产品创新设计论文

产品设计论文

一个产品有趣是否重要，并不是一个1+1一定等于2的问题，“有趣”的功能也许不能左右你的产品是否成功。下面我带来的是产品设计论文，希望对你有帮助。

【摘 要】 对于任何产品的设计，功能应该放在首位，但功能又只是设计师要给人们带来的唯一好处，好的产品设计师应该把功能与造型完美的结合在一起，同时满足人们对产品功能和形式美的需求。所以根据人们对旅途满载而归的箱包需求产生了对扩容拉杆箱的设计，同时根据使用人群，赋予其新的形式美的造型，并力求采用新型环保材料，创造出新时代人们真正需要的箱包产品。

【关键词 】产品设计 扩容箱包 人体造型 抽象

1 产品设计研究的意义、研究现状分析

对于新时代的产品设计，我们需要考虑创新性、文化性、实用性、环保性等等，我们对新异的追求是永无止步，融入文化内涵的东西才会更持久，功能比普通产品更能满足消费者需求，同时注重绿色环保这样的产品才会有广阔的销售市场，被人们所记住。这也是作为工业设计师应该努力去工作的方向。

所以，本次工业产品设计研究的主题是扩容箱包系列设计，功能上，扩容会成为最大的卖点；造型上，运用箱包设计中的仿生设计方法，对箱包造型做抽象曲线的变形；选材上，优先选用符合工程技术的新型环保材料，把现代高科技物质技术条件与传统工艺相结合。

功能上，目前国内外对拉杆箱扩容的处理，多存在增加夹层等手段，笔者采用内附外加子箱包，并合理的布置搭挂在主箱上部或前部，这种方法尚属首例。这是为了满足不少人们在出行的时候携带了满箱行李，旅途归来的时候难免会有亲友赠送或者购买其他物品，这些物品只能外加手提袋装载，提起来大包小包非常不便。通过增加可以内附便携袋，需要时拿出装满物品搭置在主箱合理部位，可以空出手来做其他事宜，特别是对一些爱购物的女性群体，因此该系列箱包的主要人群在18岁―30岁之间青春活力的女性。

造型上，目前市场上会有造型的变化，但多以长方体，椭圆体为主，部分儿童类箱包会以可爱的动物为原型做仿生设计。笔者的设计准备对形体做曲线处理，一改逃不出的方圆造型，灵感来源于维纳斯断臂的躯干。自然界中有很多生物形体优美，被设计师广泛运用到产品设计中，人体之美更是自然界中的至美，把女性人体躯干做高度概括抽象的提炼，完成对箱体的优美曲线的处理，更加吸引消费者。

目前国内市场对箱包的设计主要以基本的方圆或个别的动物仿生造型设计为主，功能上比较单一，用材用料以为了适应工业生产为主，造型上还不够多元，有子母箱包的系列设计，但没有很好地结合。笔者的设计会对以上问题加以改进，运用人体优美的.造型，高度概括的抽象出与箱体合理的造型，增加挂置功能，把一个系列箱包紧密联系起来，使其成为一个整体，把被遗忘的一些传统工艺与现代技术相结合，做好这个系列箱包产品，努力改变以往人们对箱包的概念，从而改变细小的生活方式。

2 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

研究目标：通过对箱包设计相关书籍和目前市场的调查研究，创作一系列以人体为主题的扩容箱包，合理的选用抽象的造型和色彩，满足消费者的各项需求，进而获得产品良好的销量。

研究内容：目前我国扩容箱包的现状，功能、造型、色彩等，消费者的需求，箱包的发展趋势，制作工艺等。

通过市场调查发现多数拉杆箱品牌商在对箱体容量进行扩充时，常采用拉链加设加厚层做法，但是这种方法不能用在目前广泛采用ABS等硬质材料的箱体上，这就使硬质箱体的容积受到很大的限制。因而市场上又出现了子母箱体的设计，增加了女士的类似化妆包一样的手提包，做成一个系列，但是这种子母系列只在造型色彩上做了统一，结构上并没有十分紧密的联系，所以新的设计方案把子母箱包进行深化，使子箱包可以挂置在拉杆箱主体结构上。挂置有两种做法：其一，将子箱包一侧设计夹层，宽度稍微大于拉杆宽度，使其可以挂在拉杆上；其二，在子箱包一侧偏上部位加置挂钩，箱体上设计挂环，可以挂在一起。两种做法都要注意受力特点和造型美的要求。

造型服从功能，这也是本方案所遵循的形式美法则。造型上主要根据所附加的新功能做变化，其次为了改变以往死板的造型，融入新的元素做抽象化的概念设计。目前市场上有些箱包设计，有一些简单的造型变化，但是调查研究发现，有很多造型是纯粹为了造型而造型，属于不符合结构特点的造型。这种造型不仅浪费了材料，更增加了箱体重量，可谓画蛇添足。所以本方案的造型完全按照服从功能的要求去做，适当加入符合人体工学和美学的造型以吸引用户。加入抽象的人体局部造型，使造型抽象、大气、浑然天成。

色彩上采用清新活力的色系，比如采用柠檬黄、苹果绿、西瓜红等色彩来吸引18岁―30岁年轻活力的女性群体，色彩不仅对人的生理有天然的刺激作用，对人们的心理作用更大。不同的群体会有各自喜爱的色彩系列，采用这些清新活力的色彩适合了年轻女性的审美需求，展示了她们的青春活力，可以大大提高产品的销量。

购物是每个人的天性，从原始社会起，当人们得到了想要的东西就会心情愉悦，在当今社会就表现在购物的喜悦感上了。所以当拉起行李箱远出旅行的时候，在异地难免会看到自己心仪的东西，每次旅行归来，谁不想满载而归？这种现象对于年轻女性更为突出，所以增加外置子箱包，旅行前行李较少可以折叠起放在箱子里，回程时可以装满挂置箱体上。

最后要考虑的就是为了达到功能造型所需的物质技术条件，即产品制作工艺，采用新型的材料成型工艺，并结合传统箱包加工方法，做出传统与时尚相结合的产品。

解决的关键问题：合理附加拉杆箱新的功能，创作优美造型。

3 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

研究方法：观察法、调查研究法、实验等；技术路线：首先，整理相关材料，在保证符合箱包结构构造的基础之上（保证物体的某个部位仿生、放大，便于增加内部空间，附加外部构件）；将人体造型与箱包造型相结合，并绘制草图；其次，运用三维虚拟技术在电脑中绘制三维效果图并调试颜色的搭配；第三，运用三维成形机制作最终的形体，并合理组合；实验方案：目的，通过实验制作完成扩容系列箱包（加入抽象人体造型美）赋予箱包新的功能，增加可调节运载量的箱包系列，根据功能的需要设计合理的造型，满足人们对审美的要求，这也是设计应该做的工作；对象，拉杆箱，人体造型，便携袋，把旅途中的便携袋合理的与拉杆箱结合在一起，并赋予其优美的人体抽象化造型；方法，手绘、3D技术、三维成形技术，前期运用手绘方法快速的将自己的各种想法画在纸上，不断改进优中选优，并运用3D软件对预期效果做模拟展现；手段，实践手段，通过实际测量、绘图、制作，最终完成预期作品，把手绘和3D模型效果根据箱包生产的步骤，打样、开模、成型等做出实物；成果表现形式，做出一系列实物，并不断改进功能造型色彩和生产工艺，使产品成为满足消费者适销对路的商品；可行性分析：本次研究需要查阅大量关于扩容系列箱包设计、人体美学、箱包设计及制作工艺等的资料；在制作过程中需要一台配置很好的电脑、三维成形机等；需要熟练地掌握3D技能和手绘技法。

4 所研究的内容、拟采用的研究方法、技术路线等有哪些创新之处

本次研究与已有产品有着明显的区别，具体的创新与特色表现在：首先是造型上，在造型上首次将人体形象与箱包相结合，来创作新的箱包形象，使形象更加优美，并较之以往的造型更具有时尚感；其次是色彩上，在色彩上运用时尚活力的色系，这样的颜色在与曲线的造型相结合后，使作品更具有现代感，更容易被年轻人所喜爱；第三是在功能意义的传达上， 增加内附箱包，需要时取出，大大满足了旅行满载而归的愿望。根据笔者的调查研究，目前市场上的箱包设计还没有涉及这个方面的设计。所以此方案可以补充市场空缺，抢占该部分市场，进而对拉杆箱及周边产品重新定义，从而改变人们的细微生活方式。

参考文献

[1]叶兰辉.《包袋出格高级教程》.华南理工大学出版社，第1版 ，2014年1月1日.

[2]陈兰芬.《箱包设计》.轻工业出版社，1990年1月1日.

[3]程能林.《工业设计概论》.机械工业出版社，第3版，2011年8月1日.

机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果，但创新学还处于发展初期，各种不同理论及工具不断涌现，远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。本文认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。基于上述考虑，本文从创新设计思维的研究出发，融合知识获取方法，研究创新设计理论，进而开发机械产品创新设计系统。1 机械创新设计思维规律我们常把思维的过程称为“思路”，是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则：一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例，这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的，因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性，以促进机械创新设计。机械设计过程是从功能要求到作用原理，再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引，因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。判断联想是否合理的依据是相似性，相似性由已有产品实例确定。比如，“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例，因而掌握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。 这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了，基于实例推理不但能迅速接近最优解，体现最短路径原则；物场分析法（简称TRIZ）分析了上百万设计实例，确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系，以及不同作用原理或物理载体的可替代关系，使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体，体现相似性联想原则。2 计算机辅助创新设计系统 两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中，系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示，它包含如下关键技术： 实例检索 利用基于实例推理（CBR）技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难度大，所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。可视化的实例模型表达及矛盾分析概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充，使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与结构单元的对应关系，使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者可直观地理解产品原理，根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它有两种表现形式，一是未能实现某些产品功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想，进而找出相似实例。基于WEB的创新设计知识库本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例自动调出。作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果，再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种WEB文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理，使知识库建立在国际标准XML文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统，满足异地协同设计的需要。相似性的量化方法及改进的遗传算法每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的[6]，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。设产品实例集合为C，功能元素集合为F，作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为：C={Ci|i=1,2,…,n}; F={Fj|j=1,2,…,m}; G={Gk|k=1,2,…,q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj，则：rkj = 又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk和Gm，设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm，则：rkm = 隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识，辅助设计师从相似度较高的方向进行联想，并用于指导遗传算法初始群体的产生，从而促进设计创新。3 结论 本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发，系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想，搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾，完成概念设计阶段的功能优化与原理优化，是实现机械广义优化设计方法的新成果。