21现代设计技术21PPT课件

第二章 现代设计技术
第一节 机械设计过程
1.1 为什么要研究设计过程
人们对新的、具有好的性价比、高质量的产品的需求是持续不断的
现代产品已经变得如此复杂以至于绝大部分产品从概念发展 到硬件，都需要有一支由不同专业领域的人员组成的团队来 完成：参加项目的人员越多，就越需要进行交流和组织，以 保证不会忽略重要的问题以满足顾客的需求。
因此，在设计过程中所做出的决策决定了消费者获得的 产品的质量。
最重要的质量度量指标是“按照既定的功能工作”。 此项和“含有最新技术”、“有许多特点”都是产品功能 的度量指标。“寿命长”及其他大部分度量指标依赖于形 式的设计、材料和制造过程的选择。
另一个有关质量的指标来源于施乐公司的另一项研究。 该研究关注“下线率”，即：统计在装配过程中没能装配 在一起的零件的数量——这些零件要从装配线上逐个落下。 如果假设一个公司采取了质量控制技术(如在生产过程中 测量零件的几何尺寸和／或其他特性)，以保证零件达到 生产规范的要求，而且进一步假设零件在到达装配线时， 也符合设计规范，那么那些没能装配到一起的零件的设计 就是不好的。这些失败的设计必须被废弃或者重新设计， 无论是哪种选择都会增加制造过程的成本。
另外，全球化的市场已经孕育着非常快速和加速发展新产 品的需求。为了市场竞争的需要，一个公司必须高度有效地 进行产品设计。
最后，新产品不能按预期正常工作，推向市场需要的时间过 长，或者成本太高带来的问题。据估计，有85％是由不好 的设计过程造成的。
决定一种产品成功或失败的重要影响因素
图2.1 并行工程中的可控制变量
产品成本在设计之初被预定，而在设计完成以后被花费
案例
在20世纪60年代和70年代初，施乐控制着复印机市场。 然而，到80年代市场中有了40余家不同的复印机生产商， 施乐的市场份额显著下降：部分原因是由于施乐产品的成 本问题，事实上，在1980年施乐决策者就已经意识到一 些生产商能够用比施乐低的价格卖与其功能相似的一种产 品了，在关于这个问题的一项研究中，施乐集中关注每一 个零部件的成本，通过将机械中的塑料零部件与具有相似 功能的日本和欧洲机械中的零部件相比较，他们发现日本 厂家生产的零件比施乐公司或欧洲厂家节省50％的成本。 施乐将成本差距归因于3个因素：日本的材料成本低10％， 工具和工艺成本低15％，其余的25%(差距的一半)在于如 何设计零部件。
设计质量对制造成本的影响要远大于5％。
设计过程的结果可以改变产品制造成本达50％或更多 (对于一般制造过程为±25％)。
总结：在设计过程中做出的决策虽然本身花费很小， 但是其对产品成本的影响是巨大的：设计决策直接决定 了使用的材料、购买的物品、零部件及其形状、产品推 销、产品价格和销售，焦点是设计过程中做出的决策。
另一方面，A公司在设计的初期进行了大量的改变， 并在投人生产前完成了设计。早期设计的改变需要更多 的工时和努力，但是不要求有硬件或文档上的改变。
如果在设计的初期进行改变所花费的工时费是1000美 元，则在细节设计后改变设计所花费的工时费就会是 10000美元，在生产开始后进行改变，则花在工具、销 售和商品信誉上的钱会达到1000000美元，甚至更多。
市场交易不仅依靠产品形式和功能，也依靠公司的产 品生产能力
如图2.1所示，生产椭圆圈中生产系统是核心因素。 需要注意的是产品如何设计和如何生产都关系到制造 过程。依照产品功能选择的形式和材料影响到可以采 用的制造过程，这些过程转而会影响到成本，进而影 响产品的价格。这正是产品设计、生产和市场交易如 何交错相关的一个例子。
1.2结合产品成本、质量和推向市场需要的时间来评价设计过程
衡量设计过程有效性的3个量是产品成本、质量和推 向市场需要的时间。
产品设计的实际成本一般只是产品制造成本的一小部 分。数据表明，用于开发汽车的设计活动成本仅占汽车 制造(不包括推广和销售)成本的5％。这个数字随行业和 产品的不同会有所变化。但是，对大多数产品来说，其 设计成本是制造成本的一小部分。
图2.2 汽车开发中的设计改变
除了影响产品的成本和质量外，设计过程还影响到新产 品生产需要的时间，设计过程中的反复或改变是设计过程 中的一个基本部分。然而，这种改变发生在设计过程的后 期会由于推翻前面的工作，造成比在设计过程前期改变更 多的费用。
在图2.2曲线中，B公司在设计方案已经实施投产后还在 对设计进行改变。其实，B公司在销售其产品的过程中还 在对汽车进行设计。这不仅造成生产过程中工具和装配线 的改变，而且可能会召回汽车进行翻新，二者必然会极大 地增加花费，毫无疑问也会失去消费者的信任。

产品的大部分成本不仅是在设计过程中预定的，而且是 在设计过程的早期就被预定的。
一个典型产品大约75％的制造成本在概念设计阶段末期 就已经预定了。这意味着，自此以后做出的决定只能影响 产品制造成本的25％，而投入成本是用于产品设计的花费。 在没有确定制作成本之前，大量的资本已经花掉了。
设计过程的结果对产品的质量也有很大的影响：显然， 除非把质量设计到产品中去，质量是不能制造到产品中去 的。 “质量”是设计工程师负责的一个综合因素。
从图2.2中可以看到，A公司比B公司做了更多的设计 改变。这意味着A公司探究了更多的设计可能性，也至少 部分揭示出在项目后期不再进行修改的原因。
对市场交易来说，产品的形式和功能也同样重要
因为目标市场的消费者主要是通过产品能做什么(它 的功能)和它看起来像什么(它的形式)来判断商品的。如 图2.1所示，
目标市场是市场交易的一个重要因素：市场交易的 目标就是赚钱——达到预测的销售量。销售也受到公 司对产品的推介能力、产品配送能力和产品价格的影 响。
产品设计因素关注的是产品功能
即产品能承担的工作：功能对设计者的重要性是一个 重要主题。
与功能相关的因素包括产品的形式、材料和制造过程。 形式包括产品的风格、形状、颜色、质地及其他与其结 构有关的因素。与形式同等重要的是用于制作该产品的 材料和制造过程。
功能、形式，材料和制造过程是设计人员主要关心的 4个变量。