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第1章 产品开发概论1

1．1 内容提要2

1．2 产品设计简介3

1．2．1 为读者和学习产品设计的学生提供的观念3

1．2．2 产品开发与产品设计3

1．2．3 设计与再设计的类型4

1．2．4 工程设计5

1．3 现代产品开发7

1．3．1 现代产品开发程序8

1．3．2 产品开发程序中的反向工程与再设计13

1．4 产品开发过程实例16

1．4．1 设计系统：施乐公司7

1．4．2 工业设计：TX产品设计公司18

1．4．3 快速开发：微软公司19

1．4．4 深入研究：Raychem公司21

1．4．5 高复杂性：福特公司24

1．4．6 技术：Raytheon公司25

1．5 设计理论与方法26

1．6 小结30

1．7 参考文献31

第2章 产品开发程序工具32

2．1 内容提要33

2．2 产品开发团队33

2．2．1 开发团队的基本定义34

2．2．2 团队组成：寻求合作、团结、竞争和一致35

2．2．3 战略：团队结构39

2．2．4 团队建设（基本活动）40

2．2．5 团队评估43

2．2．6 结束语：产品开发团队45

2．3 产品开发规划45

2．3．1 规划程序46

2．3．2 基本的规划和调度工具47

2．4 小结49

2．5 参考文献50

第3章 界定产品的开发范围：技术与商业的关系51

3．1 内容提要52

3．2 决定开发什么52

3．2．1 S曲线53

3．2．2 S曲线与新产品开发54

3．2．3 S曲线评论及技术预测55

3．3 基本方法：任务陈述和技术考证56

3．3．1 技术考证57

3．3．2 任务说明书57

3．3．3 指甲刀：明确目的和任务说明书57

3．4 高级方法：商业案例分析59

3．4．1 哈佛商业案例分析法：产品的改进59

3．4．2 产品开发的财务分析60

3．5 高级方式：设计原始参数64

3．5．1 设计原始参数64

3．5．2 案例：指甲刀66

3．6 小结67

3．7 参考文献67

第4章 了解客户需求68

4．1 内容提要68

4．2 客户满意度68

4．2．1 客户的声音68

4．2．2 客户群体70

4．2．3 客户需求的类型71

4．2．4 客户需求模型71

4．3 收集客户需求72

4．3．1 收集需求的方法72

4．3．2 进行交谈：喜欢／不喜欢方法73

4．3．3 进行访谈：使用分阶段法75

4．3．4 客户访谈：对产品的感觉和工业设计79

4．4 客户需求的组织和排序79

4．4．1 释义需求的分组79

4．4．2 需求分组——近似图表法79

4．4．3 需求重要性的确定82

4．4．4 客户使用模式87

4．4．5 客户需求文件资料89

4．5 小结90

4．6 参考文献90

第5章 设置产品功能91

5．1 内容提要91

5．2 为什么要进行功能分解92

5．2．1 目的92

5．2．2 功能建模基础93

5．2．3 功能与约束94

5．3 建模过程95

5．4 简单的功能树方法95

5．4．1 FAST法95

5．4．2 减件-运行法98

5．5 建立系统功能：创建功能结构100

5．5．1 基本功能结构：黑箱子及定义100

5．5．2 功能结构建模过程：阶段1——以活动图的形式创建过程描述103

5．5．3 阶段2——利用任务列表来设计子功能104

5．5．4 阶段3——把子功能聚集为细化的功能结构107

5．5．5 阶段4——对功能分解进行验证107

5．5．6 阶段5——建立并识别产品的结构体系及组件110

5．6 扩展：从简单的功能树到完整的模型110

5．6．1 层次性功能结构分解实例111

5．6．2 把流引入功能层次的分解中112

5．7 再谈功能聚集：射箭枪的简化112

5．8 功能的通用基117

5．8．1 通用基117

5．8．2 功能模型的转换118

5．8．3 通用基的使用119

5．8．4 功能聚集的研究119

5．9 功能建模方法的评价120

5．10 小结121

5．11 参考文献121

第6章 产品分解与实验123

6．1 内容提要124

6．2 产品拆卸过程125

6．2．1 综述125

6．2．2 步骤1：列举设计条目126

6．2．3 步骤2：产品分解前期预备126

6．2．4 步骤3：对流通和安装环节的检验127

6．2．5 步骤4：对装配件进行拆解、测量和数据分析127

6．2．6 步骤5：制作材料表格127

6．3 产品分解方法127

6．3．1 移除操作程序法127

6．3．2 SOP方法实例129

6．3．3 力流（属能量通路范围）图表法133

6．3．4 测量和实验139

6．4 后期分解报告148

6．4．1 分解计划和材料表单148

6．4．2 个性化的产品分解图148

6．4．3 实际产品功能结构150

6．5 产品分解的应用150

6．5．1 应用：滑出式辅助护目板151

6．5．2 自动冰茶机的案例研究158

6．6 小结163

6．7 参考文献164

第7章 设定基准及确立工程说明165

7．1 内容提要165

7．2 背景：知己知彼165

7．3 设定基准的方法167

7．3．1 步骤1：将设计要点列成清单167

7．3．2 步骤2：将具有竞争力的或相关的产品列成清单167

7．3．3 步骤3：进行一次信息调查活动167

7．3．4 步骤4：拆卸多种同类产品170

7．3．5 步骤5：根据功能确立基准170

7．3．6 步骤6：根据功能确定同类最佳竞争者170

7．3．7 步骤7：分析行业趋势170

7．3．8 基准设定实例：磨咖啡机171

7．4 基准设定过程中应用的工具174

7．4．1 装配件成本分析174

7．4．2 功能形态图177

7．4．3 趋势分析178

7．4．4 重新设计机遇的建议179

7．4．5 对竞争产品基准设定的思考179

7．5 建立产品说明书181

7．5．1 建立说明书的过程181

7．5．2 基本方法：品质屋185

7．5．3 高级方法：数值分析190

7．6 小结194

7．7 参考文献194

第8章 产品整合和整合构造195

8．1 内容提要195

8．2 产品整合构造196

8．2．1 背景196

8．2．2 整合构造的类型197

8．3 选择构造类型201

8．3．1 理论201

8．3．2 以市场为决定因素的构造策略204

8．4 平台构造212

8．4．1 协商模块化系列产品平台212

8．4．2 基本方法：图解法214

8．4．3 高级方法：功能建造法216

8．4．4 高级方法：最优化选择220

8．5 小结225

8．6 参考文献226

第9章 产品体系结构227

9．1 内容提要228

9．2 产品体系结构228

9．2．1 简介228

9．2．2 体系结构类型229

9．2．3 产品体系结构示例230

9．3 产品模块化：背景介绍230

9．3．1 模块化的类型231

9．4 模块化设计的基本方法：集合法235

9．4．1 步骤1：创建产品功能结构图236

9．4．2 步骤2：将元件集合为功能模块236

9．4．3 步骤3：制作概略布局图238

9．4．4 步骤4：确定模块交互关系并细化性能特性240

9．5 模块化设计：高级功能方法241

9．5．1 功能依存性241

9．5．2 模块启发法242

9．5．3 模块启发法的应用程序250

9．5．4 模块化设计法小结254

9．6 基于产品体系结构的设计开发小组254

9．6．1 达成建立基于模块的设计开发小组的方法255

9．6．2 基于模块的设计开发小组法的应用256

9．6．3 设计开发小组法小结260

9．7 小结261

9．8 参考文献261

第10章 设计创意的产生263

10．1 内容提要264

10．2 创意产生过程264

10．3 基本方法：资料收集与头脑风暴法266

10．3．1 资料收集：创意的有效辅助手段267

10．3．2 头脑风暴法269

10．3．3 头脑传球法271

10．3．4 C草图法／6-3-5法272

10．3．5 应用于直觉方法的概念产生源277

10．4 高级方法：定向搜索278

10．4．1 利用物理原理进行系统搜索278

10．4．2 利用分类表进行系统的搜索279

10．4．3 创造性解决问题的理论284

10．5 形态分析292

10．5．1 为每个产品功能创建概念293

10．6 组合解决方案原则（概念变量）295

10．6．1 功能共享296

10．6．2 产品应用：指甲刀297

10．6．3 产品应用：舱底排水装置297

10．6．4 产品应用：适于残疾人的智能餐勺301

10．7 小结307

10．8 参考文献307

第11章 概念选择309

11．1 内容提要309

11．2 介绍310

11．2．1 影响有效决策的因素310

11．2．2 设计评估311

11．2．3 信息品质311

11．3 对技术可行性的估计312

11．3．1 估计312

11．3．2 电车的空调示例313

11．3．3 估计线索314

11．4 概念选择过程316

11．4．1 对所用标准达成一致意见316

11．4．2 对所用概念达成一致意见317

11．4．3 对可选概念进行排序318

11．4．4 对可选概念进行评估318

11．4．5 攻击负面318

11．5 一种基本方法：Pugh概念选择表319

11．5．1 设定标准和可选概念319

11．5．2 选择基准320

11．5．3 排序和评估320

11．5．4 可选概念的排列顺序320

11．5．5 攻击负面321

11．5．6 迭代及结果321

11．5．7 磨咖啡机示例322

11．6 高级讨论：测量理论323

11．6．1 设置评估结构324

11．6．2 顺序标度324

11．6．3 间隔标度327

11．6．4 比率标度330

11．6．5 多种可测量标度331

11．7 高级方法：数字化概念评分332

11．7．1 用间隔标度评分332

11．7．2 选择错误分析334

11．7．3 通过误差分析进行概念选择：猫窝箱产品的设计341

11．8 对设计评估计划的批评344

11．9 小结345

11．10 参考文献345

第12章 概念具体化347

12．1 内容提要347

12．2 概述及背景348

12．3 基本方法：几何图形及布局的简单介绍352

12．3．1 产品具体化的一般过程352

12．3．2 具体化设计核查列表354

12．4 高级方法：系统建模356

12．4．1 系统建模357

12．4．2 机械具体化设计原则359

12．4．3 FMEA法：建立故障状态与系统建模之间的关系365

12．5 实例研究：为系泊部位设计显示器支架370

12．5．1 概要385

12．6 小结387

12．7 参考文献389

第13章 构建产品规格模型390

13．1 内容提要391

13．2 基于性能定义的模型选择介绍391

13．2．1 模型预备工作和选择方法392

13．2．2 产品应用：模型预备和选择392

13．3 数学模型与产品样机原型394

13．3．1 实例395

13．4 深入话题探讨：什么是产品模型397

13．4．1 不规范模型397

13．4．2 规范模型398

13．5 构建产品模型：基本方法403

13．5．1 建模的一种基本方法403

13．5．2 构建基础模型的产品应用实例：冰茶机410

13．6 构造产品模型：高级方法419

13．6．1 方法与途径419

13．6．2 方法步骤419

13．7 产品模型：实例421

13．7．1 电热锅421

13．7．2 握柄温度426

13．7．3 完成模型整合过程所需的其他产品规格模型428

13．7．4 关于模型生效的讨论430

13．8 小结431

13．9 参考文献432

第14章 面向制造和装配的设计433

14．1 内容提要433

14．2 概述与研究动机433

14．3 基本方法：设计基本原则的应用435

14．3．1 面向装配的设计435

14．3．2 面向零件制造的设计442

14．4 高级方法：制造成本分析法450

14．4．1 成本驱动模型451

14．4．2 制造成本分析453

14．5 对面向装配设计的方法局限性的讨论470

14．6 小结474

14．7 参考文献474

第15章 为环保而设计476

15．1 内容提要477

15．2 为什么要做环保设计477

15．3 环保目标478

15．3．1 全球性污染479

15．3．2 地区性的和地方性的问题479

15．4 基本的环保设计方法：设计准则479

15．4．1 应用：纸托架设计481

15．5 产品周期评估485

15．5．1 概述485

15．5．2 基本方法——AT&T的对环境负责的产品评估488

15．5．3 加权计算评估方法492

15．5．4 产品周期评估方式498

15．6 减少对环境影响的技术498

15．6．1 通过设计减少材料的使用量499

15．6．2 为拆卸而设计501

15．6．3 为再循环而设计506

15．6．4 为再制造而设计508

15．6．5 为减少材料对环境的影响而设计509

15．6．6 为提高能源利用效率而设计510

15．6．7 满足规则和标准的设计511

15．7 小结515

15．8 参考文献515

第16章 分析及数字模型方法518

16．1 内容提要519

16．2 概述和策略519

16．2．1 解法定义521

16．2．2 Pareto最优521

16．3 基本方法：电子表格搜索523

16．3．1 产品应用：玩具火箭产品的电子表格搜索525

16．3．2 小结529

16．4 优化的基本概念531

16．4．1 约束531

16．4．2 目标函数532

16．4．3 标准零形式532

16．5 高级论题：分析表达式的讨论533

16．5．1 无约束问题533

16．5．2 拉格朗日定理534

16．6 实际优化537

16．6．1 数字搜索537

16．6．2 停机判据538

16．6．3 敏感性分析539

16．6．4 整体最优性539

16．6．5 解决方法：Matlab540

16．6．6 解决方法：电子表格解算程序540

16．6．7 实例：指甲刀产品——修剪刀刃在末端541

16．7 产品应用544

16．7．1 应用：TOMYTM Push'n GoTM火车的再设计544

16．7．2 应用：电锅产品548

16．8 小结550

16．9 参考文献550

第17章 物理原型552

17．1 内容提要553

17．2 原型制作的要素553

17．2．1 何为物理模型／原型555

17．3 原型的分类555

17．3．1 原型制作的目标559

17．4 原型的应用560

17．4．1 实物大模型使用的材料和工艺过程561

17．5 快速原型制造技术567

17．5．1 快速原型制造：历史的回顾568

17．5．2 商用快速原型制造工艺571

17．5．3 如何为产品选择快速原型制造工艺573

17．6 比例、尺寸分析和相似575

17．6．1 Buckingham П定理和比例模型测试575

17．6．2 搭扣设计实例576

17．7 基本方法：物理原型设计与规划578

17．7．1 原型设计的准则579

17．7．2 原型应用实例579

17．8 小结588

17．9 参考文献588

第18章 物理模型和实验590

18．1 内容提要590

18．2 实验设计591

18．2．1 设计实验的基本原理592

18．2．2 基本理论：二阶乘实验596

18．2．3 扩展方法：相互作用605

18．2．4 基本产品应用：玩具太阳能车的再设计609

18．3 实验设计：减少的试验与少量的实验613

18．3．1 全阶乘的无效率613

18．3．2 正交性617

18．3．3 基本的设计方法617

18．3．4 高维部分阶乘设计619

18．4 实验的统计分析620

18．4．1 自由等级620

18．4．2 相关系数620

18．4．3 标准残差621

18．4．4 ANOVA：F比率测试622

18．4．5 其他指示器：残差图627

18．4．6 用于产品测试的高级DOE方法小结627

18．5 物理建模与DOE的产品应用628

18．5．1 产品应用Ⅰ：NerfTM MissilestormTM（Norrell，1995）628

18．5．2 搅拌器面板显示的价值工程633

18．5．3 磨咖啡机实验最优化639

18．6 小结647

18．7 参考文献647

第19章 健壮设计648

19．1 内容提要648

19．2 质量设计理论648

19．2．1 广义健壮设计模型649

19．2．2 健壮设计模型的构造650

19．3 基础方法：Taguchi方法653

19．3．1 噪声变量矩阵653

19．3．2 设计变量矩阵654

19．3．3 实验矩阵654

19．3．4 信噪比655

19．3．5 设计目标的选择657

19．3．6 参数设计和Taguchi哲学658

19．4 高级分析：概率理论663

19．4．1 变化的测量664

19．4．2 健壮设计问题的一般性公式665

19．5 小结668

19．5．1 健壮设计的设计哲学668

19．5．2 本章要点669

19．6 参考文献669

附录A 功能结构定义671

附录B DOE实验矩阵688

附录C TRIZ关系矩阵691

附录D 生态指示器95环境评估693