第5章 产品设计阶段

产品设计理论TRAININGCOURSE本讲内容本讲内容学习内容—第5章提出产品创意、产品创意形象化的技能（例如绘制设计草图、效果图及配色等），进行工学分析及方案初审等。学习目的—初步了解产品设计开发基本原理和原则。产品设计开发特点、要求、原则及决策过程本讲内容提出了设计概念，明确了设计方向和目标，设计工作就进入了设计的展开和定案阶段。是一个由概念走向定案，由抽象走向具体，由思维发散走向思维集中的过程。设计的展开和定案阶段大体经过设计构思、设计草图、工学分析、方案初审、方案优化、色彩设计、制作三维模型和产品效果图8个过程。简单来讲，把产品设计阶段简化之后，可以按照概念设计阶段、方案细化阶段、工学分析阶段和设计定案阶段4个步骤完成。本讲内容本讲内容简化之后的4个步骤：

（1）概念设计阶段图5-1设计草图本讲内容本讲内容

（2）方案细化阶段初审方案通过后设计师需要继续进行方案的细化，主要针对两个方面：合理性和完整性。此阶段完成后的方案应已具备落地的可能性，不再是概念性或天马行空的。简化之后的4个步骤：本讲内容本讲内容细化后的方案需要进行工学分析，使其完全符合生产条件。此阶段包含结构分析、人机分析、原型样机制作和最终优化。经过工学分析阶段的产品方案应该已有完整的3D模型并完全具备生产可能，在工学分析通过后产品主体及内部结构基本不再变动。

（3）工学分析阶段简化之后的4个步骤：本讲内容本讲内容

（4）设计定案阶段图5-2最终产品效果图简化之后的4个步骤：5.1设计构思设计构思是依据现有的设计要求去扩展思维，提出产品的设计初步方案，这一步不必考虑过多的生产细节，需要的是设计师提出创新性的构思，并将抽象的、模糊的想法去具体化、明确化。设计的目的在于创新，不论是新产品开发还是对于已有产品的改良都需要从设计中体现与现有产品的不同之处，即差异化。设计这一行为本身也是以创新为基调的，在设计构思这一阶段，需要设计师充分的发散思维，不受固有思维地拘束，产生大量创新的想法去满足企业或消费者的需求，解决他们的问题。5.1设计构思思维是人类建立在感觉、知觉、表象等感性认识基础上的理性认识，设计师需要透过表象看到产品的本质，从而对事物内在的、间接的、联系的本质属性做出反映，具体到产品的某个外形、某个功能、某种材质，普通消费者能看到有什么作用，而设计师需要看到这样的设计构思是满足了消费者和企业的什么需求，进而可以考虑在自己的设计中为了满足这种需求是否还有其他方法，并提出创新性的方案。设计构思需要寻找隐藏在外观、功能之下的深层需求，再通过一定的方式去满足需求，这也是设计师创造性思维的体现，设计构思要求勇于突破传统的思维框架，提出对产品的新见解，以及解决问题、满足需求的新方式。5.1设计构思将洗衣机的概念抽象化，定义为“通过搅动水、衣物来揉搓衣物、去除污渍的工具”5.1设计构思图5-3Dolfi洗衣设备5.1设计构思5.1设计构思安全插座方案构思5.1设计草图5.1设计构思5.2设计草图设计快速表现是设计师的一门基本功，也是设计师进行设计交流的重要工具。手绘设计表现是设计思维的最直接、最自然、最便捷和最经济的表现形式。抓住稍纵即逝的灵感火花，培养设计师对于形态的分析、理解和表达。5.2设计草图设计草图的作用

（1）快速表达构想5.2设计草图设计草图的作用

（2）推敲方案延伸构想图5-6洗碗器造型的推敲5.2设计草图设计草图的作用

（3）传达真实效果5.2设计草图5.2.1设计草图种类

（1）概念性草图5.2设计草图

（2）解释性草图5.2设计草图

（3）结构草图5.2设计草图

（4）效果草图5.2设计草图为自己的产品画3-5个草图5.2设计草图5.2.2草图表现设计草图表现与绘画中的速写两者既有相同之处，又各有特点。相同点是这两者都有时间的限制，要求在较短的时间内表达一定的主题和内容；无须太多深入的细节刻画，只需要记录整体效果和感觉。不同之处在于：绘画速写是一种独立的艺术形式，不是造型技术的基础，不需要考虑后期的批量加工和大规模制造，只作为一种绘画的表现形式，是感受生活和记录生活的方式；而设计草图的要求和目标则不同，设计草图是为后期服务的，最后需要将选定的设计方案加工成产品并推向市场，所以在设计草图的过程中，设计师们需要考虑与设计方案相匹配的加工工艺、制造材料、使用功能、人机关系等。5.2设计草图在产品设计表现中，不需要像绘画追求错落有致的线条、笔法，如飞笔、顿笔或颤笔等表现符号。设计草图在表现上一定要有制造感和流畅感，行笔要光顺，使人理解形态的内容，并能表达产品的具体功能和制造工艺等。5.2设计草图5.2.3深入设计方案提选出的几个可行性较强的方案需要在更为严谨的限制条件下进行深化。这时候，设计师必须学会严谨理性地综合考虑各种具体的制约因素，其中包括比例尺度、功能要求、结构限制、材料选用、工艺条件等。5.2设计草图通过严格的方案审议，一方面，设计师可以将最初的方案理念进行深度延伸，方案可以通过平面视觉效果图的绘制过程不断得到改进和完善，这一过程不仅锻炼了设计师的思维和想象力，还引导他们探索、发展和完善新的形式，获得新的创意。另一方面，效果图可以有效地传达预期设计的真实效果，这为进一步的计算机建模和实物生产研究奠定了基础。图5-13逼真的手绘效果图5.3工学分析通过设计文件，审查各类产品工学设计具体内容，主要是检查产品在使用便利、操作安全、功能可靠、结构尺寸、配合关系、结构合理性、机构合理性、工艺正确性、材料使用合理性、标准应用正确性、设计图纸是否符合标准等方面的内容。最终，进行产品工学设计上的确认。为产品设计开发后续工作打下良好的基础。当设计方案初步确定之后，接下来就要考虑方案的可行性，尤其是工学设计方面，是否符合人机工程要求，是否结构合理有效，是否加工工艺简便易于生产。5.3工学分析5.3.1人机工程分析人、机械和环境在生产作业过程中组成一个整体系统。改善作业环境，提高生产效率，减少作业中的差错，最大限度地避免事故发生。在产品设计中要充分考虑人的生理、心理特点。5.3工学分析据统计，70%以上的事故与人为失误有关，但要保证安全，最彻底、最有效的办法还是从机械和环境方面解决问题。因为机械和生产环境是比较容易改变的人的机能却有一定限度，适应能力也不强，要求人做很大的改变去适应机械和环境条件是不明智的，甚至是不可能的。人机工程分析主要是结合产品使用情况，分析人机功能分配、人机匹配（包括正常作业时及特殊状态下人对周围机械和环境，如颜色、形态、大小等的辨别和反应能力）等问题，寻求最佳人机设置并提出改进方案。此方法是一种既可用于人一机一环境分析，也适于个别产品分析的较为有效的方法。5.3工学分析人机关系是造型设计的重要原则之一。考虑“人的因素”是产品美学中对机器设备进行艺术设计时的一个重要部分。当涉及产品的形状、结构和颜色的时候，产品美学与人机工程学的联系就特别明显和密切。对于产品造型，各个部件的位置、尺寸大小、色彩搭配、材质质量、按钮排列等因素都会不同程度地影响用户操作心理，可能是愉悦感，也可能是压抑感，潜移默化地影响着产品的性能评价和使用体验。人机工程学的一般设计原则包括如下几个方面：5.3工学分析（1）必须有效地实现预定功能。（2）必须与使用者身体成适当比例，使人力作业效率最大。（3）必须按照使用者的力度和工作能力来设计，因此要适当考虑性别、年龄、训练程度、身体素质的差异性。（4）不应引起过度疲劳，即不应引起操作者采取不寻常的操作姿势或动作而消耗更多的体能。（5）必须以一些形式向其使用者提供一些感官反馈，如压感、一定的振动、触感、温度等形式。（6）所需要的开发资本和维护成本应当是合理的。5.3工学分析图5-14戴森Lightcycle台灯5.3工学分析5.3.2结构设计分析

（1）产品总体结构设计确定产品总体结构关系、总体空间尺寸、局部结构与整体结构关系、结构的原理与框架；基本确定安装关系与拆卸维修关系；初步确定成型工艺、材料使用与表面处理的主要方法；确定产品使用的人-机方式。图5-16设计草图5.3工学分析

（2）产品外部结构设计产品的外部结构指外观造型和与此相关的整体结构，它是产品造型的承担者，也是内部功能的传达者。外部结构设计包括：产品外部整体结构方式，外部结构成型性质，外部结构件连接关系，产品外部成型工艺，表面涂饰工艺，操作结构，显示结构，开启与拆卸结构。图5-17奥迪Q5汽车5.3工学分析

（3）产品内部结构设计内部结构的设计包括：操作件与内部安装连接结构，显示件与内部安装连接结构，产品骨架结构，产品骨架内部连接结构，产品芯件或组件内部安装结构，产品运动件内部安装结构，产品组装结构，产品维修结构，产品内部其他辅助结构。图5-18手机内部结构图5.3工学分析5.3.3加工工艺分析加工工艺是指材料成型、加工和表面处理等技术手段。优美的产品必须通过各种技术手段才能制成具有一定使用价值的产品。产品设计方案如果没有先进的、合理的、可行的工艺技术与之配合，那么先进的结构和美丽的外形也只能呈现在效果图和渲染图中，无法加工生产。在产品加工过程中，合适的工艺直接关系到生产效率、产品质量、生产成本等。因此，设计师应根据原料价格、成型条件、加工处理等因素选择材料，充分考虑实际的工艺条件和方法，设计出加工容易、成本低、成型效果好、迎合消费者需求的产品。对于相同的材料、使用不同的加工方法，表面处理技术（包括产品表面涂层工艺设计、表面材料纹理设计、表面装饰加工设计、表面印刷设计等）会产生不同的效果和质感。5.3工学分析在造型设计中，不要局限于传统的材料与工艺，更不要局限于某种工艺技术制作的造型特点和风格，要灵活运用多种加工工艺手段，使造型充分表现材料本身的质地美，或使用相同的材料达到不同的质感效果，这样才能使造型的外观更富于变化。图5-19塑料水壶设计5.4方案初审设计进行到一定程度后，就必须从众多设计想法或概念中筛选出有价值的或者有巨大发展潜力的设计方案。本阶段的设计评估目标更侧重于当前解决方案的优缺点。在设计深入阶段，设计师首先将先前所捕捉到的构思方案进行比较和分析，从中筛选出2～3个可行的设计方案向下发展。初步评审的出发点包括：可实现性；功能性；创新性；目的性。图5-20中国石油大学（华东）学生作品5.4方案初审5.4.1评估标准对设计概念的评估是一个连续的过程，它始终贯穿在整个设计过程中。在产品设计的不同阶段，方案评估的侧重点也有所不同。产品构思阶段的评估活动是筛选出符合条件的设计构思；在产品方案的深化与发展阶段，通过方案评估确定满足产品设计目标并且现有条件下可实现的最佳解决方案。在这一阶段中，所有的产品要素都将得到深入的表达与评估，具体到产品的人机尺度、操作界面、使用性以及形状的细微变化、色彩的搭配、材料的选择、结构件的配合等。评估过程中，草图、效果图、工程图、结构图、产品方案展示图、模型等资料都可以作为评估的依据。5.4方案初审由于产品设计的范围很广，各种产品的使用功能、使用对象、要求特征等情况各异，因而在对不同产品设计概念进行评估与选择时，其具体内容和侧重点也有所不同。在产品深入设计阶段，方案评估的标准包括经济性标准、技术性标准、社会性标准、审美性标准、道德标准、可持续发展标准6个方面。图5-21可以用来评估的产品要点5.4方案初审5.4.2评估方法评估因素是随着人类自身发展而变化的，评价的方法与评价的内容亦会不断地发生变化。评价系统是动态的，各测评、测试点是互动关联的。因此评价最终的结果要以符合人的要求以及社会发展需求为目标。确定最佳设计方案的评估方式有很多，可以通过以下3种方法评估产品：5.4方案初审按产品设计原则进行评估，包括产品的功能及外观所具有的创新型、生产制造过程中的经济性、使用过程中的功能性、符合时代潮流及人们心理需求的审美性等设计原则。

（1）产品设计原则5.4方案初审提问式评估只是一种专家评估方法，有时也称为经验评估，是一种简单的可用性评估方法。从提问式评估的定义可以看出，评估有两个重要要素，一是评价者，二是评价参考原则。

（2）提问式评估提问式评估的评价参考原则：(1)环境贴切原则：产品是否符合现实世界的认知及习惯(2)撤消重做原则：用户在误用和误击后是否可以进行重新操做(3)一致性原则：是否具有一致的用语、功能、操作(4)防错原则：是否可以防止用户出错(5)易取原则：是否降低用户的认知负担(6)灵活高效原则：是否可以满足不同用户的要求(7)容错原则：是否可以帮助用户减少错误操作后的损失(8)人性化帮助原则：是否有帮助用户的使用提示5.4方案初审SUS(系统可用性量表)最初是由Brooke在1986年开发的。量表由10个问题组成，包括奇数项的肯定陈述和偶数项的否定陈述。（见表5-1)

（3）系统可用性量表表5-1系统可用性量表5.4方案初审5.4.3结果反馈方案评估之后，根据反馈内容，设计师可以对设计方案做出适当地改进和完善。设计师可以在较小的范围内将一些概念进一步深化、发展。如反馈意见与设计理念不能合拍时，可以考虑重新进行市场调查和研究，重复综上所述的研究和设计过程。5.5方案优化方案优化是设计方案由切实可行走向最终完善的必由之路。在考虑设计方案时，不能只单纯地从形态的角度去设计产品，产品的功能和结构等因素也直接影响产品的造型。所以设计师在构思方案时不能无视结构尺寸、生产工艺、生产成本等因素的存在，要科学地探求设计方案的最优化。5.5方案优化5.5方案优化（1）人机关系“以人为本”是设计的根本目的，所以在探讨设计的合理性时应将人机关系放在第一位。以某类型游戏手机为例，手机的尺寸大小是否合适、是否满足不同用户的需求；各个操作按钮的尺寸大小和摆放位置是否符合用户的习惯；操作界面的设计是否易使人产生疲劳；用户是否能快速学会手机的使用方式等都是要从人机工程学的角度去解决的问题。简而言之，一切与人发生关系的接触面都是需要考虑的问题的切入点。（2）结构所设计的结构是否便于功能的实现？是否便于生产、装配和维修？是否便于人的操作和使用？有何优点和缺点？（3）环境产品最终要放在一定的环境中去使用，在产品设计时需要考虑使用环境，例如安装位置，是否经常搬运。为特定地区设计产品要考虑当地的气候条件，例如空气湿度；室外产品要考虑防风防尘，积尘之后的清理程序；为家庭设计或人流量较大的地点需要考虑外观的安全性，放置能否稳妥，是否有过于尖锐的棱角等。5.5方案优化5.5方案优化（4）材料和工艺产品最后的成型离不开材料和工艺，而这两者更直接与产品的最终效果和生产成本相关，优秀的设计不仅仅只是为用户的舒适性，同样也需要考虑企业的“舒适性”。合适的材料和加工工艺不但能更好的表达产品的质感，提升产品的档次，还能替企业减少材料和加工成本，还能延长产品使用寿命，让用户更加安全健康的使用。（5）市场产品的创新是赢得市场青睐的重要因素之一，同时创新尽可能不违背现有市场的习惯，既要跟随市场趋势利用创新打造优势，又需要减少用户的学习成本，让用户尽快适应新产品，有利于企业的宣传推广。（6）色彩产品设计色彩的选择是重中之重，承担着吸引消费者兴趣，优化产品外观，增加消费者认同的重任。5.6色彩设计最先攫取注意力的，就是产品的颜色，其次是外观，最后才是功能。色彩给其他人的印象特别强烈，所以设计师最容易通过色彩去表达他的设计意念，而身为设计师，就必须懂得和色彩沟通，了解它们。色彩作为设计的一个重要的构成要素，也被用来传达