《面向产品创新的概念设计技术研究》.pdf

面向产品创新的概念设计技术研究
内容提要：分别阐述了产品概念设计领域的研究现状；指出前者的根本缺陷在于缺乏设计方法
学的支持，未能从产品创新着眼、体现整个设计过程，后者往往局限于设计的理论层次，仅从
设计艺术的角度进行研究，缺乏可实现性和操作性。本文针对上述不足，总结了概念设计过程
中五个方面的产品创新，提出了遵循设计思维、面向产品创新的概念设计的基本思路、支撑技
术和实现方法，并进一步研制了实验系统加以验证。
0．引言
产品概念设计是设计过程的初始阶段，其目标是获得产品的基本形式或形状。广义上的概
念设计（如图 1 所示）是指从产品的需求分析之后，到详细设计之前这一阶段的设计过程。它
主要包括功能设计、原理设计、布局设计、形状设计和初步的结构设计等五部分。这几个部分
虽存在一定的阶段性和相互独立性，但在实际的设计过程中，由于设计类型的不同，往往具有
侧重性，而且互相依赖，相互影响。
概念设计是产品整个设计过程中一个非常重要的阶段。这一阶段的工作高度地体现了设计
的艺术性、创造性、综合性以及设计师的经验性。实践表明，一旦概念设计被确定，产品设计
的 60％－70％也就被确定了；然而，概念设计阶段所花费的成本和时间在总的开发成本和设计
周期中占的比例通常都在 20％以下。
当前，由于工业产品由传统的机械产品向机电一体化产品、电子产品方向发展，市场竞争
日趋激烈，消费观念不断变化，从而导致一个产品的功能已不再是消费者决定购买的最主要因
素。产品的创新性、外观造型、宜人性等因素愈来愈受到重视，在竞争中占据着突出地位。这
种趋势促使企业在着手进行新产品开发时把面向产品的创新性、外观造型、人机工程学的设计
提到一个新的高度，从而也迫切要求对产品概念设计的研究能有进一步的突破，以提高产品的
设计水平和市场竞争力。
1．概念设计的研究现状
概念设计在产品的整个设计开发过程有着无可替代的作用。因而，对这一过程的研究一直
以来都是 CAD／CAM、CIMS 等领域的热点。特别是近年来，随着计算机图形学、虚拟现实、敏
捷设计、多媒体等技术的发展和 CAD／CAM 应用的深入，产品概念设计的研究也有了新的进展。
从工程设计的研究角度，概念设计包括了产品的功能设计、原理设