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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，它構建產品概念的物理表示，以評估產品功能滿足用戶期望的程度。

原型近似于設計理念，允許產品開發團隊驗證產品操作和功能、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品進行合理理解的程度。

產品創新流程的幾種不同類型的原型：

紙質原型法(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)

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

需要描述產品/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、對于產品，用戶和產生功能、情緒的產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，并評估產品的工作方式。此外，也會驗證系統集成及技術實現方式。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)，該原型與量產版本產品已經很接近了。

貝塔原型(BetaPrototyping)

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

試生產原型(PreproductionPrototyping)

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

虛擬原型法(VirtualPrototyping)

?將虛擬環境與工程設計相結合，使設計人員能夠對設計敏感性和優化過程進行評估。利用測試“假設分析”方案的能力，縮短了開發時間和向市場交付產品的時間。

?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)。

對于在不影響質量和盈利能力的情況下縮短產品開發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。

業態塑料、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.構建CAD模型。

2.將CAD模型轉換為STL格式文件(立體圖)。

3.驗證STL文件是否允許生成支持結構。

4.將模型分層。

5.生成實物模型。

6.移除支持結構。

7.將實物模型進行后期處理和優化。

6.2六西格瑪設計

六西格瑪法(Designforsixsigma，DFSS)：是一種用于改善企業質量流程管理的技術。旨在通過各種流程中的專門改進來減少業務和制造流程的變動。六西格瑪的應用專注于設計或重新設計產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，高產出，對流程變化穩健的設計。

6.3可持續性設計(DesignforSustainability，DFS)

可持續性設計(DesignforSustainability，DFS)要求在設計周期和產品生命周期中綜合考慮環境，社會和經濟和其他因素。

其目的是實現產品或服務的可持續產出，它需要一個整體的觀點和系統的視角?？沙掷m發展的三大支柱——被稱為三重底線(TBL)。

可持續設計原則：

1.使用對環境影響低的無毒、可持續生產或回收材料。

2.使用節能的生產流程來生產產品。

3.生產更耐用、功能更佳的產品。

4.設計可重復使用、易于拆卸和回收的產品。

5.使用生命周期分析工具來幫助您設計更具可持續性的產品。

6.將消費模式從個人擁有產品轉變為提供具有類似功能的服務。

7.材料應選用可再生資源，在其功用耗盡時，將其制成肥料。

可持續設計框架：

產品可持續性指數(ProductSustainabilityIndex,ProdSI)

6.4可持續性分析工具

生命周期評估(LifeCycleAssessment,LCA)

生命周期評估是分析環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(產品、材料重量)

?設定系統邊界(搖籃到關口、搖籃到搖籃，輸入到系統)

?配置方法(權重、經濟價值)

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

?結論

?同行評議

環境質量功能展開(QualityFunctionDevelopmentforEnvironment,QFDE)

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

該方法執行步驟：

1.將客戶需求與工程指標進行關聯，即技術或功能需求

2.將環境管理系統與產品部件進行關聯

3.進行對標，然后對部件或子系統進行設計

4.評估工程指標變化對環境質量要求的影響

生命周期成本(LifeCycleCosting，LCC)

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

傳統的生命周期成本方法忽略了外部成本和周期結束成本。

所有成本都通過折現現金流估算凈現值(NPV)，并計算在其整個生命周期內資產持有、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：傳統成本法、環境成本法和社會成本法。

環境生命周期成本考慮外部性和相關的貨幣現金流。

LCA生命周期評估(關注環境)和LCC生命周期成本(關注經濟)是可持續發展的兩個標準支柱。