序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇產品創新設計范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

依據科學的調查數據所顯示，我國在十六歲以下的兒童共計有三億多，幾乎占據著我國人口比例的百分之二十左右。從人口比例中就可以看出我國兒童用品市場很大，也存在著巨大的消費潛力。隨著社會經濟發展速度不斷加快，人們生活水平的不斷提升，家長對于兒童教育，以及兒童生活質量提升方面的投資也逐漸加大。對于兒童產品的選擇家長也越來越為重視，對于產品的健康性和安全性也提出了更多要求。為了滿足兒童產品市場發展的實際需求，必須要充分發揮創新能力，注重兒童產品創新設計，這樣才能使得產品生產獲得家長的青睞。本文就是對現代兒童產品創新設計進行深入研究，希望對相關人員有所啟示。

關鍵詞：

現代；兒童產品；創新設計

引言

如今家長對于孩子的教育問題非常關注，對于兒童產品設計也提出了更多地要求。對我國兒童產品市場流通的產品進行深入調查發現，其中存在著較多不足之處，產品價格較高、應用周期短暫，不僅加重了家庭負擔，對于兒童身心健康發展起到了影響也較小。設計人員在兒童產品設計過程中，還需要注重兒童產品的創新性，保證兒童產品可以滿足現代兒童生長發展的實際需求。所以對現代兒童產品設計創新進行研究是具有現實意義的，下面就對相關內容進行詳細闡述。

一、基于創新性設計理念的兒童產品設計

1、產品創新設計理念在兒童產品設計中的作用

產品創新設計理念鼓勵設計人員進行精品設計，注重產品的創新，縮減產品生產的成本投入，在兒童產品生產質量和銷售價格方面都可以獲得家長的認可，并且滿足預期希望達到的市場效應。提升兒童產品的市場競爭力，加強企業品牌文化建設等等。雖然兒童用品市場存在著巨大的發展潛力，但是市場競爭也是非常激烈的，企業想要在激烈的市場競爭中脫穎而出，占據有利地位，必須要注重兒童產品設計的創新。只有這樣才能使得企業跟緊時展的腳步，保證企業實現可持續發展。企業需要明確兒童產品生產質量控制的重要性，積極的承擔起相應的責任和義務，這樣才能幫助企業獲得更多的經濟效益和社會名譽。

2、基于產品創新設計理念的兒童產品設計要求

相關設計人員在對兒童產品進行創新設計的過程中，需要堅持以人為本的設計理念，將兒童的實際需求作為產品設計的核心，使得產品設計符合兒童心理和生理的基本特點。兒童產品在外觀上可以滿足兒童的審美需求，促進兒童產品生產質量提升。企業在對兒童產品進行開發的過程中，需要考慮的內容眾多，其中包括產品的使用周期、質量標準和應用環境。還需要考慮產品應用后是否會對自然環境造成污染，如何對產品進行回收再利用，盡可能的提升資源和能源的應用效率，避免兒童產品在生產和應用過程中對資源和能源造成浪費，盡可能的縮減產品生產的成本投入，保證兒童產品具有創新性特點[1]。

二、現代兒童產品創新設計原則分析

1、產品設計可調節性，提升兒童產品應用周期

人們在處于兒童階段時，身體發育是非常迅速的，兒童產品的更換速度也會非常的快。如果家長頻繁的對兒童產品進行更換，不僅會增加家庭的開銷，同時還會造成資源浪費。想要對此問題進行有效改善，就需要對兒童產品設計進行創新。設計人員需要考慮增強兒童產品的適應性，該產品不僅可以在兒童時期應用，同時在兒童上學期間以及成年后都可以繼續應用，但是這一理念的實現具有很高難度性，甚至可以說是不切實際的。但是現在市場中出現了針對兒童某一生長發育階段推出的產品，可以依據兒童成長對產品進行調節，使得產品適應性得到一定提升。在實際設計過程中，設計人員還需要考慮產品如何與其它類型的兒童產品進行組合應用，或者產品自身存在重置組合的特點，使得兒童產品可以實現多種用途。在此過程中還能培養兒童的動手能力和思考能力，對于促進兒童智力開發有著積極影響[2]。

2、注重兒童產品的經濟性

對兒童產品設計進行簡化、優化，縮減兒童產品生產的成本投入，降低兒童產品的市場銷售價格。設計人員在對兒童產品進行設計過程中，需要盡可能的對產品進行簡化、優化設計，這不僅可以促進我國可持續發展戰略的落實，對于保證企業的經濟效益也有著積極影響。兒童產品的加工方式不要太過于復雜，拋棄以往無用的功能，以及其中過于復雜化的裝飾，使得兒童產品可以回歸于精簡。這樣不僅可以避免資源浪費，還可以節約企業運行成本，幫助家庭縮減兒童產品開資。合理的價格使得兒童產品更容易被消費者接受，幫助企業在市場中占據一定份額。

三、結語

現階段我國兒童市場規模較大，具有著很大的利益空間。但是對于我國兒童產品生產進行深入調查發現，創新意識缺乏，而且生產成本過高，不僅對兒童產品市場發展造成了不理影響，對于企業的可持續發展也造成了嚴重損害。只有注重兒童產品設計創新，才能使得產品可以獲得消費者的青睞，促進企業實現可持續發展。

參考文獻：

[1]王白鴿,劉子建.關于兒童產品設計的探討[J].機電產品開發與創新.2011(01):15-17.

[2]鄭祎峰,計靜.兒童產品的環保設計策略[J].藝術與設計(理論).2011(09):101-102.

[3].薛青，陳穎.基于可持續設計理念的兒童產品開發設計策略研究.機電產品開發與創新[J].2014-07-28.

篇(2)

【關鍵詞】 機械;創新;制造業

一、機械產品創新設計的原則

(一)經濟效益最好原則

設計的機械零件既要功能滿足客戶要求,又要成本低廉。考慮經濟最佳性必須從設計和制造兩個方面上入手。設計上保證合理的原理方案,選用正確的材料;制造上考慮零件的加工工藝性和裝配工藝性。

(二)生態效益最好原則

不論是在產品制造過程中,還是在產品使用過程中,都要求產品對周圍環境“零污染”。這就要求在設計過程中盡量選擇低污染的材料及零部件,避免選用有毒、有害和有輻射性的材料。

(三)安全可靠原則

安全可靠是機械產品品質的保證,必須確定零件在強度、剛度、耐磨性、穩定性及熱平衡性上滿足設計要求。對于重型機械,一般要求有自鎖裝置和保險裝置,以確保操作員人身安全。

二、機械產品創新設計方法研究

(一)創新技術主題的確定與分類

搜集的專利可以分為發明專利、實用新型專利和外觀設計專利。發明和實用新型專利的說明書提供了發明或實用新型的技術特征,清楚、簡要地表述請求專利保護的范圍。外觀設計專利提供了該外觀設計的圖片或照片,必要時會作一定的簡要說明。在專利局專利分類方法的基礎上,結合一般產品的特點,提出了一般產品創新技術主題的確定與分類方法。創新技術主題的確定應當以權利要求書為主,并適當結合說明書(包括說明書附圖)。以權利要求書為主確定技術主題,應當完整地掌握權利要求中所記載的技術內容,如以獨立權利要求來確定技術主題時,則應當將其前序部分記載的技術特征和特征部分記載的技術特征結合起來確定。下面以鉆夾頭為例,確定創新技術主題的方法有:

(1)對于發明專利和實用新型專利,一般情況下以獨立權利要求中的前序部分記載的技術特征為主,將特征部分記載的技術特征看作是對前序部分的限定。例:一種新型鎖緊式鉆夾頭,其特征在于:空心鉆體的前端開有一截面為三角形的環形溝槽,所述前套的前端與該溝槽卡接。創新技術主題:以前套與絲母套之間的溝槽卡接為特征的鎖緊式鉆夾頭。

(2)對于發明專利和實用新型專利的特殊情況,即獨立權利要求中前序部分所描述的對象在分類表中沒有確切位置的,以特征部分記載的技術特征為主,將前序部分記載的技術特征看作是對特征部分的限定。例:一種鉆夾頭,包括有一前套、一后套、一空心鉆體和一絲母,在所述空心鉆體中部臺階面與所述絲母后端面之間安裝有一組滾珠,其特征在于:所述絲母為一整體結構件。創新技術主題:鉆夾頭的絲母為一整體結構件。

(二)基于專利的產品創新設計過程

創新的途徑很多但它們都需要大量的已有知識和經驗的支持。實踐證明,除了基本的科學技術知識外,專利信息已經成為實現創新的最有效的知識來源之一。作為前人創新成果的結晶,相對其他知識,專利更富有創新性,技術含量高,可用性強因此,基于專利實現創新,就像站在前人的肩膀上實現創新,使創新開始就處于一個較高的基礎上,大大提高創新效率和創新質量。通過將創新設計系統與制造行業PDM的集成,提出了基于專利和PDM的創新設計方法,其創新設計過程(如圖1所示)。

產品配置是產品創新設計中的一項重點工作,根據制造企業的實際需求,采用三個層次的機械產品配置設計方法,分別是:基于零部件數據庫的交互設計、基于歷史的產品嫁接設計、基于規則的產品配置設計。

經過對相關制造企業的深入調查和分析,提出了基于專利技術和PDM的產品創新設計方法。該方法支持一般產品的開發創新和快速變型設計,提高零部件和生產過程標準化。通過將基于專利的產品創新設計方法和生產管理技術引入企業,必將增強企業的產品創新能力、有助于企業快速響應客戶需求、提升管理水平,提高企業在市場中的綜合競爭能力。

參考文獻

篇(3)

隨著產品同質化現象日趨嚴重，如何讓自己的產品在眾多價格、功能、材質甚至造型都極為相似的同類產品中脫穎而出，成為企業迫切需要解決的難題，而創新設計則是解決這一難題的根本途徑［1］。產品的傳統創新方式是企業利用技術優勢在產品成本、功能、質量等各方面領先同類產品，進而在市場競爭中占據優勢地位。但隨著社會整體科技水平的持續上升和行業關鍵技術的不斷普及，由技術壁壘形成的創新優勢已難以長久維系，必須另辟蹊徑，探索實現產品“異質化”的新途徑，微創新就是其中的重要途徑之一。

一、微創新概述

（一）微創新的內涵目前針對微創新概念的論述主要來自產業界的相關人士，如喬布斯認為“微小的創新可以改變世界”；奇虎360的周鴻祎認為“從用戶體驗出發，把產品做得簡單、易用，或者能夠提高用戶在使用產品過程中的愉悅感。任何在此方面所做的創新努力，哪怕很微小，也有價值，我把它叫微創新”等等。但他們也僅止于達成基本共識，并未形成統一定義。上海的趙付春博士在綜合研究各方面意見后認為微創新是基于主導創新平臺或設計，以員工的自發創新為基礎，以流程、產品和服務等局部改善為手段，以改善用戶體驗為主旨，強調相關方（用戶或供方等）的參與和反饋而展開的漸進式創新方式［2］。雖然公眾對微創新的關注度近年來才逐漸上升，但事實上它并非全新的創新類型。學界根據成果的作用及影響程度不同將創新分為顛覆型和漸進型兩個基本類型：顛覆型創新往往基于跨越性的技術變革或開創性的商業模式創造出新的產品種類或差異較大的產品，甚至形成新的產品或行業標準，影響較為深遠；而漸進型創新一般不會建立新的產品、行業標準，往往通過引入了新標準作為創新平臺進行二次開發形成改良產品，影響相對較小［3］。傳統上，無論是顛覆型創新還是漸進型創新，大都采用以企業為中心的創新模式，但由于企業的內在惰性，往往易于陷入創新乏力的局面。微創新就其作用和影響而言無疑屬于漸進型創新，與傳統創新不同的是它拋棄了以企業為中心的創新模式，轉而以用戶為中心、以改善用戶體驗為目的，將消費者無窮的消費需求轉化為企業創新的核心動力，解決了傳統創新缺乏持久創新動力的難題。

（二）微創新與“山寨”行為的區別近年來，微創新在備受推崇的同時也招來了眾多質疑，其中最為詬病的就是微創新與山寨之間千絲萬縷的“曖昧”關系。不少人認為微創新就是山寨、抄襲的代名詞，是“偽”創新，但事實上兩者在創新的動機、手段以及結果等方面都存在很大差異：其一是動機不同。微創新通過局部創新不斷改善用戶體驗，逐步增強產品的市場競爭力，形成穩定、持久的產品力；而山寨產品則往往只追求短期、高額的商業利潤，缺乏長遠的創新發展規劃。其二是手段不同。微創新以現有產品、技術和消費需求等為基礎，通過二次開發、局部創新形成新的產品；而山寨則是對現有產品功能、結構、材料等的簡單模仿或完全抄襲，未融入自身的思考和研究［4］。其三是結果不同。微創新不僅能改善消費者的使用體驗，形成穩定持久的產品力，同時還有利于形成產品創新的內在邏輯。產品創新的內在邏輯不僅能促進創新設計，同時還能形成創新壁壘，對抄襲行為產生阻隔作用；而山寨產品雖然可能在短期內產生轟動效應、獲取高額利潤，但往往由于缺乏創新邏輯而后繼無力，從而迅速歸于沉寂。由此可見，微創新是企業發展必不可少的創新手段，而山寨行為則是企業步入正軌的攔路石，兩者具有本質性區別。

二、微創新在產品創新設計中的應用價值

（一）微創新能幫助企業快速適應個性化的消費市場產品同質化是社會科技水平整體提升、技術壁壘逐漸消除后的通病，它與消費者多元化的個性需求形成難以調和的矛盾，成為當前影響企業生存、發展的根本性問題之一。持續的產品創新是消除同質化的有效手段，但是基于關鍵性技術突破的顛覆型創新不僅投入大、周期長，且具有較高的不確定性。即使是實力雄厚的大型企業，也無法通過持續的顛覆型創新來適應個性化市場的發展，因此，以微創新為代表的漸進型創新必然成為企業產品創新的主要形式。同時，隨著用戶體驗對消費者購買行為的影響不斷加劇，以改善用戶體驗的為基本立足點的微創新對產品創新的重要性也不斷提升［5］，成為企業適應短、頻、快的個性化消費市場的重要手段。

（二）微創新能促進現代產品設計理論的發展微創新對產品設計理論的發展也具有重要意義，不少重要的現代設計理論中都包含有微創新的相關理念，如模塊化設計就非常注重局部性的微創新：模塊化設計理論要求按一定依據將產品分解為若干相對獨立的子模塊，并根據消費需求變化對相應模塊進行增減、更新或重組，通過針對性的局部創新形成既符合消費者個性需求又相對低廉的產品，有效解決產品標準化與個性化之間的矛盾。此外，微創新關于用戶體驗的相關理念對模塊化設計也具有啟發意義：即可以強化產品子模塊與用戶體驗之間的對應性，進而通過改進子模塊更具針對性地改善相應的用戶體驗，產生事半功倍的創新效應。

（三）微創新能充分發揮現代先進制造技術的生產效能就發展趨勢而言，以柔性化制造技術為代表的智能化先進制造技術必將成為現代制造業的主流技術，而微創新則在發揮現代先進制造技術的產能和效能方面具有天然的優勢。例如，當前已有不少大型制造企業建立了新型的、柔性化的生產線，企業可以在一定范圍內對生產流程、工藝、結構以及尺寸進行局部調整，以便根據市場需要快速調整產品線［6］，并且避免傳統剛性生產線在產品轉換時所帶來的高額人力、物力、財力和時間成本。但柔性化生產線的可調整性具有一定限度，顛覆型創新因其往往需要對生產線進行大幅調整，超出了柔性化生產線的承受范圍，難以發揮其技術優勢。而微創新由于對生產線調整的要求少、幅度小，因而與柔性化生產線的技術特性具有較高的匹配度，更有利于發揮其靈活多變、高效低耗的技術優勢。由此可見，現代先進制造技術既為企業開展微創新創造了良好的硬件環境，同時也要求企業必須將微創新作為產品創新的主要途徑，才能充分發揮先進制造技術及設備的效能，避免無形的浪費。

三、產品微創新的基本策略

（一）主動轉換創新視角產品中的一些小問題對專業人員而言很容易解決，但對普通消費者來說卻并非如此。這些問題雖然很小，但解決的好卻能大幅改善消費者的使用體驗。產品微創新過程中，創新人員不僅要將自己的身份從產品設計者轉換為產品的使用者，更為重要的是必須擺脫自身專業知識構架和固有思維模式等的禁錮，嘗試以普通消費者非專業的視角來審視產品，進而發現問題、解決問題，往往能夠取得意想不到的效果。

（二）持續發掘創新途經技術創新是產品創新的重要手段，能有效提升產品的市場競爭力［7］。但在“體驗為王”的消費時代，產品創新不能單純依賴高新科技，必須不斷發掘新的創新途徑，并重技術創新、體驗創新等多種途徑。在產品的微創新過程中尤其應該注重體驗創新，通過恰當的技術、工藝或材料等有針對性地滿足產品目標對象的消費需求，改善、甚至創造全新的使用體驗，進而產生良好的體驗創新效果。

（三）不斷拓展創新內容傳統的產品創新往往偏重物質功能，著力于增加產品的使用功能或提升其性能。但實際上產品的功能包括物質和精神兩個方面，除物質功能之外,產品的審美性、趣味性、互動性等精神功能也應該成為創新的重要內容。尤其在經濟發展水平不斷上升、社會需求層次逐漸向上遷移的形勢下，產品精神功能的創新往往能產生事半功倍的創新效應。由于微創新以用戶體驗為基礎，因此，在精神功能的創新方面更具優勢。如圖1所示名為“moon-glass”的茶具就側重于精神功能的微創新：設計者對茶杯內壁造型做了細微改動，使其在使用過程中隨著水面高度的變化呈現出與月亮類似的盈缺變幻，產生“月有陰晴圓缺，人有悲歡離合”的人文意境，與使用者產生情感互動，營造出與眾不同的使用體驗，有效提升了產品的附加價值。

（四）及時調整創新意識傳統創新往往致力于實現根本性的突破、產生顛覆性的新功能、新產品，但隨著技術壁壘的不斷消解，這一類型的創新越來越困難。而在產品同質化日漸普遍的背景下，設計的優劣、品質的高下往往體現于細節的處理上，所謂“見微知著”。因此，在產品創新過程中企業和開發人員必須轉變創新意識，從細節入手，圍繞“最能夠打動消費者的那個點”開展創新設計，通過微小的創新改變世界，而不是盲目地求大求全。

四、微創新的評價方式

微創新以改善用戶體驗為主旨，因此微創新成功與否也必須以用戶體驗作為評價依據。消費者對產品的體驗可以分為預期使用體驗與實際使用體驗：預期使用體驗是消費者在購買產品之前根據以往的生活經驗預想而成的使用效果，這一預期效果也是消費者評價新購產品的內在標準。比如：消費者原來使用的手機運行某些大型軟件較為緩慢，那么運行大型軟件必須流暢，就會成為他們的預期使用體驗之一，并成為購買新手機的標準之一。實際使用體驗則是消費者購買產品之后在使用過程中形成的真實體驗。通過對比預期使用體驗與實際使用體驗能夠對微創新作出較為客觀的評價：如果某方面的實際使用體驗高于預期使用體驗，就意味著產品中相應的微創新較為成功；兩者基本持平則表示基本成功；而如果實際使用體驗低于預期，則表示對應的微創新較為失敗。

五、產品微創新的通用模式探究

雖然目前微創新在各領域的應用日漸廣泛，但學理層面的研究還較為薄弱，微創新的實踐應用缺乏系統而有效的理論指導。因此，在深入實踐的同時必須及時總結經驗，探索產品微創新的通用模式，不斷完善其理論體系。

（一）產品微創新的一般步驟1.掌握產品目標對象的預期使用體驗。預期使用體驗不僅是消費者評價產品的內在標準，同時也是產品微創新的重要依據，在產品開發前期必須掌握消費者真實、準確的預期使用體驗。在獲取預期使用體驗數據時必須兼顧針對性和普適性：針對性是指必須根據產品的目標對象設定數據來源，而不能隨意選取調查的對象群體；普適性是指調查數據必須達到一定規模，以使最終數據能夠體現產品目標對象的群體共性，而非個別消費者的個體特性。2.解析預期使用體驗中的訴求點。預期使用體驗當中往往蘊含著消費者對產品的某些訴求，包括顯性訴求和隱性訴求。顯性訴求是指消費者對產品比較明確的要求，比如很多消費者都喜歡使用大屏手機，以獲取更好的視頻或游戲效果；隱性訴求則是消費者比較籠統的、甚至尚未明確意識到的訴求，比如：大屏手機雖然給人們帶來了更加精彩的視覺享受，但也產生了操作上的不便，原先單手就可以完成的操作在大屏手機上必須雙手并用才能完成。因此，很多用戶都希望提高大屏手機的操作性。但“提高手機操作性”是一個比較模糊的訴求，不同的設計師會根據實際情況給出不同的解決方案。比如有不少企業就針對這一訴求開發了單手觸控模式，對撥號鍵盤和輸入盤做縮小、貼邊處理（見圖2），用戶只需一只手就可完成撥打電話、發短信以及解鎖等操作，而且可以左右手隨意切換，在一定程度上改善了手機的操作性，滿足了消費者的隱性訴求。3.通過微創新將訴求點轉化為創新點。改善用戶體驗的基本手段是利用產品的創新點來滿足消費者的訴求點，但前提是必須確定消費者最關心的“那個點”。因此，從預期使用體驗中解析出消費訴求之后，必須進一步篩選出消費者需求最為迫切的主要訴求，以便通過針對性的微創新優先予以滿足，從而快速、有效地提升消費者的實際使用體驗。值得注意的是，在同時選擇多個訴求點進行微創新時，除了消費者需求的強弱之外，還必須考慮這些訴求點之間的關聯性。一般而言，關聯度高的訴求點更易于形成產品創新的內在邏輯，并產生系列性的創新成果，進而為跨越性的產品創新奠定基礎。

篇(4)

機械產品創新的核心在于構思產品的創新概念。產品概念設計決定性地影響后續的產品詳細設計、產品生產開發、產品市場開發以及企業經營戰略目標的實現。一旦概念設計被確定，產品設計的60%～70%也就確定了。因而，產品概念設計成為設計過程中最重要、最復雜，最不確定的設計階段。機械產品概念設計是一個創造性問題求解過程，其主要特征是初始狀態定義不良。只有弄清楚設計者在創新設計過程中到底是如何進行認知操作的，才能更好的理解創新設計過程，并為該過程建立有效的支持工具。因此，通過結合工程領域的概念設計過程與認知心理學領域的創造性過程，建立面向產品創新的概念設計認知過程模型，該模型的主要作用在于揭示創新設計過程本質，確定影響設計結果的設計資源和設計行為，幫助設計者更好的使用來自于設計領域及認知領域的的創造性工具、方法及技術。以認知科學為基礎，機械產品創新設計為對象，實現人機智能協同設計為目的，研究機械產品概念設計行為機理。首先分析影響創新設計的關鍵因素，并對這些因素進行歸類分析，確定可以通過外部資源得以促進的可控因素；其次，對創造性概念設計過程中的關鍵認知行為、信息傳遞、信息操作及認知回路進行分析，并基于此建立有利于創新實現的一般設計過程，為建立計算機輔助設計系統的概念平臺奠定基礎。

2人機智能協同的內在機理研究

利用計算機技術、信息技術及智能技術實現概念設計行為機理研究結果的具體方法，從而建立人機智能協同的模式。首先，根據信息加工理論，分析從刺激的選擇和注意，到對刺激意義的理解，工作記憶對信息的存儲并進行加工處理，長時記憶的形成和使用，對創新設計的影響，確定人機智能協同應遵循的原則；其次，為影響創新設計的可控因素尋找利用機器智能實現的方法；最后，研究利用計算機技術實現創新認知規律的方法。

3計算機輔助機械產品創新設計原型系統研究

計算機輔助機械產品創新設計系統是認知科學、信息技術、設計理論與方法的會聚平臺，也是創新設計的工作平臺。該系統主要由知識庫系統、信息檢索系統、概念設計空間及創造性思維方法等部分構成，其關鍵作用是在產品的概念設計階段、方案設計階段為設計者提供有用的工具，并實現與設計者之間的智能交互，從而提高設計者的創新設計能力。在本研究方案中，原型系統的邏輯體系結構共分為三層：界面層、應用程序服務器層、資源層。

4結束語

篇(5)

[關鍵詞]產品設計 移植 形態 結構 功能

移植一詞本屬生物學范疇，最早指將植物移動到其它地點種植，后來引申到人類的生命機體中，指一個器官或組織從生命體移到別處。從移植的本性來看，是通過移植這種方法使生命體重新煥發生機，所以我們現在多用移植比喻引進別處的經驗、優點等。

在產品設計中，我們常用移植法來進行創新性設計。所謂產品設計的移植法，是指沿用已有的設計成果，創造性地移植在新產品的設計中，是一種巧妙的移花接木之術。而移植并非一種簡單的復制和模仿，而是要恰到好處地將原有產品的精髓移入到新的產品設計，其核心目的在于創新。

在經過產品設計初期的調研和定位階段后，我們需要對產品進行展開設計，此時便可將移植法引入產品設計過程當中。在具體展開時，我們可以從產品的形態、結構和功能上分別進行移植創新，而在實際的移植設計過程中這幾方面又相互影響互為因果，因此我們不能過分獨立地去看待移植設計過程。

一、產品形態的移植創新設計

產品形態的移植創新是最為直接的移植設計方式，我們可以很直觀地在新產品中看到移植的痕跡。比如，現在有很大一部分人群喜歡親近自然或煥發原生態氣息的設計，因此有設計師直接把樹干形態移植在水果架的設計當中，不僅將水果有效收納在架子上，還還原了水果長在樹上的一種天然的面貌。當然，設計并未止于水果架，設計師繼續將水果架的造型進行移植，把這種天然的形態移植在臥室衣架的形態設計中，那種天然而成的造型讓居室顯得更加舒適，而樹干本身多枝杈的特點也使衣架的掛物能力得到了最大范圍的釋放。所以，原本是一種形態的移植，卻同時滿足了產品的功能需求。

二、產品結構的移植創新設計

結構是產品的一個重要組成因素，結構通常決定一個產品的造型，同時結構是實現產品功能的載體。在產品設計中，將結構進行移植設計，通常是為了使新產品獲得更好的功能。我們都有過超市購物的體驗，在超市中人們會推超市提供的購物推車進行采購。超市推車一個最大的特點是可以穿插收納在一起，從而有效節省空間。這主要源于購物車儲物框的背面是一個可活動的設計，能夠使購物車儲物框成為一個通透的結構，達到穿插在一起節省空間的目的。這的確是一個好的設計，因此我們有必要將這種設計進行拓展，應用在更多的產品中。為此我們應該先要分析已有產品的優勢在于哪，而它又適用于何種情境。我們看到購物車的優勢主要在于節省空間，而實現這種優勢的手段就是利用可穿插的結構。所以我們分析，在一些公共場所需要放置很多座椅供人使用，而在非使用期又要收納起來節省空間的時候，就可以利用到這種穿插式的結構設計。為此我們可以將座椅的下方設計為一個可穿插式的空間，改變四條腿的常規結構，讓座椅腿和座椅面結合成一體形成字母c型的結構，以達到多個座椅收納節省空間的目的。所以，在這個設計中，我們看到的是結構移植，但也同時是為功能而服務的。此外，在移植過程中，需要研究兩種產品移植的相關性，比如說在上述這個例子中，兩種產品都是為了節約空間，而且在結構的實現上具備可操作性。

三、產品功能的移植創新設計

功能是產品最為核心的一個要素，好的功能能為產品帶來良好的使用體驗。這也使得越來越多不同領域的產品在功能上進行相互借鑒。一個最具代表的跨領域功能移植設計，就是將汽車后視鏡的設計移植到銀行自助取款機上，便于取款人觀察身后情況，提高取款安全性。從這個設計中我們可以體會到，產品設計其實具有很強的跨行業屬性。在產品設計師的日常工作生活中，應該與不同領域和行業的人們溝通，積累移植設計的靈感來源。我們也欣喜地發現，有越來越多的產品設計師具備了這種職業敏感性，將產品功能的移植演繹得恰到好處。比如說，很多人兒時都玩過一種叫做不倒翁的玩具，時至今日，市面上依然在銷售這種玩具，只不過較十幾二十年前的功能更加高大上。現在的不倒翁可以發光發聲，全方位引發嬰幼兒的感官刺激，提升其肢體和智力發育。當然，不變的是“不倒”這種功能，可是如果只把這種功能圈定在玩具當中，便限制了產品設計創新的可能性。我們應當將這種功能移植到存在使用問題的產品中。于是，不倒翁剃須刀便應運而生。我們日常用的剃須刀，在使用后只能“平躺”在桌子和柜子上，不利于節省空間，也不利于居室整潔。把不倒翁的功能移植到剃須刀上，可以使閑置的剃須刀“站立”在桌面上，有效地解決了原先亂擺放的問題。類似的設計還有不倒翁牙刷。另一個具有創造性的移植設計是將紙抽的功能原理移植在垃圾桶的設計當中。以往的垃圾桶需要在每次扔垃圾后再人工套入一個塑料袋，當我們把紙抽的功能移植到垃圾桶后，塑料袋變成了一個連續性的滾筒狀的結構，每次裝滿垃圾往外提取垃圾袋時都會把下一個相鄰的垃圾袋提取出來，從而方便使用。在這個設計當中，設計師大膽而創新地將紙抽和垃圾桶兩個看似不相關的物品聯系在了一起，也讓我們深刻地感受到移植設計是一個具有巨大創新空間的設計方法。

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關鍵詞:NURBS技術;產品造型;創新設計;3DS MAX

中圖分類號:TP309文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)20-0059-02

一、產品造型創新設計概述

產品造型設計是工業設計的核心內容,創新的設計開發已經成為贏得市場的關鍵,它不僅包括產品形態的藝術設計,而且包括與現實產品形態及實現產品規定功能有關的材料、結構、構造、工藝等方面的技術性設計。產品造型設計是一門綜合性科學,既是一門實用美術,又是一門工程技術,是工藝美術與工程技術的有機結合。當今任何一個國家,若要在綜合國力上取得優勢地位,就必須在科學技術上取得優勢,尤其要在高新技術產品的創新設計與開發能力上取得優勢。

CAD是產品設計的重要工具,經過近半個世紀的發展,產品設計由最初的二維繪圖轉換到三維設計為主、幾何造型方法,經歷了線框造型、曲面造型、實體造型、曲面實體造型和特征造型等階段,其中的曲面造型和實體造型是兩個主要的造型理論。隨著計算機圖形顯示對于真實性、實時性和交互性要求的日益增強,曲線曲面造型在近幾年來得到了長足的發展。盡管實體造型系統已主宰CAD造型十多年,曲線曲面造型系統卻仍然以其獨特的優勢成為美觀外形設計不可或缺的技術手段。曲面造型的方法很多,其中Coons曲面、Bezier曲面以及B樣條曲面在工程中最為常用。單一的曲線曲面造型系統缺乏形體表示上的完整性,而實體造型的優點就是具有完整性和無二義性,所以如何融入實體造型功能設計出高速、高質量的曲線曲面造型是目前CAD技術的主題之一。

二、NURBS造型的模型和優勢

在工業產品造型設計及各類成形模具的計算機輔助設計中,常常要涉及到自由曲面的表示問題。

自由曲面不像一般的初等解析形狀那樣可以用工程圖中的三視圖來表達,而必須給出恰當的數學描述。因此采用何種數學方式來表達自由曲面是進行復雜形體設計、制造中的一個關鍵環節。在20世紀80年代后期國外提出了非均勻有理樣條的方法并逐步得到了重視,到目前為止,它已成為了計算機輔助幾何設計領域的主要方法,并逐步取代了B樣條和Beizer方法。國際標準化組織在1991年頒布的工業產品幾何定義的STEP標準中,NURBS被定義為唯一的自由型曲線曲面表示方法。

NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的縮寫,是非統一有理B樣條的意思。簡單地說,NURBS就是專門做曲面物體的一種造型方法。NURBS造型總是由曲線和曲面來定義的,所以要在NURBS表面里生成一條有棱角的邊是很困難的。就是因為這一特點,我們可以用它做出各種復雜的曲面造型和表現特殊的效果,如人的皮膚,面貌或流線型的跑車等。

NURBS曲線是由分段有理B樣條多項式基函數定義的,形式是:

(u)= (1)

其中Wi=(i=0,1,…,n)稱為權因子;di(i=0,1,…,n)稱為控制頂點;Ni,k(u)是k次規范B樣條基函數,由節點矢量U=[u0,u1,…,un+k+1]按德布爾-考克斯遞推公式得到。上述分式表示的NURBS曲線方程可被改寫為如下等價形式:

(u)= Wi i×Ri,k(u)

Ri,k(u)= (2)

這里Ri,k(u)(i=0,1,…,n)稱為k次有理基函數。

NURBS能統一表示初等曲線曲面和自由曲線曲面,通過引入權因子,可以使用NURBS定義的形狀更具柔性。盡管NURBS公式復雜、難以理解、計算量大,但它能夠比傳統的網格建模方式更好地控制物體表面的曲線度,從而能夠創建出更逼真、生動的造型。它的突出特點是:可以精確地表示二次規則曲線曲面,從而能用統一的數學形式表示規則曲面與自由曲面,而其它非有理方法無法做到這一點;具有可影響曲線曲面形狀的權因子,可以通過修改控制頂點、節點矢量或權因子的方法對NURBS曲線曲面進行修改,而且這種修改具有良好的幾何特性;它的可利用工具完備、控制性靈活,從而可以勝任復雜的建模,是一種完全符合工業標準的建模手段。在實踐過程中,因為NURBS曲線曲面的精確控制,可以準確表現內外部結構。作為數學表達式的控制曲線,系統資源占用率低,可在普通的PC機上進行操作,十分有利于低配置用戶的使用。

三、NURBS在造型設計中的應用實例

NURBS是一種非常優秀的建模方式,在高級三維軟件當中都支持這種建模方式。下面我們就以制作移動電話機為例來學習如何在3DS MAX中實現NURBS建模。

1.先在top視圖用CV Curve畫出模型的主體輪廓(如圖1所示),3DS Max中有兩種NURBS曲線,點曲線(Point Curve)是由曲線上的點控制的,這些點全部依附在曲線上。可控曲線(CV Curve)是由可控點控制的,這些點往往不在曲線上。這里使用的是可控曲線。

2.在front視圖下繪制輪廓線,并向下拉至大約為寬度的1/4處,形成外輪廓,進入修改命令面板,在Curve子層中用Make Indenpendent命令將后復制的曲線變成獨立曲線。

3.使用Cup命令點取上下兩條曲線,生成兩個曲面,用Make Indenpendent命令使之獨立。刪除兩條曲線(注意:應刪除白色曲線,即一、二步生成的獨立輪廓線,另外兩條曲線為曲面的輪廓線,如刪除則曲面變成方形)。

4.用Creat Blend Surface命令點取兩個曲面的輪廓線,形成模型大樣,調整Tension的值至滿意效果。在進一步制作之前必須把外形調整準確,否則在對外形修剪以后,任何的外形修改都會影響到修剪面,帶來很多麻煩,所以必須把外形調整準確。

5.在模型上表面用Creat CV Curve on Surface命令畫出如圖2所示曲線,畫時曲面顯示藍色,注意曲線不能超出曲面范圍。用Trim命令將其剪切出一個曲線狀空洞。在Surface層級選中并在原位置復制上表面,為避免混亂,選中復制出的上表面,用Detch命令將其分離出來,命名Face。

6.選中Face,隱藏其它物體。在Curve層級選中曲線,用Flip Trim命令進行翻轉剪切。然后用同樣的辦法,在Face面上生成屏幕,并調整好位置。

7.模型上還有很多凹面都可通過上述方法實現,由于篇幅所限就不一一贅述了,至于按鍵都是用基本幾何形體修改成的。

8.再經過一些耐心的修飾,加入材質,渲染后的效果如圖3所示:

四、結語

NURBS建模方法是一種理想的曲面仿真技術,高度綜合了以前利用各種數學模型進行的曲面造型方法并引入了權因子的概念,特別適合復雜表面的計算機擬實造型。其簡便的造型過程、靈活的控制方式以及突出的仿真效果,比其他的建模方法能更好地控制造型物體表面的曲線度,從而可以創建出曲面更為復雜、形狀更為生動、效果更為逼真的造型,因而必將在產品設計領域獲得越來越廣泛的應用。NURBS的提出和發展把曲面造型理論提高到一個新高度,也使工業產品造型設計的計算機化成為可能。

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【關鍵詞】實用型機械產品 創新設計 設計方法 設計流程

隨著現代造制業的高速發展，機械行業的競爭日益加劇烈，機械產品的生命周期越來越短，外觀新穎、性能優異的產品越來越受到用戶的歡迎。作為產品的生產企業面臨著劇烈的生存挑戰。為此，企業應該在不斷提高現有產品的質量、降低成本的基礎上，成立新產品研發團隊，通過不斷地推出性價比高的實用型新產品，滿足消費者個性化和多樣化需求，才能提高企業的競爭力，使自己立于不敗之地。

一、實用型機械產品創新設計的思路

任何一種新產品的產生，從研發到推上市場，都應該是經過嚴格的科學論證和實踐檢驗的。企業的研發團隊可以從幾個方面做好產品創新設計的相關工作：

1.確定產品的市場定位

確定產品的市場定位就是企業在充分調查產品的市場擁有量及所處的位置，了解競爭對手產品定位、用戶對本產品的滿意程度等情況的基礎上，針對用戶對該種產品的某種特征、性能和核心利益的要求，研發出本企業產品與眾不同的、給人印象深刻、鮮明的形象和獨特的功能的產品，并通過一套特定的市場營銷組合把產品推向市場并使用戶接受。通過市場定位，使本產品與其他企業的產品嚴格區分開來，用戶明顯感覺和認識到新產品的優勢，從而在用戶心目中形成良好形象并優先選用。

2.確定新產品的開發流程

確定新產品的市場定位后，應該寫出產品設計、生產的可行性分析報告，包括產品的總體設計、關鍵技術的實施、本企業的生產能力、產品的設計周期和生產周期、經濟效果分析等。項目確認后進行產品的總體設計及零部件設計、編寫工藝文件、樣機的試制和鑒定，提供樣機給用戶試用，并根據用戶試用后反饋意見進行總結改進，完成產品的開發評審和最終定型。接著小批量投入生產，最后根據市場的需求量確定大批量生產，完成產品的全部開發生產過程。

二、實用型機械產品創新設計的方法

實用型機械產品的創新設計，就是設計者根據市場的實際需要，充分發揮創造性思維，吸收最新科技成果，運動現代設計理論與方法，設計出更具競爭力的機械新產品。通常創新設計方法可以分為三種：原創設計、變異設計和反求設計。

1.原創設計

原創設計是指全新的設計，是設計者根據機械產品的外觀與功能要求，通過建立產品模型、產品工作原理圖，然后根據機械設計原理分別設計出產品的動力裝置、傳動裝置、執行裝置和控制裝置等組成部分。產品具有區別于其它產品的獨特的外形和功能。

2.變異設計

變異設計是指通過改變機械產品的外型、增加產品的新功能或改變產品的局部結構等方法，使新產品與原有產品有質的提高。進行變異設計過程中，設計者要收集和整理具有相同或相似功能特征的現有產品，找出它們外型差異、共有的基本功能和不同的功能，分析其性能優劣， 從實用性出發，找到突破點，開發產品的新外形或新功能。同時注意避開他人的專利技術， 創造出比原先產品更加優異的產品，以滿足用戶的需求。

3.反求設計

反求設計是指設計者通過對產品實物樣件表面進行數字化處理如數據采集、數據處理等，利用可實現逆向三維造型設計的軟件如Geomagic軟件對數據點云進行處理，重新構造實物的外型曲面，再利用UG、Catia等三維軟件構建出產品的CAD模型，通過修改產品的某些結構參數得到新產品。

三、鋁塑板剝邊機的創新設計

鋁塑板是一種新型建筑裝飾材料，廣泛用于大樓外墻、帷幕墻板、舊樓改造翻新、室內墻壁及天花板裝修、廣告招牌、展示臺架、凈化防塵工程等。它的結構是由多層材料復合而成，上下層為高純度鋁合金板，中間為聚乙烯芯板，其正面還粘貼一層保護膜。全國生產廠家數量眾多，據不完全統計，達300家以上。在實際生產中都碰到一個相同的問題，即鋁塑板按規格裁邊后，產生的邊角料要求鋁條及塑料條剝離，以便分類回收利用。廠家通常都是雇用臨時工，對鋁塑條手工剝離，成本高、效率低。解決的方法是設計一臺自動剝邊機，以滿足生產廠家的需要。

1.總體設計方案的確定

根據生產線上的生產情況，分析研究后得到的設計思路是在鋁塑板壓制成型后，首先使用刀具按照尺寸規格裁邊，再經由剝邊機將剪裁出來的鋁塑邊料進行塑料和鋁片的剝離，最后經過粉碎機將塑料邊粉碎為塑料粒。剝邊機工作是的關鍵環節，可以是過兩滾筒將塑料和鋁片以一定的速度剝離。

2.工作原理

如圖1，電動機帶動一對鏈輪轉動，通過鏈條驅動兩對滾筒回轉。其中，一對滾筒由主動輪與壓輪組成，壓輪將鋁條和塑料條分離并將分離出來的鋁條壓緊在主動輪上，主動輪則帶動塑料條不斷地從鋁塑邊上剝離，并以一定的速度向前移動，從而達到剝邊的目的。

圖1 系統工作原理

3.關鍵技術

通過機械傳動機構將電機的運動傳遞給一對滾筒，并使主動輪的線速度v=3m/s。

4.設計過程

圖2 產品總裝圖

圖3 定型產品

確定產品的設計關鍵技術后，根據工作原理圖，同時考慮降低產品的制造成本等因素，產品設計方案采用鏈條傳動和齒輪傳動等機械傳動機構將電機的運動傳遞給滾筒，用兩個彈簧將壓輪壓緊在主動輪，保證鋁塑條能不斷地分離。主要零件有：M560-502，60W，220V電機，配5GU800K變速器及調速器; m=2，z=24的齒輪;2分23齒的鏈輪，25H-82L的鏈條;滾花滾筒等。經過設計計算，最后得出產品總裝圖（圖2）和零件圖，加工裝配后調試，對其不足進行修改，投入生產線使用并根據其生產情況不斷改進，最后得到定型產品（圖3），完成產品的創新設計生產的全過程。

5.產品的實用價值

鋁塑板剝邊機投入使用后，其生產率高，成本低，每天剝離工作量相當于10個工人使用手工剝離的工作量，為鋁塑板生產廠家解決了實際問題，得到廣大用戶的肯定。

四、結論

實用型機械產品最大特點就是其實用性。本文通過對鋁塑板剝邊機的創新設計過程的研究，提出了根據產品的功能快速設計制造出滿足用戶需求的新產品的方法與思路。可以幫助企業提高產品開發能力、生產組織能力和市場競爭能力。

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