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1、第七章 工业设计与工艺设计,第一节 工业设计概述,（1）工业设计的产生 工业设计于20世纪初产生于西欧，早期的欧洲设计师主要来源是建筑设计师和工程师，他们不止注重实用，还强调几何形态、精确度、简便性和产品设计的经济性。欧洲设计师强调产品设计要从内到外，形式应该为功能服务。 美国早期的工业设计思想与欧洲不同，因为美国的早期工业设计师来源于场景设计人员和艺术家，一般是为销售和广告服务的，所以认为产品的外观要比内部重要得多。他们很注重产品外形的流线型设计。,（2）工业设计概念,美国工业设计师协会（industrial design，ID)定义为：以优化产品性能、价值和外观，提高厂商和顾客之间的相互利
2、益为目的而进行的产品概念和特性的创立与开发方面的专业服务。,Henry Dreyfuss 于1967年提出了工业设计的五个重要目标： 实用 外观 便于维护 低成本 交流 工业设计师主要负责与用户有关的设计产品的外观和功能界面。工业设计是满足顾客需要，提高产品差异化的有力手段。常常把开发人员的想法变为草图或模型等，帮助交流。,（3）工业设计的重要性,工业设计的费用 人机交互的需要程度 使用的简便性 维护的简便性 产品用户界面的多少 用户界面的新颖程度 安全因素的考虑 美学的需要程度,（4）工业设计对企业的影响,对企业效益的影响 工业设计的费用包括 ： 直接费用：指用于工业设计活动的开销。 制造费
3、用：具体实现工业设计所确定的产品细节的费用。 时间成本：指延迟产品进入市场所带来的损失。 工业设计的效益体现在美化了产品外观、提高产品使用的便利性、增加了顾客满意度，强化了品牌形象和产品差异，从而使产品获得更高的价格和更大的市场份额。,麻省理工学院曾经展开过一次市场调查，针对细节设计对产品成功的影响进行研究。 研究表明，产品的美学性与零售价格之间存在相关性，而与制造成本之间并无相关性。研究未能完全确定原因。 对于一般的销量，单位价格每增加1美元，在整个产品生命周期会为企业带来数百万美元的利润。而工业设计的服务费用是825万美元，相比较而言，物有所值。 英国开放大学也曾对中小制造企业的221个产
4、品开发项目，进行工业设计投资效果的评价，与缺少工业设计的产品进行比较，这221个开发项目有90%的工业设计投资得到了回报，销售额平均增长41%。,对企业形象的影响,企业形象来源于“组织的视觉特征”，直接影响着企业的市场地位。如企业的广告、商标、制服、建筑物、包装等都对企业形象的确立起着重要作用。 工业设计对于树立企业形象起着重要作用。产品的工业设计传递着企业的理念，直接影响着公众对企业的看法。当企业的产品保持持续的可识别的外观时，视觉资产就形成了。,第二节 工业设计的流程及管理,一、工业设计流程 1. 调查顾客需要及相关约束 2. 概念化 3. 初步改进 4. 进一步改进及最终概念选择 5.
5、控制图,二、工业设计的流程管理,1.技术导向型产品 核心获利能力基于它的技术性能或实现特定技术性能的能力。 2.顾客导向型产品 核心获利能力来自于用户界面的质量和外观的美学性。与用户有很强的交互关系。产品外观是形成产品差异的重要因素。 3.工业设计导入时间安排,技术驱动型产品,顾客驱动型产品,三、工业设计质量评估,用户界面质量实用 吸引力外观 维护和修理的方便性 资源的合理利用低成本 产品的差异性交流,第三节 工艺设计流程及管理,一、工艺设计概述 （design for manufacturing ，DFM）,定义： 工艺设计是提高制造的简易性，使产品制造成本降到最低的设计活动。是确保产品设计
6、功能实现的前提。 性质： 综合性很强。需要用到下列信息： 设计图、产品技术指标及各种设计方案 详细的生产装配过程 制造成本、生产量及产品推出时间的预测 DFM贯穿于整个产品开发过程,刘蓓蕾,二、工艺设计的流程,1.估计制造成本 2.降低零部件成本 3.降低装配成本 4.降低辅助性生产的成本 5.考虑DFM对其他因素的影响,刘蓓蕾,刘蓓蕾,工艺设计流程,1.估计制造成本,刘蓓蕾,刘蓓蕾,一般管理费用 （overhead costs）,辅助费用（support costs）或直接费用 指原材料采购、处理、质量保证、运输、安装及设备工具维护等的支出。很大程度上取决于产品的工艺设计。 间接费用（ind
7、irect costs） 指不直接与具体产品相对应，是生产不可缺少的开支。如，保安人员的工资、建筑物和场地的租借、维护费等。与工艺设计无关。,刘蓓蕾,（1）物料清单（bill of materials，BOM）,BOM是组成产品的零部件的列表，通常由零部件成本或装配成本组成，可分为固定成本和变动成本。变动成本包括原材料、机器工时和劳动力的成本。固定成本包括机器、设备的购置费和其它不再重复发生的费用。,刘蓓蕾,物料清单,（2）标准件成本的估算 参照以前所生产或购买的相近批量的相似零部件的成本 向销售商或供应商询价 （3）订做件成本的估算 订做件是特别为某产品设计的零部件。 当订做件是单一零件时，
8、可以加总其原料成本、加工成本和工具成本来估算它的总成本。 当订做件是组件时，就把它当作一个产品来估算，分别估算各部分的成本，再加上装配成本和管理费用。 估计原料成本时，一定要考虑切削余量的问题。如注塑件的余量是5%50%，切削件为25%100%。,刘蓓蕾,刘蓓蕾,18.06,0.5,零部件成本估算,（4）装配成本估算,手工装配成本的估算是每个装配步骤的时间和工资率的乘积加总得到的。当产品零部件较多时，可以使用相应的软件来估算成本。该软件有一个多种情况下，标准装卸和插接时间的大型数据库。,刘蓓蕾,刘蓓蕾,装配成本估算,（5）管理费用的估算,多数企业根据分摊率来分配一般管理费用。分摊率根据成本动因
9、来确定。成本动因通常包括原材料成本、装配成本等。 例，某产品原材料成本的分摊率是20%，装配劳动力成本分摊率是80%，该产品包括100元的外购件、10元的装配成本，则分摊的一般管理费用为： 10020%+1080%=28（元） 这样分摊的前提假定是一般管理费用与成本动因成正比，但是实际情况不完全如此。分摊率是一种简便计算手段，可能导致估算的不准确。,刘蓓蕾,2.降低零部件成本,（1）明确工艺约束和成本动因 一些零部件成本昂贵是因为设计人员不了解企业的生产能力或工艺约束等导致的。工艺的约束可以通过简明的设计准则加以确定。 对于成本动因，不同的产品会有很大不同。有些零件生产成本与某些属性呈函数关系
10、，那么这些属性就是这一加工过程的成本动因。,刘蓓蕾,（2）减少加工工序 减少工序也可以降低成本，如去掉不必要工序、或简化、合并工序，如使用净成形工艺（在一道制造工序中形成零件的最终几何形状）等。 （3）选择适当的零件加工规模 产品的制造成本通常随着产量的增加而降低，这种现象被称为规模经济。产生的原因： 固定成本由更多的产品分担； 变动成本也会因为企业运用大型高效的工艺和设备而降低。,刘蓓蕾,刘蓓蕾,1000套,100美元,零件成本图,（4）标准化 标准化有利于实现规模经济。标准件是指那些通用于一个以上产品的零部件。在其他条件相同时，标准化零件的单件成本较低，质量稳定。 （5）“黑箱”理论 只向
11、供应商提供零件的“黑箱”式描述，即只描述这个零件是用来做什么的，而不要求怎样生产，给供应商留下更广阔的空间。这种方法也免除了开发人员设计和监督零件制造的责任。 成功的“黑箱”式开发要求十分细致的系统设计，以及对零件功能、界面和相互关系有非常清晰的界定。,刘蓓蕾,3.降低装配成本,装配设计（design for assembly，DFA）的主要目的是使装配成本最小化。对于大部分的产品来说，装配成本只占总成本很小的一部分。但是降低装配成本会产生较大的间接效益，可以减少零件的总数、降低装配的复杂程度及辅助费用等。,刘蓓蕾,（1）零件集成,就是将几个独立的、具有不同几何特征的零件一体化所形成的多功能部
12、件。 好处： 集成的零件不必装配 制造成本更低 零件集成使得关键几何特征间的关系由零件的制造过程而非装配过程来保证 弊端： 有可能导致某些其他成本的增加 不利于零部件的改进,刘蓓蕾,（2）简化装配环节 装配时间由零件的几何形状和零件的插接路径决定 理想的装配特征： 零件由顶部安装（Z轴装配） 零件自定位 零件不必定位 安装简单 （3）考虑用户自行装配,刘蓓蕾,4.降低辅助性生产成本,尽量降低系统复杂性 系统的复杂性源于输入、输出和转化过程的多样性，及引入的新元素的多少，通常是由设计决定的。 防止错误 DFM的一个重要任务是预见生产系统中可能的故障模式，并在产品开发的早期提前采取适当措施。这就是“防止错误”。,刘蓓蕾,5.DFM决策对其他因素的影响,对开发时间的影响 对开发成本的影响 对产品质量的影响 对外部因素的影响,刘蓓蕾,
