（设计艺术学专业论文）面向大批量定制的产品设计方法研究.pdf

摘要 曼曼皇曼! i i i_ i i i i i i i 皇曼皇曼曼曼曼曼曼曼 摘要 大批量定制是2 1 世纪的主流生产方式之一，越来越多的企业开始采用这种新 兴的生产方式并从中获益。目前设计界对大批量定制的研究主要集中在工程技术 领域，在工业设计领域的理论研究和应用不多。在生产活动中工业设计与工程设 计是密不可分的，如何将大批量定制理论应用于工业设计领域成为摆在我们面前 的崭新课题。本文从工业设计的现状和发展方向出发，结合大批量定制的思想和 理论，分析了工业设计与大批量定制的密切关系，提出了一种能快速满足不同客 户个性化需求、面向大批量定制的产品设计方法。 以功能表面和分解重构理论为基础，提出了产品生长型设计方法，介绍了设 计自动化软件p r e - d a r f a d 系统，以此作为产品模块化设计和大批量定制平台开发 实现的基础。分析了当今社会消费需求的现状与发展趋势，得出了“大批量定制” 生产模式是顺应“绿色消费”与“体验消费时代要求而产生的。总结了客户需 求获取与分析的方法，并选取适当的方法对冰箱产品进行市场调查，对客户需求 进行分析，建立了冰箱产品模块化设计的基础。 在对冰箱大批量定制的可行性和冰箱模块化设计的优越性进行分析的基础 上，进行了冰箱产品的模块化设计。将冰箱结构分为工业设计部分和工程设计部 分，基于p r e - d a r f a d 平台，运用分解重构理论对冰箱产品的工业设计部分的模块 划分、模块设计和模块化产品设计过程进行了理论与实例研究。以功能表面为基 础，对接口模块进行设计。针对功能表面提出了展示表面，在p r e d a r f a d 平台上， 将功能表面和展示表面实体化得到新的冰箱设计方案。最后从模块化产品的功能 与性能、整体造型和色彩效果、经济效益、客户满意度、环保等方面对模块化产 品进行评价。 在冰箱模块化设计的基础上，进行基于网络的产品大批量定制平台开发。建 立了产品模块库，对模块编码和管理方法进行了分析。开发了基于i n t e r n e t 的客 户端服务器的交互式定制系统，根据实际需要将定制平台分为面向设计师和面向 定制客户两个层次。详细分析了客户定制产品的流程，对整个定制过程( 生长型 设计过程) 进行了实例演示。 经试用，本课题开发的定制系统比传统的定制系统功能更完善，定制过程更 直观、快速，且具有更强的交互性，因而具有重要的应用价值。 关键词工业设计；大批量定制；需求分析；模块化 a b s t r a c t a b s t r a c t m a s sc u s t o m i z a t i o ni so n eo ft h em a i n s t r e a mm o d e so fp r o d u c t i o ni nt h e2 1 吼 c e n t u r y , s ot h a tm o r e a n d m o r ec o m p a n i e sb e g i n t ou s et h en e wp r o d u c t i o nm o d ea n d h a v eb e n e f i t e df r o mi t c u r r e n t l y , r e s e a r c ha b o u tm a s sc u s t o m i z a t i o ni nt h ed e s i g n s e c t o ri sm a i n l yc o n c e n t r a t e di nt h ee n g i n e e r i n ga r e a s ，w h i l et h et h e o r e t i c a lr e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o n i sl i m i t e di nt h ef i e l do fi n d u s t r i a ld e s i g n i n d u s t r i a ld e s i g na n de n g i n e e r i n g d e s i g na r ei n e x t r i c a b l yl i n k e di np r o d u c t i o na c t i v i t i e s ，s oh o w t oa p p l ym a s s c u s t o m i z a t i o nt h e o r yt oi n d u s t r i a ld e s i g nb e c o m e san e ws u b j e c t a f t e rr e s e a r c h i n gi n t o t h es t a t u sa n dd e v e l o p m e n tt r e n d so fi n d u s t r i a ld e s i g n ，s u m m a r i z i n gm a s s c u s t o m i z a t i o nt h e o r y , ap r o d u c td e s i g nm e t h o df o rm a s sc u s t o m i z a t i o nt oq u i c k l ym e e t t h ei n d i v i d u a ln e e d so fd i f f e r e n tc u s t o m e r si sp r o p o s e d b a s i n go nt h ep r o d u c tg e n e t i ce n g i n e e r i n gt e c h n o l o g ya n dd e c o m p o s i t i o na n d r e c o n s t r u c t i o nt h e o r y , t h ep r o d u c td e s i g na u t o m a t i o ns o f t w a r ep r e - d a r f a di s i n t r o d u c e d ，a n dp r o d u c tg r o w i n gd e s i g na st h et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o no fr e f r i g e r a t o r s m o d u l a rd e s i g na n dc u s t o m i z a t i o np l a t f o r md e v e l o p m e n tb a s i si se l a b o r a t e d o nt h eb a s i so fd e t a i l e da n a l y s i so ft h ec u r r e n ts o c i a lc o n s u m p t i o nd e m a n d c h a r a c t e r i s t i c sa n dt h ed e v e l o p m e n tt r e n d so fc o n s u m p t i o n ，”m a s sc u s t o m i z a t i o n ” p r o d u c t i o nm o d e lc o m e su pw i t ht h ed e m a n d so f ”g r e e nc o n s u m e r i s m ”a n d ”c o n s u m e r e x p e r i e n c e ”t h em e t h o d so fg e t t i n ga n da n a l y z i n gc u s t o m e r sd e m a n d s a r es u m m a r i z e d ， a n d a p p r o p r i a t em e t h o d s a r es e l e c t e dt od om a r k e ts u r v e y sa b o u tr e f r i g e r a t o ra n d a n a l y z ec o n s u m e r sd e m a n d s t h ef o u n d a t i o no fr e f r i g e r a t o rm o d u l a rd e s i g ni s e s t a b l i s h e d b a s e do nt h ef e a s i b i l i t ya n a l y s i so fr e f r i g e r a t o rm a s sc u s t o m i z a t i o na n dt h e p u r p o s eo fr e f r i g e r a t o rm o d u l a rd e s i g n ，m o d u l a rd e s i g no fr e f r i g e r a t o rp r o d u c t s i s c o m p l e t e d w e d i v i d ef r i d g es t r u c t u r ei n t oi n d u s t r i a ld e s i g np a r ta n de n g i n e e r i n gp a r t o nt h ep r e - d a r f a dp l a t f o r m ，d e c o m p o s i t i o na n dr e c o n s t r u c t i o nt h e o r yi su s e do ft o d ot h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dc a s es t u d yi nr e f r i g e r a t o r sm o d u l ed i v i s i o n ，m o d u l ed e s i g n a n dm o d u l a rp r o d u c td e s i g np r o c e s s e s i n t e r f a c em o d u l e sa r ed e s i g n e db a s e do n f u n c t i o ns u r f a c e s d i s p l a y e ds u r f a c ei sd e f i n i t et of u n c t i o ns u r f a c e ，a n da l lp r o d u c t s n l 山东大学硕。i j 学位论文 w o u l db ed e s i g n e db ye n t i t yd i s p l a y e df u n c t i o n a ls u r f a c e sa n df u n c t i o ns u r f a c e s f i n a l l y , r e f r i g e r a t o rm o d u l a rp r o d u c t sa r ee v a l u a t e df r o mr e s p e c t so ff e a t u r e sa n dp e r f o r m a n c e ， t h eo v e r a l le f f e c to fc o l o rm o d e l i n g ，e c o n o m i ce f f i c i e n c y , c u s t o m e rs a t i s f a c t i o n ，a n d e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n o nt h eb a s i so fr e f r i g e r a t o rm o d u l a r d e s i g n ，t h er e f r i g e r a t o rm a s sc u s t o m i z a t i o n p l a t f o r mi sd e v e l o p e d t h em o d u l ed a t a b a s ei se s t a b l i s h e d ，a n dm o d u l ec o d i n ga n d m a n a g e m e n tm e t h o d s a r es t u d i e d t h ei n t e r n e t b a s e dc l i e n t s e r v e rp l a t f o r mw h i c hi s i n t e r a c t i v ea n dc u s t o m i z e di se s t a b l i s h e d a c c o r d i n gt oa c t u a ln e e d s ，t h es y s t e mi s d i v i d e di n t ot w op l a t f o r m s ，o n ei sf o rd e s i g n e r s ，a n da n o t h e ri sc l i e n t o r i e n t e d t h e c u s t o m i z a t i o np r o c e s si sa n a l y z e di nd e t a i l ，a n dt h ew h o l ec u s t o m i z a t i o np r o c e s s ( g r o w i n gd e s i g np r o c e s s ) i sd e m o n s t r a t e d a f t e rp e d o do ft i m et r y o u t ，t h em a s sc u s t o m i z a t i o ns y s t e mt h a tt h i sp a p e rp r o p o s e d i sb e t t e rt h a nt h ec u s t o mc u s t o m i z a t i o ns y s t e ma tf u n c t i o n ，c u s t o m i z a t i o np r o c e s sm o t e i n t u i t i v e ，r a p i d ，a n dm o r ei n t e r a c t i v i t ya s p e c t s ，t h u st h i ss y s t e mi so fi m p o r t a n tv a l u e k e y w o r d s i n d u s t r i a ld e s i g n ；m a s sc u s t o m i z a t i o n ；r e q u i r e m e n ta n a l y s i s ；m o d u l a r i v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：煎璋猃 日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人 授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：瞳堡殓导师签期：缈7 锵1 帝绪论 d i l l _iu i i i i i i i 1 1 i i i i l l l ! 1 11 , i i i i i i i i i i 燃燃 1 。1 课题研究背景 第 章绪论 科学技术的日新月异和社会生产力的迅猛发展，使全球化市场竞争更加激烈， 制造业面临愈来愈多的挑战： ( 1 ) 消费者需求多样化和个性化 买方市场形成，产品相对过剩，消费者的消费内容与消费方式也不断更新， 消费需求越来越趋向多样化、个性化。人们已不再满足于从企业提供的多种产品 中去简单地选择，瑟是希望在产晶设计与生产过程中就融入其个性化需求。在这 种环境下，如果企业仍然采用大批量生产模式生产“通用产品，是满足不了市 场要求的。 ( 2 ) 产品生命周期缩短 随着企业竞争麟趋激烈与消费者消费同步化、个性化和超前化，需求变化的 周期大大缩短，这就使产品生命周期也趋于缩短。据统计，在家电行业，每三个 月就有薪产晶上市，丽市场销售期只有六个月。产品进入市场缓慢就会导致产品 很快被市场淘汰出局，企业丧失商机。这就需要企业变革难以适应新形势的传统 生产模式，不断开发新产品以遮合市场需求的快速变化。 ( 3 ) 产品交货期缩短 现代企业经营，时间就是金钱，物品流转的越快，企业的收益越多。并且客 户也希望能在最短的时间内收到他们的产品，因而交货期也是用户十分重视的内 容。保证和缩短交货期是一项较为复杂的工作，能否更快更好、以更低的成本制 造出客户需要的产品投入市场，是企业生存和发展的关键。 ( 4 ) 产品价格尽量低 在产品的性能、功能、质量、外观设计条件同等的情况下，客户优先购买价 格低的产品，即性价比较高的产品。因此，如何解决好企业收益最大化和价格相 对低的矛盾是当前企业面临的又一挑战。 ( 5 ) 市场动态多变 与二十年前相比，世界市场的动态多变已经成为企业生存环境变化的主要特 征。由于市场坏境的迅速变化，今天畅销的产品，明天可能会成为滞销的产品。 市场的动态多变对企业生存压力的重大影响已成为越来越多人的共识。 面对这些挑战，传统的大批量生产模式己经不熊缀好地适应企业的发震。嚣 此，企业迫切希望能有一种新的生产模式来代替传统的大批量生产模式。在这 背景下，大批量定制应运菰生。“大批量定制的核心要求是“快速响应客户需 求 ，本质是以大批量生产的高速度和低成本，提供定制的个性化产品和服务n 1 。 美国财富杂志曾预言，大批量定制模式将改变2 l 世纪翡制造监，这种现象 正如大批量生产模式改变2 0 世纪的制造业一样。1 9 9 7 年底，美国乔治华盛顿大学 的一个专门小组对新兴技术发展作了预测，提出了世界未来的8 5 项薪兴技术，其中 包括大批量定制技术，至 u 2 0 1 5 年大约有3 0 的产品可以大批量定制乜1 。 _ 1 2 国内外研究现状 霉前，世爨上许多国家都广泛开展了大批量定制研究工作，涵盖了其原理、 方法和应用等许多方面【3 l 。 p i n e 与g i l m o r e 在美国俄亥俄州共同创立了s 燃e 茁ch o r i z o nh j 工作室，专f 1 为 企业提供大批量定制方面的咨询服务，帮助企业寻求正确的发展道路。p i n e 1 j 指出， 生产标准化产品的大批量生产方式一直是美国经济持续增长的源动力，但现在情况 变化了，大批量生产的有效性已经不复存在，美国制造业必须停止依赖大批量生产 方式，丽应该采用更能满足市场定制需求的新的生产方式大批量定制。 美i n a n d e r s o n 等在1 9 9 6 年出版f l 勺, 4 9 i l ep r o d u c t d e v e l o p m e n t l o ，m a s s c u s t o m i z a t i o n - - 书中，讨论了现有产品多样化成本的构成要素，提出了一个产品多 样化成本的模型以及解决大批量定制成本和时间问题的方法，给出了对现有产品系 列合理化的方法和1 2 条产晶系列分柝准则，列举了企业获得敏捷制造能力的1 5 个步 骤，论述了面向产品族进行大批量定制产品设计的方法。在d e s i g n o r m a n u f a c t u r a b i l i t y - - 书中，揭示了在整个企业范围内采用并行工程和通过物料的准时 供应来实施面向可制造性的产品设计方法，给出了产品结构优化、标准化、缩短开 发周期和降低成本的方法等，对降低产品总成本的许多行之有效的方法进行了广泛 的论述。在最近新书b u i l d - t o o r d e r m a s sc u s t o m i z a t i o n 中，阐明了企业应采用需求 驱动的精益生产策略，对传统供应链进行简化以使零件能及时、协调地供应，以避 免库存，大幅度降低产品的总成本。 美i 鞫w e n t z 在1 9 9 9 年出版的t r a n s f o r m a t i o nc h a n g e - - 书中指出，持有大批量生产 2 第1 帝绪论 璺m ii ! = ! _ = i i ! ! i ii i ! i i i i ii i i i i il i ! , i ! ! ! 蔗鼍曼曼皇曼! 篡 观念的人们在某种程度上阻碍了大批量生产向大批量定制的转变。w e n t z 认为，组 织机构的变革和观念的转交对大批量定制起着关键的作用。 美国的d u r a y 等n 3 通过对美国1 2 6 家5 0 人以上的大批量定制中小企业的实例研究 分橱，提出了一个大批量定制分类的结构模型，对不阕的大批量定制策略所应该采 取的加工方式、过程控制、计算机辅助技术、制造技术以及管理技术等进行了系统 的比较分析。 德国p i l l e r 在2 0 0 1 年出版的m a s sc u s t o m i z a t i o n - - 书中，从实际应用的角度详细介 绍了大批量定制的原理和策略，列举了2 0 多个实际案例。 b a r tm a cc a r t h y 是英国诺丁汉大学经营管理学教授，大批量定制研究中心( t h e m a s sc u s t o m i z a t i o nr e s e a r c hc e n t e r ) 主任，他领导一个经营管理的课题组从事工商 企业管理和大批量定制等方面的理论和应用研究，同时也开展与服装、汽车、食品 等企业的合作研究工作。 中国的香港科技大学在大批量定制的产品开发设计研究方面独具特色。工业工 程及工程管理学系的t s e n g ( 曾明哲) 教授长期从事大批量定制研究和应用，尤其是 在d f m c 方面的研究更为深入。d f m c 的核心是面向产品族结构( p f a ) 进行产品族 开发。从整个产品族的角度来看，采用p f a 的描述使得产品设计和制造过程的重用 能力得以优化，p f a 是实现客户个性化产品启发配置设计的基础。d f m c 是面向产 晶族的，其本质是充分识别和利用产品设计和制造过程中的相似性，是实现大批量 定制的一种有效的方法。 清华大学、浙江大学、中国科学院软件研究所、上海交通大学、大连理工大 学和上海理工大学等在国家8 6 3 计划c i m s 主题和国家自然科学基金等的资助下， 开展了不少与大批量定制有关的理论和实践研究，取得了许多研究和应用成果。 祁雷宁等貉3 提出了相似性、重用性和整体性的大批量定制基本原理，建立了大批量 定制的理论基础，以工业汽轮机为例对大批量定制的模块化产品族开发设计技术 等进行了较系统的论述。 通过上述分析可以看出，国内外设计界对大批量定制的研究主要集中在工程技 术领域，在工业设计领域的理论研究和应焉不多。但是对于大多数产品的研发过程， 般都是既有工程设计又有工业设计的，二者分别关注产品的“功能 和“形式 两个方面，是有机结合、密不可分的，决不缝入为施将其区别开来。嚣此，应充分 协调好工程设计与工业设计的关系，使两者逐步走向融合，最终实现以人为核心、 3 山东大学硕i j 学位论文 i i i i i i , i , i ! i i i i i i i i i i i i i i i i u ! 寰! i , i i 皇曼曼曼曼曼墨懋黑皇 人机一体化的智能集成设计体系。 大批量定制生产模式在工业设计行业的应用最早寤现在家具行业，许多企业经 过多年的研究已取得可喜的成果，尤其是著名的“3 2 r a m 系统的引入为家具生产企 业带来了巨大的经济效益。近年来，美国d e 地公司也进行了嬲络化直线式的计算 机大批量定制，尝试让用户按照自己的爱好配置个人计算机和服务器，取得了巨大 成功。摩托罗拉公司实行大批量定制，开发了一个全皇动制造系统，在全国各地的 销售代表用笔记本电脑下订单后的一个半小时之内，就可以在博因顿海岸制造出 2 9 0 0 0 万种不同组合的寻呼机中的饪何一种，这种方式彻底改变了竞争的本质，使 摩托罗拉成为美囡仅存的寻呼机制造商。近几年我国的家电工业也出现了大批量定 制生产方式，如海尔集团在网上电予商城推出用户个性化定制栏耳，在那里用户可 以随心所欲地装配自己喜欢的冰箱。 虽然国内给对产品大批量定制生产模式的研究都取褥了一定的成绩，但是豳于 技术条件和市场条件的不成熟及重视程度的不够，目前大批量定制仍然缺乏系统深 入的理论来指导实践，尤其在工业设计领域的应用更是处于雏形阶段，亟待加强。 1 3 大批量定制与工业设计 1 3 1 工业设计现状及发展方向 1 3 1 我国工韭设计现状 工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物。综麓工业设计近些年来在 我国的发展，既有令人兴奋鼓舞的面，又有一些不尽人意的一面。 政府、企业、高校、消费者都越来越重视工业设计，意识到工业设计对一个 国家的发展起着很重要的作用，因而近年来正业设计发展相对迅速。主要表现为 政府的大力支持、众多工业设计协会和工业设计公司的成立、企业中工业设计人 员的引入、以及教育界对工业设计的愈加重视。工业设计在许多大城市已形成了 定规模，并有向全国各地发展的趋势。 但是我国的工业设计由于起步较晚，还非常不成熟。在很长的历史时期里， 我国工业设计的发展，基本上是“引进仿制批量生产再引进再 仿制再批量生产”的简单循环，缺乏自己的再创造和设计。随着市场竞争的 日益激烈，全球经济由卖方市场转向买方市场，企业如果还延续这种| 爨的生产方 4 式，不研究消费者的真正需求，最终将被竞争激烈的市场所淘汰。同时，仍然有 相当多的人对工业设计存在观念上的误解，认为工监设计只不过是美化产品外观。 另方面，高水平的设计人才缺乏，培训机制不完善，也导致工业设计发展缓慢。 1 3 1 2 计算机辅助工业设计 c a d 技术的应用使工业设计朝着多元化、优化、一体化的方向发展，人机交互 方式更加自然，创新设计的手段更为先进、有效。计算机的引入替设计师完成了 大量的理性工作，而设计师则可以更多地致力予概念分析和创意。一方面，计算 机的应用极大地改变了工业设计的技术手段，革新了工业设计的程序与方法，与 此相适应，设计师的观念和思维方式也有了很大的转变。另一方面，以计算机技 术为代表的高新技术开辟了工业设计的崭新领域，先进的技术必须与优秀的设计 结合起来，才麓使技术人性化，真正服务予人类，工业设计对推动高新技术产品 的进步起到了不可估量的作用1 。总之，与传统的工业设计相比，计算机辅助工业 设计在设计方法、设计过程、设计质量和设计效率等备方面都发生了质的变化。 计算机辅助工业设计存在的主要关键技术问题如下 7 1 ： ( 王) 现代设计方法学的研究：立足于现代工业设计的发展方向，从设计对象 自身出发，用类似的、精确的方法对定性的设计过程及设计方法进行研究，以奠 定c a i d 的理论基础； ( 2 ) 创新设计技术的研究：研究设计思维和计算机支持下的设计过程所遵循 的原则和规范；探讨各类创新技法，深入研究创新设计的原理、方法和技术； ( 3 ) 设计过程中的智能技术研究：研究设计过程及其评价过程中的智能支持 技术；研究面向工业设计的智能支持系统； ( 4 ) 设计过程中并行、协同、全生命周期设计技术研究：研究设计过程中考 虑制造、成本等因素的并行设计技术，设计过程中不同或相同领域的设计师之间 的协同设计技术，以及面向全生命周期的绿色设计技术； ( 5 ) 设计过程中的人机交互技术研究：在传统交亘手段的基础上，研究在v r 等新兴技术支持下的人机交互技术。 5 山东人学硕i j 学位论文 1 3 1 3 工业设计的发展方向 ( 1 ) 产品设计自动化 计算机的应用改变了传统的设计方式，加强了设计师之间的合作。现代设计 方法及网络技术的应用使设计师可以并行合作，共享统一的设计资源库。设计师 面对需求时，不再需要从零开始重新设计，通过对已有资源的再整合就可快速设 计出新的产品，大大提高了设计效率，实现了设计自动化。 另一方面，c a d 、人工智能、多媒体、虚拟现实等技术的进一步发展，使人们 对设计过程必然有更深的认识，对设计思维的模拟必将达到新的境界。一些先进 的设计自动化软件的应用，也大大缩短了产品开发周期，降低了设计成本和生产 成本。例如山东大c a d 实验室在两个国家“8 6 3 项目的研究基础上开发的机械产 品概念设计自动化工具p r e d a r f a d 。p r e d a r f a d 系统在软件开发技术上， 集中了面向对象技术、a g e n t 思想、人机交互技术等现代化软件开发技术思想。它 建立在需求分析及功能建模基础上，以分解重构理论、广义定位原理、生长型设 计理论等先进的理论为基础，从产品结构设计全过程和并行工程的角度，提供产 品设计从无到有、零件从少到多、结构从简单到复杂的设计工具。支持自顶向下 的设计，解决了产品概念设计阶段信息表达过于抽象的问题，具有较强的实用性【引。 ( 2 ) 体验设计 由产品经济时代进入体验经济时代，设计的对象必须由传统的大批量生产的 物质产品向非物质产品延伸。工业设计概念的更新不仅体现在设计的广度由物质 向非物质的延伸，还体现在由物质需求向精神愉悦的过度。 体验经济下消费者对产品的要求，将不止于功能上的满足，产品或品牌能否 超越产品功能而给他们带来种种感官、情结或价值上的满足将变得越来越重要。 而这种消费需求特点反应在产品设计上，就是要求工业产品除了要满足一般的美 观性、实用性、功能性的要求外，还需要能满足多样化、舒适化、个性化以及消 费者心理层面的需求。由体验经济带来的工业设计新理念与传统的设计理念的最 本质区别在于新理念强调“体验”，即消费者看到、使用和拥有产品时的反应和 感受。“体验 将会是体验经济下的工业设计新理念的核心，所以，用“体验设 计 来表达体验经济下的工业设计新理念再恰当不过了( 9 1 。 ( 3 ) 定制设计 6 第1 帝绪论 体验经济时代的到来彰显了人们个性的张扬，为满足这种闩益个性化、多样 化的产品需求，未来的工业产品功能将越来越细仡，专监他。传统的大批量生产 模式下，企业往往根据简单的市场调查，跟随当今产品潮流进行研发生产。以这 种生产模式生产出来的产品是以牺牲消费者的个性化需求荛代价的，可以说是设 计师的一种专制。而面向大规模定制的产品设计则是在对市场进行更专业的细分、 充分了解消费者的个性纯需求於基磁上面进行的设计。消费者就是产熬的设计者 之一，他们可根据个人爱好提出一些特定要求，如色彩搭配，个性化规格等等。 这种定制生产以模块化为基础，对予企业来说，产品是由一些大批量生产昀模块 构成的；对于消费者来说，产品是独特的、定制的、个性的。 1 3 2 大批量定制与工业设计 激烈的市场竞争环境对王业设计提出的要求是既要满足客户个性纯需求，也 要考虑大批量生产。“大批量定制 生产模式正是顺应这一要求产生和发展起来的。 大批量定制生产的基本思想是以大批量生产的低成本和高效率，为客户定制个性 化和多样化的产晶，即以大批量的效益进行定制产品的生产，以求在市场竞争中 占有一糍之地。对用户而富这种产品是定制麴、个性化的，对企业丽言，这种产 品是采用大批量生产方式得到的1 1 0 l 。大批量定制较好的解决了“大批量与“定 制之闻的矛盾，是一种适应市场变化的新型生产服务方式，被认为是当今企业 竞争的新前沿。 从某种焦度说，工业设计与机械工程设计的区别体现了大批量定制的共性和 个性、大规模和定制的关系f l l l 。大批量定制的核心是尽可能减少产品的内部多样 化，增加产品的外部多样化【1 2 1 。产品外部的多样化往往与工业设计是分不开的， 工业设计就是一门研究产品形态或是样式变化规律的学科，从这个意义上说，工 业设计师在大规模定制产晶开发中具有举足轻重的作用。另外，企业要快速生产 出多样化的产品，本身就给工业设计带来了极大的挑战硅雏。 4 论文选题与研究内容 1 4 1 论文选题意义 随着新经济时代的来临，追求高品位生活渐成时尚，个性化需求愈加突出， 7 山东大学硕i ：学位论文 产品舻品、罄 i i 扎妇长 r 低成最稳 周 尘 稳定的需；一州明 1 ， 8 第1 章绪沦 ( 3 ) 以低成本满足个性化需求。大批量定制生产模式下，对通用模块进行批 爱生产，可以大大降低生产成本，模块的任意有效组合又能满足消费者的多样化、 个性化需求。让客户参与设计，最大程度地按照客户的需求进行设计，而不是闭 f j 造车式的设计，又反映了设计入性化深层次的一面。 ( 4 ) 协同设计，集中设计师力量进行创新设计。大批量定制模式以设计师统 一共享的模块库为基础，设计师只需要设计新模块或者对模块痒中的摸块变型就 能组合成新的产品方案。以计算机为工具、以先进的网络平台为基础实现设计囱 动化，提高了设计效率，使设计筛有曼多时闻和精力进行剖薪设计。 当前社会消费品越来越趋向于个性化、网络化，工业设计既要满足客户个性 化的需求，也要考虑大批量的生产。模块化对产品生命周期各个阶段都存在影响， 尤其是产品的后期回收利用，对社会环保和建设节约型社会有重要的意义。鉴予 此，面向大批量定制的产品设计方法作为一种能快速满足不霹客户麴个性纯需求 的快速设计方法，必将成为工业设计的主要发展方向之一。 4 2 论文内容框架 第1 章绪论 ：垂照：瑟瑟獯麴垂叵瑟塑 第2 章大批量定制设计理论基础)( 第3 章面向m c 的客户需求获取与分析 f 理论指导! 爹耱学孚 l 謦谂指导! d 系统为平台j !大概餐定 i 觥弼 j功能表舀 j 以p r e d a 刚 第4 章面向m c 的产品设计实例研究 璐模块摹钠 第5 章基于网络的大批量定制平台开发 结论：蚕强粥魏产墓浚褚技本在王垃连请较域是霹霉的、实甬鹃j 瓷善7 面向大批量定钠麴产岛设诗理论和技术 j j 具肖甄要的理论翱瘴溺价德j 总结与艘望 图1 - 2 论文内容框架 9 第2 章面向火批晕：定制的产品设计理论皋础 第2 章面向大批量定制的产品设计理论基础 2 1 大批量定制理论 2 1 1 大批量定制的概念 大批量定制是一种在新的市场环境中很有发展前途的生产方式。1 9 7 0 年a l v i n t o f f l e r 在f u t u r es h o c k 一书中首先提出大批量定制的基本设想【1 4 1 ，预示美国将开展 极其多样化产品的生产。1 9 8 7 年s t a r td a v i s 在f u t u r ep e r f e c t 一书中初次明确了大 批量定制( m a s sc u s t o m i z a t i o n ，m c ) 这一术语【1 4 , 1 5 】，认为计算机技术、通信技术、 工业机器人、柔性工厂、传真机和速递业务等新技术使大批量定制成为可能。1 9 8 9 年k o t l e r 对大批量市场、分割市场、细分市场和个性化市场进行了分析，认为大 批量市场环境已不复存在，细分市场已进入到大批量定制时代【1 5 。1 9 9 3 年 j o s e p h p i n e 在m a s sc u s t o m i z a t i o n ：t h en e w f r o n t i e r 伽b u s i n e s sc o m p e t i t i o n 一书中 对“大规模定制作了详尽的论述：以大规模生产的成本和速度为单个客户定制 加工单件产品，这是一种为满足顾客个性化需求，提升企业竞争力而发展起来的 全新的生产经营模式。总的目标是低成本、高质量、快速满足客户个性化需求【l l 引。 大批量定制的基本思路是：基于相似性原理、重用性原理和全局性原理，将 定制产品的生产问题通过产品重组和过程重组转化为或部分转化为批量生产问 题，尽可能减少产品的内部多样化，增加产品的外部多样化，实现以大批量生产 的低成本、高质量和短交货期向客户提供个性化的定制产品。客户可以在更广泛 的范围内选择自己需要的产品和服务，对产品以及服务的质量、价格、功能和性 能的个性化要求越来越高。许多企业都在努力探索如何在这种新的环境中生存和 发展。根据h a l a l 等【1 7 , 1 8 l 对新兴技术发展的预测，大批量定制被列为2 0 0 0 - - - , 2 0 3 0 年间的8 5 项重要新兴技术之一，也被列为2 0 0 0 - - 2 0 1 0 年间的十项首要新兴技术之 2 1 2 大批量定制的核心和特点 p i n e ( 1 9 9 3 ) 指出基于模块化的设计技术是面向大批量定制设计开发技术 ( d f m c ) 的核心和关键。香港学者t s e n g ( 1 9 9 6 ，1 9 9 8 ) 等首次提出d f m c 的概念。 d f m c 是实现大批量生产模式的关键技术，开发设计的好坏，将直接或间接地影 山东大学硕l j 学位论文 响到产品交货期、总成本、产品质量等重要问题。因此，在d f m c 中，需要全局 考虑客户需求、产品族、产品全生命周期等各种因素。 作为一种全新的生产模式，大批量定制主要是通过灵活性及快速响应来实现 产品的多样化和定制化。在其实施的过程中，具体表现出如下一些显著特点【1 3 】： 首先，产品面对的对象是客户，而不再是市场。在大批量定制下，企业生产 的依据是单个客户的个性化需求所引发的订单，而按照这份订单生产的产品可能 是独一无二的，它可能只适合某个用户，而不再是整个市场。 第二，大批量定制强调客户的积极参与，包括产品的设计、制造以及服务等。 它注重客户与企业之间的信息交互与沟通，以充分满足客户的个性化需要。 第三，产品的开发周期短。在大批量定制下，从客户下发订单到收到产品这 段周期的长短是衡量一个企业定制能力的重要标志。因此企业需要关注产品的结 构优化设计，加快响应客户需求的速度。 第四，大批量定制需要强大的计算机技术及网络技术的支撑。在大批量定制 下，为了实现对客户需求的一对一响应，企业在产品的设计、制造、配送和服务 的过程中必然要借助计算机自动化系统以及网络技术来整合企业内外的资源，以 快速响应客户需求。 2 1 3 产品族与产品平台 大批量定制模式下的产品设计不再是面向单一产品，而是针对基于公共产品 平台的产品族设计。产品族是在产品的功能、原理和结构域中，可替换模块间具 有相同接口的产品集合【1 9 】。产品开发人员通过分析已有的客户需求，预测未来的 客户需求，对企业客户群进行定位，在此基础上建立相应的产品族结构，形成覆 盖整个产品族功能要求的产品族可变型产品模型，为定制产品的快速设计提供基 础。 实现产品族设计的一个有效方法就是开发一个可重构的产品平台，在该平台 上通过添加、替换、删除通用模块来实现产品平台的修改和升级，进而实现产品 族的更新换代。产品平台为每一个细分的市场和客户群提供了产品分类，并且对 不同的产品进行定位，是不同产品之间进行描述和联系的框架及体系，也是企业 和设计者与用户进行交流的平台。产品平台描述了整个产品的信息，包括现有的 和将要开发出来的产品，它通过描述不同的用户需求，整合各种资源( 设计、材 1 2 第2 章面向人批甚定制的产品设计理论筚础 料和技术) 达到优化的目的。而在大批量定制的环境中，产品平台提供了用户定 制化的技术支持，是现有企业各种资源的杠杆。事实上，产品平台利用了产品族 的公共特征，同时也是不同产品的基础支持。很多学者对产品平台有着不同的定 义，例如：m e y e r 和u t t e r b a c k 认为产品平台是产品族的基础，是能够被某一系列 产品共享的、可重用的模块集合1 2 0 l ；u l r i c h 和e p p i n g e r 认为产品平台是能够共享 组件设计方案的所有资产【2 1 】；s i m s o n 和s o u z a 把产品平台定义为能共享通用组件 或子系统的一组相关产品【2 2 l ；o l i v i e rd e w e c k 认为产品平台是关于通用或共享单元 及其接口的集合，其中通过或共享单元是一个广义的概念，可以是零件、部件、 系统、加工过程等1 2 3 1 。s t e v e n 等给出了一个广泛认同的定义“一个产品平台是被 开发来形成一个公共结构的一组子系统的接口，从中可以有效地开发和产生一组 派生产品。一个产品族是从产品平台上产生的、享有共同技术并说明相关市场应 用的一组个体产品”i 川。 2 1 4 模块化设计 模块化设计提出产品由许多不同的功能模块组合而成，可以根据客户的需求 调整、组合，以提供完备的扩展，兼容性的概念。模块化设计源于计算机中的通 用插件( p l u g i n s ) ，这些插件采用统一标准，可以在不同的计算机中使用，后来模 块设计渐渐深入到各个领域，如建筑、运输、机械电子、计算机等行业，并产生 了巨大的效益。 模块 模块是可组成系统的、具有良好的可重用性和完整接口的单元。“可重用性 涵盖模块的“功能性”和“通用性 。“用表明模块是可以被使用，具有确定的 功能；“重表明模块可以重复使用，是一种标准单元，具有通用性。在一件产品 或一系列产品中，有的零件可以作为一个模块，有的部件作为单独的模块，如何 区分模块与一般的零部件，首先要把握模块的基本特征。模块是通过对产品的功 能和结构的分析得出的具有典型化的零部件，典型性是模块具有通用性的基础， 模块的通用性通常体现在互换性和兼容性，它们是通过标准化、通用化的接口实 现的。此外按照系列化原理，模块可以形成系列，以