【制造與裝配階段】

6.1原型法

原型法((Prototyping)是將產(chǎn)品概念轉(zhuǎn)為實(shí)物模型的一種設(shè)計(jì)方法)，其主要目的是評(píng)估產(chǎn)品特性是如何滿足用戶期望的。

原型近似與設(shè)計(jì)創(chuàng)意的最初形態(tài)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)用原型來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品的運(yùn)行、部件、布局、功能、外觀和體驗(yàn)。

原型的范圍：從概念草圖到全功能產(chǎn)品都可以是原型。

原型逼真度是設(shè)計(jì)階段使用的原型與最終使用的產(chǎn)品一致的程度。

產(chǎn)品創(chuàng)新流程的幾種不同類(lèi)型的原型：

紙質(zhì)原型法（Paper Prototyping）

它是用來(lái)體現(xiàn)概念和創(chuàng)意的最常見(jiàn)形式;

它用于評(píng)估所設(shè)計(jì)的外觀，感覺(jué)，功能和界面是否滿足消費(fèi)者需求;

紙質(zhì)原型不具備設(shè)計(jì)的技術(shù)特征，只是通過(guò)圖形和紙質(zhì)外形來(lái)形成創(chuàng)意，促進(jìn)頭腦風(fēng)暴并生成解決方案。

故事板是一種紙質(zhì)原型，通過(guò)一系列框架圖來(lái)描述用戶界面的故事板。

功能原型法 (Functional Prototype)

功能原型的目的是：

1.測(cè)試產(chǎn)品如何工作并交付預(yù)期功能。

2.在所有功能尚未完善得早期階段，通過(guò)可用性測(cè)試識(shí)別出可能出現(xiàn)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

3.評(píng)估以用戶為中心的設(shè)計(jì)需求，包括人機(jī)工程、認(rèn)知方面的考慮及用戶體驗(yàn)。

該方法有利于幫助用戶識(shí)別具體任務(wù) 、已完成任務(wù)以及需要改進(jìn)之處。

可體驗(yàn)原型法（ (Experience Prototype)

讓用戶、設(shè)計(jì)者和其他參與創(chuàng)造、創(chuàng)新和設(shè)計(jì)流程的人在“體驗(yàn)環(huán)境”和社會(huì)環(huán)境中成為積極的參與者，因?yàn)樗麄兡軌虬l(fā)現(xiàn)并生成豐富的產(chǎn)品解讀。

該方法要求用結(jié)構(gòu)化的方式來(lái)描述不同交付階段的產(chǎn)品或服務(wù)，以及產(chǎn)品和用戶之間的互動(dòng)。

1.在服務(wù)行業(yè)中，創(chuàng)建服務(wù)地圖或藍(lán)圖是為了識(shí)別“關(guān)鍵時(shí)刻”可能造成價(jià)值交付不足或遺漏的時(shí)刻。

2.以產(chǎn)品為例，該方法研究用戶與產(chǎn)生功能、情緒的產(chǎn)品使用設(shè)置之間的互動(dòng)關(guān)系。

阿爾法原型（ (Alpha Prototype)

阿爾法原型是用于測(cè)試目的的非完整功能版本產(chǎn)品。在測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試人員會(huì)仔細(xì)檢查所有特性、功能和子系統(tǒng)，并評(píng)估產(chǎn)品的工作方式。此外，也會(huì)驗(yàn)證系統(tǒng)集成及技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式。通常用較為簡(jiǎn)單的加工工藝制作該原型((例如，用機(jī)械加工而非模壓成型))，該原型與量產(chǎn)版本產(chǎn)品已經(jīng)很接近了。

貝塔原型（ (Beta Prototyping)

貝塔原型是完整功能版本產(chǎn)品，用于在試生產(chǎn)階段之前對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估。該原型用于在實(shí)際使用環(huán)境中與客戶、裝配商、零部件制造商和零部件供應(yīng)商一起測(cè)試產(chǎn)品，主要目的是評(píng)估產(chǎn)品可靠性。貝塔原型是用實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備加工出來(lái)的。用該原型可以分析實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的需求及所需改善。

試生產(chǎn)原型（ (Preproduction Prototyping)

試生產(chǎn)原型是最終版產(chǎn)品。在進(jìn)人入設(shè)計(jì)流程的制造階段之前，除用試生產(chǎn)原型確定教零件和部件規(guī)格外，還可以確定所有設(shè)計(jì)要素,，尤其是設(shè)計(jì)技術(shù)要求和規(guī)格。在該階段，試生產(chǎn)原型來(lái)確認(rèn)裝配和制造設(shè)計(jì)，并確認(rèn)詳細(xì)的生產(chǎn)工藝、裝配時(shí)間、零部件外購(gòu)與集成、產(chǎn)線平衡和生產(chǎn)改善。

虛擬原型法 (Virtual Prototyping)

將虛擬環(huán)境與工程設(shè)計(jì)相結(jié)合，使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)υO(shè)計(jì)敏感性和優(yōu)化過(guò)程進(jìn)行評(píng)估。在生產(chǎn)最終產(chǎn)品之前，可以運(yùn)用虛擬原型來(lái)進(jìn)行“如果···那么”情景測(cè)試。因此，它縮短了開(kāi)發(fā)和上市時(shí)間。

虛擬原型法要采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來(lái)生成三維模型。

虛擬原型可用于形態(tài)和形狀分析、零部件配合關(guān)系、渲染和裝配分析。

該方法要求輸入裝置能感知用戶交互和運(yùn)動(dòng)，輸出裝置用計(jì)算機(jī)生成的輸入代替用戶感官輸入，并用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、渲染和仿真測(cè)試。

快速原型法 (Rapid Prototyping)

也稱(chēng)為實(shí)體自由成形技術(shù)(Solid Freeform Fabrication,SFF)。

旨在不影響質(zhì)量和盈利能力的前提下，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和上市時(shí)間。

是使用設(shè)備技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)物建模。

與傳統(tǒng)的原型制作不同，快速原型制作是通過(guò)一層層材料的沉積來(lái)制造出零件和部件的。

液態(tài)塑料、樹(shù)脂、紙張和金屬板材等很多材料可用于其制造，該方法在制造業(yè)被稱(chēng)為增材制造(Additive Manufacturing)也被人成稱(chēng)為3D打印。

快速原型的制作流程：

1.構(gòu)建 CAD 模型。

2.將 CAD 模型轉(zhuǎn)換為 STL 格式文件 ((立體圖))。

3.驗(yàn)證 STL 文件是否允許生成支持結(jié)構(gòu)。

4.將模型分層。

5.生成實(shí)物模型。

6.移除支持結(jié)構(gòu)。

7.將實(shí)物模型進(jìn)行后期處理和優(yōu)化。

6.2六西格瑪設(shè)計(jì)

六西格瑪法(Design for Ssix Ssigma，DFSS))：是一種用于改善企業(yè)質(zhì)量流程管理的技術(shù)。旨在通過(guò)各種流程中的專(zhuān)門(mén)改進(jìn)來(lái)減少業(yè)務(wù)和制造流程的變動(dòng)。六西格瑪?shù)膽?yīng)用專(zhuān)注于設(shè)計(jì)或重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品和服務(wù)及其支持流程，以滿足客戶的需求和期望，這被稱(chēng)為六西格瑪設(shè)計(jì)。

1.下列哪一項(xiàng)通常不是六西格瑪?shù)腄MAIC階段?( )

A. 定義 B. 測(cè)量 C. 分析 D. 鞏固

答案【答案】D

【解析】

DMAIC：定義、測(cè)量、分析、改進(jìn)、控制。

6.34可持續(xù)性設(shè)計(jì)(Design for Sustainability，DFS)

可持續(xù)性設(shè)計(jì)(Design for Sustainability，DFS))要求在設(shè)計(jì)周期和產(chǎn)品生命周期中綜合考慮環(huán)境，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)和其他因素。

其目的是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品或服務(wù)的可持續(xù)產(chǎn)出，要求設(shè)計(jì)者具備整體觀和系統(tǒng)觀。

可持續(xù)發(fā)展的三大支柱——被稱(chēng)為三重底線 (TBL)。

可持續(xù)設(shè)計(jì)原則：

1.使用對(duì)環(huán)境影響低的無(wú)毒、可持續(xù)生產(chǎn)或回收材料。

2.使用節(jié)能的生產(chǎn)流程來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品。

3.生產(chǎn)更耐用、功能更佳的產(chǎn)品。

4.設(shè)計(jì)可重復(fù)使用、易于拆卸和可回收的產(chǎn)品。

5.使用生命周期分析工具來(lái)幫助設(shè)計(jì)更具可持續(xù)性的產(chǎn)品。

6.將消費(fèi)模式從個(gè)人擁有產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┚哂蓄?lèi)似功能的服務(wù)。

7.材料應(yīng)選用可再生資源，在其功用耗盡時(shí)，將其制成肥料。

可持續(xù)設(shè)計(jì)框架

產(chǎn)品可持續(xù)性指數(shù) (Product Sustainability Index, ProdSI)

6.45可持續(xù)性分析工具

生命周期評(píng)估 (Life Cycle Assessment,LCA)

生命周期評(píng)估是分析環(huán)境影響的一種科學(xué)方法(碳足跡、水足跡等)。

步驟：

1.目標(biāo)與范圍定義

定義功能單位(產(chǎn)品、材料重量)

設(shè)定系統(tǒng)邊界(搖籃到關(guān)口、搖籃到搖籃，系統(tǒng)輸入)

配置方法(權(quán)重、經(jīng)濟(jì)價(jià)值)

2.生命周期清單

水、原材料、能源的全部輸入及在空氣、水和土地的排放的流程圖

土地使用

3.生命周期影響評(píng)估

選擇影響類(lèi)別(碳足跡，水足跡)

度量影響

4.說(shuō)明

識(shí)別重大問(wèn)題

結(jié)論

同行評(píng)議

環(huán)境質(zhì)量功能展開(kāi)（Quality Function Development for Environment,QFDE

該方法綜合了：質(zhì)量功能展開(kāi)、對(duì)標(biāo)、生命周期評(píng)估。任何產(chǎn)品都應(yīng)該考慮四個(gè)方面：客戶、功能、實(shí)物和流程。

該方法執(zhí)行步驟：

1、將客戶需求與工程指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，即技術(shù)或功能需求

2、將環(huán)境管理系統(tǒng)與產(chǎn)品部件進(jìn)行關(guān)聯(lián)

3、進(jìn)行對(duì)標(biāo)，然后對(duì)部件或子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)

4、評(píng)估工程指標(biāo)變化對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的影響

生命周期成本（Life Cycle Costing

生命周期成本涉及對(duì)產(chǎn)品生命周期中所有相關(guān)方(供應(yīng)商、制造商和消費(fèi)者)以及在產(chǎn)品系統(tǒng)生命周期內(nèi)產(chǎn)生的與產(chǎn)品、過(guò)程和活動(dòng)相關(guān)的所有成本的分析。

傳統(tǒng)的生命周期成本方法忽略了外部成本和周期結(jié)束成本。

所有成本都通過(guò)折現(xiàn)現(xiàn)金流估算凈現(xiàn)值 ((NPV))，并計(jì)算在其整個(gè)生命周期內(nèi)資產(chǎn)持有、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的年度成本——稱(chēng)為等效年度成本 ((EAC，Equivalent Annual Cost))。

生命周期成本可以用三種形式進(jìn)行估算：傳統(tǒng)成本法、環(huán)境成本法和社會(huì)成本法。

環(huán)境生命周期成本考慮外部性和相關(guān)的貨幣現(xiàn)金流。

LCA生命周期評(píng)估(關(guān)注環(huán)境)和 LCC生命周期成本(關(guān)注經(jīng)濟(jì))是可持續(xù)發(fā)展的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)支柱。

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