产品设计的程序和方法

下面以锥形储水器Watercone（简称“水锥”）的创意设计为例，来介绍产品开发设计的程序和方法（图4.4～图4.6）。

该设计曾获得IDEA·IF、Good Design等多项国际设计大奖。与产品改良设计由“产品问题”驱动的程序，即围绕特定产品缺陷或用户对产品新需求相比，产品创新设计程序的驱动力不具有特定的形式。因此，从设计问题求解的角度，设计师将面对一个非常大、非常复杂的问题空间和解决空间，并且由此也决定了由问题空间到解决空间（创意空间）路线（程序）的曲折性和复杂性。

图4.4　锥形储水器罩子

图4.5　锥形储水器整体

图4.6　锥形储水器的使用情景

水锥是一个可以将盐分从咸水里分离出来而产生淡水的巧妙装置，构造简单，所需驱动力仅仅是阳光。水锥创意来源于设计师斯蒂芬·奥古斯丁（Stephan Augustin）对于饮用水资源的关注，“由于生态、经济、地理以及政治原因，全世界有40%的人（2.5亿）无法得到清洁的饮用水”。世界儿童基金会也指出：“每天有5000名儿童因饮用不安全的水腹泻导致死亡。”

斯蒂芬·奥古斯丁是BMWAG的设计师，在做了几次环球旅行，了解到目前世界水资源的总体状况之后，他特意考察目前世界水资源以及匮乏的地区，发现水资源匮乏的地区大都属经济不发达地区，如南太平洋、撒哈拉沙漠以南的非洲、中东等地。这些地区清洁的淡水资源不足，一般的海水脱盐方法复杂且需要不断的技术维护和支持，很难推广普及，但这些地区往往阳光充沛。由此，解决这些地区饮水困难的真正问题在于，如何设计一种生产成本低廉并且简单、高效的太阳能海水脱盐装置。因此，可以将这个概念分解为解决以下几个方面的问题：

（1）生产成本要低，不发达地区也能够消费得起；

（2）使用简单，能够适应不同的恶劣环境；

（3）以自然能源为基础，如太阳能。

1.方案创意

方案创意是一个由发散到收拢，然后再进一步深化的过程。在这个过程中，由创新设计的性质所决定，其创新度要比改良设计高得多，所以在方案创意阶段设计师应该勇于原创、勇于摆脱固有思维模式的羁绊，去探索全新的解决方案。

在方案创意阶段，构思草图是除了记忆之外，大脑“存储思维片段”的一个重要形式。构思草图一般使用铅笔、钢笔、圆珠笔、马克笔等简单的绘图工具来进行绘制。尽管在以计算机为主导的信息时代里，电脑草图、电脑效果图以及摄影、视频技术等丰富了方案构思的表现手段，但草图作为设计师的工具语言，仍然是不可或缺的。这是因为，对方案的构思不能全凭思考来实现，更重要的是把思考的结果记录下来，并与他人进行交流和探讨。美国著名建筑设计师保罗·拉索就认为：“视觉图像对有独创性的设计师的工作而言是个关键问题。他（设计师）必须依靠丰富的记忆来激发创作灵感，而丰富的记忆则依靠训练有素的灵敏视觉来获得。”构思草图正是担负着搜集资料和整理构思的任务，这些草图对拓展设计师的思路和积累设计经验都有着不可低估的作用。

除了构思草图外，草模也是设计中必不可少的媒介工具。草模是对方案进行快速修改和调整的前提之一，设计师可以运用草模迅速把构思转化为实际的三维存在物，从而以三维形体的实物来表达设计构思，并为与工程技术人员进行交流、研讨、评估以及进一步调整、改进及完善设计方案、检验设计方案的合理性提供有效的实物参照。

另外，设计师在这一阶段应该按照设计定位的要求，开始解决在设计初期就必须考虑的问题，这些问题包括：确定产品的整体功能布局，框架结构和使用方式；初步考虑产品造型在美学与人机工程学方面的可行性；推敲材料的特性、成本和产品的生产方式。

2.设计评估

在产品开发过程中，产品设计是基于团队决策的基础上的，如果不能在众多方案中筛选出符合设计目标的方案，那么就可能造成设计开发活动的无目的性和不确定性，从而导致大量时间和财力的浪费。因此，我们应当高度重视对设计概念的评估，并在评估时建立起一套科学、有效的设计评估机制来指导设计评估活动的进行。

1）设计评估的标准

设计评估的目的是对设计方案中不明确的方面加以确定或者对待选方案是否达到最初的设计构想进行评价。要实现设计评估这一目的，就需要先建立起评估的标准。一般而言，设计评估标准的确定应考虑以下四个方面：

（1）技术方面：如技术上的可行性与先进性、工作性能指标、可靠性、安全性、宜人性、维护性以及实用性等。

（2）经济方面：如成本、利润、投资、投资回报期、竞争潜力、市场前景等。

（3）社会方面：如社会效益、对技术进步与生产力发展的推动、环保型资源的利用、对人们的生活方式与身心健康的影响等。

（4）审美方面：如造型、风格、形态、色彩、时代性、创造性、传达性、审美价值、心理效应等。

在设计实践中，往往会遇到这样的问题：参与产品开发的每一个成员对标准所包含的内涵可能会有不同的理解。因此，在标准设定开始时，就要在深入研讨的基础上形成关于标准的定义。要确定标准的准确定义，就要对评估标准包含的所有方面进行详细阐述和细化。例如，对于审美方面的产品色彩的定义就应当进行如下细化：色彩与功能和使用条件相吻合；色彩对比适度、协调；质地均匀、优良；色感视觉稳定，色彩区域形态的划分相一致。

2）设计评估的方法

目前，国内外已提出近30种设计评估的方法，概括起来可以分为以下三大类：

（1）经验性评价方法：当方案不多、问题不在复杂时，可根据评估者的经验，采用简单的评价方法对方案作定性的粗略分析和评价。例如淘汰法，是经过分析直接去除不能达到主要目标要求的方案或不相容的方案；又如排队法，是将方案两两对比加以评价，择优而用。

（2）数学分析类评价方法：运用数学工具进行分析、推导和计算，得到定量的评价参数的评价方法。常用的数字分析类评价方法有名次记分法、评分法、技术经济法及模糊评价法等。

（3）实验评价法：对于一些较为重要的方案环节，当采用分析计算仍没有把握时，有时就通过实验（模拟实验或样机试验）对方案进行评价，这种通过试验评价法所得到的评价参数准确，但代价也较高。

下面就常用的五种设计评估方法做详细介绍：

①排队法：该方法的基本思路是当出现众多方案而无法简单判断其中最佳方案时，将方案进行两两比较，其中较好方案打1分，较差的方案打0分。将总分求出后，总分最高者即为最佳方案，如图4.7所示，方案B为最佳。

②点评价法：该方法的特点是对各比较方法按方案所确定的评估标准进行逐一评估，并用符号“+”（即达到评估标准）、“-”（即未达到评价标准）、“？”（即条件不充分，需加以完整）、“！”（即重新检查设计）表示出来，根据评估的结果做出正确的选择。

图4.7

③排序法：就是将每一个经过清晰定义的评估标准根据设计的侧重点不同而进行排序。我们可以采取坐标方式对设计方案的众多设计标准的重要性进行分析和评估。设定评定标准中的每一项满分为5分，各项围成的面积越大则该方案的综合评定指数越高，如图4.8所示，方案B的总体评价比方案A高。

图4.8

图4.9

④语意区分评价法：是以特定的项目在一定的评价尺度内的重要性作为评价依据的主观判断方法。首先在概念上或意念上进行选择，进而明确评定的方向。一般，将概念或意念用可判断的方式进行表达，如以语言文字进行说明，或用图片直接表达。其次是选定适当的评价尺度。最后拟定一系列对比较强烈的形容词供评判时参考。具体方法可以是将评价的问题列为意见调查表，并拟定若干个表明态度的问题，评估者对各问题的回答分为“很同意”、“同意”、“不表态”、“不同意”、“很不同意”五种。

计分的方法：越趋向正面意义的分数，其分值越高；反之，分值越低。分析时，以“累积和”分值的高低作为计算标准。

从一般语意区分评价表（图4.9）可以看出，通过语意上的差别来评价产品造型质量，使所选的方案接近原产品计划的目标和市场性，这是语意区分评价法所发挥的重要作用。

⑤设问法：就是采用提问的方法来对方案进行评估。对方案的提问可以参照如下五个方面进行：

a.用户界面的质量：

产品的特征是否将其操作方法有效地传达给用户？

产品的使用是否直观？

所有的特征是否都安全？

是否已经确认了所有的潜在用户和产品的使用方法？

与具体产品相关的问题举例：把手舒适吗？旋钮能否容易而顺畅地旋转？电源开关容易找到吗？显示的内容是否容易读懂？

b.情感吸引力：

产品是否具有吸引力，它是否令人向往和打算拥有？

产品是否表达出产品应具有的品质感？

用户第一眼看到它时，能产生何种印象？

产品是否能激起拥有者的自豪感？

与具体产品相关的问题举例：家用空调器是否与家庭的氛围相匹配？汽车门关闭时的声音如何？该手动工具是否感觉坚固耐用？

c.维护和修理产品的能力：

产品的维护是否简便易行，是否一目了然？

产品的特征是否把拆卸和安装步骤有效地传达给用户？

与具体产品有关的问题举例：更换该产品（手机、MP3播放器……）的电池是否困难？拆卸和更换打印机的墨盒是否困难？

d.资源的合理使用：

在满足客户需求时，资源的使用情况如何？

材料选择是否合适（从成本和质量的角度分析）？

产品是否存在“过度设计”或“设计不足”的问题？

产品设计中是否考虑了环境、生态因素？

e.产品形象：

在商场中，顾客是否可以根据外观将它选出？

看过该产品广告的顾客是否能记住它？

产品是否强化了企业形象或与企业形象相吻合？

3.详细设计

方案获得认可后，就可以进入详细设计阶段。由于在详细设计阶段，对产品细节的设计决策对产品质量和成本有着实质性的影响，因此该阶段又被称为面向制造的设计（desige for m anufacturing）。详细设计要用到各种类型的信息，包括草图、详图、产品指标以及各种备选设计，对生产和装配过程的详细理解，对制造成本、生产量及生产启动时间的预测。因此，详细设计阶段是产品开发中涉及最广泛的综合活动之一，需要设计师与工程师、会计、生产人员密切合作来完成产品的设计。

在该阶段，产品的基本形态已经确定，现在面临的任务是对产品的细节进行推敲和完善，以及对产品的基本结构和主要技术参数进行确定，并根据已定案的造型进行工艺上的设计和原型制作。详细设计阶段对于产品设计师而言，主要有以下两个方面的工作需要完成：

1）设计制图

设计制图最终确定后，就进入了设计制图阶段。设计制图包括外形尺寸图、零部件结构尺寸图、产品装配尺寸图以及材料加工工艺要求等。设计制图为后续工程结构设计提供了依据，也是对产品外观造型进行控制，所有后续设计都必须以此为基准，因此这些图纸的绘制必须严格遵照国家有关标准进行。

2）模型（原型机）制作

检验设计成功与否，一般情况下利用模型就可以实现。但是为了更好地研究技术实现上的可行性，制作一台能充分体现造型和结构能实现产品全部功能的原型机不失为一个最好的选择。原型机可以将产品的真实面貌充分显现出来，并可以将在绘制草图和制作草模阶段所不曾发现的问题暴露出来。因此，制作模型及样机本身就是详细设计的一个环节，是对设计方案进行深入研究的一个重要方法。通过模型的制作，一方面可以对设计图纸进行检验和修正，另一方面也为最后的设计方案定型提供了依据，同时为后续模具设计的跟进提供了参考。

4.产品测试

方案细化后制作样机，并对样机进行人机工程学、使用寿命、市场反应、功能实现和维修等测试，针对测试中暴露出来的问题对方案做进一步改进，使产品在投入生产后的风险减至最低。

产品测试通常以如下三种形式依次进行：

（1）第一种形式是将设计方案同最初设计目标进行比较。对产品的测试应当由营销部门或一个单独的新产品管理小组来完成。这一技术工作需要得出产品原型与设计目标之间的差别，然后再与设计人员进行协商，如果产品原型同设计目标的差别可以被接受，就要对产品原型进行第二种测试，即重复进行早期的概念测试。

（2）第二种形式是产品原型概念测试。通过该测试来获得必要的数据，以决定是否对现有的设计概念进行调整。这是因为，随着设计开发时间的推移、设计人员的变更以及市场趋势的变化，已有的产品原型可能与设计目标不一致。在这一步工作中，设计人员的主要任务是去探寻消费者以及用户对产品原型的各种反应，而访谈是普遍采用的方式。产品原型通过概念测试就可以进一步更为深入的技术开发工作，从而使产品测试工作进入产品使用测试阶段。

（3）第三种形式是产品使用测试。产品使用测试的目的可以归结为五个方面：

①履行设计目标。

②获得对产品改进的设想。一直到产品投入市场的最后一刻都有可能得到完善产品性能或者降低成本的方法，产品使用测试可为其提出许多建议。

③了解消费者使用产品的方法。

④核对设计要求。设计人员要解决出现的各种问题，并在测试阶段对各种设计要求进行核对。

⑤揭示产品弱点。在不了解产品弱点的情况下，不能进行产品营销活动，而产品使用测试正是揭示这些弱点的，这就要求设计人员具有创造性和理想思维能力。

对产品原型进行全面测试后，就要结合测试中发现的问题进行修改，如功能、操作方式的改进，模具结合的合理性、经济性、安装方式、安装流程、安全性等。在上述修改工作完成后，就可以将产品的准确数据移交给制造部门，进行模具加工或小批量试产。

本例中锥形储水器的设计阶段就是一个多次迭代、多次反复的过程。设计是充分利用发散—收敛式思维，寻求解决问题的最优解，并为此不断地进行设计创意、评价和实验。

为了能够更加有效地获得可行性设计创意，奥古斯丁认为，设计创意的提出必须遵守产品的价格成本足够低廉，并能够在众多集水产品中取得成功能原则。起初，奥古斯丁想到了沙漠生活中人们常用的蒸馏水方法，即在向阳的位置挖一个宽1米、深0.5米的土坑，在坑地放一个用于储水的器皿，为增加水分，在坑内铺上新鲜的植物，用透明塑料薄膜盖在坑面上，并在器皿正上方压上重物，使薄膜成倒锥形。一段时间后，土壤和植物里的水分就会因温差蒸发出来凝结到薄膜上，在形成水滴，顺着斜面流入器皿。

根据这个传统方法，他设计出第一代产品，试图用一个方框内的倒角锥装置来进行蒸馏和凝结。为了对这个创意的可行性进行试验，他在真实环境中对该装置进行试验，经过反复的沙漠测试，揭示了该装置存在的主要问题：该装置的确可以凝结水，但1/3的水凝结在方形外壁上又流回了沙地；轻型的塑料容器不够防风，很难固定。

虽然第一个创意的装置及测试没有获得成功，但却为进一步开展设计取得了重要信息，此后，奥古斯丁继续寻找解决问题的设计创意。2001年2月，奥古斯丁由容器的形状方面想到了一个具有突破性的创意，他将容器的造型改为锥形，并在顶部装一个螺帽流口，底部配一个向内倾斜的环形集水槽底座，锥体由两片材料胶合在一起。然后，他亲手制作了一个简单的木制模型来测试这一创意。尽管这个创意很令人兴奋，解决了上一个创意中水滴外流及稳定性差等问题，但是相互连接的两片材料容易裂开，边缘常易沾上泥土。因此，这个创意仍然需要进一步的改进。

为了解决两片材料容易开裂的问题，同时要保证不增加产品生产的成本，奥古斯丁考虑了各种吹模成型的方法，但因为生产过程一些几何和物理学的原因，始终不能够将设计创意付诸实践。最后，在综合考虑材料、造型、成型工艺等多方面的因素并继续经历了100多次试验之后，他终于找到了实现锥体成型的方法，即采用一个真空的锥形工具，用一片材料来生产出锥形。奥古斯丁掌握了水锥成型时所需要的正确的温度和空气流速，并使用真空工具模型生产出第一个水锥。该水锥是由透明热成型聚碳酸酯制成的圆锥形自承重稳定装置，顶部装有一个螺帽流口，还有一个向内倾斜的环形集水槽底座。

水锥可以将盐分从咸水里分离出来而产生淡水，而需要的唯一动力就是阳光。这个装置的构造简单，相对于其他复杂的脱盐设备，其售价低廉、容易维护。水锥使用很简单，往配套的黑色平底盘内倒上3～5升咸水，将水锥罩在底盘上方，在阳光下黑色底盘吸收热量蒸发水分，水蒸气凝却在锥形罩上，并顺着罩子流下聚集在锥形罩底部的槽中。收集满后，快速地倒转锥形罩，拧开顶部的盖子，就可以收集蒸馏出的淡水了。

除了与黑色底盘配套使用，水锥也可以单独使用，将其放在一块沼泽湿地或者潮湿的土地上，也能够收集干净的淡水。

水锥经过使用和环境测试，被证明非常有效，每个水锥一天最多能够收集1.5升饮用水。同时，水锥的圆锥外形也接受了风洞测试，能够经受时速55公里的大风考验。此外，因为聚碳酸酯具有抗紫外线的功能，它有5年的使用期限，在这之后，还可以将它翻转过来做漏斗，用来收集雨水。