时间：2022-12-06 06:48:35
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇产品创新设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
产业结构是指一个国家国民经济系统中各个产业之间比例关系和相互联系的形式，而所谓产业结构的升级则是指三次产业之间和每次产业内部从既有的均衡与协调出发通过技术进步、产业和产品创新，形成从量到质的突破，从而实现新的均衡与协调。探讨现阶段产品创新发展如何推进产业结构升级，借鉴有益经验，因势利导地加快我国产业结构的调整和升级，有效地提升我国产业结构的级次与整体素质，可为实现经济目标打下坚实的物质基础。
产品创新和产品设计创新
产品创新指的是将新产品的构思或生产程序首先作为商业用途。产品创新的角度，其主要的目的自然希望借由创新带来有形的价值。一方面培植自己的发展实力，另一方面又有丰富的利润，以维持事业本身的营运。本文中所谓的产品是包含产品的创新、实现至使用的整个概念，也即经济学所谓狭义商品的定义。
产品设计创新是基于现代设计理论和方法，应用微电子、信息、管理等现代科学技术，以提高产品质量、用户满意的价格和款式（造型色彩）、提高产品的功能、缩短产品开发周期为目的的一切设计技术的总称。产品创新理论、方法与工具技术研究的宗旨是从产品的工作特性和功能目标出发，在特定技术、经济和社会等具体条件下，根据相邻学科的原理，创造性地设计产品，并使其在技术及经济上达到最佳水平。该技术鼓励设计人员，从原来固有的常规设计模式中跳出来，用新观点、新原理、新方法来设计新产品。在发明了新产品后，在技术领先的有利条件下，将该技术领域扩展，并形成此方面的技术优势。换句话说，设计的目的在于增进产品在技术上新的操作功能及整体品质。整体品质包含产品外观、表面处理、信赖度等，它融入在整个产品创新的程序中。这说明了产品创新也等于技术创新，也是设计创新。
产品创新设计不是形而上学的空谈设计，也不应该是盲目的改造或创新，它是要真正解决问题，满足用户需求和期望值的创造。设计创新需要依赖于设计者高瞻远瞩的眼光，通过运用独特的思维和集体智慧，独具慧眼，分析潜在需求，科学地预测未来市场需求和趋势，充分发挥设计者的创新能力，以前瞻性和独创性的产品，创造和开发新的市场空间。
产品创新发展对产业结构升级的作用机制
产业结构升级（如图1）主要是指产业结构的改善和产业素质与效率的提高；同时也是产业由低层次向高层次的转换过程。产业结构升级不但包括产业总量的增长，而且包括产业结构向高层次、合理化方向发展。
伴随着经济全球化的发展，世界产业结构调整的加快，各国都积极地进行产业结构调整，力争占据有利地位。产业结构的优化升级就是要通过产业结构的调整，改造劳动密集型产业，扩张和强化资本或技术密集型产业，发展知识密集型产业。具体来说，就是要求企业重视产品创新发展，包括产品技术创新和产品设计创新，从而提高产业素质和效率，进而达到推动产业升级的目的。企业应该增强设计开发新产品的能力，同时积极进行品牌建设，提高产品的技术含量和附加值，提高产品差异性，实现从量的扩张向质的提高的转变，以企业的产品创新来带动有层次差异的产业结构的形成。
产品创新是企业领先的重要保证，我国企业只有创新才能在世界领域占有一席之地。创新实际上就是个性化的体现,是差别化设计的过程。只有提高创新能力，在技术上取得重大突破，保有自己的核心技术优势；生产、制造出别的国家所没有的产品，并且是别人难以模仿的产品，提高核心竞争力，企业才能永葆生机，产业结构才能优化升级。
产品创新主要通过刺激社会需求，改变劳动力分工结构，造成市场贸易格局差别化等方面，从而促使产业结构改变、升级（如图2）。
（一）社会需求
产业存在的基础是社会需求，而需求结构却受到产品创新的影响和制约。产品创新和社会需求结构之间也存在着很强的互动关系，需求结构的变化也对产品创新的进一步发展起到一定程度的反作用。日本新力的新产品开发研究指出，一个新产品研发的成功可以归因于市场需求与技术发展的密切配合。有了需求，产业发展才有方向和目标。可是如果没有技术创新作支撑，没有设计创新作先导，需求结构对产业结构的影响将是极其缓慢的。
人们对产品的期望是无穷尽的，然而能否实现这些产品就是企业发展的优势所在。设计创新提供了无限的创意，技术创新将这些概念一实现；而且一旦科学技术上有重大突破，就会极大刺激新需求。可见，产品创新发展直接促使技术水平的提高。产品创新通过降低成本，扩大市场，推动需求来促进产业结构升级。产品创新还将带来投资需求结构的改变，促进产业结构变动，优化资源配置。
（二）劳动就业
劳动力就业结构是产业结构的一种表现形式，就业结构也是技术创新和产品创新作用于产业结构的一个媒介和传导。产品创新是劳动就业结构改变的前提条件之一。因为技术创新带来科学的进步，技术的成熟，促进劳动分工不断细化和生产专业化，脑力和体力劳动的比例也发生了变化，劳动生产率得到大幅度提高。分工细化能够使员工最大限度地发挥自己的才能，劳动力的科学合理配置直接促进了企业管理水平的发展。产品创新发展正是通过改变劳动就业结构和产业结构，优化生产要素的组合，改善企业运作效率，从而促使产业结构得到升级。
（三）市场贸易
技术差距理论和产品生命周期理论从不同的角度阐明了技术进步的作用。技术的差异造成市场贸易的差异，这也成为比较各国、各地区优势的决定性因素。因此，市场贸易的差异归根结底还是技术和结构的差异，通过对贸易结构的改善可以提高产业结构升级的进度。
产品创新通过增强企业竞争力，进而影响市场贸易结构。市场竞争力一般取决于成本、品质、附加值和品牌等几个因素，技术直接影响产品成本的高低与品质的优劣，设计则对产品附加值和品牌起着重要作用。这些因素中的任何一个都离不开产品创新，并体现了产品创新的能力。市场贸易的竞争核心很大程度上取决于技术竞争，技术竞争的高标准、高要求推动着技术创新，而技术存在和发展的前提就是必须优先保证产品质量。
产品创新发展通过社会需求、劳动就业和市场贸易这三个方面，直接或间接地作用于产业素质和效率，优化生产要素的组合，提高技术水平、管理水平和产品质量；进而促使产业结构调整，社会资源的有效利用与优化配置，最终达到产业结构升级。
发展产品创新促进产业结构升级的对策建议
（一）以政策鼓励企业产品创新发展
政府应当发挥重要的推动作用，引导与激励企业开展产品创新，加强产品创新的基础设施建设和人才队伍建设。设立工程技术和产品创新基金，鼓励产学研三方来申请这样的基金，以基金和企业投资、地方政府投资相结合，支持和推动全国各地的产品创新，使其成为全国普遍的行动。国家要制定和实施促进产品创新的政策，大力支持开展产品创新设计及相关的研究和学术活动，增强产品创新研究的技术支撑手段，促进我国产品创新能力的提高。
创造条件，大力促进产品创新设计人才的储备。其中包括艺术、科技、人机工程、市场需求分析、市场经营等领域的多学科、全方位的产品创新人才。采用一些优惠措施引进并保留创新型人才，同时注重这类人才的教育培养。
利用产业集群的优势，促进产业内企业的产品创新的发展。产业集群的一个最主要优势是其创新的效应，由于产业集群内的企业和其他机构聚集在某个特定的区域内，而且集群内存在创新的条件和环境，所以对企业的产品创新发展具有促进作用。政府应当制定政策帮助推进地方产业集群的发展，同时通过创新主体企业的良性互动来对产业集群发生作用。
（二）增强自主创新能力
必须通过各种形式和方法提高企业的自主技术创新能力，加快形成以企业为中心的技术创新体系。重点推进企业建设一流的研究与试验条件，支持社会发展技术创新服务体系，建立和完善企业自主创新的支撑平台。企业作为创新设计的主体，应该积极转变意识，根据市场需求，大力投入新产品的开发研究，转变过去产品生产主要靠模仿的局面。通过设计水平的不断创新和提高，促进技术的进步，开发自主创新产品，使得企业具有更高层次的竞争力。高层次竞争优势则以核心技术的知识产权、产品或服务上的差异为核心。这很大一部分来源于企业和产业内部的创新意识和氛围，而这种高层次的竞争力给企业的发展带来无限发展前景，改变企业与其价值链上其他企业之间的分工，实现产业内的结构调整。
（三）提高协调发展技术、设计和市场的有效管理能力
关键词：民用产品；创新设计；方便面盒
基金项目：2016年河北省大学生创新创业训练计划项目：“可伸缩式方便面餐盒的创新设计”（201610084013）研究成果
中图分类号：F76 文献标识码：A
原标题：浅谈民用产品的创新设计――以可伸缩式方便面盒的设计为例
收录日期：2017年1月9日
一、民用产品设计的理念支撑
产品的设计创新应当运用理性的方法，以解决问题为目的，而增加设计本身的创造力，理性的方法是以正确的理念为指导所蕴生出来的；而“有用”、“可用”、“易用”、“好用”这四点，便可为我们的民用产品设计的理念做支撑。
任何产品的催生都有一定的原因，然而这些原因的多样性是我们所不能估量的；但是这些原因会伴随一系列问题的提出而得到相应的解决办法，这些办法的长久生存就是依靠这四点理念。在设计产品的过程中，首要应该保证实现产品的核心功能，确保产品对于消费者来说是“有用”而且“可用”的；然后快速完善产品功能并改进，优化产品的“易用”和“好用”。以下是对四大理念的具体分析。
（一）有用-产品需求分析。有用：识别需求的有效性、可行性，抓住核心需求。设计新产品，优先且重要的便是让新产品对消费者“有用”。“有用”就意味着我们需要在设计之前明确一个产品大方向，再对产品的具体设计要求重新定义。比如，方便面餐盒产品方向就是要方便，而我们的设计就要求“简单”、“快捷”、“环保”、“低价”，这便是我们对产品设计的重新定义。
（二）可用-重塑需求。可用：重塑并保障需求，满足不同使用场景。在确定了产品方向之后，就要确保产品“可用”。“可用”是评价一个产品是否成功的标准，用以确保产品的安全性和方便性。比如，传统方便面餐盒的核心功能定义是方便使用，虽然方便面餐盒满足了“有用”，但却在“可用”上有所欠缺，占用空间大、不方便携带导致消费者无法随心使用其方便功能；我们设计出来的产品要在保障正常使用的情况下，避免这些问题。
（三）易用-梳理结构流程。易用：梳理结构流程，便于消费者使用。产品的易用性理念应当遵守人性化设计原则，不能片面追求功能或造型，在设计时一定要合理利用人体工程学的知识，充分了解用户心理，对使用者的意见进行及时测评，以提高产品的易用性；我们在测试产品时，充分考虑不同消费者不同需求，使我们的产品能够大众化，为大众所接受。
（四）好用-外观优化。好用：优化外观包装设计，符合消费者群体喜好。在对产品的包装设计时，要把握细节，通过细节形成一定的刺激强度，根据主题风格，建构语言，通过理性的形式表达感性的内容来打动消费者；比如我们在新型方便面餐盒外包装设计中，通过不同的色调引导消费者，进行正确操作。
二、民用产品设计的创新方法与规划
在经济迅速转型的当今世界，中国企业如果仅依靠简单的商品加工方式，将难以维持企业生产，创新是提高企业及产品竞争力的关键因素，正确把握拿捏创新的方法将是非常有必要的；产品创新设计一般采用“构造式创新”、“空缺式创新”、“改进式创新”和“根本式创新”等创新方法。其中“改进式创新”是一种比较常用的方法，是建立在现有技术生产能力、现有的市场以及现有市场和顾客的变化之上的。
从纯粹的观念角度来说，设计就是改造客观世界的某种构思或者想法。在新产品设计规划之前，一般都从一个想法开始；我们应先确定这个想法，随后确认需求，然后具体分析判断需求的可行性和有效性，再根据确定的需求进行实际进度安排。图1便是以可伸缩式方便面餐盒为例，进行的规划流程。如图1所示，通过分析“产品属性”、“用户群体”和“使用场景”，我们知道了“方便面餐盒就是大众人群在使用食品时所用的一个物体”。如果将这个概念告知消费者，他食用食品时需要使用“一个物体”，那么他想到的应该就不会是一般使用的方便面餐盒了。通过市场调查，我们得到了大众普遍反映的两个困惑：（1）体积过大，不方便携带；（2）所用材料是否安全。确定逻辑公式框架，即“为什么会体积过大，如何解决”，“为什么担心材料是否安全，如何解决”。通过这个框架，首先寻找传统方便面餐盒的包装设计方法以及使用的材质，然后通过理论和实践研究，寻找使方便面餐盒便于携带的规格尺寸数据和确保安全的材质选择。仔细研究有关两个困惑的内容，并提出对应的解决方案后，就应该着手进行“产品原型策划”了。此时，要结合工业设计的相关知识，将解决方案应用到产品设计中，形成新产品原型。新产品投入使用后，通过问卷调查、自身试用、数据跟踪、用户分析等，不断地迭代完善产品，完成“产品进化”。（图1）
三、民用产品设计的技术辅助
真正完成产品设计要经过多次尝试，需要多种技术的支持辅助，其中包括3D建模技术、3D打印技术。3D建模技术，通俗来讲就是通过三维制作软件和虚拟三维空间技术构建出具有三维数据的模型。3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机出现在20世纪90年代中期，是一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
要运用3D打印技术，建模软件必须要和3D打印机完美契合，能转换为STL格式文件，一般的三S建模软件，如Solidworks、3dmax、Rhino、Catia等，都可将模型文件转换成STL格式。我们团队应用的是Solidworks软件进行建模。应当注意的是建模应标准，否则会出现一些问题：（1）缝隙问题。遇到多面模型设计，如螺纹设计，可能会出现缝隙、螺纹不闭合等问题。遇到这种问题后，应在Solidworks建模软件中修改，使缝隙消失，螺纹闭合；（2）方向问题。面的方向与设计方向相反。遇到这种问题应直接在Solidworks软件中改变方向；（3）壁厚。在任何建模软件中，曲面都没有壁厚。但在实际生活中，我们所设计的新产品应该是有壁厚的，所以这时候应该给面片加上壁厚；（4）重复的面片。建模时两个面叠加在一起就会产生重复的面片。解决办法：删去重复的面；（5）体块和体块间要进行布尔运算。
以上所述均为建模时我们遇到的或者常见的问题，均应该避免，以保证模型三维数据的准确和有效。运用3D打印技术大大缩短了制作实体模型的时间，不需要组装，能快速使部件一体成型，更加准确呈现出模型的功能与特点，可以说是达到了精确复制的程度，制造如新型方便面餐盒模型的复杂物品也不会增加成本。
主要参考文献：
关键词：产品设计；创新；销量
产品销量受到多方面因素的影响，诸如生产质量、市场价格、产品设计、广告宣传、消费者自身喜好等。其中产品设计是影响销量的关键因素之一，而产品设计的核心是对产品进行创新。工业产品创新设计根据创新强度层次，可分为渐进性创新和根本性创新[1]。当今社会科学技术发展日新月异，产品的更新瞬息万变，改良设计能够使企业跟紧社会进步的步伐，所以成为大多企业青睐的方法。根本性创新则是在造型语言、结构、功能、材料等方面设计出前所未有的新产品，往往根本性的创新能够扭转企业的地位，使企业在某一领域内拥有真正的话语权，就如苹果公司从iMac到iPod再到iPhone，颠覆了人们对电子产品的认识。根本性的创新能够引发行业内变动，开拓新领域，使企业保持市场竞争力。创新设计影响销量的经典案例可根据工业产品设计的内容分为以下四个方面。
一、造型语言的创新对销量的影响
产品的造型设计，不是单纯地追求形式美，而是通过产品不同的造型艺术语言，综合、生动、合理地表达产品的科学、技术、艺术的完美性[2]。产品的外观设计和创意水平给消费者最直观的认识，从而激发消费者的购买欲望，在此基础上顾客才会主动深入了解该产品。可口可乐的玻璃瓶以优美的曲线形态被世界各地的人们熟知。关于这个瓶子的造型有这样一种说法：一位名叫AlexSamuelson的玻璃厂工人在与女友约会时，受到身着连衣裙的女友优美身材的启发，设计出了一种收腰造型的瓶子。这种造型的瓶子正符合了“可口可乐的瓶型，必须做到即使是在黑暗中，仅凭手的触摸就可认出来。白天即使仅仅看到瓶的一个局部，也要让人马上知道这是可口可乐的瓶”创意概念的要求。在这种曲线形态的瓶子创新设计兼具了实用性和识别性，持握方便，不易滑落，凭借手的触摸和瓶子的局部就能识别。这种瓶子很快得到了消费者的高度认可，可口可乐的品牌形象也深入消费者心理。采用这种瓶装的可口可乐一上市，其销量就直线上升，在短短的两年内销量翻了一番。正是造型语言的创新设计，给人们带来了视觉和触觉上的享受，同时也为可口可乐带来了巨大的销量，使它的品牌广为人知。
二、结构创新设计对销量的影响
结构创新设计是产品形态和产品功能合理展现的内在因素。良好的结构设计可以使产品外在形态更具美感，内在设置更加得当。对于消费者来说结构创新设计的产品，一方面满足了他们对功能的基本需求，另一方面也满足了他们对于一种新形式的追求。经过结构创新的产品在销量上有其独特的优势。冰箱是每个家庭的生活必备品，也是对空间结构设计有较高要求的产品。海尔旗下的卡萨帝三开门冰箱，此款冰箱在结构上分为冷藏、冷冻和软冷冻三部分。在中国上市以来仅一个多月销量就跃居第一，并且比第二名的销量高出40%，成为在全球位列高端冰箱产品的品牌之一。卡萨帝的法式对开门冰箱则以它超大的空间容积俘获消费者的需求，整体空间近乎普通冰箱的两倍。冷冻室采用抽屉式，方便食物的存取，最大限度满足了人们生活的不同需求。纵观卡萨帝这些年的发展，不难看到自卡萨帝问世以来，一直保持产品的不断创新。从首创意式三开门冰箱到开创法式对开门冰箱，卡萨帝成为国内外众多老品牌家电模仿的对象。可见产品的结构创新能够创造出更多的使用功能和使用方式，更加贴近、贴合消费者的使用需要，从而带动销量增长。
三、材料应用创新对销量的影响
科学技术的日益进步推动着新材料、新工艺不断涌现，为产品设计开辟了更为广阔的发展空间，也为各种新的设计思潮、设计风格提供了茁壮成长的土壤[3]。材料是构成产品的物质基础，材料应用创新往往是利用材料的特性，应用到产品当中充分发挥其独特的优势，从而提升产品某方面性能。同时材料也类属造型语言的一种，具体表现为不同的材料特性表现出不同的质感和色彩。以旅行箱为例，采用ABS材料的旅行箱与传统布料的旅行箱相比具有高强度、高韧性、易清洁、使用寿命长的特点。应用ABS材料的旅行箱具有的这些特性符合了优良设计的原则，迅速在市场上流行开来，并深受消费者的喜爱。新材料旅行箱与传统布料的旅行箱相比，销量大幅度提升，占据了市场大部分份额且逐年增加，新材料应用创新成为设计师们创作的新宠。随着现如今人们环保意识的加强和科技的发展，环保材料得到了空前的重视。在不久的将来，绿色环保材料会应用到更多的产品中。
四、功能的创新对销量的影响
每件产品都依附其功能性而存在，使用其功能性是消费者购买产品的根本原因。功能的创新能够产生一种新的生活方式。在科技高速发展的今天，产品功能也日渐多样化、人性化和细致化。新研发的Fitbit、苹果、小米、Garmin、BBK等品牌的智能可穿戴设备，具有更加强大的人性化功能，如来电提醒功能、手机解锁功能、智能震动闹钟功能、运动数据记录功能、运动数据睡眠数据分析功能、查找手环功能等。多种功能结合在一起，化身为小手环、或手表，更为使用者提供便利，深受消费者的青睐。
五、结语
产品创新设计需要设计师的创新思维同时也需要科技的支持。创新设计以市场需要为导向，充分挖掘市场需求，进而引领消费。具有创新性的产品在市场中占据着越来越大的比重，每个企业必须要重视通过产品创新设计提高产品销量，也只有获得销量才能使企业获得产品附加值。因此，产品创新设计对提高产品销量起着巨大的推动作用，不重视创新设计的企业在激烈的市场竞争中逐渐被淘汰。
作者:曲金勇 马骁 陈岩 单位:吉林大学
参考文献:
[1]杨雪松，康立志.产品创新设计的若干问题再认识[J].包装工程，2008，29（11）：130-133.
关键词：创新经济时代；知识创新；科技创新；产品创新；新思想；新理论
1 创新与创新设计
1.创新不同于创造和发明。创新主要侧重经济领域的技术改进和制度更新，如使用起来更方便、性能更多、功能更强、应用范围更广泛等；创造是指从无到有的过程，而发明则侧重于技术的应用。创新的起源可追溯到1912年美籍经济学家熊彼特的《经济发展概论》：创新是指把一种新的生产要素和生产条件的“新结合”引入生产体系。目前，对于“创新”比较权威的定义主要有两个。一是2000年联合国经济合作与发展组织（OECD）提出的，“创新的含义比发明、创造更为深刻，它必须考虑在经济上的运用，实现其潜在的经济价值。只有当发明创造引入经济领域，他才成为创新”。二是204年美国国家竞争力委员会在《创新美国》计划中提出的，“创新是把技术和感悟转化为能够创造新的市值、驱动经济增长和提高生活标准的新的产品新的过程与方法和新的服务”。
2.传新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果、理论、方法和技术原理等，构造创新产品概念，并进一步应用新技术、新源里和新方法进行产品的设计和分析，开发具有新颖性和实用性产品的实践活动。
产品创新设计是以用户需求为目标的整体工程，在需求获取和创新机会识别的基础上，对已有知识或资源的组合、叠加、综合、迁移、推理、联想，从而产生新的产品、服务、工艺、市场、组织等。创新的过程是创新主体、创新机会和知识资源三者之间有机协调的动态过程，其本质是设计。
2 产品创新设计模式
产品创新设计模式大致可分为三类：技术推动模式、市场推动模式和复合推动模式。
1.技术推动模式
在创新的技术推动模式中，科学技术的发展并将其应用到工业中，必定推动产品的创新。科学技术上的重大突破是创新的原动力，它是驱使技术创新活动得以产生和发展的根本原因。
2.市场推动模式
市场推动模式认为，技术创新源于市场需求，源于市场对企业的技术需要。也就是说，技术创新以市场需求为出发点，明确产品技术的研究方向，通过技术创新活动，创造出适合这一需求的产品，使市场需求得以满足。美国麻省理工学院的马奎斯等曾研究了当时最新的567项不同的技术创新项目，其中只有1/5的情况是由技术本身的发展引起，而创新活动中3/4的情r都以市场需求作为出发点。由此可见，与技术推进相比，市场需求是当今激励企业技术创新活动更为重要的动力源泉。
3.复合推动模式
虽然市场推动模式下的产品创新目前暂居于创新的主导地位，但长期以来许多关键、重大的进步都来自于技术推动。在现代企业中，产品创新是一个复杂的过程，不能明确某一个因素是创新活动唯一的或最基本的决定因素。产品创新以潜在的市场需求为出发点，以技术应用为支撑，其创新成果往往是开发全新的产品，从而将潜在的市场激活为一个现实的市场。
3 产品创新设计类型
创新设计问题是多种多样的，总的来说，可分为四类：面向问题的创新、面向目的的创新、面向产品的创新和面向载体的创新。根据类型的不同，可以采用TRIZ、FBS、创造性模板和非逻辑思维等不同的方法实现创新。
1.面向问题的创新：目标是提高现有产品或系统的性能，解决现有产品或系统中影响主要功能的问题，朝着理想化的目标前进。这类创新设计中，所要设计的产品是已经存在的，但由于产品存在问题缺陷或者存在改进的空间，需要将产品的性能进一步提升或将成本进一步降低。由于这类设计问题往往针对的是某种具体的技术问题，所以采用的策略是解决最小化问题，解决系统中的冲突，对系统仅做渐进式改进。TRIZ方法是实施策略比较好的方法。例如，采用矩阵冲突、发明原理，解决系统中的技术冲突，提高现有产品或系统的性能。
2.面向目的的创新：目标是设计一个全新产品或系统，可能待设计的产品或系统在市场上并不存在；或者虽然存在，但是现有产品或系统的主要功能改进已达到极限，需要利用新技术、新方法设计出新一代的产品来代替现有产品。因此，设计时不能局限于现有产品或系统中的某一具体问题，而是应当跳出现有系统，思考设计的最终目的是什么，是否有其他方法和技术可以更好地达到此目的。采用的策略是解决最大化问题和改变系统的工作原理，解决此类问题时，利用FBS映射法结合科学效应、类比等方法，可以有效辅助设计人员对科学原理和效应进行快速搜索，迅速产生多种解决方案，并从这些方案中选出针对该问题的最优解。
3.面向产品的创新：目标实现有产品的主要功能不做改变，着重于产品次要功能的开发和改进。这种类型的创新设计往往应用于现有产品在市场有很好的信誉，而不需要将产品更新换代，但希望通过对产品次要功能的改进继续保持产品在市场上的竞争优势的情况。采用的策略是着眼产品本身和功能跟随形式的方法。创造性模板是实施此策略比较好的方法。
4.面向载体的创新：产品的主要功能和实现功能的原理是确定的，通过改变产品的外观形式，创造新的产品，主要用于满足用户文化和精神上的需求。采用的策略是非逻辑思维法，通过联想法、随机对象激励法产生新颖的设计概念。
4 产品创新设计过程
1.基于认知创新思维展开过程
由于产品创新设计是一个创造性问题求解过程，其主要特征是初始状态定义不良，即在设计初期，设计者对即将进行的设计仅有一个不完整的、较为模糊的心理表征。因此，必须弄清在产品创新设计过程中涉及这到底是如何进行任职操作的。
2.创新思维展开过程中的思维回路
在创新设计过程中存在许多循环回路，许多学者对此做了大量研究，如问题空间和方案空间的迭代循环、问题定义的循环、评价和生成阶段的循环等。基于上述种种研究，总结出三个回路，即问题重定义回路、概念激励回路、方案重用回路。
总之，创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。产品创新是推动产业发展和社会进步的强大动力，是提升企业综合机柜整理的关键，企业产品创新是企业得以生存和发展的内在动力。
参考文献
【关键词】产品设计 创新 想象力 功能 原理 结构
【中图分类号】G640 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08-0185-02
1 引言
人类的一切文明都是设计的产物。工程产品设计就是利用科学研究得到的原理,发明现实世界里还没有的人造装置,以满足人类在生活和生产中的各种各样的需求,从而创造出更美好的新世界。文学家雨果曾说过“想象是伟大的潜水者。”[1,2]创作新的作品需要想象,同样科学技术研究也需要创新性的想象与想象力培养。中国的大学教育传统上以文学和政论为主,强调修身、齐家、治国平天下[3]。近代以来,西方的以分析精神为代表的现代科学教育进入中国,并且已成为理工农医科学教育的核心[4]。根据中国教育的长期教育历史和目前建设创新型国家的要求,当前有必要强调创新教育。前文从产品设计、想象与想象力和想象力培养三个方面着重讨论了想象力在产品创新设计中作用[5]。表1列出的是发明家所需具备的主要素质[6],由数据可见,想象力和坚持性是迈向成功的两个主要素质,因此,在科技人才的培养方面应注重这两方面能力的锻炼。只有不断地在学习和工作中,主动地学习想象的方法,积极想象新的功能、原理和结构,才能更好地设计新产品。
机械产品、机电产品的设计也需要培养设计者的想象力,可以说,没有想象,就没有创造,只会是骥尾之蝇,亦步亦趋的步人后尘。我国政府倡导建设创新型国家,在一些领域要与国际先进水平并驾齐驱,这需要科技工作者与技术工人的共同努力。在新产品的创造过程中,需要设计者创新性的构思新产品、技术工程师设计新产品和制造工艺以及技术工人加工新产品。工人从事产品制造加工,技术人员从事产品设计和加工工艺编制,科学技术工作者从事产品创新思路研究与产品原型研制。想象力与坚韧不拔是创新工作者应注重培养和训练的优秀素质。本文拟讨论从事机电产品创新所需要注意的几个问题。
2 功能设计的想象
产品是指生产出来的物品,对人类具有一定的功能。“顾客购买的不是产品本身,而是产品所具有的功能。”社会上流通的产品对其生产厂商是获得经济效益的产品,而对使用者来说,他人提供的产品就是自己的工具。西方的阿里士多德和培根曾对工具论作了阐述,与机械工业化革命相对应,工具论对机械工业革命、电气化工业革命、信息化工业革命和生物技术革命都产生了显著的作用。笛卡儿提出数学描述的方法论,后来牛顿、达尔文和哥白尼等分别提出了自然科学不同学科的基本原理。机械产品设计依据机械原理,1970年德国科学界提出的功能原理的产品设计,特别注重功能原理解。功能是产品购买者购买商品的原因,因此产品的设计就是实现某些产品功能。
在人类社会的前期发展过程中,工程科学一直沿用师傅带徒弟的方式传承手工技艺,有的的技艺还是家族传递下来,由于战争等灾难因素,其中有的技术已经失传。近代科学以伽利略为其开端的代表人物,将数学原理用于物理知识的表达和分析,开启了近代工程科学。另一方面,知识的传播也由学校完成,高等教育蓬勃发展,形成机械、电气、土木、化工、计算机、信息和生物组成的现代工程科学体系。机械工程的历史悠久,而且其原理知识渗透到各个工程技术领域,并没有随新型工程技术的发展而消亡,而是成为工程产品设计的基础。例:现代的航天工业、生命技术和核能工业都离不开机械工程知识的支持。机械产品与信息科学、生命科学的结合,出现了数控加工机床、机器人和靶向药物等一系列技术产品,人类的制造能力大幅度提高。近年来,随着数字化设计和协同设计技术的发展,人们设计新产品的能力也将得到显著提高,计算分析软件包的开发与使用,必将对产品设计的方式和方法产生巨大影响,新产品的设计周期将大大缩短。
要设计出新的产品,就是设计出新的功能或功能组合。要实现产品的创新设计就是要在设计初始阶段想象出新的功能或功能组合,向用户提供新的功能。一般常用的想象方式是通过市场调研或用户反馈的意见,提出产品功能的改进,新的产品功能很多是根据使用者需要而想象出来的。革命性的系列化产品都是依据新的科学原理,或变换原理或变换结构所想象出来的。例,从双卡收录机到卡式随身听,再到电子技术的MP4,前者使用相同的磁记录原理,但变换了结构与功能组合,获得了便携的功能。后者采用新的磁记录原理,利用巨磁阻效应设计出新的技术手段,实现播放声音和图像媒体的功能。
功能设计有分解和综合方法,原理设计有集成、转用和逆向等方法。产品的功能创新设计不一定是设计出前所未有的产品,随着各个领域知识的融合和技术革命,很多产品的设计采用新的知识原理来更换以前产品所采用的原理,获得更低的成本、更方便的制造或使用。
功能设计的创新过程中需要形象,例如人类想象出了飞机、电视机和收音机等,在设计这些产品前,人们就已经幻想象鸟一样飞行,千里眼和顺风耳,在古代的小说中就有这样的文学想象,后来的技术革命用技术手段实现了人们以前的想象。要实现对新功能产品的想象,就必须解决其依托的核心功能原理,例如流体力学原理、无线信号传递等原理。物理原理、化学原理和生物原理是设计新型产品的基础知识,近200年来,人们主动采用各种基本原理设计出许多种新产品,而且这一趋势仍将继续下去。
3 原理设计的想象
设计产品需要依据一定的功能原理,功能原理的创新就非常重要,机械原理知识仅仅是机械产品原理设计的基础。有时很复杂的机械产品,如果用电子控制技术来实现,其结构就非常简单。例上面所述的随身听。机械科学的原理并不多,常用的有杠杆、滑轮、啮合传动、摩擦传动、滚动支承、滑动支承、电磁支承、凸轮、连杆、螺旋等十几种。常用的电子原理有加、减、乘、除、微分、积分、反馈等。现在基本的机械元件和电子元件都已有基本的单元销售,已有专业化生产厂家生产这些标准化的元器件。复杂机电产品的设计并不是将机电单元简单的堆砌在一起,而是有机的组合、有目的的组合基本单元,来实现其使用功能。
产品的制造工艺原理也十分重要,它们决定了产品设计是否可以物化、是否可行。常用的机械产品的加工工艺有车、铣、磨、刨、镗、铸造、焊接、热处理,新的加工工艺有电子束焊接、激光表面处理、离子注入、化学气相沉积、物理气相沉积、腐蚀、键合等等,这些加工工艺都已在机械产品加工中得到广泛应用。利用新的物理、化学或生物原理来发明新的机械产品或电子产品的加工工艺,这是目前和今后发展的方向之一。在知识教学中,更应培养学生的触类旁通、获取知识的能力。
现代的机电产品,在构思整体设计时就要分析其功能原理形态矩阵,比较优化得到最优的技术原理方案,并且择善而从地详细分析最佳方案。设计原理的选择,不仅要考虑技术的先进性,还要分析其成本、环境的友好性和可持续发展的前景。对产品功能原理的优化软件在近20年时间内得到了很大发展,例:TRIZ等。但,产品的成本分析和环境友好性分析仍无相应的设计软件,这也是今后的发展方向之一。
随着数字化设计、虚拟加工和虚拟装配技术的发展,例:Unigraphics软件包,机械产品的设计和制造过程也发生了很大变化,运用虚拟软件设计来设计和制造产品的成本比试样产品的制造,成本大大降低。数字设计、数字制造和数字管理技术的发展,依托于信息技术,对机械工业已经产生了变革性的影响。协同设计、协同制造和协同管理技术在最近几年仍然会得到快速的发展。机电产品的原理设计有集成、转用和逆向等方法。例如汽车内燃机集成了连杆传动、轴承支承、凸轮传动等。冲压机和汽车发动机就是曲柄滑块机构的转用。鞋底防滑花纹的设计是摩擦学中理论应用的反问题。
4 结构设计的想象
要将设计原理实体化,获取设计者设计的产品功能,就必须进行产品的结构设计。常用的结构设计方法有放大、缩小、转用和变结构等。在机械系统的结构设计方面,俄罗斯的学者非常重视,而德国和日本的学者重视原理的设计和设计方法。我国的机械产品设计在1978年以前学习俄罗斯的结构设计,在80年代学习德国的功能设计理念、日本的二次设计方法。结构设计中常用的零件结构已经标准化。
从1960年来人们研究的仿生设计思路,为结构设计者提供了一条途径。基于流体力学的飞机结构设计,基于固体力学的齿轮和滚动轴承设计,基于动量守恒原理的喷气机设计,基于光学的鹰眼、蛙眼设计,基于红外原理的制导设计等等。在固体材料结构方面有仿生陶瓷、仿生的复合材料,多层涂层设计模仿竹、海螺壳等结构,今后在有机材料的设计方面人们更加依赖于对自然材料的仿生。
结构的标准化、新材料的开发与应用将对机械结构的设计产生重大影响。前人的石器时代、青铜时代、铁器时代和半导体时代以及今后的生物材料时代,都已经对产品的设计原理、设计方法产生了巨大影响,而且产品的结构也发生了很大变化。例:古代利用细绳作为锯子,今天利用合金材料和电力驱动的电锯,今后的激光切割等。新的原理、新的方法和新材料决定了那个时代的产品的技术含量和经济效益。
现代机电系统向复杂化和微纳化两个方向发展。复杂机电产品集成了机械原理、电路原理和控制原理等。例如,盾构机械和大飞机等,复杂机电产品的结构比简单机械要复杂100～10000倍,因此其设计制造是一个国家的机电产品设计制造能力的集中体现。复杂机电产品的设计过程中一般都采用数字化协同设计的组织方式,充分发挥各个设计单位的优势,团队的协作有助于缩短设计周期、提高设计效率和优化产品的性能。我国的机械工程教学中过分强调单元课程的学习,可喜的是近来组织机械设计大奖赛的竞赛,这有助于培养设计复杂机电产品的能力。
微纳机电产品,以微纳微型、微纳传感器和芯片等技术为代表,在近10年内取得了一系列突破。化学原理和生物原理也逐渐应用到这类微纳机械产品的设计,例如生物传感器和生物芯片等。未来的机械应该是生物机械,传统的机械原理、机械设计和机械制造技术都日臻成熟,21世纪的机械是生物机械,这一点上大多数人已有共识。我们现在大学里培养的人才,今后的21世纪的机电产品创新必定依靠现在的青年人,因此有必要开设系统论、生物原理等课程,这一点仍有欠缺,也未达成共识,作者认为应从未来机械发展的高度,布局现在的机电产品设计人才的知识结构,以利于他们今后更有创造性、更好地创造出新的产品。
关于微纳机电产品的设计,目前有两种技术路线。其一,是将以前的机构、机械结构和电子元器件缩小,在微米级加工微型齿轮、连杆和轴承等。另一种思路是抛弃传统的机械原理和机械零件设计,依据生物物理和生物化学的基本原理来构造微纳系统,例如仿葵花的转动机械等。作者认为第二种思路是更好的,因为机械原理和零件的设计应该随时俱进,不应保守的依据毫米级的机械原理和零件,而应该结合生物科学的发展,将生物物理和生物化学与机械科学结合起来,创造出更多更好的微纳机械系统。
5 结语
(1)功能、原理和结构的思路是德国科学家提出的别具一格的产品设计整体框架,本文从功能、原理和结构三方面再次讨论产品创新设计中“想象力”的作用。
(2)未来机电产品的发展向复杂化和微纳化两个方向发展,今天我们在本科教育阶段应该缩减单元知识的教学,增加系统论和生物原理的知识传授。
(3)对于研究生的创新能力培养,学生的课题研究不应竭泽而渔,而应结合研究生的论文主题,在讨论课上各抒己见,培养同学的提出问题、分析问题、解决问题和总结问题的能力。
参考文献
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[5] 汪久根.初论想象力在产品创新设计中的作用[A].机械设计2008教学研究[M].北京:机械工业出版社,2008,1-4.
1．1类型学设计方法
类型是具有某一特征或属性（类特征）的事物形成的集合，类型学则是以类特征为研究对象的一种分组归类方法的体系。类型学适用于解决变量与过渡性问题。采用原型类型学方法的思路为：类型收集（具象）—原型提取（抽象）—形式创新（具象）。
1．2类型学与产品风格设计
产品风格可理解为：针对产品的计划、规划和设想在实施过程中形成的活动特征，或最终由产品表现出的形式特征。产品风格是人们造物经验不断累积而形成的固定表现模式，体现出文化、经济、生产工艺和科学技术等众多因素的综合影响，并转化为产品造型。结合类型学方法，产品风格设计也将遵循造型—风格原型—新造型的路线。
1．3产品风格原型
原型的概念源自生物进化论，是指能代表类特征的最本质形式。瑞士心理学家CarlG．Jung认为，原型是由人类集体潜意识的本能产生的意象，具有世代积累的活动方式和经验的遗传痕迹。AldoRossi将CarlG．Jung的原型说引入建筑类型学，提出原型是人类心理经验的表达形式。由此可见，产品风格原型是代表类风格特征的原始形式，承载着类风格特征的形成规律和法则。对其提取和转换应注意以下几点：
（1）风格的分类及类风格特征的明确能促使原型的提取更具针对性和目的性；
（2）CarlG．Jung认为原型转化为有规律的造型，AldoRossi和O．M．Ungers都偏向从形态学角度提取原型（例如几何要素间的关系），因此，对产品风格原型的提取主要以产品造型的研究为基础，将后者还原为基本几何形的构成法则，包括形状、比例、组合规律等；
（3）对风格原型的转换要以遵守原型内在法则为前提。
2产品风格创新设计
2．1产品风格的分类
AldoRossi认为，事物因各自的特征被划分为多种类型，从类型中寻找原型的做法更具针对性。因此，产品风格的类型学设计方法首先要解决分类问题。结合认知类型和文化类型对产品风格进行分类。而产品样本的选择要与表1中相应风格的认知类型、文化类型和类特征相符。
2．2产品风格原型的提取与转换
2．2．1原型及可能形态的提取
结合设计形态分析法提取产品风格特征。设计形态分析法由荷兰学者Warell提出，常被用于提取产品风格的显性特征，其应用如下：分解产品造型的设计元素并逐一列举造型特征；制作产品造型特征评价的调查问卷并打分；依据实验结果确定产品风格中表现力较强的造型特征，通常某项产品造型特征的最终评价值为该项所有调查结果的平均值。
2．2．2原型转换
采用形态分析法实现原型转换。形态分析法最早由弗里茨•扎维奇（FritzZwicky）提出，是对某一问题中各因素的可能组成方案进行分析，并从中评估最佳方案的方法。形态分析法的优势在于能生成原型可能形态的所有组合，突出原型的可变性和过渡性特点，促进原型的深度转换。
3实例
3．1风格类型选择
以阿尔瓦•阿尔托为代表的北欧设计师擅长将温和的民族情感和传统的实用功能融入现代设计，设计了大量既能满足用户的多样化需求，也能体现鲜明北欧风格的产品，为相关设计研究提供了重要参考。
3．2产品样本选择
以北欧风格的电水壶为例。从网站、书籍和期刊上搜集了64个北欧设计师的作品样本，经专家筛选后剩余30个样本。
3．3风格原型的提取
结合北欧风格的类特征和专家对电水壶样本的造型分析，可将电水壶的造型设计元素分为壶身、壶嘴、壶盖、把手及其位置5部分，各自对应的显性特征共21种。制作电水壶设计形态分析问卷，让25位试验人员（男11位，女14位，其中18位具有设计专业背景）根据5点法进行打分，若某一样本的该项特征表现为很强，则打5分，很弱则打1分，无该项特征则打0分。
（1）造型特征。造型特征中有10项的评价值总分超过平均值，表明这些特征具有较好的普遍性。为便于研究和进一步突出造型特征的代表性，取总分超过均值20％的特征作为试验对象，共7项：壶身直筒型（78．6）；壶嘴三角型（88．4）；壶盖与壶顶平齐（71．4）；凸出壶顶（70．4）；壶盖抓手独立（76．6）；把手为C型弧线（72．2）；把手在壶身一侧（130．6）。
（2）产品样本。产品中有14个样本的造型特征评价值总分超过均值，表明这些产品样本基本体现了较一致的风格特征，而样本27是特征表现最强的产品。对以上7项代表性特征进行离散度分析，用来比较特征在样本间的分布状况，分布和性状偏向稳定的特征即为原。“把手在壶身一侧”的标准系数最小（32．8％），表明其在样本中的分布和性状最为稳定，壶嘴三角型次之（48．0％），壶盖与壶顶平齐和壶盖凸出壶顶的两种特征的分布较为平均也较不稳定（62．2％），把手为C型全弧线的标准系数最高（70．6％），表明其分布和性状最不稳定。
4结论
类型学中的原型具有遗传性、可变性和过渡性特点，为产品在风格继承的基础上实现意象造型的多样化提供了有效的设计方法。主要结论如下：
（1）类型学方法对产品风格的分类加强了研究的针对性和目的性；
（2）类型学方法中的原型提取和转换对产品风格的继承与创新设计具有重要的理论支持和实践指导作用；
关键词：工业产品 创新设计 快速成型系统
1、快速成型技术原理
快速成型技术，自产生以来已有30年左右的发展历史，它融合了众多的学科与技术，比如数控技术、计算机辅助设计、机械工程、材料科学、激光技术。它较传统的机加工方法更快速地将设计概念实现为具有一定功能的模型或零件，从而为设计定义的发展、测试样机的功能验证等工作提供低耗、高效的生产工艺。
它是一种基于离散-堆积成型原理的新型制造方法。先由CAD软件建造出三维数字模型，然后把三维数字模型分层为二维平面信息；再将二维信息生成数控代码，驱动加工终端对材料M行逐层成型并粘接为产品形体。快速成型技术彻底摆脱了传统机械加工的“去除”加工法，而是采用全新的“增材”加工制造方法。
2、快速成型技术在设计研发中的作用
2.1快速成型技术可以避免设计主观失误，提升创意品质
新产品的创意初期经常带有设计者的主观喜好，但有可能是不严谨的。通过快速成型技术的运用，在创意设计的同时就能直观得到产品的预想样机模型，比仅靠三维数字模型更能发现并更正设计缺陷，更能直观地对设计细节及其与整体的关系进行评价，避免了更多的反复修改。
2.2快速成型技术可以缩短设计周期，加快新产品开发进度
对于一般产品，只有在模具验收合格后才能进行整机的装配及验收，这需要一段相当长的时间。应用快速成型技术之后，可以充分利用模具制造的这段时间进行产品部件的整体装配和功能试验，使模具争取一次性通过验收。这就会使模具制造与整机试验、评价工作同时进行，最大限度地提升产品的开发进度。
2.3快速成型技术可以在产品开发初期提供直观的三维实体样件
由于快速成型技术制作出的样品更直观、辨识度更强，所以在样件制作方面有非常大的优势。利用快速成型技术制作产品模型，能够使用户在产品批量生产之前便全方位地查验产品的细节与整体，及时反馈意见，给设计生产方提供更多更全面的设计生产依据。
3、工业产品创新设计与快速成型平台的选择
3.1 工业产品创新设计平台的选择
工业产品的设计过程是人性化物品优化设计的过程，产品的创新设计集工艺美术及商业等风格为一体。在整个创新设计过程中，设计方法和设计理念决定产品发展的前提，而选择合适的设计平台又是实现创新设计方法及设计理念的关键所在。采用Pro/Engineer作为工业产品的创新设计造型系统，设计者可利用实体建模、曲面建模、自由造型和图形渲染等功能，轻松实现自己的设计构思和创意，直接预见设计产品的外观，并为下一步产品快速成型、输出对应模型格式奠定基础。
3.2 快速制造平台的选择
工业产品的制造选用三维打印快速成形技术，其基于微喷射原理，将液态喷滴按一定程序逐层打印成形，整个过程在常温下操作，设备价格较低，运行可靠，维护费用较低，成型速度快，操作简单，无污染，制件精度较高。
4、工业产品的创新设计
4.1 原产品及创新设计要求
图1为电子定时控制插座，带有液晶显示和定时开关。随着网络技术的发展，智能家居越来越普及，要求将原电子定时插座改为智能wifi远程控制插座，并要求创新设计产品外形美观，曲面饱满、光顺，线条清晰，色彩漂亮、协调，具有较好的工艺性和经济性，且工作可靠，具有足够的机械强度和抗跌落性。
4.2 产品创新设计造型
由于内部控制线板和基本形状及尺寸已经给定，且以大批量生产为前提，故产品外形创新设计力求简单、实用，而且插头和插孔以国家标准为基础，故在草绘插板等标准件时，直接利用Pro/Engineer提供的高级草绘命令（草绘数据来自文件）进行特征创建，既满足设计要求，又缩短了设计时间，然后采用曲面造型及基本特征命令建立插座上盖、下盖、插板、按钮等零件并进行装配。
5、快速成型技术的发展方向
5.1 独立行进的快速成型制造领域
目前，快速概念模型制造、快速模具技术、快速功能测试模型制造及快速功能零件制造并行发展。前三者由于针对目标明确，发展方向相对独立。相对来讲，快速功能零件制造一直是快速成型技术研究的热点和最具挑战性的课题。现有的快速成型技术可以制造出ABS或金属零件，但其表面精度和内部力学性能等方面仍然很难达到真正实际零件的全部要求。所以，在今后的很长一段时间内，快速功能零件制造仍将局限于研究领域。
5.2 向大型制造与微型制造进军
分析快速成型技术主导公司的产品系列不难发现，成型的模型尺寸有不断增大的趋势，但是大型模具制造的难度也很大。不过快速成型技术在模具制造领域越来越有优势，未来的快速成型技术市场肯定会被大型制造占据一定份额。与此形成鲜明对比的是，快速成型向微型制造领域进军，采用高精度激光扫描系统的微米印刷技术来制造微米零件已经成为开发微机电系统的重要手段。
5.3 新的成型方法和材料
现有的快速成型方法都基于立体平面化-离散-堆积的思路，今后有可能研究集“堆积”和“切削”于一体的快速成型技术，形成新的叠层成型方法，以提高模型的性能和精度，降低生产成本。另外，从快速成型技术的特点出发，可以发展全新的快速成型材料，特别是复合材料、纳米材料、非均质材料等。
6、结论
快速成型技术是一种处在发展完善过程的高新技术，其技术本身和应用领域尚需进行大量的开发研究。21世纪将是以知识经济和信息社会为特征的时代，制造业面临信息社会中瞬息万变的市场对小批量多品种产品要求的严峻挑战。在制造业日趋国际化的状况下，缩短产品开发周期和减少开发新产品投资风险，成为企业赖以生存的关键。因此，快速成型、制模、制造技术将会得到进一步发展。
参考文献：
在当前对核产品质量要求极具严格的情况下，核产品生产迎来了新的契机与发展机会。对核产品生产质量信息管理创新设计，能够在很大程度上保证其质量和效率，加快系统统一升级和提高，从而加快对信息的管理，最终实现产品以质取胜。
一、核产品生产企业系统特点
核产品生产大都为种类单一，制造工艺过程复杂，生产数据信息庞大，质量信息管理困难的关键产品。从质量方面来看，核产品生产具有以下的特点：
产品设计部分由用户的需求决定，因此产品的质量信息仅仅包括最终产品的质量信息，并不包括零件的信息。
核产品生产工艺较为固定，每道工序都环环相扣，其质量要严格把握，通过与产品设计相同步。在产品设计过程中，生产流程一般被多次得到分解，质量信息得到严格管控。其中流程分解次数越多，对应的质量关系就越发复杂。
由于核产品其用途比较特殊，因此质量需要严格得到保证，在产品设计质量中要有特殊的考虑：
1、质量要求要绝对高，可追溯时间长，包含信息量大，其质量信息一般要保持在20年左右的时间内能够被追溯，这其中包括产品设计信息，设备信息，人员信息等产品系列周期信息。成品检查的概率也要能够准确把握，对每一根成品管材都要做好相关记录。并严格保存好。
2、由于核产品生产的周期较长，过程较为复杂，因此在很多关键工序方面要对其进行特殊处理。在对待各批次炉子中，要记录同批不同炉和同炉不同批的情况，将其清楚做出标记，这样有助于信息的准确掌握和追查。
二、核产品功能结构设计
核产品的质量受到市场条件的把握，其质量由设计决定，通过加工，使得产品得以为人类使用。核产品生产涉及到了产品生命周期的所有方面。在核产品中，加快构建CAQ系统，能够有效促进核产品生产质量得到有效的管理，使得产品质量能够在一定的基础上加以改进和提高。
三、关键相关技术解决质量问题方案
将产品质量信息编码和过程质量信息编码结合实现质量可追溯性;设计质量体系信息管理系统支持企业质量体系的运作和完善;运用计算机辅助控制工具实现质量管理控制;产品质量信息记录与产品生产流程同步进行;加快实现安全机制建立，保证数据安全
四、核产品生产质量信息管理系统设计
(一)核产品业务规划
1、产品结构规划。核产品从结构上可以分为管、单元、台等部分，在每个结构中，又存在着一些零部件，用以支持其结构完整性。核产品的原材料种类、零部件种类、焊接顺序、标码等等都可以通过对产品的一系列分析得出来。
在产品结构规划中，制造商设计制作了一项便于各部分管理的结构，叫做结构树。它是通过将零部件、操作顺序、材料等一系列相对应起来，方便运用，能够让操作员的工作变得简单化，在查询过程中更加便捷有效。
2、制造工序规划。核产品的制作工序复杂多变，对核产品的工序充分把握，能够实现制造有序化。
3、业务流程规划。
(二)核产品生产质量管理系统信息数据规划
1、质量信息收集与整理。在核产品的生产质量过程中，对信息的收集与整理是必须进行的一步准备工作，信息的统计和核对，是为质量跟踪与管理系统的数据处理对象。对质量信息进行收集，需要按照其工艺和流程，分别对其过程中的总结、情况做出说明和完善。对信息的收集，能够便于人们对动态事物的认识。
2、业务流程数据规划。业务流程数据规划，是对业务运行过程中其质量和数据做总的规划和设计，通过一定的逻辑关系和数据流将其输入到规划系统。在业务中，一般会配有与数据总体框架和纲要性的数据相关关系图。
(三)生产质量管理系统设计
1、系统总体功能设计与规划。系统的实现主要是为人们的使用服务的。通过对一系列的信息进行分析，能够掌握产品结构、业务流程等实际需求。
2、系统功能的说明：
(1)物品仓库管理：物品管理主要是针对其仓库建设管理，对物品原材料的出入库进行备案管理，了解物品材料的入库情况，检验情况，进而对其他业务，如原材料放行安全、工作卡领取原材料做相应的备案，方便查询与投入使用。
(2)生产目标管理：是要求用户能够对核产品的生产目标做出总体的规划和设计，辅助各种生产计划的实施。生产目标主要包括：日生产计划、周生产计划、月生产计划、变更生产计划，总体生产计划等等。在日后的执行中，要充分对每个目标进行监督与目标管理，实现执行效率提高。
(3)任务单运行。
(4)工作卡运作：工作卡在核产品生产中具有非常重要的作用。在每一工序的过程中，通过对每一步骤阶段的记录，能够实现工作的开展信息，让系统和员工为自身的工作环节保留信息，其中的记录主要包括有：清洗、烘干、检验、组装等记录。
(5)不合格检测。
(6)生产信息咨询：在核产品的生产过程中，实现生产信息便捷化，有助于我们更好的查询。在查询中，我们可以直接将产品标号输入，就会生成系列的任务信息，包括：零件合格率、生产时间、任务单查询等。
(7)数据统计。
(8)文档管理。
(9)工具检测管理。
(四)生产质量管理系统结构
生产质量管理系统结构由两部分组成，包括软件和硬件。通过将软件功能在服务端实现，响应使用者的操作，实现为客户提供服务的功能。
核产品生产质量信息系统的创新设计，实现了核产品生产过程的全程监督和控制，保证了产品的高质量、高效能性。对核产品质量要求的提高，是我国产业发展的一大进步，能够加快生产信息的质量追踪与监测，提高其生产制造过程信息化管理水平。
关 键 词：灾后人群心理 使用环境 产品设计
从古至今，自然灾害一直对人们的生产和生活起着消极或者破坏的作用。无论是突发性的还是缓发性的自然灾害有时均很难避免，而救灾应急设施的缺陷以及缺乏使灾民的灾后生活遇到诸多不便，政府除了安排救助灾民的生活，还需积极关注灾民的心理，帮助预防灾后疾病和家园重建等。而产品设计师应根据我国国情，针对灾后的灾民生活环境做一些更适合灾民灾后积极生活的设计，使灾民更快投身于家园的重建中。
一、灾后人群心理分析
强大自然灾害后，人们的心理反应主要包括三个阶段：（1）惊吓期。受害者对创伤和灾难丧失知觉，甚至失去行动能力， 事情过后往往对此不能回忆。这是最痛苦的阶段，一般许多人处于这一阶段，很长时间无法走出心理阴影，面对新人的失去，家园的毁坏，一切满目疮痍的世界，无助，恐惧等负面情绪充斥着整个心理。（2）恢复期。受害者出现焦虑、紧张、失眠、注意力下降、行为退缩、坐立不安、过敏、失忆等症状。此区间，正是灾后应急产品发挥作用的时期，人们在极度不安的情况下，需要一个逐渐稳定的心态调整的过程，来帮助重塑健康心理。（3） 康复期。经过自身调整或者外界帮助，心理重新达到平衡状态。据估计， 超过90%的人，在一段时间后可以自己恢复心理平衡和功能，，只有少部分人可能出现严重心理障碍。
鉴于以上的灾后人群心理分析，灾后应急设计最重要的是人—环境—产品三者之间的关系，因此设计师除了在产品设计上下功夫，更要关注使用者的心理活动。灾难中，心理伤害最大的是那些直接的灾害幸存者及受害者的亲人。通过研究分析此类人群的心理活动，找到切入点，力求通过产品传递关爱。
二、当前应急产品设计的现状
1.现有应急产品分析
现在市场上有一些应急的产品，这些产品除了用在遇上灾害时，同时可以运用在生活中，出发点都是对人的自救或者求救比较贴近的。图1是应急尿袋设计，男女适用，而且尿液在进入尿袋后瞬间凝固成胶状，避免了外溢的情况，而且成本较低，方便携带。但是大部分人心理上不易接受这样的产品，一般人习惯在卫生间马桶上解决排尿的问题，但是要在纸袋里排尿会很不习惯。
图2为学生防灾帽，与大多概念设计产品相比，这款产品已经成功生产出来。安全防灾帽的可实践性是它的最大亮点，这个防灾帽可以挂在学生的课桌旁，在突然发生灾情时，学生们可以及时使用。安全帽存放在一个学生们顺手能取的地方，但是学生们长时间不使用，且能放帽子的地方是一个暴露在外的空间，年级比较小的孩子喜欢打闹，那安全帽很可能会有损坏问题，等真正遇到突况时才发现已有损坏，那又会有新的问题出现。
这些现有产品大多是用来自救的产品，而针对灾后的其他居住情况的比较少。虽然有这些应急自救的产品，但是一般人在遇到突发状况时，是很难及时想起来要使用这些产品的，特别是司空见惯摆在身边的东西，因此这类产品少了一个提醒用户使用的作用。
2.存在问题分析
纵观现有应急产品，大多数都比较落后，没有新的设计出现，设计师针对灾后应急产品的关注比较少，而如今多发的各种自然灾害，又使得灾后应急产品的需求不断上升，所以应急产品设计和种类等各方面都存在亟须解决的问题。
1）种类单一，装备落后。从2008年的5.12汶川大地震到2013年的4.20雅安地震，有不少同胞深埋于废墟下因得不到及时的救助逝去，又有一些灾民虽然从瓦砾中被挖出，却在送往医护站途中逝去。本来这些悲剧是可以避免的，但是因为设施的落后匮乏，造成了不必要的伤亡。从灾后应急产品的种类涉及的方面来看，远远不能满足多种灾害的突况，每种灾害发生时，又有许多新的情况出现，多种灾后救援物资的准备，显得尤为必要。针对不同的灾情分析，受灾情况总结，设计出通用性和针对性等多种满足不同灾害，不同环境的灾后应急产品。
2）缺少人性化设计。许多灾后应急产品大多都是经过简单的设计，就投入大规模生产，而针对适用人群的分析欠缺，使得灾区同胞在使用的时候，出现各种问题。我国的经济实力逐步提升，综合国力日趋雄厚，在救灾物资上，不应该仅仅满足于可以使用的基本状态，而需要更多地考虑灾后物资的人性化关怀、灾后人群心理等多种因素，使得灾区群众从物质和精神上得到慰藉，对安定情绪、加快灾区恢复重建都有很大的作用。
3）关注度不够。灾难面前所呈现出来的灾后应急设计的全无意识引起设计师冷静的思考和深度的分析。在市场占据主导地位，一切从市场出发，设计的产品实现利益最大化的角度出发，使得许多设计师对于灾后应急设计的关注点远远低于市场商品。从这个角度出发，产品的关注点不够，必然使得产品的品质、类别、性能远远达不到救灾的需求。设计师是为社会创造新价值而存在的，而承担起更崇高的、拯救生命的设计使命是作为设计师义不容辞的社会责任。一个国家对“救灾”的态度，直接体现为对国民生命价值的态度。因此，设计师应给与灾后应急产品设计更多的关注度。
三、基于灾后人群的应急产品设计的设计要素分析
1.人的要素
人的要素既包括人的心理要素，如人的需求、价值观、生活意识、生活行为等要素，也包括人的形态、生理特征等的生理要素。人的生理要素可以通过人体计测、人机工程学的心理测定、生理学测定等方法取得设计需要的数据，这些数据在产品设计过程的分析综合化阶段是必须考虑的事项。人的心理要素是设计目标阶段应考虑的问题，但心理要素较难像生理要素那样进行定量测量的。人们在遇到灾害心理有多少会受到一些影响，因此设计时要从人群考虑，使人们在与产品产生关系时能感受到人性的关怀。
人类有各种各样的需求，这些需求促使产品发生变化，并且影响着人们的生活意识和生活行动。设计灾后应急产品的目的就是使人通过使用产品，得到精神上的慰藉，减轻灾后的心理痛苦，帮助重塑健康的心理，以便在较短的时间内投入到开展灾后家园的建设中去。
对于人的要素的全面分析，可以帮助设计师更好地进行产品定位，指导灾后应急产品的设计方向，满足人们的具体的迫切需求，不管是精神心理方面，还是生活物质方面，使产品能在恢复人们的生活方面起到重要的作用。
2.环境要素
灾后应急产品的使用环境是灾区，这种使用环境是比较特殊的，其对于产品的使用状态有着重要的影响。因此，在设计前的思路整理梳理中，针对灾区的特殊环境状态，把环境因素总结概括为三点，分别是应急性、特殊性、适应性。
1）应急性
灾害发生的当下人们所处的环境是不确定、不稳定的，在这个环境下人群还未完全脱离危险，有的人仍旧被困在危险的地方，大家在灾害过后心理依旧惶惶不安。例如：地震灾害后，房屋随时会因余震再次倒塌，山体也许会引起泥石流滑坡等，其他灾害亦是如此。此时，被困人的生命安全就是首位，面对随时都可能发生新的灾难，快速营救、应急救援装备是十分必要的。设计师应重点考虑急救应急的设计，在危急的情况下，能及时起到救援的作用，使救援的工作得到最大化的成功。
2）特殊性
灾难是多种多样的，灾后的复杂环境也是各有不同。地震过后，房屋塌方，乱石堆积，还要面对随时发生的余震。而海啸的突发性更是人始料不及，往往一瞬间海浪高达数十米，人们来不及逃生。而海啸过后，形成的海水淤积，使得土壤不适宜种植作物。面对不同的灾难环境，设计师要做出针对性的灾后产品设计，这使得对每种灾难的灾前、灾中、灾后等各种突发性的环境因素分析显得尤为重要，要从中科学分析总结，指导接下来的具体设计。
3）适应性
救援队已基本完成救援工作，人们在临时搭建的设施中，等待家园的重建，这个时间相对较长。人们长时间生活在这些不稳定的环境中，跟自己的家比起来，这些应急不稳定的住房环境会让人不安，灾害对建筑物、交通、通讯等基础设施的破坏也十分严重。这时候，应考虑到产品对于环境的适应性问题，在这个大的环境下，综合具体的灾区环境，满足居民的灾后需求，对稳定情绪有很大的作用。
3.技术要素
技术要素是产品设计时要考虑的生产技术、材料与加工工艺、表面处理手段等各种有关的技术问题，是使产品设计的构想变为事实的关键要素。日新月异的现代科学技术为产品设计师提供了设计新产品的可能条件，而产品设计也使许多高新技术转化为具体的产品。
纵贯地球现状，在多发的灾难下，许多人饱受灾后身心的痛苦。因此，灾后应急产品的设计也需要加入现代最新科技的应用，使得许多概念产品在短时间得以生产、普及，并派送到需要帮助的使用者手中。诸多科技最终是要为更加人性化的产品提供技术支持，这是无容置疑的，也是人类社会发展的进步所在。
如图3中的V Plus是一个紧急救灾帐篷，可以解决救灾区的临时住房问题。通过太阳能电池进行能源自给自足，单帐篷可以相互连接合并，组合成更大的避难所。它表面是由先进的太阳能电池，产生足够的能量来满足能源需求的帐篷。每个帐篷可以成为一个独立的能源装置，能够有效地解决灾区的能源问题。救灾帐篷可以很容易组装和互连满足了灾难站快速组装的需求。V Plus救灾帐篷轻便，便于组合，因此可以提高援助速度和灾区群众的安置。但是，需要具体考虑的问题还有很多，如何具体设计太阳能自足系统，帐篷如何高效地拆装、连接，是否足够保暖、稳定，现有科技具体能支撑产品实施到什么阶段，这都是需要考虑的技术要素。
如今人类进入了信息时代，如何用现有科技技术，来支撑灾后应急产品的各个功能结构的落实，需要进一步的分析研究。结合现有的灾后应急产品的技术能力，拓展新的技术领域，加以整合应用，使得产品落到实处，真正产品化。
结语
灾后应急产品设计是一个长久的课题，在自然灾害频发的当今，每年都有许多灾难发生，要做的工作不单单加快灾区重建，更重要的是帮助灾区人群心理重建，怎样快速地重获安全感、增加可控制感、降低焦虑、缓解抑郁等作用，有效地预防严重心理障碍的发生。当前的应急产品设计，迫切地需要关注灾后人群的心灵创伤、使用心理等人机因素，将人性化、关爱型的设计概念融入到产品设计中，是一种有意义的探索，这种探索将对未来的灾后产品设计将起到积极的引导作用。
基金项目：江南大学2012年大学生创新训练计划项目（人性化灾后应急产品设计）阶段性研究成果之一
参考文献
[1] 刘丹 《灾害的心理影响及灾后心理重建》，《思想政治工作研究》杂志社，2008年09期。
[2] 周硕、刘鹏 《浅谈产品设计中的构成要素》，《环球市场信息导报》，2012年第18期。
[关键词]遮阳伞 机械创新设计 方法
[中图分类号]TH122 [文献标识码]A
一、前言
机械创新设计的重要性已是毋庸置疑，众多的创新设计思想和方法已经被提出和讨论，国外的经典创新理论也得到了详尽的介绍和研究，但是每当提到创新设计时，依旧让人觉的是在空泛而谈且不切实际。本文结合电动车遮阳伞的发明设计过程，试探讨机械创新设计的有效方法及思路，希望能为机械创新设计方法进一步的研究提供参考，为机械创新设计真正的广泛推广和应用起到一定的作用。
二、电动车遮阳伞发明过程简介
（一）电动车遮阳的市场需求及现有结构分析
由于电动车的整体设计结构是开放式的，如果在炎炎夏日驾驶时，就需要佩戴遮阳帽，太阳镜还有防晒披肩等，十分麻烦且用户容易感到闷热。因此就需要一种新结构来进行有效的遮阳。市场上随之也出现了不同的遮阳结构。图1列举了市场上现有的两种遮阳结构。
该类结构最大的缺点就是固定在车身上，不能随时随地的拆卸。由于这类装置是在特殊天气情况下发挥作用的，如不能根据天气情况进行随时的安装和拆卸，就会给用户增加不便。这就需要开发一种可以随时随地进行安装和拆卸的遮阳结构。
（二）新结构的方案设计
根据现有结构的缺点，新结构的初步方案设计，采用一端可伸缩折叠，另一端固定于车身的方案。专利搜索后，发现类似方案已申请了发明专利且正是初步方案的最终实现。
由于该结构是封闭式的，用户夏天使用时，会感觉到闷热。再次经过市场搜寻找到另外一种结构开放，遮阳效果不错的结构。但是这种遮阳伞伞支架固定于前车身，占据了驾乘空间，且遮阳伞身为直柄伞，无法折叠，携带和存放均十分不便。根据上述问题，进行创新设计，将伞支架设计成可伸缩的，伞身为可折叠的，整个结构可随时随地的安装使用和拆卸存放，操作简单方便，遮阳效果理想，改进后的整体设计效果如图2所示。
三、机械创新设计方法及思路总结
（一）提出创新性的问题
1.提出创新性问题的重要性
爱因斯坦说过“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个教学上或实验上的技能而已。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。” 由此可见发现并提出新问题的重要性。问题的提出是进行创新设计的第一步，只有提出了问题，创新设计才有了方向和目的。很多重大的发现和发明也都是由于提出了创新性的问题，才有了创造性的成果。牛顿提出了“为什么苹果会向下掉而不是向上呢？”的问题，于是就有了万有引力定律的发现；
2.如何提出创新性的问题
1） 从认识上突破
每个人都可以提出创新性的问题。在提出创新问题时，通常都有这样一种思维习惯：“这个产品或问题存在这么久了，我想提的问题可能别人早就提出过并试验过了，还是算了吧！” 它一开始扼杀了创新的信心和希望。如果按照这种逻辑推理下去的话，就不再会有通过创新设计而出来的产品了。首先要认识到每个人都可以提出具有创新性的问题，要敢于大胆的提出新的想法和问题。不必担心想法过时或不可行，重要的是提出来。只有提出问题来，才能判断是否有创新性，况且，创新有大有小，内容和形式各不相同。从上例中各种不同的电动车遮阳结构可以看出，都是经过不断的提出新问题，而后才实现了创新设计。
2） 从日常生活中培养
要在日常生活中培养问题意识和创新意识。问题意识就是通过细心观察，发现现有产品的不足，从而提出新问题的一种意识。需求是设计的原动力，日常生活中有各种不同的需求，要有强烈的问题意识，当发现需求并不能在现有产品或条件下得到很好的满足时，就有了创新的需要，这就是创新意识。通过提出“为什么会这样”，“换成其他的行不行”，“还有没有更好的办法”等问题来激发创新意识，寻找创新点。正是由于日常生活中观察到电动车的遮阳需求，才进行了该结构的开发，而后发现现有结构存在的问题，进一步意识到要进行创新设计。
（二）有效解决所提问题，进行方案设计
1.现有结构和初步方案的了解分析
提出新问题后，会有一个初步解决方案。但是该方案是否可行，是否最优，带着这些问题就要去了解现有产品的市场情况，分析现有产品结构的优点和不足，具有针对性的进行创新设计。提出要改进遮阳篷后，初步方案就是做成可折叠的结构，随后对该产品进行了详细了解。了解产品的途径多种多样，可以直接去观察和使用，进行用户体验，还可以通过网络查询获取更多相关信息资料。关于信息资料查询要注意以下两种信息：
1）现有产品的专利查询。这样可以详细了解该产品的设计初衷和权利要求。因为大多数创新设计都是在原有产品的基础上进行改进的，必须非常了解原有产品的各种性能和设计时的权利要求，以免发生侵权行为。
2）类似方案的专利查询。根据初步方案详细查找该方案是否已进行了专利申请，或者是该类产品的最新设计进展，避免自己辛辛苦苦创新设计出的产品，早已有了专利申请，而徒劳无功。例如本电动车遮阳伞的初步方案就是已经有了专利申请。
2.进行方案设计
利用三维设计软件，将脑海中虚拟的产品方案转化为可见的、可动的实体造型，从而直观的观察发现产品的外观设计问题或零件的装配问题，同时还可以进行产品的优化设计，结构强度分析等。这样就会尽量减少在后期制造过程中由于设计问题造成的返工和浪费。上例就是直接运用UG进行实体造型的设计，在设计过程中，对各个零件的具体形状和尺寸并不十分确定，而是在整体结构的设计过程中，对满足产品使用要求的零件尺寸和形状进行协调装配处理。
（三）样品制作和产品推广应用
1.样品制作需加大重视
样品制作是真正检验产品创新设计效果的有效途径之一。机械创新设计有一点让广大创新设计者担忧不已，有时甚至成为创新设计难以广泛推行的主要原因，那就是没有很好的途径来实现样品制作。设计者出资的话，不但加工制造厂家难找，而且制造费用也是相当昂贵。因此国家和学校需要进一步加大对这一方面的重视和扶持，比如国家可建立或鼓励私人建立专门结构或公司，甄选有市场前景的专利技术进行样品试制和推广，加快专利技术的实际效果转化。
2.产品推广应用需要整合资源
因为机械创新设计的最终目的就是应用，所以只有将创新设计的产品，推向市场，产生效益，设计工作才算真正实现了它的价值和意义。但是通常情况下，进行机械创新设计的多为工科背景，对于如何进行产品推广和市场营销则是一窍不通，而精通产品推广和市场营销的工商管理人才又苦于没有好的项目拿来实践，因此国家和学校对这一问题同样需要给予足够的重视，比如让机械工程学院和工商管理学院联合进行整个创新设计项目的实践推广等。
四、创新设计中应该特别注意的几点
（一）一定要注重人性化的设计
人性化设计的重中之重就是时刻考虑用户的使用体验，做到让用户能够简单、方便而又安全的使用和管理所设计出的产品。苹果手机之所以风靡全球，它的最重要的一点就是强大的人性化设计，这也是进行机械创新设计时，所要追求的一种设计目标。
就本实用新型的弹簧舌顶出结构的左右布置问题为例。最初设计时，将弹簧舌顶出结构布置在右侧，用户体验时，发现布置在左侧的话，更符合多数用户左手拉动弹簧舌，右手将伞身插入推拉杆的习惯。
（二）产品要进行持续的创新设计和完善
成功的创新设计产品并不是一开始就设计完美的，都是经过不断的设计改进和完善，推出一代又一代的新产品而满足了客户需求的变化。不断对产品的改进和完善应当作为产品设计中十分重要的一个环节，传统的设计理念对这一点重视不够，最终导致花费大量的人力，物力和财力设计的产品，在刚投入市场时效果反映良好，但一段时间后就市场萎缩，又没有新改进的产品持续满足用户新的使用需求而遭淘汰。
（三）设计者一定要对创新完成的产品进行用户体验
创新设计大多都是基于原有产品的不足，而做出的改进设计。而做出这种创新的通常并不是最初的设计者，而是产品的日常用户。机械产品在经过前期的精心设计后，精确制造和大力推广后，好多设计者就认为工作已经完成，对于后来制造出来的产品，都没能亲自进行用户体验，也就不能觉察到产品的缺陷所在。做为产品最初设计者，是对该产品最了解的，也是最容易发现产品的缺陷所在，也就更容易提出新的创新点。
五、结束语
机械创新设计的关键在于提出新的想法和创新点，细心的观察和敢于提出疑问的精神对创新设计而言都是至关重要的。提出问题后，要积极寻找创新点，在创新设计过程中要根据实际情况不断的调整结构方案来满足实际要求。最后就是要努力将所创新设计出的产品进行样品制作和推广应用，因为只有这样才真正实现了设计的价值和意义。
[参考文献]
[1]苗耀华.从常见带式运输机传动方案探讨机械创新设计[J].华北科技学院学报，2003（9）.
[2]中国机械工程学会机械设计分会.全国机械设计教学研究2005[M].北京：机械工业出版社，2005.
[3]丁黎光.机械创新设计的研究[J].广西工学院学报，2000（6）.
一、设计管理
设计管理的第一个定义由英国设计师迈克尔•法瑞于1966年首先提出，他在《设计管理》一书中认为“设计管理的功能是界定设计问题，寻找合适设计师，且尽可能地使设计师在既定的预算内及时解决设计问题”。在这个概念被提出后，不同领域的学者、专家就设计管理这个概念又分别提出了各自不同的见解。美国设计管理协会统计的对设计管理一词的理解就有三十余种之多。其中，设计需求和资源、组织之间的交流这两者的地位不论是在早起的设计管理观念中，还是延续至今的设计管理观念，都是重要的环节设计管理是个性和共性的统一体，其中个性的部分就包含了对艺术创造力的管理。创新是设计的核心，设计的过程是创造力展现和物化的过程。物化即是对创新问题的解决和实现的过程，同样需要有一个系统的管理程序。对于创造力的管理正是希望通过感性和理性的结合，在设计构思的过程中寻求可能的解答并选出其中最佳的设计方案。应用设计管理的方法帮助企业人却认识设计在企业创新活动中的作用，从而成为“策略性的竞争武器”。
二、设计管理之于创新设计
创新设计的最终目的就是使企业获得可观的利润，也就是说，产品要卖的出去，这些都必须建立在对消费者和目标客户有明确的调研分析、定位的基础之上，轻视消费者研究所获得的产品将是没有竞争力的。因此，对人类行为的研究，是创新设计的根本出发点；同时，这种以人为本的设计思想，也是设计管理的新理念。管理人的设计管理与研究人的创新设计就具备的共通点，设计管理可以应用于创新设计活动中。简单地说就是产品创新过程本身具有很多的感性因素在里面，会有很多不确定和不成熟的部分，这些都需要设计管理来加以疏导。
创新设计中的创造性思维与活动往往是多样化的，像那些艺术家、狂热的科学家那样，有时甚至难以理解。然而，经过初期的灵感创作之后，在实际的开发流程中会遇到数以百计的问题，这些就需要规范化的组织、协调与控制。在创新设计过程中，设计者可以创造出创新性的产品或者服务，同时把创新思想转移到市场中去，通过把设计者的作用从产品设计过程拓展到其他方面，设计的敏感性能够与其他功能相结合，从而扩大影响。设计管理的技巧和知识能够在经营的很多方面发挥作用，包括研究、营销、促销、创建品牌、发现新机会、趋势预测以及产品改进等。其中，最重要的就是设计管理之于创新设计，设计管理能够使创新设计最大限度地适应企业理念、响应市场变化，根据新的挑战及时产生新的应对策略。在企业设计和经营活动的竞争中引入设计管理的系统理念，无疑可以起到更好的效果，创新设计也会更有优势。
新经济时代的来临，我们迫切地需要创立一个“新的创新模式”来面对急速变化的市场。创新设计正是企业应对新经济时代的重要策略，企业设计策略顺利的展开则需要对创新设计实施有效的策略管理，通过管理，提出一个适当的设计策略程序。这种方式，有助于理解企业设计策略管理的全面性和指导性特征，并有益于策略的制定和实施。具体来说有以下三个方面：（1）创新设计策略分析；（2）创新产品设计策略的制定和选择；（3）创新设计策略的实施。制定完善的创新设计策略框架，面向以“消费者”的创新设计策略，才是一套行之有效的管理方法，这样做会给企业带来很多好处和效益，避免不必要的损失和失误，对创新设计实施管理还可以大大减少不符合期望的设计策略，同时还能有效控制成本。
三、结论
设计管理可以完善创新设计，帮助设计者们将想法和概念转变为能够操作的过程，协调团队成员之间的沟通与合作，让具有不用观点的人对创意作出贡献并相互分享。创新设计也是可以管理的，而且也应该被管理，这种管理的技巧性很强，要求管理者为追求创造性目标而合理协调好各种类型的资源，同时，还需要创建和开发有利于该过程持续并重复进行下去的结构和行为规范。设计管理势在必行！
作者：郭琰单位：常州工学院艺术与设计学院
（广西科技大学 机械工程学院，广西 柳州 545006）
摘 要：通过一例大学生机械创新设计活动案例和指导教学方案，分析了机械创新设计活动中存在的问题，提出了相应的指导策略；指出指导教师应围绕能力培养这个根本目标，按照教学规范来实施学生的机械创新设计指导工作。
关键词 ：机械创新设计；存在问题；能力培养；指导方案
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）03-0233-03
基金项目：新世纪广西高等教育教学改革工程立项项目——机械类专业应用型本科机械设计系列课程的教学改革与实践（2012JGB181）
1 引言
机械创新设计能力是机械类专业学生专业综合素质的体现，是高等工程技术人才培养的目标之一。随着对创新能力重视程度的提高和各类学科竞赛的蓬勃开展，越来越多的大学生参与到机械创新设计活动之中。然而，以学科竞赛为导向的机械创新设计，使学生的目标过份倾向于作品成果本身，而没有从中有意识地学习到创新的思维和系统的工作方法。如何培养学生创新能力是我国当今高等教育研究的重要课题[1，2]，专门针对大学生学科竞赛指导的研究也是一个重要内容[3]。虽然机械类专业系列课程都强调机械创新能力的培养，但多数学生实际上是从参加学科竞赛开始接触机械创新设计的。尽管许多学生在各类学科竞赛中获奖，但是最后却依然没有养成系统的工程素质，更不用说较强的创新能力。本文总结了在指导大学生机械创新设计活动中获得的经验教训，对大学生机械创新设计的行为特点进行了分析和归纳，提出相应的指导策略，目的是让机械创新设计活动能够充分发挥其培养创新能力的作用。
2 大学生机械创新设计活动存在的问题
目前我国绝大多数高校并没有开设专门的机械创新设计的教学环节，学生的机械创新设计活动相当于课外科技兴趣小组行为，通常是围绕竞赛主题进行某一机械作品的设计制作，以参赛获奖为目标所进行的一种暂时性的活动。在这样的背景之下，很多学生的创新项目具有自发性特征，缺乏科学严密性和规范性。在指导大学生机械创新设计过程中，发现存在下述比较突出的问题：
2.1 选题的科学性不强
学生自己拟定机械创新课题时通常只注意作品的功能性，容易出现两个极端：一是基于朴素的常识而缺乏学术内涵，如很多学生把着眼点放在自行车、健身器材等司空见惯的产品上——第五届全国大学生机械创新设计大赛期间，在校内评选准备参赛的作品时发现，24件参选作品中涉及自行车的有8件，其中6件以折叠功能为创新点；涉及健身器材的4件，均以多功能为创新点，实质上只是把现有的健身器材简单的组合在一起；这些作品由于不能在产品的工作原理和主要功能方面做出明显的改进，因此不能算是一个合适的创新课题，大多数在评审中被淘汰了。二是仅凭在传媒中扑捉到的某些科技信息，动辄纳米航天，超越自己的能力甚至目前的科技水平，提出一些技术上难以实现的构思，最后也只能草草收场。
2.2 开发过程不规范
机械产品的开发过程要经历概念开发和产品规划、详细设计、样机制作、批量生产等阶段，设计阶段还包括方案设计和技术设计。由于没有经过系统的产品开发训练，学生在设计自己的机械创新作品时，很难严格遵循上述规范，缺少产品的规划和定位，开发过程中走一步看一步，不能区分方案设计和技术设计的作用，更不能按照阶段任务去执行；没有阶段性目标和完整的技术文件；容易把目光聚集在某些主要功能上，把这些功能的实现过程当成整个产品的开发过程，忽略整机功能和系统的协调。
2.3 计算分析能力不强
据调查，专业知识欠缺是学生完成机械创新的最大障碍[4]。由于专业知识不足导致不知道如何开始设计，或是了解设计步骤但不会运用设计理论来解决设计中遇到的问题，是学生在创新设计过程中遇到的最大技术难题。在上述评选作品中，几乎没有看到一份完整的设计计算说明书，很多设计甚至没有机构运动简图；尺度综合、运动学和动力学分析均存在错误，有的作品没有考虑连杆机构运动循环中的死点，有的甚至不能在静止状态下保持平衡。相对而言，学生针对齿轮、轴、轴承等通用机构和零件所进行的设计计算完成得较好，而对于那些超越课堂学习范围的专业机械以及动力学问题的分析计算则力不从心。
3 大学生机械创新设计活动的指导策略
顾名思义，在大学生机械创新设计活动中，指导教师的作用是“导”和“教”——“导”意味着教师不应参与具体的技术工作，而是恰当的引导学生自己完成创新设计；“教”即把创新设计当作一个教学过程，为人才培养目标服务。有的国内专家建议安排一定的创新设计课程学时，分配到《机械原理》和《机械设计》等相关课程当中[5]。因此，无论是从传授理论知识还是培养专业技能的角度，都应当把指导大学生机械创新设计当作一次教学活动，按照教学规范来实施。
3.1 做好教学规划
指导教师应根据创新设计的主题，制定相应的教学目的、教学内容、教学方法，引导学生自主学习相关的专业知识，学习必要的分析计算技能，完成一定的工程训练，让学生的工程素质得到全面提升。
3.2 引导学生正确选题
引导学生围绕创新设计主题开展调研，帮助学生发现和提出科学问题，结合学生自身的兴趣和知识水平拟定合适的创新设计题目。
3.3 规范学生设计过程
以项目的形式要求学生按照技术规范做好创新设计规划，提出项目实施的技术路线，合理安排项目进度。指导教师做好技术审查、进度监督工作。
3.4 指导学生分析计算
分析计算能力是专业知识的核心内容。对于刚刚进入专业理论学习阶段的大学生来说，要求他们具备很强的分析计算能力是不切实际的。因此指导教师要根据设计内容，明确提出关键零部件的设计计算和校核计算项目，指导学生学习相应的计算理论和方法步骤，完成项目设计中的分析计算工作。
需要指出的是：学生容易把作品的完成当作创新活动的终点，这不利于充分发挥创新设计活动在人才培养方面的作用。因此指导教师应与学生一起做好项目的总结归纳工作。一方面，归纳项目创新点和价值，形成技术成果，让学生在创新设计活动获得实际利益；另一方面，总结工作有助于帮助学生学习体会工作方法，形成工程能力。
4 机械创新设计活动指导案例与分析
第五届全国大学生机械创新设计大赛内容为“休闲娱乐机械和家庭用机械的设计和制作”。自行车作为最常见的机械产品，以其为基础的改造设计自然成为了很多准备参赛学生的首选题目。在这些学生自发拟定的题目中，以折叠和变形为创新点的占绝大多数，与市场上已经存在的产品功能重叠，实现方案基本雷同，因此都不适合作为创新设计题目。针对这个现象，指导老师与学生一起分析了自行车的功能与大赛的主题，以及可能的创新思路。有一组学生依据“仿生法”[6]提出了一种“模拟骑马运动的娱乐型自行车”的作品构思，获得了指导教师的肯定。
评选出学生创新设计题目之后，指导教师根据创新设计内容拟定了相应的指导教学方案（表1）。
该方案中，指导教师帮助学生按照工程项目的形式制定了设计任务书，包括明确设计目标、技术参数、设计内容、技术路线、关键问题、进度安排等内容的修订，让学生学会了如何开始和规划一个研究课题。
在设计阶段，要求学生按照方案设计——技术设计的循序，设计组成员合理分工协作，分阶段完成相应的任务，按照预定的时间节点定时汇总更新设计成果，明确下一阶段目标。
在创新设计期间，指导教师不直接参与具体的技术工作，只是起到了引导思考和质量把关两个方面的作用，让学生通过查阅资料和分析评价，自己完成项目的设计和计算工作。学生面对“模拟骑马运动的自行车”这个课题，一开始并不知道从哪里开始入手。指导老师把设计内容分解为一个个具体的问题，首先让学生观察和分析骑马时人体的动作要点——身体的起伏、腿和手臂的屈伸、动作的协调关系等；然后考虑这些动作应该如何分解？采用哪种机构实现这些分解动作？以及机构的时序和协调，人机工程学等方面的问题。学生通过解决这些问题，提出和多个解决方案。指导教师再利用对各方案的技术经济评价，让学生自己选出了方案设计的最终结果。
“模拟骑马运动的娱乐型自行车”参加了第五届全国大学生机械创新设计大赛并在赛区获奖，还获得国家专利局授予的实用新型专利。参加本项目的学生后来继续开展科学研究，获得了学校大学生科技项目和广西大学生创新创业计划项目的资助。
5 结语
由于大学生参加机械创新设计活动多是被各种科技竞赛活动所吸引，因此在指导大学生机械创新设计活动时，在指导思想上除了看到这些竞赛活动对机械创新教育的积极促进作用的同时，也要清楚地意识到学生参加机械创新设计活动的功利性。功利性目标使得一些学生甚至指导教师只看重结果不重过程，从而大大削弱创新设计的人才培养作用。这对这种现象，本文分析了大学生机械创新设计活动中容易出现的失误和不足，从人才培养的角度提出了相应的指导策略，希望能为提高机械专业大学生的工程能力有所帮助。
参考文献：
（1）黄小龙。大学生机械创新设计能力培养的探索[J]。中国电力教育，2010（6）。
（2）黄。机电类本科生机电液一体化系统创新设计能力培养与实践[J]。教育教学论坛，2013（35）。
（3）任爱华，孙传琼。大学生机械创新设计大赛指导初探[J]。中国电力教育，2011（6）。
（4）王胜曼，张建华，孙晓燕。影响大学生机械创新能力的调查分析[J]。人力资源管理，2010（6）。
