基于产品生命周期管理的工业设计流程研究

摘　要：为了使工业设计在产品创新中发挥更大作用，基于产品生命周期管理对工业设计流程的影响，运用定性分析和个案研究的方法，对工业设计流程进行研究。认为传统的工业设计串行过程已经不能适应激烈的市场竞争，必须以并行工程、产品创新工具类软件以及产品创新管理类软件等先进理念和技术对工业设计流程进行重构，达到缩短产品生命周期时间和提高市场竞争力的目的。以手机设计为例分析现代工业设计流程。

关键词：产品生命周期管理；工业设计流程；并行工程；手机设计

引言
　　随着计算机技术和创新管理的发展，以往串行的工业设计流程已远不能应对激烈的市场竞争，如何使工业设计在产品创新中发挥更大作用变得十分重要。二十世纪九十年代以来，产品并行工程设计和PLM等概念的提出为工业设计发展有重要意义。国内外专家认为PLM的发展促进工业设计信息化,但是,多数并行工程的研究应用在产品开发过程中，工业设计作为产品开发的一个独立环节,又参与整个开发过程,因此工业设计流程也随着PLM的发展而变化.有必要对基于PLM的工业设计各个环节的运行做深入研究。手机作为主要通讯工具，如何在PLM的背景下缩短产品生命周期、应对变幻莫测的市场变化十分必要。
　　
一 产品生命周期管理对工业设计的影响
1.文献综述
　　2002年美国咨询公司CIMdata对PLM从三层含义来诠释其对促进信息化的重要性。即PLM是一种策略、一种理念和一系列软件[1]。国内学者曹阳提出了综合利用并行工程和工业设计使能技术，整合工业设计串行过程，重构工业设计并行过程的新思路。刘国豪[2]认为加强工业设计融入先进管理技术系统的深入研究，优化和重构工业设计流程，有利于充分发挥工业设计在产品集成开发中的作用。关于PLM对产品开发的影响，国内外学术界已经取得了一定的成果，但是单独把工业设计拿出来研究的还不多，不够深入。
2.产品生命周期管理的含义及定位
　　随着信息技术的发展，产品生命周期管理已经逐渐被企业接受并蓬勃发展。产品生命周期管理（PLM）是一种支持产品全生命周期信息的创建、管理和应用的技术。它强调对产品生命周期内跨越供应链的所有信息进行管理和利用。产品生命周期管理是一个发展很快、比较新的领域，对它的定义也有不同的理解。美国著名咨询公司CIMdata在2002年发布了一份PLM报告，对PLM进行定义：1）PLM是一种商业战略，即与产品创新有关的信息技术总称；2）PLM是一种理念，即对产品从创建到到使

河南省政府决策研究招标课题：基于设计创新的河南省区域文化产业发展战略国内外对研究（编  号：2011B834）
作者简介：刘国豪，郑州轻工业学院，450000，教授，男，出生年月（1967-），河南信阳，主要研究设计管理和设计文化，王夏，郑州轻工业学院，450000，在读硕士研究生，女，出生年月(1984-)，河南郑州，主要研究设计管理
用，再到最终报废等全产品生命周期的数据信息进行管理的理念；3）PLM是软件产品，这些软件不仅针对产品开发过程中的数据进行管理，同时也包括产品数据在生产、营销、采购、服务和维修等部门的应用。
3.并行工程的含义以及国内外发展状况
　　由于产品生命周期管理强调对全生命周期的管理，各个部门的对接变的十分重要，所以并行工程成为现代工业设计的发展方向。1988年美国国家防御分析研究所完整地提出了并行工程（CE—Concurrent Engineering）的概念，即“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。要求产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期内各阶段的因素。并强调各部门的协同工作，最大限度地减少设计反复，缩短设计、生产准备和制造时间。  
　　目前，并行工程已经在国外得到广泛应用，如飞机、计算机、机械以及电子类产品。相对国外，中国的并行工程发展较晚，20世纪90年代，并行工程引起政府和学术界的高度重视。我国在实施新一代CIMS工程时，863主题专家组织相关专家进行研究和技术开发，使我国在并行工程的理论研究、技术开发等方面赶上世界先进水平。
　　工业设计贯穿整个产品生命周期，无论是前期的用户调研和概念设计，还是新产品的造型等工业设计都发挥着重要的作用。工业设计并行工程不仅可以缩短产品生命周期的时间，而且可以最大限度的减少资源浪费。工业设计和产品生产的各个环节发生对接。
对工业设计的影响
　　现代的工业设计流程需要适应新管理和新技术的要求，因此工业设计是新产品开发的重要环节。这主要是有几个因素构成，先进的技术在发展；客户的需求在变化；产品生命周期在缩短，研究表明[3]，在过去50年间，产品生命周期已经缩短到原来得四分之一，新产品不再有五到十年的生命周期，甚至已经出现上市一代，储存一代，开发一代的趋势；还有就是来自国内外的激烈竞争。由于各个阶段和各部门的并行，使产品可能出现的错误尽早修正，避免在产品生命周期后期才发现不足，节省成本、人力等，使产品生命周期时间缩短。
　　工业设计的信息化离不开PLM的发展。设计师团队将通过PLM系统交换和共享产品数据和思路，协同完成设计工作。产品生命周期管理（PLM）、产品数据管理（PDM）、产品主模型（PMM）的共同作用使产品生命周期的时间缩短。所有用户可以通过PMM软件完成他们的技术任务。PMM贯穿整个产品生命周期，产品生产的所有数据都包含其中。产品主模型的功能可用于用户研究、概念设计、产品设计、工艺设计、产品制作、市场分析、环境分析、使用分析等等。工业设计师、工程设计师、软件工程师、广告设计师等能够在异域空间端对端地共享产品主模型技术。不同部门的工作人员并行，通过对数据信息的管理尽早发现、修改错误，达到缩短产品生命周期的目的，同样有益企业对成本的控制。
二 现代工业设计流程
1.传统的工业设计串行过程
　　串行工程是把整个产品开发全过程细分成很多步骤，每个部门和个人都只做其中的一部分工作，而且是相对独立进行的，工作做完以后把结果交给下一个部门。即从需求分析、产品结构设计、工艺设计一直到加工制造和装配是—步步在各部门之间顺序进行。传统的工业设计串行过程把用户调研、概念设计、模型设计、工艺制作、生产制造、产品上市分为先后顺序（如图1），各个环节几乎没有对接。工业设计的串行过程以远不能适应当今的市场。罗伯特.库伯 认为速度产生竞争优势和较高的盈利能力，而且速度意味着较小的意外。串行的工业设计会造成材力、财力和人力的浪费。造成用户调研和设计环节的脱节。
　　

图1：传统的工业设计串行过程
背景下的工业设计
　　工业设计从用户调研到产品上市，可以分为六个环节。用户调研应贯穿整个产品生命周期，各阶段表现其不同的特征，制定出需求分析报告，由PDM软件整理出的数据共享到虚拟的产品主模型中，通过PDM提供的数据和其它部门进行并行，缩短产品生命周期的时间，提高效益。概念设计要和用户设计沟通，根据用户调研的结果和数据进行概念设计，包括新产品的可行性、使用环境、材质、控制成本等，在产品主模型中可以和各部门交流，制定可行性分析报告，尽早发现问题，进行质量监管，缩短产品生命周期的时间。3D建模阶段需要使用专业的工业设计软件，如3DMAX、PRO/E、RHINO、ALIAS、CAD等。制定3D模型评估报告和结构设计进度计划表。同时，工业设计软件需要和PLM、PDM、PMM协同工作。详细设计，3D建模之后由设计评审反馈给建模，建模要与结构设计评审和硬件设计评审及时沟通，考虑操作性和审美因素等，制定结构设计评审记录和硬件设计评审记录。通过对3D模型和结构设计的修改以及硬件设计、软件设计的沟通实施模型设计。模型设计需要通过结构设计的评审和模具制作验证，对其进行修改，制定结构设计内部和外部的记录以及模具制作进度表。生产制造受质量监管和成本控制，上市后的销售直接反馈给生产制造。整个工业设计流程与结构设计、硬件设计、软件设计并行，并以PLM、PDM、PMM为基础，使工业设计每个环节与其它团队尽可能并行且以数据为依据、文档记录,及时对其数据和信息管理，提高产品质量，缩短产品生命周期时间，增加市场竞争力（如图2）。
　　
　　
                 图2 PLM背景下的工业设计流程图

三 PLM背景下的手机设计开发研究
　　随着信息技术、计算机技术、网络技术的发展，手机的发展趋势表现为产品生命周期缩短、更新换代速度换代速度加快、顾客需求多样化、个性化。以前由于技术受限制，串行的手机设计延长了生命周期的时间，现代的手机设计流程可分为两种：第一种是ID,即工业设计；第二种是MD(结构设计)，第一种更有利于企业和设计公司抢占市场。由于以往工业设计和结构设计之间存在矛盾，造成开发时间变长，成本随之增加。
　　手机设计由多个部门和人员构成，并且有相关技术做支持，包括产品生命周期管理（PLM）、产品数据管理（PDM）、产品主模型（PMM），手机设计制造流程大致可分为工业设计、结构设计、硬件设计、软件设计、项目管理、资源开发部、质量监管。工业设计中的几部分（市场调研、概念设计、模型设计、工艺设计、试产准备、产品上市）与结构设计、硬件设计、软件设计并行。项目管理、资源开发部和质量监管要贯穿整个设计过程。项目管理的任务是管理项目的进度和协调各部门的关系，资源开发部发掘新材料，保证材料充足，手机开发流程必须是一个质量保证的过程。尽可能的使各部门之间的并行来达到最大限度缩短产品生命周期的时间。

结语
　　随着传统的工业设计串行过程模式自身弊端的暴露和信息技术、计算机技术、网络技术的发展，基于PLM背景下的并行工程等先进技术和理念必然会代替之前的串行工业设计流程。PLM影响下的工业设计流程已经不仅需要和设计团队对接，更要适应市场的需求；再者，PLM不仅是一种技术，也是一种理念，对它的深入研究有利于从根本上发挥工业设计在产品创新中的地位。基于PLM的工业设计流程研究有利于缩短产品生命周期的时间，实现工业设计流程中的各部门对接，以此来提高市场竞争力。

参考文献
[1]贾红雨,张力,杨兰.产品生命周期管理系统效益评价系统研究[J].现代制造工程,2009.(3):136-140
[2]刘国豪.基于并行工程的工业设计流程构建[J].装饰,2010,206(6):82-83
[5]罗伯特.G.库伯.新产品开发流程管理:以市场为驱动[M].北京:电子工业出版社,2010:7-8