概念设计中产品功能结构建立

    １　前言

    概念设计是设计进程中的一个重要阶段，而功能结构的建立是概念设计的初级阶段。从设计问题提出到功能结构的建立是设计者的设计思维由发散趋向于收敛、由理性化变为感性化的过程。它是在设计空间内对不完全确定设计问题或相当模糊设计要求的一种较为简洁和明确的表示，它以图框形式简单地表示系统间输入与输出量的相互作用关系，是概念设计的关键环节。

　　目前，在设计进程中已提出的多种设计方法可分为两类，即描述型与规定型。前者简单地描述设计过程中出现的特定活动序列，它通常强调产生一个解思想的重要性，并集中在求解的思路，如French的四阶段进程。而后者规定出较好或较合适的活动模式，如Cross设计进程、El Maraghy设计进程、Archer的６种类型活动进程、Pahl和beitz提出的综合模型以及march的集中在设计中逻辑思维求解的PDI模型等。由于新工艺、新材料、新工作流程及新理论知识等不断地涌现，致使现代设计活动越来越复杂。

    ２　设计空间

    与设计有关的因素构成设计空间。一般来说，设计空间

图１　由要求集、目标集及其它集所构成的设计空间

    是由要求集、目标集以及其它集构成的，如图１所示。所谓要求集就是客户、企业领导或设计人员等对设计问题所提出来的一系列的要求或愿望所构成的集合，它约束了设计问题求解的路径，是设计空间的重要子集。所谓目标集就是实现不同的设计要求所达到目标，不同的人员会提出不同的目标。它约束了设计问题求解的范围。所谓其它集是由设计问题的客观因素或外界环境等所构成的集合，如图２、３示。在设计之初，设计空间中的有关因素有的是比较明确的，有的是相当模糊的，有的还需要进一步的寻求。对于一个具体产品的概念设计空间需要客户、企业领导或设计人员等互相讨论与协商，并由设计人员进一步寻求，澄清模糊的问题。

    ３　关联因素

    设计问题通常是由一些设计师、客户或企业的领导等提出的，但现在越来越企求依靠方法学来寻找新产品。这些问题正常地称为设计概要或设计任务，它们的形式与内容是多样化的，如产品计划表、技术攻关项目、技术开发合同、口头协议及设计任务书等，但它们的共同点都是首先确立目标，然后提出获得目标的一些约束和实现理想解的一些标准。一般来说，设计问题受到客观因素的制约或影响，如国内、外市场、同类产品的竞争和企业状况等，如图２示。

图２　设计问题关联图

　　当问题被提了出来后，由设计人员询问客户或由客户提出的与外界环境相关的问题。一般来说，大多数机电一体化设备都需要人工参与，例如，操作工人要在设备前开机、喂料、回收成品及废料等，维修工人需要对设备进行维修与保养等。当一个产品被制造完后，需要人工或借助于工具将设备支撑或固定于地基上。对于某些特殊用途的产品，如置于灭菌室，就要求对环境不能造成污染（可将设备做成分体式，把动力源置于灭菌室之外），如要求工作时，噪音低，冲击小等，如图３表示设计问题与外界环境关联图。

图３　问题与外界环境关联

    ４　建立目标树

    当设计师已了解设计问题的相关因素后，应有系统地扩展问题的陈述。事实上，在各设计阶段有一个明确的目标对求解是非常有帮助，即使这些目标可能随着设计工作进展而改变。因此在设计期间，设计师应该参考用户们的要求给出尽可能明确的目标陈述，同时应被客户或其它成员所接受。目标树方法提供了一个明确和有用的这种目标陈述的方式。它表明了目标和获得目标的一般方法。它以图解形式表明了不同目标彼此相关的方式及目标与子目标间的等级关系。
    设计目标一般被认为是客户要求、用户需要或产品建议等，是问题抽象化和具体化的设计必须满足来获得目标的化合。大多设计目标将被包含在客户的要求中，少数的必须由询问客户或由设计人员讨论来获得。起初的目标陈述应是简单的和十分模糊的，例如，一设计问题最初由用户或设计者给出目标F０、F１、F２，其中F０是由F１和F２实现的，如图４示。要产生精确的目标将有必要扩展和分类有关的陈述，如F１扩展后的子目标为F３、F４，F２扩展后的子目标为F５、F６、F７等。同样设计师会根据不同设计问题，必须要求较详细目标包含于设计概要。在扩展和分类目标时，应当明确不同目标之间的重要程度及等级关系，有些高级目标的某些子目标可能会出现，有些目标是实现其它目标的手段。但在......