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【制造與裝配階段】

6.1原型法

原型(Prototyping)設計是一種設計方法，它構(gòu)建產(chǎn)品概念的物理表示，以評估產(chǎn)品功能滿足用戶期望的程度。

原型近似于設計理念，允許產(chǎn)品開發(fā)團隊驗證產(chǎn)品操作和功能、組件、布局、功能、外觀和行為。

原型的范圍從概念草圖到功能齊全的工件。

原型保真度是設計允許對使用中的產(chǎn)品進行合理理解的程度。

產(chǎn)品創(chuàng)新流程的幾種不同類型的原型：

紙質(zhì)原型法(PaperPrototyping)

?這是最常見的表達概念和想法的基本形式。

?它用于評估設計的外觀，感覺，功能和界面。

?該原型不代表技術特征。它主要用于探索創(chuàng)意生成，并通過繪制草圖來集思廣益地探索可能的解決方案。

?故事板是一種紙質(zhì)原型，通過一系列框架代表消費者界面。

功能原型法(FunctionalPrototype)

功能原型的目的是：

1、測試產(chǎn)品的工作原理并交付預期功能。

2、在尚未完成所有功能的早期階段，通過可用性測試確定可能的設計錯誤。

3、評估以用戶為中心的設計要求，包括用戶體驗的人機工程學和認知考慮因素。這種方法包括確定：具體任務、已完成任務、需要改進之處。

可體驗原型法(ExperiencePrototype)

讓參與創(chuàng)作、創(chuàng)新和設計過程的用戶和設計師成為“體驗環(huán)境”中的積極參與者，因為他們形成了豐富的產(chǎn)品理解，(對產(chǎn)品的移情理解)。

需要描述產(chǎn)品/服務交付的各個階段以及對象與用戶之間的關鍵交互。

1、對于服務，服務地圖或藍圖可以確定導致價值交付失衡的關鍵時刻。

2、對于產(chǎn)品，用戶和產(chǎn)生功能、情緒的產(chǎn)品使用設置之間的互動關系。

阿爾法原型(AlphaPrototype)

阿爾法原型是用于測試目的的非完整功能版本產(chǎn)品。在測試過程中，測試人員會仔細檢查所有特性、功能和子系統(tǒng)，并評估產(chǎn)品的工作方式。此外，也會驗證系統(tǒng)集成及技術實現(xiàn)方式。通常用較為簡單的加工工藝制作該原型(例如，用機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(BetaPrototyping)

貝塔原型是完整功能版本產(chǎn)品，用于在試生產(chǎn)階段之前對產(chǎn)品進行評估。該原型用于在實際使用環(huán)境中與客戶、裝配商、零部件制造商和零部件供應商一起測試產(chǎn)品，主要目的是評估產(chǎn)品可靠性。貝塔原型是用實際生產(chǎn)設備加工出來的。用該原型可以分析實際生產(chǎn)過程中的需求及所需改善。

試生產(chǎn)原型(PreproductionPrototyping)

試生產(chǎn)原型是最終版產(chǎn)品。在進入設計流程的制造階段之前，除用試生產(chǎn)原型確定零件和部件規(guī)格外，還可以確定所有設計要素，尤其是設計技術要求和規(guī)格。在該階段，試生產(chǎn)原型確認裝配和制造設計，并確認詳細的生產(chǎn)工藝、裝配時間、零部件外購與集成、產(chǎn)線平衡和生產(chǎn)改善。

虛擬原型法(VirtualPrototyping)

?將虛擬環(huán)境與工程設計相結(jié)合，使設計人員能夠?qū)υO計敏感性和優(yōu)化過程進行評估。利用測試“假設分析”方案的能力，縮短了開發(fā)時間和向市場交付產(chǎn)品的時間。

?虛擬原型法要采用計算機輔助設計來生成三維模型。

?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動，輸出裝置用計算機生成的輸入代替用戶感官輸入，并用軟件進行實時處理、渲染和仿真測試。

快速原型法(RapidPrototyping)

也稱為實體自由成形技術(SolidFreeformFabrication,SFF)。

對于在不影響質(zhì)量和盈利能力的情況下縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和上市時間至關重要。是使用機器技術對設計進行物理建模。

與傳統(tǒng)的原型制作不同，快速原型制作是通過一層層材料的沉積來制造出零件和部件的。

業(yè)態(tài)塑料、樹脂、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)被稱為增材制造(AdditiveManufacturing)也被人稱為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.生成實物模型。

6.移除支持結(jié)構(gòu)。

7.將實物模型進行后期處理和優(yōu)化。

6.2六西格瑪設計

六西格瑪法(Designforsixsigma，DFSS)：是一種用于改善企業(yè)質(zhì)量流程管理的技術。旨在通過各種流程中的專門改進來減少業(yè)務和制造流程的變動。六西格瑪?shù)膽脤Ｗ⒂谠O計或重新設計產(chǎn)品和服務及其支持流程，以滿足客戶的需求和期望，這被稱為六西格瑪設計。

DFSS的目標：完成資源高效利用，高產(chǎn)出，對流程變化穩(wěn)健的設計。

6.3可持續(xù)性設計(DesignforSustainability，DFS)

可持續(xù)性設計(DesignforSustainability，DFS)要求在設計周期和產(chǎn)品生命周期中綜合考慮環(huán)境，社會和經(jīng)濟和其他因素。

其目的是實現(xiàn)產(chǎn)品或服務的可持續(xù)產(chǎn)出，它需要一個整體的觀點和系統(tǒng)的視角。可持續(xù)發(fā)展的三大支柱——被稱為三重底線(TBL)。

可持續(xù)設計原則：

1.使用對環(huán)境影響低的無毒、可持續(xù)生產(chǎn)或回收材料。

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

3.生產(chǎn)更耐用、功能更佳的產(chǎn)品。

4.設計可重復使用、易于拆卸和回收的產(chǎn)品。

5.使用生命周期分析工具來幫助您設計更具可持續(xù)性的產(chǎn)品。

6.將消費模式從個人擁有產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┚哂蓄愃乒δ艿姆铡?/p>

7.材料應選用可再生資源，在其功用耗盡時，將其制成肥料。

可持續(xù)設計框架：

產(chǎn)品可持續(xù)性指數(shù)(ProductSustainabilityIndex,ProdSI)

6.4可持續(xù)性分析工具

生命周期評估(LifeCycleAssessment,LCA)

生命周期評估是分析環(huán)境影響的一種科學方法(碳足跡、水足跡等)。

步驟：

1.目標與范圍定義

?定義職能單元(產(chǎn)品、材料重量)

?設定系統(tǒng)邊界(搖籃到關口、搖籃到搖籃，輸入到系統(tǒng))

?配置方法(權重、經(jīng)濟價值)

2.生命周期清單

?水、原材料、能源的全部輸入以及對空氣、水和土地的排放的流程圖

?土地使用

3.生命周期影響評估

?選擇影響類別(碳足跡，水足跡)

?度量影響4.解讀

?識別重大問題

?結(jié)論

?同行評議

環(huán)境質(zhì)量功能展開(QualityFunctionDevelopmentforEnvironment,QFDE)

該方法綜合了：質(zhì)量功能展開、對標、生命周期評估，任何產(chǎn)品都應該考慮四個方面：客戶、功能、實物和流程。

該方法執(zhí)行步驟：

1.將客戶需求與工程指標進行關聯(lián)，即技術或功能需求

2.將環(huán)境管理系統(tǒng)與產(chǎn)品部件進行關聯(lián)

3.進行對標，然后對部件或子系統(tǒng)進行設計

4.評估工程指標變化對環(huán)境質(zhì)量要求的影響

生命周期成本(LifeCycleCosting，LCC)

生命周期成本涉及對產(chǎn)品生命周期中所有相關方(供應商、制造商和消費者)以及在產(chǎn)品系統(tǒng)生命周期內(nèi)產(chǎn)生的與產(chǎn)品、過程和活動相關的所有成本的分析。

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。

所有成本都通過折現(xiàn)現(xiàn)金流估算凈現(xiàn)值(NPV)，并計算在其整個生命周期內(nèi)資產(chǎn)持有、運營和維護的年度成本——稱為等效年度成本(EAC，EquivalentAnnualCost)。

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

環(huán)境生命周期成本考慮外部性和相關的貨幣現(xiàn)金流。

LCA生命周期評估(關注環(huán)境)和LCC生命周期成本(關注經(jīng)濟)是可持續(xù)發(fā)展的兩個標準支柱。