机械设计学_第八章__机械产品的商品化设计

第八章机械产品的商品化设计第一节产品的市场竞争力和商品化设计为市场而生产的产品就是商品。商品应是为满足人们需求而设计生产的具有一定用途的物质和非物质形态服务的总合、它应包括三方面的内容产品实体即提供给消费者的效用和利益。产品形式产品质量、品种、花色、款式、规格及商品包装等。产品延伸产品附加部分如维修、咨询服务、交货安排等。所以，一个仅在技术上成功的产品不一定在市场上能获得成功，一个产品只有在市场竞争中获得成功，才能给企业和社会以真正的效益。,一、企业的商品化总体战略它包括销售，经营和设计三个方面。销售：销售方面要做好市场调查、广告宣传和售后服务。经营：经营方面要提高产品的制造质量，树立良好的企业信誉，以保持质量上的优势，为产品竞争做出有力的质量保证；设计：设计是为了提高产品的品质和降低产品的成本。要努力建立产品的“差异性”特质。,二、产品竞争力三要素：1、功能原理设计：具备产品功能原理的新颖性，这是竞争力的核心要素；2、实用化设计：具备产品技术性能的先进性，优良的技术性能是产品竞争力的基础要素；3、具备产品竞争力的心理要素，提高产品的吸引力，迎合顾客心理。功能原理设计和实用化设计己在前面阐述，本章就第三个要素即作为进入市场前的最后加工的商品化设计问题进行讨论。,为使机械产品设计适应商品竞争，设计中必须重视采取商品化设计措施。这些措施主要是要注重外观设计，降低产品成本，提高适用性和缩短设计周期等。全面而优良的商品化设计，将使产品在市场上充满活力。以适用，美观，价廉的市场风格而形成强大的吸引力。这正是设计工作者在市场经营机制中为竞争的优势而设计所追求的目标。,第二节机械产品的艺术造型商品化设计措施之一艺术造型设计：来自工业设计(IndustrialDesign，简称ID)范畴。就是运用科技，经济文化艺术等知识和手段给工业产品创意性的“包装”，给予工业产品的功能以特定的艺术表现，创造有实用价值的产品的立体形象并使之富有美感的效果。,一、机械产品造型设计的概念机械产品造型设计：以机械产品为主要对象，着重对于造型有关的功能、结构、材料、工艺、美学基础、宜人性（指产品的功能特点适宜人操作使用的程度）以及市场关系等诸多方面进行综合的创造性设计活动。造型设计是产品设计的重要内容之一，对其价值有着直接的作用；通过艺术造型将工程技术问题和形态的艺术表现融为一体，追求产品在外型设计、表面材料的选择和工艺以及色彩格调等方面均达到适用、经济、美观的外观质量。,二、造型设计的基本原则实用、经济、美观是造型设计的三项基本原则。它是根据造型设计的规律总结出来的科学原则。实用、经济、美观三者的结合与统一，是设计工作的内涵，又是矛盾的统一这一普遍法则在设计工作上的体现。三者互相关联，相互制约，三个原则缺一不可。其基本关系应该是：在实用的前提下，讲究美观，实用与美观必须以经济因素为制约条件。,“实用”：总的要求是指造型设计必须有良好的使用功能。表现为产品性能达到高效率，方便，安全，易保养，人机协调等特点，以满足人民生活或生产实际应用。“经济”：即用价值工程理论指导产品造型，使材料和工艺恰如其分地运用，构成产品的“经济”品质。对产品按标准化、系列化、通用化的要求进行设计。“美观”：即造型美，是产品整体各种美感的综合体现。美观既包括匠意的美(造型、纹饰、色彩)，也包括材料的美和加工制作工艺的美。注重当代人的审美思潮，强调审美的积极作用。以健康清新的形与色助人向上使之产生高尚的情操。,三、造型设计的要素机械产品造型设计，是运用艺术的形式和手段去发挥和体现产品的功能特点及其科学性和先进性。它是现代科学技术与艺术有机结合的产物。(一)功能基础这里指的功能是产品特定的技术功能，功能将决定产品形体的整体布局和外型轮廓。造型要充分体现功能的科学性，使用的合理性及具有易于制造，易于修理的特点。,(二)物质技术基础（即：物质物质技术基础技术条件）是实现产品功能的保证。机械产品的物质技术基础主要指的是结构、材料、工艺、配件的选择。生产过程的管理以及采用合理的经济性制约条件等。(三)艺术形象机械产品除具有供人们使用的功能条件外，还要求审美性。使产品的形象具有优美的形态，给人以美的享受。因此，当机械产品在进行造型设计的时候，必须做到在实现功能的前提下，在选用材料、配件、工艺等物质技术条件的同时，充分地运用美学原则和艺术处理手法，塑造出具有时代特征的优美产品形象。,功能基础、物质技术基础及艺术形象，三个要素有机结合在一起：1）功能基础体现了产品的实用性，是造型设计的主要因素，它起着主导性和决定性作用；2）物质技术基础体现了产品的技术性，是实现功能的基础；3）艺术形象则体现了产品的艺术性。造型设计只是手段。若单纯强调功能，忽视艺术形象探讨，则不能满足人们对产品的时代审美要求，也不能使产品具有功能全面、有现代感的新型造型。材料、结构、工艺均为功能服务，但也不是被动与消极因素。艺术形象虽是一种表现形式，但又能动地影响着功能、材料和技术发展。三者之间作用相辅相成。,四、机械产品造型设计的美学法则机械产品造型欲求良好的艺术效果，必须按美学法则来进行设计。主要有下述几点美学法则：1统一与变化统一：是指造型设计中各局部之间具有呼应、连结秩序和规律性，造成一致或具有同一趋势的感觉。变化：是指造型设计中呈现出的种种矛盾对立。应注意产品各组成部分在“形”、“色”、“质各方面给以统一整体效果，以达到和谐一致，而形式上有些差异，多样化，使造型产生新异感、运动感，从而获得生动新颖的造型效果。总之：统一与变化法则是基本法则，而且是：“基本统一，稍有变化”。这样就能获得良好的美学效果，,2对比与调和对比与调和是反映和说明事物同类性质和特性之间差异或相似的程度。运用差异和相似之间的矛盾来追求产品形态的完美。在造型设计中：1）对比：指造型性质相同，而对其存在的差异性的强调，如各因素比较大小、虚实、亮暗、重轻等以达到彼此作用、相互依托，从而使得形体活泼、生动、个性鲜明、增强造型感染力；2）调和：是寻求同一因素中不同程度的共性，使之彼此接近产生协调和谐的关系，它包括表现方法的一致、形体的相通、线面的共调、色彩的和谐等。,3稳定与轻巧稳定与轻巧是构成产品外形美的因素之一。是人们在长期克服与利用重力的过程中形成的一套与重力有联系的审美观念。1）稳定：是指在重心靠下或下部具有较大面积的原则下，使产品的形体保持一种稳定状态的感觉。稳定包括两个方面：实际稳定和视觉稳定。2）轻巧：是指在稳定的外观上赋予活泼的处理方法，使形体呈现出生动、轻盈的感觉，,4对称与均衡凡是具有形式美感的形体都具有对称与均衡的特性。1）对称：是在轴线或支点的相对端面布置同形、同量的形象而取得较好的视觉平衡，形成美的秩序，给人以静态、条理美。机械产品的造型设计多采用对称手法，以增加产品的稳定感。2）均衡：是对称在形式上的发展。是形体在假设中心线或支点两侧或量感的平衡。在产品造型中，完全对称的形态是少见的。一般由于功能与结构的影响，或是考虑丰富造型的形象变化，要求突出对称格式。但要处理好体量虚实、构件和配件的安排、色彩组合等设计以使产品保持均衡的效果。机床的侧面多采用均衡形式。见图86。,5比例与尺度1）比例：是指造型局部与整体之间匀称的关系，即形体各部分之间的量变关系，比如整体与某一局部的构件长、宽、高之间的大小关系，整体与局部或局部之间的尺寸关系。它是用几何语言对产品造型美的描绘。2）尺度：是指产品与人们的某些特定标准之间的比例关系。人体的体量大小，是衡量尺度的标志。尺度是解决与人的合适度问题。产品与人相称的统一尺度，是使产品宜人的重要方面，受材料、结构、工艺条件和功能制约。以上是五点主要的美学原则。此外，还要注意节奏与韵律，主从与重点，比拟与联想等附加的美学规律。,五、机械产品的造型手段影响机械产品造型的因素很多，只有调动一切造型手段才能创造出较为完美的产品形象。这里对产品造型设计不作详细论述，只从下述几方面给予简介：1形态构成产品造型设计是一种有目的的视觉形象的创造活动。是为实现功能目的而进行的产品形态的塑造。要使产品呈现出与其内容和谐统一的形态美，就要掌握形态设计的一般原理和形态构成的基本设计方法。,(1)体量剖析任何机械产品都可看出，造型产品各部件、组件和零件均由一些简单或复杂的几何体组成。图88，叉车的形态分解：,主体造型的各部分形状完成后它们体量可大可小，如何适当组合完全取决于其比例或尺度关系。要处理好形体之间的比例与尺度需遵循美学原则，图形之间比例关系的法则及人机程学的要求等。,(2)形态形态是造型最本质的东西。构成产品外观的线、面、体等形态要素具有不同的形状。形状的变化与统一，将使造型产品形成简洁的外观。形态构成可采用多体组合、单体切割和多体过渡三种基本形式如图89。,为达到形态统一，可采用两种方法：一是“以次衬主”，即将所有次要部分去陪衬某一主要部分。二是“相互协调”，即同一产品各组成部分在形状和细节上保持相互协调。如电子计算机造型采用同一种基本形体(矩形体)或采用变化不明显的几个形体组合形成较谐调之效果。,(3）线型造型产品均由无数简单的几何面体所组成。它们结合后的结构线，形体的边界线和造型立面上各零、部件的轮廓线等均构成形体的线型。线型有视向线及实在线两类。视向线：指造型产品的轮廓线，以视向变化而不同；实在线：指装饰线、分割线、压条线等。,小汽车、飞机等多选流线型(图810a)，以保证其运行阻力为最小。机器设备多选直线型(图810b)以考虑机体的安定与操作的方便。,线型“主调”：线型组织过程中，必须突出某一方向的线型，以产生线型的“主调”，使产品具备鲜明的性格特征。而线型“主调“，主要根据造型产品的功能和其上的运动部件主要运动方向而决定。如普通机床，其线型“主调”应是水平、垂直两方向的线型。而小汽车采用水平线和斜线的组合，水平方向的线型“主调”(图811)，一方面使汽车外形给人以生动活泼安全之感强调了汽车前驱的运动趋势。,2材质工艺材料是机械产品造型的物质基础。工艺是造型得以实现的手段，也是保证造型质量的关键。材质美与工艺美的有机结合，为造型设计提供了变化无穷的造型手段。,3色彩色彩有三要素：即色相、明度、纯度。它们是研究色彩的基础。色相：就是色彩的名称，是区别色与色的相名。是依波长来划分的色光的相貌。在诸色相中，红橙黄绿青紫是六个具有基本感觉的标准色相。明度：即指色彩的明暗程度。每种色彩都具有自身的明暗程度。其中白色明度最高，黑色明度最低。,纯度：是指色彩的饱和程度(即色光的波长单一纯度)。标准色纯度最高，混合色纯度低。产品表面结构会影响表面色彩的纯度感觉。表面愈平滑，色彩纯度高；表面愈粗糙，色彩纯度低。机械产品的色彩设计关键在于色调设计。色调即是一组色彩配置总的倾向。色调设计要考虑与工业及地理环境相协调，使之成为环境中一个有机组成部分。产品使用功能不同，其色彩面饰要求不同。例如普通车床，为耐油污和便于保护，一般用色宜深沉。但机床的显示装置部分色彩则要求明显醒目，隐蔽部分色调要安静、沉着，而显示部分色调则要鲜艳夺目以引入注意。除确定主色调外，要注意色彩配合的主次。,4装饰设计表面装饰是产品获得美好外观的基本手段也是造型设计中不可缺少的一部分。产品的表面装饰具有吸引顾客、宣传产品功能的作用，使产品更具有竞争能力。产品表面装饰：是指出其表面进行艺术性的工艺处理或增加各种精美的附加件。表面装饰必须符合美的形式法则，装饰的题材、风格等要服从产品功能，且要突出重点、主题和重点应放在最醒目和视线最好的部位上。装饰手法多种多样：有合理利用材料表面的质感和肌理装饰；有强烈实用性的色彩装饰和图案纹装饰线的装饰等。此外，还有标牌、文字、商标装饰等。,如商标装饰：商标作为图形符号，基本上由三部分组成，即“形象”、“名称”及“视觉识别”标志。现代商标设计趋向于两个方面即表现形式符号化和艺术效果广告化。商标设计应具有显著待征，易于识别，要符合商标法。一般应遵循下列原则：1）商标设计要简明醒目，具有强烈的视觉传达性，具有明确的象征意义。2）要避免与其他商品生产产生类同，必须独具一格，新颖别致，以增强识别力。3）商标设计作为非功能设计，起着美化产品、平衡视觉、增强产品艺术感染力之作用，应具有生动、优美的艺术形象。,5造型设计的表现技法机械产品造型设计中常用的表现技法包括设计草图、设计效果图和产品模型等几种。,六、机械产品造型设计的程序造型设计分为三大阶段：准备阶段、设计阶段和完善阶段。,第三节价值优化设计商品化设计措施之二价值工程(valueEngineering)简称(V.E)，起源于美国，1947年由工程师麦尔斯(L.D.Mile)创始。要求产品“物美价廉”。这即是用户选择产品时的价值观念。一、价值和价值优化设计设计是生产活动的重要组成部分。衡量设计是否成功的基本指标之一是社会效益和经济效益。它们主要体现在设计对象产品上。对产品的社会效益和经济效益的考核，通常使用“价值”概念。,产品的价值(以V表示)通常定义为产品的功能(以F表示)与实现该功能所耗成本(以C表示)。用公式表示：V=F/C此处F可以通过用户为获得一定功能所付的费用来表达。V值的大小可作为衡量功能与成本关系的标准。当Vl时，表示以最低的费用实现了产品要求的必要功能，两者的比例合适；当V1时表示实现产品的必要功能付出了较高或过高的成本，两者的比例不合适，应予改进。,从上述公式不难推断出在产品设计中要提高产品的价值V可从下述几方面入手：,价值优化设计的研究应从两方面入手：一方面进行功能分析保证产品必要功能，去除多余功能，提高产品性能；另一方面要进行成本分析，注意改善产品的经济性，考虑最大限度地降低产品成本，以提高产品价值使产品真正成为构美价廉的商品。,二、价值优化中的功能分析任何产品都具备其特定的功能。而机械产品的各个组成部分也有其各自的特定功能。功能分析的目的是研究功能本身的内容及其各功能之间的相互关系。功能分析就是把所要求的功能进行抽象的描述，分类、整理并加以系统化，以便从中我们提高功能值的途径。1功能的几种分类在价优工程中，可按下述三方面来分类：(1)按功能重要程度分类：分为基本功能和辅助功能。,（2)按满足用户要求性质分类：分为使用功能和外观功能。1)使用功能指产品在实际使用中直接影响使用的功能。它通过产品的基本功能和辅助功能来实现。包括可靠性、安全性及维修性等。2）外观功能指反映产品美学的功能。一般可靠人的器官感觉和思维去判断如造型、包彩、包装等（3）按功能相互关系分类：分为目的功能(上位功能)和手段功能(下位功能)。目的功能是主功能，总功能；手段功能从属于目的功能，为实现目的功能起手段作用。,对产品功能定义和分类后可把隐藏的功能全部揭示以便于抓住本质，从而根据用户需要确定产品的必要功能。消除不必要的多余功能。对于新产品，为创造出实现所需功能的新方案。就须对老产品进行适当的功能分析，了解其关系以便开阔设计思路。设计出实现功能的新原理、新结构、达到创新产品之目的。,2功能整理功能系统图：是功能实现方式的展示。它从实现产品总功能出发，通过寻找功能实现手段的方法，找出下位功能并依次递推直至找出末端功能。一般形式如图8-13所示。功能域：功能系统图中凡能独立完成某种功能并自成一个系统的功能区域(如图中点划线所围区域，可视为由一组关系密切的功能组成的一个功能群，称为功能域。,如图8l4中以箭头为界，右侧是产品结构；左侧是功能系统图。,三、价值优化对象的选择1选择的基本依据具体进行时要经过分析，研究和综合判断来决定。一般来说，凡在生产经营上有迫切的必要性，在提高产品功能和降低成本上有较大潜力的产品或零、部件都可作为选择对象。2选择方法这里仅介绍常用的两种：(1)功值系数分析法这种方法是寻求功能与所占成本份额不相适应的零、部件作为重点改进对象。,1)功能系数它表征该零件对产品功能的影响，反映了该零件在产品中的重要程度。功能系数愈大，该零件对产品功能影响愈大，愈重要。Fi,2)成本系数它表征该零件所占总成本的份额。若第i种零件成本为Ci，产品总成本为C总，则成本系数Ki定义为：Ki=Ci/C总3)功值系数零件的功值系数定义为该零件功能系数Fi与成本系数Ki之比，若以Gi表示第i种零件的功值系数，则：Gi=Fi/Ki若Gi=1，则表示该零件功能价值与成本份额相当。若Gi1，则表示该零件占成本份额低。亦即其它部分成本偏高，须对这些部分采取措施。若Gil。则表水该零件成本过高与功能价值不适应，应予改进。,(2)“ABC”分析法(又称比重分析法）利用此种方法可以选出占成本比重大的零部件作为成本分析对象。1）首充按产品的零部件列出各自所占总成本的份额，然后按所占成本份额的大小进行排列，最后将产品的全部零部件分A、B、C三类：取占零部件总数的10，但其成本约占产品总成本的60一70属A类；20，但其成本约占产品总成本的20的零件属B类；70，其成本仅占产品总成本的10一20的零件属C类。用此分类找出对产品影响最大的A类产品为分析重点，作为降低成本的主要对象。,四、产品功能的价值计算对产品的总体功能及功能域进行定量的价值计算。功能值：要对功能的价值进行定量计算，必须把功能(F)数量化(即用货币表示功能值多少钱)，称为功能值。然后除以该功能的现状成本(生产产品实际花费的工厂成本)。产品的功能价值如下式：V0=F0/C0F0功能值；C0现状成本值。,分析：最大值：V0=1（希望值）一般：V01若：V01，则表示该零件占成本份额低，亦即其它部分成本偏高，须对这部分采取措施。若Gi1，则表示该零件成本过高，与功能价值不相适应，应予改进。,3）功值系数零件的功值系数定义为：,（8-4）,功值系数法解决了零件功能与成本之间的可比性问题。,第八章机械产品的商品化设计,8-3机械产品的价值优化设计商品化设计措施之二,三、价值优化对象的选择,(2)“ABC”分析法,10%的零件，占总成本的60%70%A类20%的零件，占总成本的20%B类70%的零件，占总成本的10%20%C类,又称比重分析法。利用此种分析法可以选出占成本比重大的另部件作为成本分析对象。按零件成本所占总成本的比例大小分类，,选择A类产品为分析重点，作为降低成本的主要对象。此法的优点是能抓住重点，有利于集中突破。,第八章机械产品的商品化设计,8-3机械产品的价值优化设计商品化设计措施之二,四、产品功能的价值计算,要对功能的价值进行定量计算，必须把功能（F）数量化（即用货币表示功能值多少钱），称为功能值。然后除以该功能的现状成本（生产产品实际花费的工厂成本）。产品的功能价值如下：,式中F0功能值C0现状成本值,（8-5）,产品功能价值的大小反映产品物美价廉的程度。就整个产品而言，价值V0的最大值是1，一般均