费用的比值及价值、功能、成本之间的内在联系，它表明费用或者功能都不能代表产品设计制造过程的全部含义，它把分析从定性转向定量，从而更本质更深刻。根据这个价值公式，产品价值的提高，有赖于其功能与实现其功能的费用（或成本）之间关系的变化。

在产品设计制造过程中提高产品价值有5种方式：

①V=F/C功能不变，成本降低，这是提高价值的最有效方法。

②V=F/C成本不变，功能提高，即把不必要功能的价值转移到提高必要功能上来，此法常用于产品技术改造中。

③V=F/C功能提高，成本降低，这是最理想的方法。

④V=F/C成本略有提高，功能大幅度提高，产品由单功能向多功能发展中常用此法。

⑤V=F/C功能略有下降，成本大幅度下降，该法主要用于中低档和大众化的产品设计中。

1.3价值分析程序及产品功能分析

价值工程已发展成为一门比较完善的管理技术，在实践中已形成了一套科学的实施程序。其步骤是：选择对象、收集情报、功能定义、功能整理、功能评价、方案创造、方案具体化、详细评价、审定实施。在这套实施程序中最重要的是对设计对象进行功能分析。按照价值分析的观点，用户需要的不是物，而是功能。功能是满足用户需要的一种属性。

①按其重要程度，可分为基本功能（与对象的主要目的直接有关的功能，是对象存在的主要理由）和辅助功能（为更好实现基本功能服务的功能）。

②按其性质，可分为使用功能和品位功能。使用功能是对象所具有的与技术经济用途直接有关的功能，即产品及其组成部分的实际用途或给用户带来的效用；而品位功能则是与使用者的精神感受、主观意识有关的功能。

③按其目的性，可分为必要功能（为满足使用者的需求而必须具备的功能）和非必要功能（对象所具有的、超过使用者的需求的功能）。产品如果具有太多的非必要功能，就会花费不必要的成本。所以，在价值分析时必须搞清产品的必要功能和非必要功能，并计算出完成这些功能所需要的成本。

2.价值工程在管道施工对口器设计制造过程中的应用

2.1开展应用价值工程活动的选题背景

多年来国内管道施工所需的管道组对设备，主要依赖国外进口，不仅价格昂贵，使用过程中厂家的售后服务、配件供应等方面受到很多客观条件的制约，为提高产品竞争力，降低成本，提高经济效益，在液压锁紧式外对口器的设计制造过程中开展应用价值工程活动。

2.2开展应用价值工程活动选择的主要理论方法

依据价值工程的基本原理，在液压锁紧式外对口器价值工程应用活动中，经过认真分析本装置功能与成本之间的关系，以产品的功能分析为核心，以提高产品的价值为目的，努力寻找出功能与成本之间最佳的对应配比，以尽量小的代价取得尽可能大的经济效益。功能和实现这种功能的耗费之比用公式表达为： V=F/C

其中：V——价值；F——功能；C——成本。

我们按着功能与成本之间最佳对应配比的原则，选择V=F/C，即功能不变，成本降低，产品的价值提高。实施步骤是：选择对象、收集情报、功能定义、功能整理、功能评价、方案创造、方案具体化、详细评价、审定实施。

2.3开展应用价值工程活动实施的主要内容

液压锁紧式外对口器的主要组成部分：1.液压锁紧装置 2.锁紧块 3.顶丝座 4.调整螺栓 5.组对固定环等部分组成，该装置为液压自封闭系统，能够适用各种恶劣环境下的施工现场。结构设计如图1所示。

1.液压锁紧装置 2.锁紧块 3.顶丝座 4.调整螺栓 5.组对固定环 6.管道

图1 液压锁紧式外对口器

（1）液压锁紧式外对口器中的液压锁紧装置1（见图1）是本产品的核心装置，产品研发初期，我们选用德国VIETZE公司的液压锁紧装置与本产品配套推广销售，多年来该装置一直由德国的公司垄断，是一种依靠德国高精尖的加工手段生产出的高科技产品，每套售价1万多人民币，供货周期3-4个月的时间。鉴于采购国外产品相配套存在价格高，供货周期长，配件供应困难，售后服务跟不上等问题，决定自主研发替代产品。开始以国内现有的加工条件生产出的样品难以达到性能要求，主要问题是在施工现场高温情况下，液压系统参数不稳定，后经反复多次试验改进，达到了国外同类产品的技术性能。现该装置已成为我们开发的系列产品中的亮点，具有价格低廉（较国外同类产品价格低40%），供货周期短，配件供应、售后服务及时等优势。

（2）外对口器中的锁紧块2、顶丝座3（见图1），初期采用机加工的方法进行制造，每件的加工成本近300元，为降低成本，我们将加工工艺改为数控切割，不但提高了加工质量和生产效率，加工制造成本大幅下降，每件加工成本仅为原来机械加工的25%。以DN1000外对口器为例，每套上有锁紧块4件，顶丝座12件，仅加工费用每套降低成本3000元。

（3）组对固定环由高强度合金材料制造，开始选用的是德国进口的适用于冷弯成型的S355J2+NC钢，价格较高，为降低成本，用强度相近的国产低合金钢代替，由于国产低合金钢冷弯成型性能不及S355J2+NC，我们研制成功了用于外对口器制造的小曲率连续成型煨管专用设备，煨制的组对固定环在强度、质量上可以和进口产品相媲美，较好的解决了替代进口材料的问题，使外对口器的制造成本进一步下降。

2.4开展应用价值工程活动的实施效果

液压锁紧式管道施工外对口器近几年先后在 “西气东送二期” 、“普光气田高含硫管道”、“山西天然气管网工程”、“莫大线”及“山东管网”等多项重点工程中推广应用，共累计销售600余套，通过开展应用价值工程活动，降低生产成本200余万元，使本产品较国外同类产品具有较大的价格优势。实践证明：在管道施工对口器的产品设计制造过程中开展应用价值工程活动有助于提高产品设计制造质量，降低产品设计制造成本，提高经济效益和社会效益。

【参考文献】

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TRIZ包含三个基本工具：系统矛盾分析、效应知识库和物质—场分析。系统矛盾表现为改善一个系统特征却恶化了另一个系统特征，系统矛盾分析用TRIZ矛盾矩阵的39个工程参数描述该矛盾，然后用40条发明原理解决并翻译为原矛盾的现实解。效应知识库用物理、化学、生物等领域中的有关原理和规律解决创新问题。物质—场分析将功能分为两种物质和一种场，两种物质通过场相互作用形成产品功能。一般地，TRIZ解决问题的过程：首先将现实问题转换为TRIZ问题，然后用TRIZ工具解获得TRIZ解，最后将TRIZ解翻译为现实问题的解。

如图1所示。为指导企业开发环保产品和流程，世界可持续发展工商理事会(Worldbusinesscouncilforsustainabledevelopment,WBCSD)提出了7个生态效率要素：①减少产品和服务的材料密集度(A)；②减少产品和服务的能源密集度(B)；③减少有毒物的扩散(C)；④提高原料的可回收性(D)；⑤促使可再生资源的永续使用(E)；⑥提高产品的耐用性(F)；⑦增加商品的服务密集度(G)。

CHEN等总结了WBCSD7个生态效率要素和TRIZ39个工程参数之间的关系，建立了工程参数与生态效率要素关联表，如表1所示。以上学者和研究人员从多个角度研究了TRIZ在产品设计中的应用，从已有方法和成果来看，还存在一些可改进之处，譬如可充分利用历史设计案例，分析失效专利以直接采用，进行专利规避以避免法律风险，系统化创新方法以减少设计的盲目性等。

集成TRIZ的产品生态设计过程

针对以上生态设计方法的不完善之处，有必要提出一个系统的、创新的生态设计方法。本文利用TRIZ技术工具能够系统性、创新性地解决生态设计矛盾的优势，提出了集成TRIZ的产品生态设计过程框架，如图2所示。主要步骤：首先，获取客户需求，在专利库和案例库中搜索匹配历史产品设计，若匹配成功则直接选为备选方案，若没有类似设计则提取技术特性并转化为生态设计工程特性，从关联表找出相应的工程参数；然后运用矛盾矩阵、效应知识库或物质—场分析方法进行求解；最后，评价生成的多个备选方案，确定最优解。

1检索案例和失效专利

历史产品生态设计案例是企业重要的无形资产，蕴含于失效专利中的创新观点和实用价值并未丧失。注重知识的重用，利用历史案例和失效专利直接进行生态设计，可以大大提高设计效率，避免资源浪费。历史案例可以是企业自主创新设计的产品，也可以是手册、专著和网络信息等文献资源中出现的案例。失效专利可从中国失效专利光盘数据库或国家知识产权局网站获取。对于国外专利，则需要通过世界专利索引检索并检查是否申请中国专利。从产品功能角度看，客户的产品需求一般可以分为基本功能需求和附加功能需求，其中都可能含有一定的生态、绿色需求。直接获取的客户产品需求具有模糊性和不规范性，需要对其进行简单的处理才能进行检索。处理的方法主要是关键词分词提取，如节能、静音、安全等。检索的方法有关键词检索、组合检索，结果按相似度、相关性顺序排列。

关键词在文本中的重要程度以权重表示，按照TF-IDF公式计算式中，wik为词tk在文本矢量Di中的权重，fik为词tk在文本矢量Di中的词频，N为文本矢量空间中文本的总数，Nk为文本矢量空间中出现词tk的文本数，M为文本矢量空间中所有有效词项(去除中文停用词)的总数，wik∈。若设领域本体对象间的相关度(由领域专家给定)即关系权值为wrk∈，则检索结果与检索词的相关度为

2构建矛盾矩阵

在没有历史案例和失效专利可利用的情况下，需要设计新的生态产品。首先，利用TRIZ的技术进化规律进行趋势分析，大致推断产品未来的技术系统进化方向，为生态设计提供思路。进化潜力雷达图是分析进化趋势的有用工具，如图3所示。

雷达中心是进化原点，最是进化极限，在每个进化路径上标出技术现状，连接起来围成的灰色区域即为当前技术系统范围，其余区域为进化潜力范围。产品生态设计应立足现有技术，向进化潜力范围逐步扩展，率先推出采用新技术的产品以占领市场或获取高额利润。然后通过质量功能配置、生态质量功能配置(QFDforenvironment,QFDE)将客户需求映射为工程技术特性和生态设计工程特性并按照WBCSD的7个生态效率要素进行归类。当需要考虑的生态效率参数较多时，利用层次分析法(判断矩阵的要素由WBCSD7个生态要素组成)获得生态效率参数。为了简化矛盾矩阵以便于求解，同时为集中技术力量改善产品生态特性，按照以下算法获得最需要改善的生态效率参数。

设每个生态效率要素中的生态设计工程特性个数为wi(i=1,2,…,7)，层次分析法的输出值为ui，则取ri≥1所对应的生态效率参数作为需要改善的由此参照表1确定TRIZ工程参数，构建TRIZ矛盾矩阵，然后使用TRIZ提供的方法进行求解。

3运用TRIZ工具求解

TRIZ提供了三种技术工具：矛盾矩阵、效应知识库和物质—场分析。若从上述分析可以获得矛盾矩阵，则使用矛盾矩阵的发明原理求解，否则采用效应知识库和物质—场分析求解。辅助设计系统知识库中存储大量生态产品设计案例，已按照案例中使用的TRIZ工具仔细分类。因此，不论使用何种工具，都可以给出相应的使用该工具求解的实例，详细解释抽象的发明原理和使用指导，激发设计人员灵感。

求解矛盾矩阵时，若存在多对矛盾，首先由矛盾矩阵找到各对矛盾相应的发明原理，然后找出其中出现频率相对较高的发明原理，使用这些发明原理求解的成功率和效率会比较高。同时，求解得到的设计方案可能会使某些必需功能弱化，为此还需要进行功能检验，只有满足基本功能需求的方案才能列入备选方案。若不能满足，则还需要重新求解，将基本功能工程参数作为求解前提，直到得到满意解。此外，还需要检索专利库，将已申请专利的备选方案排除，进行专利规避。

4生态设计方案的评价

按照以上方法和步骤获取的生态产品设计方案可能会有多个，需要对它们进行评价，从中选取较优的方案。简单的评价方法可以从成本、交货期、质量、服务和生态性等几个方面进行综合评价，适用的数学方法有层次分析法、数据包络分析法、模糊集法和人工神经网络法等。详细的评价方法则涵盖生命周期评价(Lifecycleassessment,LCA)或生态足迹(Ecologicalfootprint,EF)等指标。

应用案例

1构建计算机辅助设计系统

集成TRIZ的产品生态设计是一个复杂、系统、循环往复的过程，不是一次性的工作。设计过程需要调动企业不同领域的资源，包括人力、技术和信息资源，并且要不断监控和评价执行过程，修改原来的分析和选择。为此，设计一个支持集成TRIZ的产品生态设计的计算机辅助系统，提供大量信息和知识支撑，辅助设计人员工作，有效提高设计效率。系统功能结构如图4所示。

(1)知识检索。产品数据库存储与生态设计案例产品有关的数据，如材料、尺寸、图纸等；知识库存储设计标准、设计手册、法律法规、TRIZ参数阐释等知识；专利库存储从中国、美国、日本、欧洲等专利局网站上下载的专利数据。知识检索从产品数据库、知识库、专利库中检索产品数据、生态设计案例、相关专利、TRIZ工程参数和发明原理等信息和知识，为生态设计提供知识支持。

(2)数据存储。按产品类别将获取的客户需求整理存储，用作客户需求统计分析，让设计人员更好地倾听顾客的声音。将CAD软件绘制的概念设计草图或手绘草图扫描后存储在数据库中，便于保存和查询，为后续的初步设计和详细设计提供参考依据。

(3)计算分析。该系统可辅助设计人员进行AHP计算(图5)以获取最需要改善的生态效率要素；进行专利统计分析获取技术进化趋势；进行简单的设计方案评价以选取最优方案。

2实例

摩擦片差速器是一种高摩擦自锁式差速器，结构简单、工作平稳，常用于轿车和轻型货车上，如大众高尔夫轿车即采用这种差速器。当一侧车轮滑转或车转弯时，由于转速差和轴向力的作用，主、从动摩擦片滑转同时产生摩擦力矩。因此摩擦片需要良好的耐磨性和较少的质量。

假设需要设计一种新的摩擦片，结合TRIZ技术进化规律和专利、文献进行技术趋势分析可以得出：接触面材料的创新和发展是摩擦片发展的主要内容，接触面材料以前采用驼毛皮、皮革带、木块等，然后采用青铜、钢等金属，现在多采用以石棉为基础的编织材料，未来将采用有机材料(如芳纶)、金属陶瓷材料(由金属基体、陶瓷和剂组成的多元复合材料)。按照WBCSD的分类，良好的耐磨性即F，较小的质量即A。对照表1，相应的TRIZ工程参数分别为23、26和15。TRIZ矛盾矩阵如表2所示。从表2中得出，发明原理“03.局部质量”出现次数最高，求解时应重点考虑。如摩擦片采用双层结构设计，接触面的一层采用轻质复合耐磨材料，另一层则只需要保持力学性能，如图6所示。

结论

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为了满足现代卫星对数传发射机更高的设计要求，得益于数字调制技术的不断发展，本文阐述了星用X频段数传发射机的一体化、小型化设计，并与传统数传发射机设计进行了比较，详细介绍了X波段双机一体化、小型化数传发射机的组成原理、设计方案和实现方法，最后通过和传统数传发射机的性能进行比较，并给出了测试结果。

【关键词】数传发射机 X波段 数字调制

1 概述

随着中国卫星事业的蓬勃发展和现代通信技术的迅速发展，卫星所承载的功能越来越多，星上的空间资源越来越紧张，对包括数传发射机在内的星上产品设计要求也越来越高。产品设计中，需要综合实现高可靠性、小型化、轻量化和低功耗的要求。因此，研究高频段、一体化、小型化的星载数传发射机设计技术，对我国卫星数传系统技术发展具有积极意义。

2 数传发射机设计方案

数传发射机是卫星系统的重要组成部分，承担卫星星上业务数据向地面传输的功能。传统的卫星数传发射机，采用“中频调制+上变频”设计技术，在变频环节会产生非线性失真，从而影响产品性能。随着微波直调以及微波合成技术的发展，本文阐述了采用直接射频调制技术，实现了X波段一体化、小型化的数传发射机设计。

X波段一体化、小型化发射机，按照前端输入时钟，接收前端输入的数据进行LDPC编码，完成电平转化后直接送入X波段QPSK调制器中进行调制输出。本地恒温晶振产生基频信号，经过65次倍频器倍频到X波段，将X波段频率信号作为QPSK调制的本地载波信号。已调QPSK数据信号，经过匹配微带板输出到后级功放后，由天线发射出去，完成数据传输。目前方案采用双机一体化设计，互为工作备份。

X波段一体化、小型化发射机采用QPSK直接调制符合CCSDS技术规范，QPSK调制是目前应用较多的一种调制方式，广泛用于1.2Gbps以下速率的编码调制器中。在微波直接调制器的设计中，是两路BPSK进行合成，载波频率经过90°功分分成两路分别与I、Q两路数据进行BPSK调制，两路BPSK数据通过0°合成器进行合成输出。QPSK信号具有频带宽，隔离度好和抗干扰强等优点。

设计方案中，微波器件采用微波集成电路模块，提高了产品设计集成度和可靠性，同时减少了体积和重量。此外，采用了倍频器直接倍频技术，不仅避免了传统倍频方案带来的非线性失真，同时改善了发射机输出的频谱特性。

3 测试结果

本文设计的X波段一体化、小型化数传发射机方案，已经成功应用于某卫星型号中，通过数传发射机的硬件设计、软件设计和调试后，对产品主要性能指标进行了测试，并与传统数传发射机设计进行了比较，测试情况见表1所示。由表可见，测试指标都是符合当初的设计指标的，比传统的数传发射机性能指标更加优良。

由表1以及图2、图3可以看出，该方案完成了X波段双机一体化、小型化数传发射机的设计，实现了一体化、小型化和轻量化的设计目标，相比传统产品，数传发射机的调制性能和信道传输特性有了较大提升和改进。

4 结论

本文设计的X波段一体化、小型化数传发射机方案，已经成功应用于某卫星型号中，所设计的数传发射机，在性能指标上优于传统产品，在产品重量、体积和功耗等方面获得了较大提升，对今后星上产品的小型化、轻量化设计工作具有积极意义。

参考文献

[1]姜亚祥，谢春坚.S波段轻、小型化数传发射机设计[A].中国空间科学学会空间探测专业委员会第十九次学术会议论文集（下册），2006，596-600.

[2]张倩，李刚，唐浩.高速数传X波段发射机的设计与实现[J].空间电子技术，2003（4）：52-57.

[3]钱澄.微波.QPSK调制器的性能分析[J].微波与卫星通信.1997，55-59.

作者简介

李广才（1980-），男。硕士研究生学历。现为上海航天电子技术研究所工程师。研究方向为卫星通信、数传通信。