产品设计的功能论

产品设计的功能论工业设计教研室主要内容产品的功能概述1产品的功能定义2产品功能的分类3产品功能分解及整理4产品功能方案设计5产品功能价值分析6一、产品的功能概述产品功能的主导性产品的功能与结构之间的关系现代产品功能的特点

1、产品功能的主导性任何产品都具有一定的功能，它是产品具有使用价值的基础。消费者对产品的需求其实就是对产品各种功能的需求。因此，在产品设计过程中，产品功能的开发与设计是设计师必须首先考虑的，也是产品设计的核心。2、功能与结构之间的关系结构系统是产品功能实现的硬件，是实现产品功能的前提，反映了设计对象是由哪些零部件构成以及如何构成的，各个零部件之间的相互关系。功能系统是产品功能实现的软件，是隐藏在结构系统之中，只有通过产品的使用才能体现出来。消费者在购买商品时，看到的是产品的结构以及由结构所确定的产品整体外形，真正需要的是产品的功能，是产品设计最本质、最核心的东西，是设计者和使用者最终追求的目标。每一个功能的实现都有相应的物质结构基础，它们是各种功能的结构单元。硬币计数包卷机功能与结构硬币计数包卷机可分解为下图所示的的7个分功能，各个单元对应独立结构。

1.硬币堆放、输送功能单元

2.硬币排列、分选、挑残功能单元

3.硬币分选计数功能单元

4.硬币堆码、整理功能单元

5.送纸、撕纸功能单元

6.硬币包卷功能单元

7.卷边功能单元2、功能与结构之间的关系产品的结构系统与功能系统共存于产品这一共同体中，缺一不可。实例：功能与结构关系2、功能与结构之间的关系产品的结构系统和功能系统共存于产品之中，设计师在设计过程中必须处理好的两个基本关系：在产品的开发设计中如何将功能融入产品的结构、外形之中，并且有效地体现出来，让消费者看到产品时就能够从产品的结构、外形中了解产品的功能，了解产品使用的方法，使产品的功能和结构结合为有机的整体，共同体现产品的价值，展现产品的内在美和外在美，全面提升产品的质量。3、现代产品功能的特点现代工业产品的功能越来越强大。功能越多，产品越复杂。多功能是一种促销手段。二、产品功能的分类按产品功能的主次顺序分类按产品功能的性质分类按用户的实际要求分类按产品功能的内在联系分类1、按功能的主次顺序分类主要功能是指为了达到产品的使用目的，满足消费者的主要需求，发挥产品的效果所必不可少的功能，它是产品赖以存在的前提条件，也是一件产品具有使用价值、能够商品化的根本保证。是现代产品最基本、最重要的功能，是满足消费者需求的最根本的保证，也是该产品的核心。产品的主要功能是对产品进行功能分析、研究的主要内容和基础。一件产品如果失去了其主要功能，产品也就失去了它存在的价值和意义。1、按功能的主次顺序分类次要功能是为了更好地实现主要功能而添加上去的功能。它的作用是辅助性的，是实现产品主要功能的手段。功能性质的确定主要功能的判别①它是该产品的主要价值体现吗？②该产品的功能是以这项功能为主吗？它在产品的功能系统中所占的比重最大吗？③其他的功能实现是围绕该功能的实现展开的吗?④在该产品功能的实现中此功能是必不可少的吗?⑤如果此项功能改变了，该产品的制造、生产工艺和构成要素是否全部改变?1、按功能的主次顺序分类次要功能的判别①相对于主要功能来说，它是不是次要的？②在产品的功能系统中它是不是可以删除的？③它对主要功能是否起辅助和补充作用?④它不会影响产品主要价值的实现吗?多余功能的判别①在产品的功能系统中它是不是排在末位？②在产品的功能系统中它是不是必需的？③它是否在产品的使用中不会经常被用到，闲置率达到80%以上？④它是否会造成产品成本的较大上升，而功能提升不大？⑤它是否会造成产品功能的复杂，从而造成产品主要功能的下降？实例：判断的主要功能和次要功能2、按功能的性质分类物质功能是指产品的实际用途或使用价值，能够满足消费者的物质需求，能带给消费者自身功能的扩展，一般包括产品的适用性、可靠性、安全性和维修性等，它是产品精神功能的载体。精神功能是指由产品的外观形态、色彩、装饰、人机舒适性以及产品的物质功能本身所表现出的审美、象征、教育等效果。精神功能是消费者在使用产品的过程中产生的一种心理体验，是消费者在获得产品功能后的一种满足感。2、按功能的性质分类2、按功能的性质分类精神功能主要体现在以下3个方面产品的物质功能弥补了消费者自身功能的不足，提升了消费者在自然界中生存和发展的能力，提高了消费者的自信心。产品在使用过程中非常安全、舒适，给消费者带来了生理和心理上的满足。产品的形态、色彩、材质、装饰等因素具有美的特征，消费者在使用产品时，可以充分感受到美，并从中获得的一种美的享受。精神功能是产品物质功能在更高层次上的体现。2、按功能的性质分类主要有以下3类：以物质功能为主的产品如机床产品、农业机具以及一些与消费者的行为和视觉关系不密切的化工生产设备、工程机械等产品，它们的功能主要体现在物质功能的实现上，其精神功能相对来说比较次要。以精神功能为主的产品这类产品以手工艺产品为主，它们主要是为了满足消费者视觉和听觉等的精神需求，物质功能相对较少。物质功能和精神功能兼顾的产品如手表、汽车、家电等产品，消费者去购买和使用这些产品，首先是为了获得该产品相应的物质功能。同时，由于这些产品与消费的生活密切相关，因此其精神功能占有十分重要的地位。3、按用户的实际要求分类必须功能是指能够满足消费者实际使用的需要，并得到消费者承认的功能。非必须功能非必须功能是产品的功能中有些不是消费者真正需要并承认的功能。3、按用户的实际要求分类产品非必须功能的原因在设计时，企业对产品的定位要求太高或者片面追求产品的多功能性，追求产品的尽善尽美，欲以此来满足最大数量消费者的需求，扩大产品的消费人群，扩大产品的市场适应度，提高产品的市场销量，不惜工本，采用先进的技术，无限制地增加产品的功能，造成产品成本的上升，产品功能的过剩和浪费。设计师对用户的真正需求不完全了解，凭经验或者主观想象来进行产品的功能开发，结果使产品功能只是体现设计师本人的意志，无法反映消费者的需求，造成产品功能的浪费或者功能的不足。3、按用户的实际要求分类受资金、人力、技术等的限制，或者设计任务紧迫而未进行必要的计算和分析，为了，采用了超过必要限度的设计规范，增加了产品的安全成本，也增加了产品的生产制造成本，这些超过限度的功能就成了不必要功能。由于缺乏信息，在设计时未能充分利用已有的技术成就、技术标准，过分依靠了个人的经验，造成产品的某些技术过时、落后，在实际使用时无法达到使用要求而成为闲置功能。没有处理好产品形式与内容的关系，致使二者不够协调合理，以致产品的功能与功能、功能与形式之间出现冲突，导致有些功能无法正常使用，或者造成某些功能的使用周期缩短而产生非必须功能。4、按功能的内在联系分类目的功能目的功能表示任何一种产品功能的存在都有其特定目的。在功能树中上级功能是下级功能的目的功能，下级功能是上级功能的手段功能(实现手段或解决方法)。揭示功能本质，明确设计方向这样才能既抓住产品的整体功能，又能把握住产品的局部和细节功能。产品价值分析的目的是降低产品的成本，提高产品的价值，为消费者提供更优质的产品。现代工业产品的功能越来越强大。(3)产品功能定义是否包含了实现产品的所有功能(总功能、分功能)的可能性？即功能定义的抽象程度有多高？可以(当四杆机构可回转时)产品各分功能在空间上集聚，形成一个功能集合，实现各分功能的零件和部件，形成空间上的聚拢和体积上的结合，形成一个个功能载体的集合。当V＜1时，表示实现相应的功能付出了较大的成本，两者的比例是不合适的，应该改进方案。对于必要功能必须保证其实现的基本条件。3、产品功能定义的要求可以(当四杆机构可回转时)现代工业产品的功能越来越强大。价值分析就是要通过对产品功能的分析，找出产品的必要功能，不必要功能，不足功能，过剩功能，使产品的功能既无亏空，也无浪费，从而更好地提高产品的性价比。6、价值分析在产品设计中的应用步骤1978年，价值工程引入我国，首先在上海的企业得到应用，并取得了满意的效果。功能价值分析在产品设计中的意义是什么？自价值分析产生以来，价值分析演绎出了许多程序和步骤，但归纳起来有下面4步：6、价值分析在产品设计中的应用步骤⑤如果此项功能改变了，该产品的制造、生产工艺和构成要素是否全部改变?产品功能矩阵的概念，利用产品的功能矩阵进行产品功能的创新设计3、按用户的实际要求分类如何既避免遗漏较好的方案，又便于方案的检验和判别。在价值工程中，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，这个成本包括产品的设计、制造、销售等所需的经济成本，也包括相应的社会成本，即JM(1)…JM(2)，…，JM(N)价值分析在产品设计中的应用步骤在寻求产品实现功能的手段时，要尽可能列出各种功能实现的技术途径。如图所示为吸尘器基本单元的几种不同结构组合。否(运动过缓，反向转动困难)以提高产品的功能经济效益为目的洗衣机的功能4、按功能的内在联系分类手段功能产品的任何目的功能的实现都必须借助一定的技术手段，对实现目的功能起手段作用的功能称为手段功能，它是实现产品目的功能的方法和途径。设计应用设计人员可以从目的功能出发建立起产品的一系列功能的内在联系，充分揭示了产品的结构与功能之间的逻辑关系，以此为基础，从目的功能出发，尝试从不同的角度，寻求不同技术或者结构来满足功能的目的需求，从而找到新的设计思路。三、产品的功能定义产品功能定义的目的产品功能定义的方法产品功能定义的要求1、产品功能定义的目的揭示功能本质，明确设计方向产品功能定义的第一个目的，揭示隐藏在产品结构、形态背后的功能，明确产品设计的本质，以便根据产品的主要功能要求确定产品的必要功能，明确产品设计的依据和努力方向。产品功能是从产品中抽象出来的概念，缺乏直观性，设计师在设计时无法直观、准确地把握产品的总体功能、各个分功能及其相互之间的关系，使许多产品设计存在着多余功能或者功能上的不足，不能满足消费者使用要求的现象。1、产品功能定义的目的解放思维方式，促进设计创新功能定义，揭示产品功能系统的本质，将注意力集中到产品的功能系统上，摆脱产品显性形式的控制。对产品的功能进行创新是最本质的创新。不论是全新的产品开发设计，还是已有产品的改进和完善，都要求设计师去大胆探索、开拓实现新产品功能的新思路、新方法和新结构。由于思维定势的影响，设计师的思路容易被已有产品的结构、选材、形式、原理等所局限，被限制在很小的空间内，无法做出根本性的创新。应通过产品功能定义，促使设计师开阔设计思路，克服思维定势，促进设计创新的展开。1、产品功能定义的目的建立功能技术矩阵，分析和评价功能，保证功能组合的合理性建立“产品功能技术矩阵”，利用矩阵的各种组合规律，探寻出实现产品总体功能的最优组合方案产品功能定义就是通过说明性的文字，将产品中的总功能以及各个分功能明确地显示出来。当它们被明确地定义和区分开以后，就可以对功能进行评价和分析，判别各个功能的性质和重要性，研究各个功能之间的相互区别和联系。产品功能定义便于建立“产品功能技术矩阵”，为产品的功能评价和功能组合建立基础。2、产品功能定义的方法产品的功能定义要抽象，尽量避免对实现功能的具体技术途径的具体化表达。这样有利于设计师在设计时尽量地开阔思路，发现新的技术途径。尽可能用一个动词和一个名词来表达，产品功能定义的动词部分决定着实现这一功能的方法和手段，名词部分则决定该功能的属性2、产品功能定义的方法功能定义实例对象动词名词传动轴传递(承受)转矩电灯提供光通量润滑剂减少摩擦万能铣头提供万能铣削年画美化环境暖水瓶保持水温家用电度表度量电能桌腿支撑重量2、产品功能定义的方法了解产品功能实现的各种限制因素，利用5W2H的方法，确定相关的制约条件，具体内容如下：(1)WHAT：产品的最终功能是什么？要实现产品的最终功能应具备什么样的分功能？(2)WHY：产品为什么需要这个功能？它能满足消费者的什么需求？为什么这个功能就能够满足消费者的最终需求？(3)WHERE：产品在什么环境下使用？该环境是否有利于产品功能的发挥？如果不利，可以采取什么样的措施保证该功能的顺利实现？(4)WHEN：产品功能在什么时候使用？在这个时间段内使用有无特殊的要求，比如照明，防光等。2、产品功能定义的方法(5)WHO：产品的功能是由什么人使用的？采用什么方式，通过什么手段实现？他们在使用时有没有特殊的要求，比如盲人、聋哑人等残疾人等。(6)HOWMUCH：它的功能有多大？这些功能有哪些具体的技术、经济指标要求？有哪些技术手段可完成所需功能？这些指标有没有定性或者定量的要求？有没有国家标准、国际标准或者行业标准的限制？(7)HOWDO：产品的功能如何实现？需要多少子功能、什么样的结构、技术原理来支撑？3、产品功能定义的要求产品的功能定义一定要全面、细致在给产品功能下定义时，把产品功能定义细分，不仅要给产品的总体功能下定义，而且要给构成产品的各功能要素的具体功能下定义。这样才能既抓住产品的整体功能，又能把握住产品的局部和细节功能。产品的功能定义必须以事实为基础要以事实为基础，从产品功能的本质研究中，找出功能之间的内在联系以及内在的实际效用，给产品功能一个准确、全面的定义。3、产品功能定义的要求产品功能定义必须了解实现产品功能的现实制约条件全面考虑产品功能的各种现实制约因素，明确相关制约条件，准确地反映产品功能的实现现状，促使设计师考虑得更加全面，以利于找出多种技术实现途径，增强设计方案组合的多重性，为产品功能方案的创新、评优奠定广泛的基础。产品功能定义的表达要适当抽象帮助设计师打破传统设计思维模式的束缚，产品功能的定义要有所抽象，不能限制设计师思维的发展。3、产品功能定义的要求产品功能定义要简洁、明了、准确产品功能定义的目的是对产品功能本质进行研究。如果产品功能定义表达得复杂、含义不清时，容易使人产生误解，无法准确地把握该功能的实质，也无法寻找出实现该功能的有效技术途径。因此，产品功能定义必须做到简洁、明了、准确。另外，用名词进行描述时须贴切而易于定量分析，尽量用可计量的名词表达，如桌腿定义为“支撑重量”而不用“支撑桌面”。可计量的名词有重量、力、热量、长度、电流、磁场强度、温度、纯度等。3、产品功能定义的要求产品功能定义尽可能做到定量化产品功能定义的定量化，是指尽可能用可测定数值的语言来给功能下定义，如前所述，功能定义的名词部分使用可定量分析的名词(如重物、电能、水等都是可以定量分析的)。定量化的描述在寻找实现的技术途径时，有利于技术的选择和分析，也有利于技术的创新，有利于“产品功能技术矩阵”的构建和产品功能的组合分析。3、产品功能定义的要求产品的功能定义是否准确、全面、恰当，可通过以下方式加以检验：(1)产品的功能定义是否明确、全面、简明扼要？有没有模棱两可，或者容易引起歧义的表达？(2)对产品功能的理解是否正确和一致？产品功能的表达是否完整和一致？会不会出现功能实质与表达之间的自相矛盾？(3)产品功能定义是否包含了实现产品的所有功能(总功能、分功能)的可能性？即功能定义的抽象程度有多高？(4)产品功能的表达是否都能定量化测量？(5)产品功能的描述是否有利于扩大设计思路？是否有利于引进各种先进的技术途径？3、产品功能定义的要求(6)这个功能有多少种技术途径可以实现？是否把所有的技术途径都考虑到了？在功能定义中，会不会出现对实现技术的过多限制？(7)产品的功能定义是否都是消费者需要的？在现实条件下是否都是可行的？(8)产品的功能定义是否是所有消费者的需求？有没有人为地将一些消费者排除在外？(9)产品的功能定义是否对特殊人群的需求做了分析？产品的功能定义中有没有明确的体现？四、产品功能分解及整理产品功能分解产品功能的分类整理产品功能系统图的构建1、产品功能分解目的为了对产品的功能进行深入、细致的分析，设计师需要按照系统分解的方法分解产品的功能，把产品主功能分解为辅助功能，再将辅助功能进一步分解为各个子功能。因为产品的各个功能之间有明确的递进关系，可以利用这种关系建立“产品功能结构图”。这样既可显示各功能单元、分功能与总功能之间的关系，又可以通过逆向求解的方法将各功能单元的解进行有机组合，从而求得系统功能的解，即实现产品总体功能方案。1、产品功能分解功能树产品的功能分解可以用树状的功能结构来表示，称为“功能树”。功能树的顶端起于产品的总功能，向下分为分功能、子功能等，其末端是功能单元。在功能树中上级功能是下级功能的目的功能，下级功能是上级功能的手段功能(实现手段或解决方法)。下图为产品的功能树图，也称为设计树状结构图。家用缝纫机功能树2、产品功能的分类整理用系统论的方法，分析产品各功能之间的内在联系，按照功能的逻辑体系编制产品功能关系图，通过各个功能之间的逻辑关系，清楚地看到实现产品功能的限制因素以及可以采用的技术手段，同时，发现实现产品总功能的必要手段功能。对于必要功能必须保证其实现的基本条件。对于不必要功能，按照它对总功能的重要程度划分等级，从最不重要的开始依次删除，直到产品的功能比较简洁、完整为止。由于产品的各个功能之间已经按照逻辑关系进行了组织，这种联系就是产品的“功能技术矩阵”构造时的功能组成链。2、产品功能的分类整理产品功能之间的关系上下关系：是指在一个产品的功能系统中，总功能与分功能、子功能之间是目的与手段的关系。这种关系是一一对应的，而且符合严密的逻辑关系，即这个目的只能由这个手段来实现；反过来，这个手段也只能实现这个目的。2、产品功能的分类整理并列关系：在复杂的功能系统中，有时为了实现同一个目的功能，需要有两个或者两个以上的手段功能，它们必须组合起来才能够共同完成上一级的目的功能，而这两个手段功能之间又不存在上下级的关系，就形成了并列关系。3、产品功能系统图的构建功能系统图按照对产品功能的分解和分类整理，产品的功能之间形成了明确的上下级或者并列关系，结合实际产品的复杂程度，可以将产品的功能连接起来形成产品的功能体系，即产品的“功能系统图”。3、产品功能系统图的构建产品功能系统图3、产品功能系统图的构建热水瓶的功能系统图3、产品功能系统图的构建自动泡茶器的功能系统图五、产品功能方案设计概述分功能求解建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择基于功能的产品形态设计1、概述功能分解的目的通过产品功能分解认识产品的总体功能及分功能，基本把握产品功能的本质；对产品功能的分类整理建立产品功能系统图，明确了产品功能系统的基本构造和特点，建立产品功能与零部件之间的关系，功能系统与结构系统对应图。针对每一个目的功能按照一定的方法寻找实现的技术途径。根据在产品目的功能与手段功能一对多关系，通过对手段功能的分析、选择和组合实现产品功能设计的多种技术方案。1、概述功能系统与结构系统对应图2、分功能求解概念利用功能分解以及分类整理的方法，把设计方案分解为若干目的功能和手段功能的系列层次。越往功能系统图的下面，产品的功能越具体，成功得到解决技术途径的可能性要容易和准确得多。要求在寻求产品实现功能的手段时，要尽可能列出各种功能实现的技术途径。在这个阶段暂时不考虑技术实现的合理性、可行性及相互间的制约关系，精力集中寻找创新思路上，不受习惯思维或者传统思维的影响。2、分功能求解实例：设计剃须工具3、建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择产品的功能技术矩阵是把产品的各个分功能以及分功能实现的技术途径看做矩阵中的一个个阵点，利用分列的形式排列，是产品功能组合，解决产品功能之间相互关系的一种简便有效的方法。有利于设计师直观、系统地进行手段功能的方案组合。图例功能栏内的G(1)、G(2)…G(I)…G(M)分别代表产品所具有的各项分功能；技术途径栏内J1(1)、J1(2)，…，J1(N)则代表功能G(1)的实现途径。以此类推，将产品所有分功能以及实现功能的技术途径都列举到功能技术矩阵中。3、建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择功能技术途径G(1)J1(1)，J1(2)，…，J1(N)G(2)J2(1)，J2(2)，…，J2(N)………G(I)JI(1)，JI(2)，…，JI(N)………G(M)JM(1)…JM(2)，…，JM(N)3、建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择原理方案组合选择按照矩阵论的原理和方法，在产品的功能技术矩阵列表中，针对每个分功能的技术途径，任意选择其一，将每一个分功能所选择的技术途径组合在一起，可以形成总功能的原理方案。功能技术途径G(1)J1(1)，J1(2)，…，J1(J)，…，J1(N)G(2)J2(1)，J2(2)，…，J2(J)，…，J2(N)…………G(I)JI(1)，JI(2)，…，JI(J)，…，JI(N)…………G(M)JM(1)…JM(2)，…

，JM(J)，…，JM(N)3、建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择原理方案的可行性判断根据明显的限制因素或者不合适因素对组合方案进行初步的筛选。设计师可以凭借自己的设计经验，借鉴现有类似设计和前期工作中的一些分析、判断等，用直觉思维的方法，在为数众多的可能的原理方案组合中挑选出一些较好的组合。在筛选的过程中，主要从以下几个方面进行分析和考虑：各功能原理以及实现的技术途径中是否有明显的与国家的、法规相违背的因素。组合后的方案会不会出现损害自然环境、对人类的长远发展不利的问题。有无与企业的长远战略以及产品的发展规划相违背的技术原理方案。有无与企业所确定的消费人群的需求明显违背的方案。3、建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择各分功能的原理方案之间在物理原理上的相容性鉴别，这可以从功能结构中的能量流、物料流、信号流是否不受干扰地连续流过以及分功能原理方案在几何学、运动学上是否有矛盾来进行直觉判断，从而剔除那些不相容的组合方案。是否考虑了企业的生产技术能力、经济承受能力、产品的开发、经营成本等。是否考虑了产品的材料、结构、工艺等问题。

技术途径的相合性判断构建产品功能技术矩阵以及利用矩阵分析的方法，可得到方案组合，对于方案选择，有些因素是比较容易判断的，而有些因素则需要仔细地分析和比较。如何既避免遗漏较好的方案，又便于方案的检验和判别。常用相合性矩阵法和选择表法判断。3、建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择产品功能相合性矩阵的示例，分析提供动力源的功能单元。行是实现该功能单元的四种原理方案，列是实现每个原理方案所采用的四种机构，即技术途径。原理方案技术途径电动机摆动油缸热水中螺旋管液力活塞1234四杆机构A可以(当四杆机构可回转时)否(运动过缓)可以否圆柱齿轮传动B可以否(运动过缓，反向转动困难)可以(转角要与齿节相应)否槽轮机构C可以(在普通槽轮机构中考虑返回)否同上可以(间歇转角较小时)否盘形磨擦轮传动D可以否同上否(转动扭矩所需力过大)否3、建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择选择表法就是按以下的技术标准对每个组合方案加以判定，如果都能满足以下条件，则可行，否则予以排除。该组合能否满足设计任务书中提出的技术指标要求?技术上是否达到同类产品的先进水平？该技术以后的发展前途如何？该组合的技术原理是否可靠、安全？产品的外形、维修、使用效率如何？在现有技术条件下能否容易实现？如果不能实现，存在哪些问题？能否解决？需要多长时间？需要的成本是多少？技术方案是否符合人的操作习惯？会不会带来人机工程方面的问题？人机性能是否优异？成本上是否符合企业的要求？经济效益、社会效益有多高？与同类产品相比较，优势体现在什么地方？创造性体现在什么地方？在材料供应、制造方法、专利和标准方面是否可行？4、基于功能的产品形态设计基本过程产生多种功能技术方案产品的设计方案通过“产品功能系统图”、“功能技术矩阵”以及“功能相合性分析”获得多种功能技术方案，为产品结构化实体化奠定基础。确定形态结构单元产品各分功能在空间上集聚，形成一个功能集合，实现各分功能的零件和部件，形成空间上的聚拢和体积上的结合，形成一个个功能载体的集合。把整个产品在空间实体上做适宜的划分，并明确各部分之间相对位置和方向变化的限制条件，通过功能结构的整合，产品被划分成若干相对独立的部分，确定为产品的形态结构单元。4、产品形态设计选择最优结构形式各基本结构单元的相关作用关系已明确，但相互位置结构关系还未最终确定，而位置关系直接关系到产品的形态。利用基本结构单元位置的排列组合，构成产品多种结构形式。分析比较，找出最优结构形式。实例吸尘器设计方案确定构思方案经功能分解与手段寻求，确定的结构方案是：采用高速旋转电动机带动叶轮旋转，在吸尘箱和吸口处形成负压，使灰尘自动地被吸入吸尘箱内。基本结构单元电动机、吸尘箱和吸尘口。4、产品形态设计结构方案组合如图所示为吸尘器基本单元的几种不同结构组合。在结构单元的组合过程中，为了不影响创新思维的发展，也要尽可能地将所有的组合方式罗列出来，这样有利于克服思维定势的不利影响，创新出好的组合方式。最优的结构组合方案选择由于结构组合形式不同，可以构成几种典型形态的吸尘器产品。在此基础上，再去综合分析比较，寻找出最优方案。4、产品形态设计吸尘器基本单元的几种不同结构组合4、产品形态设计在定量优化结构的时候，为了获取更多的形态设计方案，可暂不考虑功能单元间的排列组合是否合理与可行的问题，即不考虑单元间的功能连接结构，将基本单元按照排列、方向、包容、嵌入等方式进行组合，以获得多样化的形态结构方案。如图所示的排列组合方式。当产品的基本形态方案确定后，就可以进行产品的比例设计，形体线型的设计，形体的分割、表面材质、色彩、装饰等的开发设计。4、产品形态设计六、产品功能价值分析产品设计中价值分析的意义价值分析的定义价值分析中的核心因素价值分析的特点提高产品价值的途径价值分析在产品设计中的应用步骤产品功能价值分析设计中出现问题的原因1、产品设计中价值分析的意义意义价值分析是研究产品技术经济效益的一门科学，它通过提高产品功能与技术的合理化程度来提供价值更高的产品，以此来提供企业的技术经济效益。经过设计的产品进入市场环节就变为了商品，消费者选择产品时主要考虑产品的功能、形态、价格等因素，而这些因素都是在设计阶段就必须确定的。因此，对于工业设计而言，设计师必须掌握应用价值工程的方法，在产品设计阶段提高产品功能，从而提高产品价值，降低生产成本。1、产品设计中价值分析的意义价值工程产生与发展价值分析(ValueAnalysis，VA)产生于20世纪40年代的，通用电气公司设计工程师麦尔斯为了解决石棉板短缺的问题，提出用一种价格较低且货源充足的材料来代替的想法。通过市场调查，终于找到了一种不易燃烧的纸，功能与石棉板相同，货源十分充足，价格只是石棉板的四分之一。麦尔斯从寻找相互替代的材料中得到了启发，并进一步通过实践总结出以下几点：用户在购买产品时，实际上购买的是产品所具有的功能，这是产品具有使用价值的前提。用户在购买产品的功能时，希望所花的费用越少越好。研究产品的功能和实现这种功能所投入的资源之间的关系，是提高产品价值的有效方法。1、产品设计中价值分析的意义麦尔斯于1947年在《机械师》杂志上发表了论文，提出了价值分析的概念。之后，在他的大力宣传下，价值分析得到了迅速发展。1954年，海军舰船局开始采用价值分析方法进行舰船的设计，并更名为“价值工程”(ValueEngineering，VE)。海军舰船局应用价值工程技术后，取得了显著的经济效果。第一年节约了3500万美元，而后价值工程在建筑、垦荒、邮电、卫生等领域得到广泛应用。接着，在加拿大、、瑞典、丹麦、英国、法国进行交流传播。1978年，价值工程引入我国，首先在上海的企业得到应用，并取得了满意的效果。价值工程的引入，把功能和成本结合起来的评价，使产品的评价提高到一个新的水平。2、价值分析的定义价值分析是一种方案创造与优选的技术，它以提高产品实用价值为目的，以功能分析为核心，以开发集体智力资源为基础，以科学的分析方法为工具，用最少的成本去实现产品必要功能的一种设计分析方法，是产品功能设计中重要的评价工具。在工业设计领域，价值工程的内容有所缩减，重点放在产品设计总体观念和总体方法的把握上，称为“价值分析”。1、产品设计中价值分析的意义产品价值在价值工程中，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，这个成本包括产品的设计、制造、销售等所需的经济成本，也包括相应的社会成本，即式中，V为产品的价值；F为产品具有的功能；C为取得产品功能所耗费的成本。2、价值分析的定义2、价值分析的定义产品的价值与产品的功能成正比，与提供产品的相应功能所花费的成本成反比；如果两个产品的成本相同，功能水平高的产品价值高，功能水平低的产品价值低；如果两个产品的功能水平相同，成本高的价值低，成本低的价值则高。在价值分析公式中，分子F(功能)是使用价值的概念，而分母C(成本)是可用货币量，不能直接进行计算。实际应用中，为了解决这个矛盾，必须使F也能用货币表示。通常用实现F的理想最小费用，或者社会最小成本来代表F的数值。即用货币来表示，可直接计算出V值。3、价值分析中的核心因素产品的功能产品的功能是指产品的具体用途，用价值分析的观点可以把功能理解为产品的作用、效用、效能等。产品的功能是价值分析的核心内容。价值分析的核心，就是通过对产品功能和成本的分析和比较，加强产品的必要功能，消除不必要功能，使产品功能适合用户的需求。3、价值分析中的核心因素产品的生命周期成本

产品从设计开始算起到用户停止使用该产品为止，这一时期叫做产品的生命周期。产品的整个生命周期内所需要的全部成本，就叫做产品的生命周期成本，它包括购买产品的成本；使用过程中付出的成本，如能耗成本，保养成本和维修成本等；产品回收的成本。设计师在设计时不仅要考虑如何降低产品的生产成本，而且必须同时考虑降低产品的使用成本，以使产品所需的总成本达到最低。3、价值分析中的核心因素在价值分析公式中，V值的大小可以作为衡量功能与成本关系的标准。当V＞1时，表示产品的实际成本低于原来预想的最低成本，产品的价值很高；当V=1时，表示以最低成本实现了相应的功能，两者的比例是合适的；当V＜1时，表示实现相应的功能付出了较大的成本，两者的比例是不合适的，应该改进方案。4、价值分析的特点产品价值分析的目的是降低产品的成本，提高产品的价值，为消费者提供更优质的产品。所以，产品的价值分析具有以下的特点：把用户的利益放在首位价值分析把用户的需求作为产品分析与设计的出发点，坚持用户第一的服务方向。以产品功能分析为核心价值分析就是要通过对产品功能的分析，找出产品的必要功能，不必要功能，不足功能，过剩功能，使产品的功能既无亏空，也无浪费，从而更好地提高产品的性价比。4、价值分析的特点以提高产品的功能经济效益为目的所谓功能经济效益，就是人们在从事社会实践活动时，为了实现某个功能方案，所得到的使用价值与投入的劳动消耗之间的比值。产品价值与功能经济效益有相近之处。实际上，要想提高产品的功能经济效益，必须提高产品的价值；而提高产品的功能经济效益，又是企业生产和经营的目的。把产品的功能设计与经济工作相结合功能与成本是产品统一体中的两个不同方面，缺一不可。而价值分析正好把二者结合起来，它通过对产品功能与实现功能的费用的分析，使设计工作在产品的研发阶段就充分考虑到产品的功能、技术、生产、材料、销售之间的关系，创造高价值的和具有良好的经济效益的产品。4、价值分析的特点是一种有组织的活动在产品设计中要想以最低费用可靠地实现用户所需的功能，需要企业管理层、设计部门、技术部门、经济部门、市场、销售、生产等各部门的参与和共同研究，所以，在企业中进行价值分析活动必须有一个固定的组织形式，同时需要各方面共同配合才能够完成。采取系统的分析方法价值分析把产品的创新与改良设计、产品功能和产品实现功能的手段与费用看做一个完整的系统，并以系统的分析方法进行产品功能以及实现功能的费用分析，进行产品功能评价，以及最终方案的选择。5、提高产品价值的途径价值分析既不能只顾提高产品的功能，也不能单纯降低产品的成本，而是应把功能与成本即技术与经济作为一个系统来加以研究，以求实现系统的最优组合。以下是提高产品价值的5种具体途径。如下图所示：4、价值分析的特点4、价值分析的特点在产品成本不变的情况下，使产品功能有所提高，从而提高产品的价值。产品的功能不变而成本降低，产品的价值提高。使产品的功能适当地提高，而成本却有所降低，以提高产品的价值。虽然产品的成本有所提高，但功能成倍地提高，从而使产品的价值提高。对原产品的功能进行分析。将原产品中多余和不常用的功能剔除，使次要功能和不必要的辅助功能减少，使产品更加实用和经济，节省大量的功能成本和原材料成本，减少加工工序，使产品成本大幅度降低，从而提高产品的价值。6、价值分析在产品设计中的应用步骤价值分析在产品设计中应用的总体思路自价值分析产生以来，价值分析演绎出了许多程序和步骤，但归纳起来有下面4步：分析：是从功能和成本两个方面对产品进行分析，重点是产品功能和实现功能的成本，目的是为了更好地进行综合设计，以提高产品的功能价值比。综合：分析问题的各个因素进行整理、重组、变化、叠加等的过程，就是设计创意与设计构思的过程。通过这一过程，可以得到产品功能实现的诸多解决方案，以便进行优选。评价：对已得到的产品设计方案进行评判，针对产品的功能与成本之间的关系，对于不同的产品，在不同的阶段，采用的评价标准是不完全相同的，但最终的评价标准是以产品价值的高低来决定功能的实现方式。6、价值分析在产品设计中的应用步骤选定：通过对产品实现功能的技术可行性和完成功能所需要的经济成本可能性之间关系的比较，从价值高低的角度来选择最佳的设计方案的过程。价值工程在产品设计中的具体步骤选择适合做价值工程分析的对象根据企业一段时期内的主要经营目标，有针对性地选择价值分析对象，可以是产品的局部功能，也可以是整体的，视具体产品的特点，时间等条件而定。资料收集与分类确定分析对象在分析时所需的资料种类，制定资料的收集计划，价值分析一开始就要有计划、有目的地进行信息、知识和资料的收集，以信息的内容为基础，将信息分为企业外部信息和企业内部信息。6、价值分析在产品设计中的应用步骤企业外部信息6、价值分析在产品设计中的应用步骤企业内部信息6、价值分析在产品设计中的应用步骤收集与设计有关的资料包括用户需求方面的、销售方面的、设计技术方面的、加工制造方面的、国家和法令方面的等。初步评价和筛选按照资料中所提到的限制条件对产品的功能进行初步的评价，排除明显不符合条件的方案，对方案进行初步的筛选和集中。功能类比分析对已有的优秀设计进行功能、成本、形态、效益等方面的类比，找出设计方案中的不足和优点，对不足可以参照优秀方案进行修改，优点则保留。分析评价对已经选择的零部件等进行功能价值的基本分析，不断改进设计方案，以提高功能的性价比。6、价值分析在产品设计中的应用步骤提出方案按照教材中表5-5中提出的设计方法提出若干功能设计方案，并参照各种实际情况进行评价、选择。试验验证制作关键零部件的模型，对有关问题进行技术试验，检查总成本的可行性等。确定产品功能设计方案并进一步具体化6、价值分析在产品设计中的应用步骤对产品价值分析对象选择的原则和方法从社会利益方面考虑选择首先满足国家经济建设和人民日益增长的物质和文化生活需要的产品，国家计划内的重点产品，重点工程建设项目中的短缺产品，社会需求量大的产品，公害、污染严重的产品。从企业发展方面考虑选择市场潜力大的产品，有发展前途的产品，正在研制中的产品，对企业有重大影响的更新改造产品。从市场竞争方面考虑选择用户意见大的产品，竞争激烈的产品，需要开拓新市场的产品。6、价值分析在产品设计中的应用步骤从扩大利润方面考虑应选择企业主导产品，利润低的产品，原材料耗用高、利用率低的产品，能耗高、生产周期长的产品。从设计方面考虑应选择结构复杂、质量大、尺寸大、材料贵、性能差、技术水平低的产品。从制造方面考虑应选择产量大、工艺复杂、成品率低、占用关键设备工作量大的产品。从成本方面考虑应选择成本比率大、成本高的产品。6、价值分析在产品设计中的应用步骤ABC分析法经过对产品成本的分析可以发现，占产品10%左右的零件，其成本往往占产品总成本的60%～70%，这类零件称为A类零件；占零件总数20%左右的零件，其成本也占总数的20%左右，这类零件称为B类零件；占零件总数70%左右的零件，其成本占总成本的10%～20%，这类零件则称为C零件。ABC分析法，偏重于从成本方面选择价值分析的对象。在对产品做价值分析时，A类零件自然是分析的重点。6、价值分析在产品设计中的应用步骤产品功能价值分析设计中出现问题的原因对消费者的功能需要研究不够，没有在市场调查过程中真正了解和把握消费者的真实需求，造成产品或者功能过剩，或者功能不足。在产品设计的过程中，对产品的制造成本关心不够，或者过于理想地估计了成本，使产品的实际价格过高，失去消费者。对用户使用产品过程中所花费的使用成本重视不够。对产品设计方案的评价没能从技术、经济、社会、人因、审美等多方面综合进行，常常造成大方向上的设计失误。6、价值分析在产品设计中的应用步骤未仔细考虑产品使用过程中的社会价值，比如，一次性筷子的设计，虽然创造了一定的经济效益，但是对环境造成了很大的破坏，社会成