提高产品可靠性的途径

第2章　工业产品造型设计原理

2．1　系统化原理

2．1．1　概　述

系统论是美籍奥地利理论生物学家贝塔朗菲首创的一门逻辑和数学领域的科学。系统论首先从对理论生物学、非平衡态热力学和控制器的具体规律的研究上升到对复杂系统一般规律的研究，再上升到对一切系统的共同规律的研究。当然，系统论发展到今天已不仅仅限于此，而成为各个领域的革命性的新方法论。

系统论设计思想的核心是把工业设计对象及其有关设计问题，如设计程序和管理、设计信息资料的分类整理、设计目标的拟订、人—机—环境系统的功能分配和动作协调规划等视为系统，然后用系统论和系统分析的概念和方法加以处理和解决。所谓系统方法，即从系统观点出发，始终着重于从整体与部分之间、整体对象与外部环境之间的相互联系、相互作用、相互制约的关系中综合地、精确地考查对象，以达到最佳处理问题的一种方法。其显著特点是整体性、综合性和最优化。

（1）整体性

整体性是系统论思想的基本出发点，即把事物整体作为研究对象。各种对象、事件、过程等都不是杂乱无章的偶然堆积，而是一个合乎规律的、由各种要素组成的有机整体。构成系统的各层子系统各自均具特定的功能和目标，它们彼此分工协作以实现系统整体的功能和目标。构成整体的所有要素都是有机整体的一部分，它们不能脱离整体而独立存在；系统整体的功能和性质又是其各个组成部分或要素所不具备的。因此，如果只研究改善某些局部问题而其他子系统被忽略或不健全，则系统整体的效益将受到不利影响。整体性就是从系统的整体出发，着眼于系统总体的最高效益，而不只局限于个别子系统，以免顾此失彼、因小失大。

（2）综合性

系统论方法的目标是通过辩证分析和高度综合而使各种要素相互渗透、协调而达到整个系统的最优化。综合性有两方面含义：一是任何系统都是一些要素以特定目的而组成的综合体，如建筑就是功能、环境、技术、人文、艺术等组成的综合体；二是对任何事物的研究者必须从它的成分、结构、功能、相互联系方式等方面进行综合系统考察。

（3）最优化

所谓最优化，就是取得最好的功能效果，即达到选择出解决问题的最好方案的目的。最优化是系统论思想和方法的最终目标。根据需要和可能，在一定约束条件下为系统确定最优目标并运用一定数学方法等而获得最佳解决方案。

由此可见，系统论的设计思想主要体现在解决设计问题的指导思想和原则上，就是要从整体上、全局上、相互联系上来研究设计对象及有关问题，从而达到设计总体目标的最优和实现该目标的过程和方式的最优。

当今科学技术的发展已使产品中许多相关技术问题变得较容易解决，但是新产品的发明、创造和开发是与应用的科学基础强弱成正比的。由于在产品设计上可利用的生产设备、方法、技术、材料及加工方法等日渐繁多，工业社会组织和产品形态也渐趋复杂，而产品在市场上的需求趋势也随着生活水平的提高而变化。因此，现今已不像从前设计一件产品那样来得那么单纯。总之，现代设计的环境复杂化了，应考虑的问题和涉及的因素越来越多，设计师如欲在产品开发设计的全过程充分掌握其全盘性和相互联系以及制约的细部各种问题，一定要有系统的观念，这样才能更好地控制各设计因素，以便提纲挈领地解决问题。

2．1．2　系统化设计的理念

现代工业产品的系统化设计是把产品的开发设计、生产制造、市场销售3个方面作为一个统一的整体考虑，并运用系统工程的方法进行系统分析和系统综合，从而使产品的设计工作更有效、更合理地推进和展开。

传统的分析方法往往把事物（设计任务或产品系统）分解为许多独立的、互不相干的部分分别进行研究。由于是孤立、静止地分析问题，结论往往是有局限性的。系统工程的方法是从整体系统出发，在分析各组成部分之间的有机联系及系统与外界环境关系的基础上，通过综合评价，寻求解决问题的最佳方案。因此，它是一种比较全面的、科学的研究方法。

随着现代工业的不断发展，工业产品的开发设计与其生产体系、社会环境均有密切的关系。在产品设计过程中所涉及的生产设备、技术、材料及工艺等问题日趋增多；在产品功能和形态多样性的要求下，专业分工也日趋复杂；同时产品在市场上的需求趋势也随着人们生活水平的提高而不断变化。因此，针对众多的相关因素，运用系统分析和系统综合的方法，在产品定向开发的目标确定及产品定位设计的具体方案选择上，就可以作出较为客观的和正确的判断。

（1）产品定向开发

任何一件新产品的定向开发都要根据市场需求、社会环境的状况及企业本身的财力、物力、人力和技术条件确定。同时，产品开发又是一个专业群体的工作，绝非少数人或一个部门能够完成的，而是需要各部门（调查、管理、设计、生产、决策、销售等）协同工作。因此，围绕产品开发所做的各项工作及其相互间的关系都要做系统的计划和安排。只有在明确开发目标、开发条件、开发要求及工作关系的基础上，才能防止设计中的差错和片面性，避免人力、物力和时间的浪费。

（2）产品定位设计

当产品设计的目标确定之后，就要由设计部门根据各种资料进行产品的定位设计，即实施具体设计。在此阶段，工作的重点是对与产品有关的各种因素作详细分析，包括对产品结构、生产技术进行综合研究，以探求实现产品的最佳方案。

如果把产品作为一个系统对待，则该系统的因素包括功能、结构、材料、工艺、形态、色彩、表面装饰以及使用、维修、运输和环境影响等。这些因素互有联系、错综复杂，必须通过系统性的分析研究和综合优化，才能设计出符合人们需要和具有市场竞争力的产品。

2．1．3　系统化设计目标的确定

在开发一种新产品之前，先要进行需求分析、市场预测、可行性分析，确定设计参数和制约条件，最后作出详细的设计要求表，作为设计、评价和决策的依据。

（1）需求识别

任何产品的开发都是从某种需求的识别开始的。这种需求可能由用户提出，也可能由设计、经营人员分析得出。

认识一种需求的本身就是一个创造过程。需求识别是从社会、技术发展的实际出发，寻求所要解决的问题。因此，只有深入细致地观察社会、观察生活，只有不满足现状，才会感到有问题，才会去探索。

要注意发现潜在需求。许多知名的设计师都是在社会大多数人还没有意识到某种需求之前，就已经认识到了这种需求。在社会对电灯有明显需求之前，爱迪生研制电灯的工作已经进行了很长时间。日本近年来高级公寓渐增，但大多数缺少阳台，不便晾晒棉被，而高龄老人总希望棉被经常保持松软舒适。棉被烘干机的出现适应了这一潜在需求而获得畅销，其实它的构造与吹风机差不多。因此，问题通常不是解决技术上的难题，而是产生新的构思。

要善于抓住问题的实质。为了把衣物洗干净，设计师设计了洗衣机。然而他们没停留在用洗衣粉洗净衣物这一表面形式上，而是抓住“使脏东西脱离衣物”这一实质，进而设计了真空洗衣机、超声波洗衣机及电磁洗衣机等。

因此，新产品开发中最困难的不一定是科学技术问题，而是首先确定需要开发什么样的产品。

（2）调查研究

为了使产品开发与设计有充分的客观依据，必须进行调查研究，掌握可靠的信息。只有全面科学的调查研究，才是正确决策的前提和基础。调查应包括以下内容：

1）市场调查

市场调查包括市场的现实需求、潜在需求及发展趋势，产品的销售对象及可能销售量，用户对产品的功能、用途、形态、色彩、使用维护、包装及价格等方面的要求，与之相竞争产品的种类、优缺点和市场占有情况，竞争企业的生产经营实力和状况等。

2）技术调查

技术调查包括实用科技成果、新材料、新工艺、新技术状况，专利情报、行业技术、经济情报，有关技术标准与法规，与之相竞争产品的技术特点分析，竞争企业的新产品开发动向，等等。

3）社会调查

社会调查是面向企业生产的社会环境及目标市场所处的社会环境，包括有关技术经济政策（如产业发展政策、环境保护政策及安全法规等），产品的种类、规模及分布，社会风俗习惯，消费水平、消费心理、购买能力等。通过综合调查，明确要设计的产品总的发展趋势，本企业在国内外同行业中的位置，从而作出决策。

（3）设计要求

在调查研究的基础上，提出产品开发的可行性报告，一般包括以下内容：

①产品开发的必要性，开发产品的种类、寿命周期、技术水平、经济效益和社会效益分析，销售对象、销售情况预测。

②用户对产品功能、用途、性能、形态、色彩、价格、使用维护等方面的要求，有关产品的国内外水平、发展趋势。

③为了开发该产品需解决的设计、制造工艺、产品质量等方面的关键技术问题。

④投资费用、开发进度及经济效益的估计和预算。

⑤现有条件下开发的可能性及准备采取的有关措施。

经过可行性分析后，对准备进行开发的产品提出合理的设计要求和设计参数，并列成设计要求表。表中各项要求应尽可能定量化，并根据各项要求的重要程度分为必达要求、基本要求和附加要求。设计要求的参考项目和内容见表2．1。

表2．1　设计要求表的项目内容

2．1．4　系统化设计方案的选择

（1）产品设计系统

设计人员所设计的产品是以一定技术手段实现社会特定需求的人造系统。它是人—机—环境大系统中的一个子系统，也称为产品设计系统。与产品密切相关的、并给产品设计以一定约束的人的因素和环境条件因素称为产品设计系统的约束条件。

人的因素的约束包括人的生理和心理要求，如协调的人机关系、安全性、可靠性、通用性及审美性等。

环境因素的约束包括技术条件、生产条件、经济条件、市场趋势、设计进度等。

图2．1　产品设计系统示意图

产品设计系统是一种信息处理系统，输入的是设计要求和约束条件。设计师运用一定的知识和方法通过具体的设计手段，最后输出的是方案、图纸、文件等设计结果，如图2．1所示。随着信息和反馈信息的增加，通过设计师的合理处理，将使设计结果更加完善。

建立产品设计系统的目的是把一定的输入量转化为满足需求、符合特定目的的输出量。在完成输入到输出的转化过程中，系统所具有的工作能力和转化特性称为系统的功能。如电动机的功能是把电能转变为机械能，洗衣机的主要功能是把脏东西洗干净。

产品设计系统的功能是依靠产品的工作原理、内部结构及相关的形态等因素实现的。产品的系统性设计不同于传统设计，它不是先从产品结构着手，而是以系统的功能出发，进行功能分析，抓住问题的本质，进而扩大实现产品功能的多种方案的范围。这就极大地提高了多方案选择和优化的可比性，从而获得新颖和较高水平的设计方案。

（2）功能分解

产品系统是由互相联系的不同层次的诸要素组成的。为了更好地寻求实现系统功能，可将系统的总功能分解为比较简单的分功能。同时，为了使输入量和输出量的关系更为明确，转换所需的手段更为单一，一般分解到能直接找到解法的分功能（常称功能元）为止。通常按照解决问题的因果关系来分析分功能。如对平口虎钳功能的分解：为了“夹紧工件”，必须“施加压力”，前者是实现的功能，后者就是必需的手段。如果沿着这样的思路继续分解，实现加压的方式又有多种，如液体加压、气体加压、螺旋加压等。这样把系统的功能和实现手段层层展开，就可以使产品系统更清晰明了，从而获得多种解答方案。

图2．2　自动泡茶器的功能树

功能分解常用功能树的形式来表达。如图2．2所示为自动泡茶器的功能树。功能分解不仅是问题求解的手段，而且是获得认识事物的方法。许多工业产品只有在认清其分功能和求解手段之后，才能对其进行本质上的改造。例如，在螺纹连接中，其主要功能是连接，而实际上，它可分解成3个分功能，即定位、夹紧和保持。把分功能分离开，具体分析，寻求实现分功能的各种手段，就可分别设计出许多不同结构、不同形态的连接系列产品。

（3）分功能求解

分功能求解是在功能分解及最终确定分功能的基础上，进一步寻求实现分功能的基本手段、工作原理及其结构形式。

就设计师而言，分功能的求解过程是其对广泛科学技术知识的掌握能力与设计实践经验的综合体现。尤其在现代工业社会里要成功地开发一种产品，设计师不仅要掌握广泛的科学技术知识和具有一定的设计经验，同时还要具有及时地把现代科学技术成果向实用产品转化的能力，要掌握现代设计领域中的许多新理论和新方法。只有具备了扎实的设计基础和创造性的开发能力，在具体的设计中思路才会更广阔，求解方案才会更合理。

（4）方案综合与优化

方案综合与优化就是将系统中的各分功能进行合理组合，以得到多个方案，然后从中寻求最优秀的整体方案。

设计者可以将分功能（功能元）与分功能解列成矩阵形式，见表2．2中第一列A，B，…，N为分功能，对应每个分功能的行是分功能的解，如A1，A2，A3，…，Ai。在每一分功能解中挑选一个，经过组合就可以形成一个包括全部分功能的系统方案。从理论上讲，可以组成系统方案的数量为各行解法个数的连乘积。

表2．2　系统方案矩阵

表2．3为一个液墨书写器的系统方案矩阵。这个矩阵的分功能解可形成36（3×4×3）个系统方案。如A1—B1—C1，A2—B2—C2，…。其中，A3—B3—C3为一种新型签字笔。

表2．3　液墨书写器的系统方案矩阵

系统方案矩阵所产生的方案数目过大，难以进行评选。因此，要先剔除一部分不合理的方案，其中包括分功能解之间不相容的方案。如表2．3中的圆珠黏性墨C2与毛细作用B2是不相容的，因为黏滞力阻碍毛细作用。此外，如A1—B4—C2也是不相容的。对有关的设计要求、约束条件等不能满足的方案应去掉，如成本偏高、效率低、污染严重、不安全、加工困难、不适用等。

这样，通过筛选、优化，选择出较佳的少数几个方案供评价决策使用，以便确定出1～2个方案作为进一步设计的方案。

目前，产品的系统化设计方法已成为产品设计的有力工具，对提高产品的设计水平具有重要作用。

2．2　人性化原理

2．2．1　人性化概述

任何一件产品都是为了满足人的需要而设计的，因此，在产品塑造过程中任何观念的形成均以人为基本出发点、把人的因素放在首位。人性化观念的形成可追溯到远古时代。中国古代的儒家学说中就有人本主义思想。西方文艺复兴时期人本主义思想更得到了发展。随着资产阶级哲学思想在资本主义兴起以来的发展，“人性”“人本”等主题更加成为重要的内容。

人性是人的自然性和社会性的统一。在设计中，使用“人性化”这一概念是有其特定内涵和外延的，就是在设计文化范畴中提倡一种以提升人的价值、尊重人的自然需要和社会需要、满足人们日益增长的物质和文化需要为主旨的设计观。因此，不能把这里所说的“人性化”与社会历史、哲学观点中的“人性化”相比较，以免产生误解。

2．2．2　人性化的设计观

产品的人性化设计是现代工业设计的大趋势。由于任何工业产品都是为人设计的、都是供人们使用的，因而产品最终的命运要视产品与人关系的协调程度而定。

在工业化发展的一个漫长时期，人们曾忽略了在产品“物”的形态里还包含与人的生理、心理密切相关的多种因素，致使许多工业产品在设计中出现了种种不利于人的弊端而不久便被淘汰。于是，致力于改善这种状况的人性化设计伴随着人机工程学和设计美学的发展而成为当今最重要的设计观念。

人性化设计的理念在现代工业史上具有重要意义，它完成了从“人要适应机器和产品”到“机器和产品要适应人”的历史性转变。它以人为设计的中心，对工业机械或产品从环境、安全、可靠、使用、操作、心理感受等方面进行整体考虑和构思，并对人的生理、心理因素作出科学的定性和定量分析研究，从而提出人与产品、机器协调设计的理论依据。人性化设计的理念就是要把人的感性要求和理性要求融合到产品设计中去，使产品的功能和形态、结构和外观、材料工艺等众多因素都能充分适应人的要求，从而达到产品与人的完美统一。

人性化的设计观是工业设计经由导入期、发展期、成长期发展到现在的成熟期后而出现的一种新的设计哲学。它反对过去那种设计师只重视产品的功能和造型的思维和做法，而是要求设计师积极考虑其设计的产品在人们生活中发生什么作用和对周围环境的影响程度——人类生活并不仅仅需要物质上的满足，还有精神文化方面的需求，设计师需要凭借自己对生活的敏锐感受和观察力而为提高人类生活的品质作出贡献。这种设计观较之纯科学技术和商业竞争的设计原则更有意义。

人性化设计观念的实质就是在考虑设计问题时以人为中心展开设计思考。在以人为中心的问题上，人性化考虑也是有层次的，既要考虑社会的人也要考虑群体的人，还要考虑个体的人，做到抽象与具体相结合、整体与局部相结合、根本宗旨与具体目标相结合、社会效益与经济效益相结合、现实利益与长远利益相结合。因此，人性化设计观念是在人性的高度上把握设计方向的一种综合平衡，以此协调产品开发所涉及的深层次问题。在机械的海洋包围之中的人们都向往着人与人真诚交往的田园式生活。虽然技术的进步使人们的家务劳动和工作劳动减轻了，信息也变得更快捷，衣、食、住、行都比以往更充足和方便，但人们对于由此而构成的生活方式的进步并不那么满意并为此付出了巨大的精神和心理代价。信息化时代在带来巨大物质利益的同时也带来了许多现实问题，如人的孤独感、心理压力增大、自然资源枯竭、交通状况恶化、环境破坏等。这些问题的产生，其本质原因并不在于物质技术进步本身，而正是由于总体设计上的失衡，没有把人性化的观念系统地贯穿于人类造物活动之中。这些问题的出现也从反面证明提倡和强调人性化设计观念的重要意义。

概括地说，人性化设计观念的要点及其引申的原则大致包括以下方面：

①产品设计必须为人类社会的文明、进步作贡献。

②以人为中心展开各种设计问题，克服形式主义或功能主义错误倾向，设计的目的是为人而不是为物。

③把社会效益放在首位，克服纯经济观点。

④以整体利益为重，克服片面性，为全人类服务，为社会谋利益。

⑤设计首先是为了提高人民大众的生活品质，而不是为少数人的利益服务。

⑥注意研究人的生理、心理和精神文化的需求和特点，用设计的手段和产品的形式予以满足。

⑦设计师应是大众的服务员，要有服务于人类、献身于事业的精神。设计是提升人类生活质量的手段，其本身不是目的，不能为设计而设计。

⑧要使设计充分发挥协调个人与社会、物质与精神、科学与美学、技术与艺术等方面关系的作用。

⑨充分发挥设计的文化价值，把产品同影响、改善和提高人们的精神文化素养、陶冶情操的目标结合起来。

⑩用丰富的造型和功能满足人们日益增长的物质需要和文化需要，提高产品的人情味和亲和力，以发挥其更大作用。

把设计看成是沟通人与物、物与环境、物与社会等的桥梁和手段，从人—产品—环境—社会的大系统中把握设计方向，加强人机工程学的研究和应用。

用主动、积极的方式研究人的需求，探索各种潜在的愿望，“唤醒”人们美好的追求，而不是充当被唤醒者去被动地追随潮流和大众趣味，从而把设计的创造性和主动性发挥出来。

人性化的设计观念总是把设计放在改造自然和社会、改造人类生存环境的高度加以认识，因此要使产品尽可能具备更多的易为人们识别和接受的信息，提高其影响力。

人民是历史和社会的主人，超脱一切的人性化根本上是不存在的，因此在设计中要排除设计思潮中一切愚昧的、落后的、颓废的、不健康、不文明的因素。

注意正确处理设计的民族性问题，继承和发扬民族精神、民族文化的优良传统，从而为人类文明作出贡献。

人性化的设计观念是一种动态设计哲学，它并不是固定不变的，随着时代的发展人性化设计观念也需要不断地加以充实和提高。

设计的重要任务之一是使人的价值得到发挥和延伸。

时时处处为消费者着想，为他们的需求和利益服务，同时协调好消费者、生产者、经营者相互之间的关系等。

2．2．3　人性化设计观念应考虑的主要因素

在用人性化设计观念探讨人、产品与环境的关系时，影响产品在人性化的设计创造上所应考虑的因素，大体有以下几方面的因素应加以重点考虑——动机因素、人机工程学因素、美学因素、环境因素、文化因素等。

（1）动机因素

产品设计的出发点是满足人的需要，即是问题在先，解决问题的设计在后。人类生存必然会遇到各种各样的问题，也有许许多多的需求，产品设计就是为满足人类的某种需要而产生的。因此，产品设计的动机就是为了满足人们的物质或精神享受的各种需求。如图2．3所示为产品与人的需求之间的关系。

图2．3　产品与人的需求之间的关系

图2．4　马斯洛的人类需要层次论

由图2．3即可以明确设计所要探讨的范围和需要创造的价值类型。可见，人的需要问题是设计动机的主要成分。

人的需要是有层次的，一般而论，人类总是在较低层次的需要得到满足之后才会有更高层次的需要。按美国著名社会心理学家马斯洛的观点，人的需要层次可分为以下5个层次（见图2．4）：

①生理的需要。主要是指人类免于饥饿、口渴、寒冷等的基本需求。

②安全的需要。是指使人免于危险和感到安全的需求。

③爱和归属的需要。是指人免于孤独、疏离而加入集体，接受别人的爱和爱别人的需求。

④尊严的需要。是指要求受人尊敬、有成就感等需求。

⑤自我实现的需要。是指人要求发挥自己潜能、发展自己个性、要求表现自己的特点和性格等需求。

以上分类虽尚有争议，但至少能提供关于人的需要的大致情况，使设计者能方便地对人的需要有一个基本了解。在上述需要中，生理需要最为基本、位于最低层次；自我实现的需要最为复杂、位于最高层次。这是一种心理学的分类，在产品设计上也不能完全以此作为依据，应当综合分析产品所要满足的最主要需求和有影响的需求而不能固于上述的分类。一般而言，与设计关系最为密切的需求因素可归纳为3个方面：生理性需求、心理性需求和智能需求。

1）生理需求

生理需求是人们生活、生产、劳动、工作中必要的需求，不能满足这种需求就会给人带来困难以至无法生活和工作。对待这类需求，最重要的观念就是借助产品的使用功能来弥补人们无法达到或不方便完成的许多工作。这种为满足基本生理需求所做的设计，其实就是把设计看成是人类本身系统的再延伸。例如，电话的设计就是使听觉能力的再延伸，自行车、电动车也可视为人行走能力的再延伸，计算机则可理解为人脑的延伸。又如，各类椅子、床等的设计，就是为了弥补人们自身承担支撑能力不足而产生的。

2）心理需求

审美需求、归属需求、认知需求和自我实现的需求都属于理性需求范围。产品设计中的造型美观、精致等一些使人赏心悦目的要求，就是出于这方面的考虑。为满足这种需求，对设计的要求是很高的。例如，要求产品适合人性要求，要求体现某种使用者的身份、地位、个性，要求满足使用者的成就感和归属要求等。又如，一块高档的手表需要几千甚至上万元，它与普通手表在功能上毫无差别，但价格却相差甚远，大多数佩戴这种手表的人已经把它看成是身份的一种象征，它满足了使用者对物质的追逐感，因而它其实就是一种心理的需求。人的心理需求随着社会文化、国家经济和生活水平的不断提高而向内容更广泛、层次更高级的方向发展。可见，人的心理需求在现代工业产品设计中的地位越来越重要。

3）智能需求

智能需求是一种无形的但却对人有重要意义的需要。智能需求主要是指信息、知识、理论、方法、技术等方面的需求，这些也都是人类生活所必需的内容。这类需求一般指设计的产品对人有一种特别的意义。例如，现代计算机代替算盘的设计、现代电子衡器代替以前机械衡具的设计、现代办公系统的设计等都是为了满足人们的这种需求。广义上讲，现代符号语言的设计也是为了提高信息传递高效、简便、可靠的要求而设计的，也是为了满足人们的智能需求。

（2）人机工程学因素

人性化设计观念首先考虑的是人们需求的动机因素，其次即是人与产品之间的关系因素，这方面的因素就是人机工程学因素。无论是工程设计或是工业设计都必须研究人机工程学，它不仅可帮助工程师选择最好的机械装置和结构，而且可影响产品设计师的设计观点。设计离不开人机工程学指导，产品设计必须应用该学科的原则和方法，以使富于人性化的设计成为可能，设计的重点应放在人的知觉信息安排和人对产品操作的合理性上，在以人为中心的前提下使产品适合人的使用而不是要人去适应产品。

产品的设计重点应放在操作者方面。一般而言，反复性或持久性的使用动作都会受到人体尺寸的影响，包括静态的和动态的人体测量尺寸的影响。设计时，要考虑产品能满足大多数使用者的操作适宜性要求，这是人机工程学对设计的首要的影响因素。此外还有心理、环境、精神方面的影响因素等。例如，要设计婴儿床，就必须了解婴儿的骨髓、身形、体重以及儿童的生长状况，乃至平时细微的小动作。这时要将婴儿作为特殊的使用人群来定位，设计师的一切设计活动都是围绕他们服务的。另外，对于社会上特殊人群的考虑，如残疾人，他们在心理和生理上都存在障碍，是社会应当给予更多关心的一类人群，在设计产品时就应该将这类人群的特殊人机因素考虑进去，尽量对他们的生理缺陷进行弥补，这些都是人机工程学的研究范畴。

在具体设计中要考虑的人机工程学因素主要包括以下方面：

①运动学因素。即研究动作的几何形式，探讨产品操作上的动作形式、人的操作动作轨迹以及与此有关的动作协调性和韵律性等。

②动量学因素。即研究动作及其产生动量的问题，如水龙头把手和打火机的设计等。

③动力学因素。主要讨论产品动态操作上所需花费的力量、动作的大小等。

④美学因素。主要指在形态设计方面如何满足人的精神审美要求。

⑤心理学因素。主要探讨操作空间和动作等对人的安全感、舒适感、情绪等方面的影响。

（3）美学因素

美学是一种研究和理解“美”的学问。对于产品设计而言，美学因素是指以人为主要对象评判产品美的水准及其塑造美的方法，其中涉及人的视觉、听觉、触觉及其感受的对象。产品设计中的美学问题表现在很多方面，如在听觉（音质美）方面，洗衣机定时蜂鸣器的音质、门铃的音质等就是设计中应考虑的重要问题，应以使人产生美感为目标；在视觉（造型美）方面更是产品设计的一个重点；在触觉（材质美）方面，各种把手、按键、旋钮等的设计就应考虑人接触以后不能产生不舒服的感觉而要使人有一种美的感受。

产品设计中所要讨论的美学问题是整个美学领域的一部分，可称为设计美学或技术美学。从人性化设计思想考虑，最主要的是研究符合人的审美情趣的产品设计需要考虑的因素。以下8个方面的因素需在设计中加以强调：

①视觉感受和视觉美的创造。

②审美观和美感表现。

③听觉感受和听觉美的创造。

④触觉感受和触觉美的创造。

⑤美的媒介及其美学特性的发挥。

⑥美的形式。

⑦美感冲击力和人的适应性。

⑧美学法则和方法等。

（4）环境因素

通常环境对产品设计的影响包括微观和宏观两个层次。所谓微观层次，是指产品使用的实际环境，它对产品设计的影响往往是显性的。所谓宏观层次，是指从更大的方面看产品所处的特定的时空，它对产品设计的影响一般是隐性的，如法律、法规、社会状态、文化特点等的影响。

在此主要讨论实际环境的影响。

1）形式方面

人们生活中的实际环境是随着时代发展而变化的。产品的设计开发，特别是与人关系密切的产品的设计应使人有意识或无意识地感受到产品与环境的协调。例如，现代生活用品的设计均不可避免地受到建筑设计的影响，即是说与现代建筑的形式、风格、设计思想有一种潜在的联系，一般呈现出和谐、统一的大趋势，同时建筑设计也受产品设计的影响，家具的设计就是一例。

新材料、新结构、新风格等对产品设计的影响是明显的，产品设计不可避免地都要打上时代环境影响的烙印。20世纪30—40年代盛行的流线型风格，即影响着汽车、其他交通工具乃至许多与流体力学毫无关系产品的设计。在当前信息化时代环境下，计算机和办公自动化产品的设计正影响着无数产品的设计风格，简洁、功能性的造型风格已在多数产品上得到体现。大环境的特点影响人们的价值观念和生活态度，这是人性化设计观念中必须考虑的因素，忽略了这种影响就难以使人性化设计思想真正实现。

2）物理方面

从物理方面考虑的环境因素主要是指产品与人的操作环境的关系问题。产品在使用时必然受到照度、温度、湿度、声音及其他物理因素的干扰和影响，从而对产品的设计提出各种应予以考虑的问题。从人性化设计观念考虑这些因素的影响，就是要从人的角度分析这些物理因素的作用，使之对产品的不利影响减至最小，从而创造宜人的环境，使人在使用产品时有良好的安全感和舒适感，使人的因素得到可靠保证。

（5）文化因素

在人们生活的环境中存在的一切有关事物，包括衣、食、住、行等方面的产品甚至交通标志、传播媒体及一切器物设施等，即形成了我们生活的整个环境。在这个大环境中，有形的物理环境对产品设计有显性影响，其中又有一些无形的、隐性的影响因素，如人们的传统、习俗、价值观念等可列为文化因素加以讨论。文化因素也是环境因素的一个重要方面。

产品设计往往可影响人们生活中的文化问题，甚至可导致新的生活文化形态的形成。它对社会影响的大小依赖于该设计是否合乎人们的传统习俗或思维方式。符合时代文化特点的产品设计广泛地进入人们的生活之后，即对人们的生活产生巨大影响，甚至改变着人们的生活形态。一般而言，一件产品只有符合特定的文化特性、满足某种功能需求并表现出与时代精神和科技进步的协调关系，才能进入人们的生活。不可设想忽略文化因素而勉强地把科技引入人们生活会有多大意义及其实现的可能性会有多大。例如，想把自动提款机引入不发达的城镇或农村的计划可以肯定会失败，这是由于对文化因素没有认识清楚而造成的后果。因此，文化因素在工业设计中是必须加以考虑的。人们的生活习俗和价值观念对产品设计也有相当的影响力。当前，轻、薄、短、小的设计观念即是与目前人们的普遍价值观念相联系的。

总之，产品设计的人性化考虑是受多种影响因素制约的。虽然在讨论这些影响因素时是分别叙述的，但可以看出这些因素又是难以清楚划分开的，如环境因素也包括有文化因素，而环境因素又部分地包含在人机工程学因素之中，等等。因此，应该有一种系统的整体观念，把动机的、人机工程学的、环境的、文化的、美学的因素有机融合起来加以综合分析，以此设定产品设计的目标。人性化既是一种思想也是现实的设计行动，应通过各种设计方法和技术把理想化为切实的行动。

2．2．4　人性化设计的表现形式

设计师通过对设计形式和功能等方面的人性化因素的注入而赋予产品以人性化品格，从而使产品具有情感、个性、情趣和生命。产品的人性化设计的表现形式有以下5种：

（1）产品造型的人性化设计

设计中的造型要素是人们对设计的最重要的关注点，设计的本质和特性必须通过一定的造型而得以明确化、具体化和实体化。意大利设计师扎维·沃根于20世纪80年代设计的Bra椅子虽采用了传统的椅子结构，但椅背设计采用柔软而富有曲线美的女性形体造型，人坐上去柔软舒适而浮想联翩，极富趣味性。1994年意大利设计师设计推出的Lucellino壁灯模仿小鸟造型，并在灯盏两旁安上两只逼真的翅膀，在高科技产品中融进了温馨的自然情调，一种人性化的氛围扑面而来。

图2．5　一种电脑机箱的设计造型

（2）产品色彩的人性化设计

在设计中，色彩必须借助和依附于造型才能存在，必须通过形状的体现才具有具体意义。色彩一经与具体的形状相结合，便具有极强的感情色彩和表现特征，从而具有强大的精神影响力。现代设计秉承包豪斯的现代主义设计传统，多以黑、白、灰等中性色彩为表达语言，体现出冷静、理性的产品设计理念。当看到具有人情味的产品时，消费者的心情便为之一振并豁然开朗。原来电视机、电冰箱、电脑等高科技产品也可以是彩色的，连汽车轮胎都可以设计成五色斑斓的。在现代设计的色彩运用中，更多地融入了时代的和设计师及消费者个人的情感、喜好和观念。如图2．5所示为一种电脑机箱的设计造型。

（3）产品材料的人性化设计

现代设计师常在工业设计中采用或加进自然材料，通过材料的调整和改变而增加自然情趣或含情脉脉的情调，使人产生强烈的情感共鸣。20世纪80年代德国设计师为发育迟缓儿童设计的学步车曾获国际工业设计大奖。该设计并没有选用伤残人器械上常使用的那种闪着寒光的铝合金，而采用打磨柔滑的木材制作，再涂上鲜亮美丽的红漆并配一玩具积木车，产品工艺虽简单却受到国际工业设计界好评，其根本原因就在于设计者通过对材料的用心选择、色彩的精心搭配和功能的合理配置表现出了一种正直的思想和对人性的关怀，让孩子不感到它是医疗器械，而是令人亲近和喜爱的玩具，从而使其打消自卑感、增强生活勇气且有利于孩子健康人格的形成。

（4）产品功能的人性化设计

好的功能对于一个成功的产品设计来说十分重要。人们之所以对产品有强烈的需求，就是想获得其使用价值——功能。如图2．6所示为为残疾人设计的坐便器。

如何使设计的产品功能更加方便人们的生活，更多、更好地考虑到人们的新的需求，是未来产品设计的一个重要出发点。一句话，未来产品的功能设计必然会更加具有人性化特点。例如，在超级市场的购物车架上加一隔栏，有小孩的购物者在购物时就可将小孩放在里面，从而使购物行为更方便和轻松；在购物车上加一个翻板，老年人购物时累了可以当靠椅坐下休息，尊老爱幼的美德就这样体现在细微的设计细节之中了。如图2．7所示为多功能超市购物车。

图2．6　为残疾人设计的坐便器

（5）产品名称的人性化设计

借助于语言词汇的妙用给产品一个恰到好处的命名，往往是设计人性化的“点睛”之笔。如同写文章一样，一个绝妙的题目能给读者以无尽的想象，让人心领神会而怦然心动。如图2．8所示为不烫手的杯子。如图2．9所示为GK设计集团设计的一款休闲椅，命名“催眠”，不仅给人一种懒洋洋地享受，而且可带给人们许多思考和梦想，其给人的情感体验是不言而喻的。

图2．7　多功能超市购物车

图2．8　不烫手的杯子

总之，大多数产品都是为人而设计的。就产品设计的本质而言，任何观念均需以人为基本出发点，以人性化为主应看作是首要的设计理念。注重人性化的设计，正是工业设计所追求的崇高理想，即为人类创造更舒适、更美好的生活和工作环境。如图2．10所示为一种方便好用的缠线器。

图2．9　“催眠”休闲椅

图2．10　缠线器

2．3　可靠性原理

可靠性是衡量系统或产品质量的主要因素之一。所谓可靠性，是指系统、产品或元件、部件等在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力。“规定的时间”是可靠性定义中的重要前提。一般而言，系统的可靠性是随时间的延长而逐渐降低的，因此，可靠性总是对一定的时间而言的。“规定的条件”通常是指使用条件、环境条件和操作技术等。不同条件下同一系统或产品的可靠性是不一样的。产品的可靠性及其可靠性设计与人机工程学一样，是现代工业产品设计中的重要环节之一。

2．3．1　可靠性指标及其量值

（1）可靠度

产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率定义为可靠度R（t），失效的概率定义为不可靠度F（t）。它们都是时间的函数。可靠度与不可靠度为互逆事件，因此由概率定义得

R（t）＋F（t）＝1或R（t）＝1－F（t）

通常情况，R（t）≥0．90时，即表示可靠度比较高。

（2）失效率

失效率是指工作到某时刻尚未失效的产品在该时刻后单位时间内发生失效的概率，用λ（t）表示。失效率的观测值为在某时刻后单位时间失效的产品数与工作到该时刻尚未失效的产品数之比。

（3）平均无故障工作时间

平均无故障工作时间（MTBF）是指对于可以修复的一个或多个产品在它使用寿命期内的某个观察期间累计工作时间与故障次数之比。

（4）有效度

有效度是指在某个观察期内，产品能工作时间对能工作时间和不能工作时间之和的比。

它可表示为

式中　A（t）——有效度；

U——产品能工作时间；

D——产品不能工作时间。

以上是可靠性的部分主要指标。这些指标可从不同侧面反映可靠性水平。产品的可靠性指标必须根据产品的设计和使用要求确定。例如，工程机械常采用有效度作为可靠性指标；数控系统经常采用MTBF作为可靠性指标；汽车则可采用可靠度、MTBF或里程数作为可靠性指标。

选择出产品可靠性指标后，必须确定这些指标的量值。量值定得过低，不能满足使用要求，甚至完全失去使用价值，有的还会造成严重后果。如果指标的量值定得过高，从使用角度来讲虽然有利。但会造成额外的经济损失，延长工程周期。因此，科学地、合理地确定产品可靠性指标，对提高产品的可靠性具有十分重要的意义，通常可采用参照同类产品的可靠性指标确定。例如，对于工程机械，常规定其有效度A（t）＝0．9，机床数控系统一般可取MTBF＝3 000 h；又如，汽车常规定公里数为目标量值，底盘为12×104km，传动系统为8．5×104km，电气系统为5×104km，附件为3×104km。另外，还可先由可靠性分析模型和可靠性预测方案预测产品的可靠性指标，再由预测值确定产品可靠性指标的量值。

2．3．2　影响系统可靠性的因素

（1）系统完成的功能容量和精度（主要功能参数变动范围）

功能增加，使系统复杂化，导致可靠性下降。功能参数精度要求高，也将降低系统的可靠性。

（2）系统工作要求的寿命和外界条件干扰

可靠性即意味着要在全部外界条件变化和干扰下正常进行工作并完成系统功能。

（3）组成系统的结构和元件的质量

系统是由许多分系统、子系统和元件组成的，它们的可靠性及相互间的构造关系影响整个系统的可靠性。要保证一定的可靠性，往往需要在质量、成本、功率、备份等方面付出一定代价，故可靠性问题实际上也需要考虑优化。

2．3．3　提高产品可靠性的途径

产品不可靠多由使用过程中产品失效而引起。一件具体产品均由各种零件和部件组成，零部件失效即会引起整个系统失效，其中有主要失效、致命失效和次要失效之分。

提高可靠性的途径主要有3个方面，即设计、生产加工和使用维修。从设计方面来看，主要有以下3方面。

（1）人机系统综合考虑

设计时应考虑人与机的特性，搞好功能分配，同时要考虑轻便、灵活、舒适宜人、不易失误等，而且要考虑到环境因素。

（2）简单性与冗余性辩证分析

一般而言，系统越简单越可靠，但也并不尽然，有时过于简单反而不可靠，如省略了联动、互锁、保险、限位等机构系统就不安全。当然，也不是越复杂就越可靠，只要有必要冗余性即可，片面追求“复杂新颖”以示“高级水平”的做法是不可取的。

（3）原材料与零部件有机选配

原材料与零部件也并非一定越高级越好，主要取决于部位的重要性和特性，含油轴承在高速轻便旋转运动中的可靠度要比滚针轴承高。也不一定寿命越长就越好，如果一项产品更新周期为5年，则所有的零部件、原材料的寿命就不应超过这个寿命太多，否则产品需报废时许多零部件都完好，会造成资源浪费。

可靠性设计的全部工作包括硬件和软件，包括从设计制造到使用维修，还包括进行价值工程核算等，因而不能单纯追求可靠性。

2．3．4　产品可靠性的设计步骤

可靠性设计的步骤如下所述：

（1）明确可靠性级别的主要指标

可靠性级别的主要指标包括：系统的可靠性级别和要求；系统的工作环境条件；运输、包装、库存等方面的情况；易操作性、易维修性、安全性要求；高可靠零件明细及其试验要求；薄弱环节的核算；制造和装配的要求；管理、使用、保养、修理的要求。

（2）可靠性预测

可靠性预测包括：以往的经验和故障数据；今后的发展和评估意图；预测值与期望值接近的可能性；获得高可靠性的方法；薄弱环节的消除和新生薄弱环节；提高可靠性的裕度和协调各种参数；故障率的预测；对维修性和备件的预测。

（3）可靠度分配

可靠度分配包括：整系统与分系统可靠性的关系，即分系统对总系统可靠性的贡献度；分系统动作时间表和负载谱；满足可靠度的费用；把可靠性分配到重要零件及组件上；修正误动作的方案；保证可靠性的试验。

（4）制订设计书

制订设计书包括：设计方案的综合权衡因素；设计方法自身的可靠性；试验方案和计划：选择设计方案；提出保证可靠性的设计书（包括系统的可靠性设计和重要零件的可靠性设计等）。

2．4　美学原理

美是人类在物质的和精神的生存环境中表现出来的一种天性，是一种社会和物质文化现象，它的历史与人类一样久远。有史料记载的对美的表达和研究，在我国始于春秋时期的孔子，在欧洲则始于公元前6世纪（相当于我国西周时期）古希腊的毕达哥拉斯、柏拉图和亚里士多德，他们都对美有过论述。美是以研究美、美的存在、美的认识和美的创造为主要内容的一门学科，它研究的范围很广。随着时代进步和科学技术的不断发展，美学也与其他学科一样不断扩充自己的研究范围和探索对象，如研究美与生产实践关系的技术美学、研究美与人类生活关系的生活美学、研究美与艺术关系的艺术美学。

工业产品的美有两个显著特征：一个是产品外在的感性形式所呈现的美，称为“形式美”，另一个是产品内在结构的和谐、秩序所呈现的美，称为“技术美”。无论是外在的易感知的形式美，还是内在的不易感知的技术美，两者的要素则是相互联系的。在产品造型设计中，只有把这两方面的要素有机地统一起来，才能使产品达到真正的美。

2．4．1　产品造型的形式美法则

形式美是指构成事物的外在属性（如形、色、质等）及其组合关系所呈现出来的审美特性，它是人类在长期劳动中形成的审美意识。在产品造型设计中必须遵循这些规律并加以灵活运用。任何艺术作品离开形式美，它就会失去魅力、不能起到感染人的作用。

形式美法则是人们在长期生活实践特别是在造型设计实践中总结出来的规律。人们总结大自然美的规律并加以概括和提炼、形成一定的审美标准后，又反过来指导人们造型设计的实践。因此，形式美法则既是造型实践的产物又是造型设计的基本方法。然而，时代总是不断发展的，形式美法则必然也要随着时代进步而变化、发展和不断完善。下面对几种形式美法则作简要介绍。

（1）统一和变化

统一和变化是对立统一规律在艺术上的体现，是造型中比较重要的一个法则。

统一是指同一个要素在同一个物体中多次出现，或在同一个物体中不同的要素趋向安置在某个要素之中，统一的作用是使形体有条理、趋于一致，有宁静、安定感，它是为治乱、治杂、治散而服务的。

变化是指在同一物体或环境中要素与要素之间存在着差异性，或在同一物体或环境中相同要素以一种变异方法而使之产生视觉上的差异感。变化是刺激的源泉，能在乏味呆滞中重新唤起活泼新鲜的兴味。但是，变化必须以规律作为限制，否则必然导致混乱、庞杂，从而使精神上感觉烦躁不安、陷于疲乏。

任何艺术作品中，强调突出某一事物本身的特性称之为变化，而集中它们的共性使之更加突出则称之为统一。统一和变化是造型设计中的一对矛盾，可以说它是处理产品的局部与整体达到统一、协调、生动活泼的重要手段。在造型设计中，应该以统一为主、变化为辅，在统一中求变化、在变化中求统一。这样在整体的设计中，就会既保持整体形态的统一性又有适度的变化。否则，若只有统一而没有变化，就会失去情趣感，易于形成死板、单调；而若只有多变则无主题，使视觉效果杂乱无章、陷于疲劳，所以变化必须在统一中产生。如图2．11所示为一款休闲椅。

图2．11　休闲椅

在工业产品造型设计中，无论是形体、线型、色彩和装饰都要考虑统一和变化这个综合因素，切忌不同形体、不同线型、不同色彩的等量配置，必须有一个为主，其余为辅。为主者体现统一性，为辅者起配合作用，体现出统一中的变化效果。具体做法是统一中求变化，变化中求统一。这一原则不仅适用于设计一件产品，也适用于环境设计，小至房间设计大至区域规划均需遵循这一原则。

（2）比例和尺度

1）比例

比例是指造型的局部与局部、局部与整体之间的大小对比关系以及整体或局部自身的长、宽、高之间的尺寸关系，一般不涉及具体量值。实践中运用最多的是黄金分割比例，此外还有均方根比例、整数比例、相加级数比例、人体模度比例等。

①黄金比和黄金比矩形

图2．12　线段的黄金分割

图2．13　线段黄金分割作图法

如图2．12所示，将一直线线段l分成长短两段，使其分割后的长段（x）与原直线（l）之比等于分割后的短线段（l－x）与长线段（x）之比。这样的分割称为“黄金分割”，即x／l＝0．618。

将直线划分为黄金分割比的方法很多，几何作图法较为常用，如图2．13所示。

所谓黄金比矩形，是指短边与长边之比为0．618∶1的矩形。求取黄金比矩形可以在正方形的基础上进行作图，如图2．14、图2．15所示。

图2．14　黄金比矩形作图法（一）

图2．15　黄金比矩形作图法（二）

黄金比矩形具有肯定外形的美感，同时在视觉上能产生独特的韵律美感。从古至今，黄金比和黄金比矩形在造型艺术上始终具有很高的美学价值。例如，我国古代的秦砖汉瓦，世界上著名的巴黎圣母院、维纳斯女神塑像等都是根据黄金比例创造出来的。

在工业造型设计中，除了产品的外形、面板的设计应用这种比例外，在表面材料质感处理上设计师也常用黄金比例。

当然，任何一种规律都不是僵死的，即使被称为“黄金分割比例”也允许有一定宽容度。随着人们审美观念的变化、审美要求的不断提高、审美情趣的不断变化和物质技术的不断进步，如结构力学和材料科学的发展，各式各样的新材料、新工艺不断出现，同样也会产生新的比例关系，设计师和艺术家在灵活运用的同时更要有创新精神，不应拘泥于黄金律的约束，要敢于追求突破和大胆变化。例如，艺术大师米开朗琪罗就常把雕像作品的身躯塑造成头长的9倍、10倍甚至12倍，目的是为人们创造出在自然形象中找不到的理想美，如图2．16所示。

图2．16　米开朗琪罗的雕塑作品

图2．17　根号矩形作图法（一）

②根号矩形

根号矩形又称平方根矩形，其特点是矩形的宽长之比分别为等一系列比例形式所构成的系数比例关系。其作图方法主要有以下3种：

a．先画出边长为1个单位长的正方形，然后以此正方形对角线为半径、以A为圆心作弧交AB延长线于E点，如图2．17所示。

这样以AD为短边、以AE为长边的矩形，即矩形。依次用相同作法，即可得矩形和矩形。

b．先作一正方形，以某顶点为圆心、以边长为半径在正方形内画弧与对角线相交于一点，再通过此点画与底边平行的线，则得矩形。以同样的方法依次画下去，即得形、形、矩形，如图2．18所示。

c．先画正方形，以其对角线作为一长边、正方形边长为短边即可构矩形。以矩形的对角线为一长边、正方形边长为短边即构成矩形。以同样的方法反复画下去，可画出一系列根号矩形，如图2．19所示。

图2．18　根号矩形作图法（二）

图2．19　根号矩形作图法（三）

在现代工业产品造型设计中比例关系符合人们的现代审美需求，故这3个比例的矩形已被广泛采用。

③整数比例

整数比例是以正方形为基本单元而组成的不同的矩形比例。具体为1∶2，1∶3，…，1∶n等长方形。这种比例具有明快、均匀的美感，在造型设计中工艺性好，适合现代化大生产要求，在现代工业产品造型设计中使用广泛。但比例大于1∶3的一般较少采用，因为它们易产生不稳定感。

此外，还有相加级数比例（弗波纳齐级数）、等比数列比、调和数列比、贝尔数列比等在工业产品造型中常被采用。

2）尺度

所谓尺度，是以人体尺寸作为度量标准，对产品进行相应衡量，表示造型物体体量的大小以及同它自身用途相适应的程度。概括地说，尺度即是指产品与人两者之间的比例关系。

①尺度与产品的物质功能有关。如机器上的操纵手柄、旋钮等，其尺度必须较为固定，因为它们必须与人发生关系，其设计要与人的生理、心理特点相适应，由此确定其尺度。如果单纯考虑与机器的比例关系而使这些操纵件尺度过大或过小，势必造成操作不准确或失误。

②产品尺度可在产品物质功能允许范围内调整。良好的比例关系和正确的尺度对于一件工业产品而言都是重要的，但首先解决的应该是体现物质功能的尺度问题。因此在造型设计中，一般先设计尺度，然后再推敲比例关系；而当两者矛盾较大时，尺度应在允许的范围内作适当调整。例如，男表与女表在尺度上的差别是被限制在一定范围内的。这种限制范围是表的物质功能所允许的。如果因女表做得太小而看不清时间或男表做得太大而无法戴在手腕上，都会失去手表的物质功能。又如，微型汽车的车门，若按车身造型比例设计就会使车门尺寸过小而使乘员根本无法进出。因此，在造型设计中比例和尺度应综合考虑、分析和研究。

（3）对称和均衡

图2．20　对称的家具

对称平衡法则来源于自然物体的属性，是动力和重心两者矛盾统一产生的形态。对称和平衡这两种不同类型的安定形式，也是保持物体外观量感均衡、达成形式上稳定的一种法则。

对称是指以物体垂直或水平中心线为轴，其形态上下或左右对称，如图2．20所示。对称具有一种定性的统一形式美，给人以严肃、庄重、有条理的静态美，一般宜表现庄严性或纪念性产品或作品，也适合于会场或某种仪式的总体布局。工业产品的造型设计大多采用对称形态。一方面是产品物质功能的要求，如飞机、汽车、火车、轮船等；另一方面是采用对称形式造型可给人们增加心理上的安全感，使产品的功能与造型获得感受上的一致、产生协调的美感。对称也视为均衡的特例，它是一种等形等量的平衡，其支点肯定置于对称轴上，同时视觉中心也在对称轴上，如图2．21所示。

均衡是指组成产品的各部分形体或体量之间前后、左右相对平衡的关系，是对物体长期观察和认识中形成的一种心理感受。它具有一种变化、活泼的感觉。均衡在视觉上可给人一种内在的、有秩序的动态美，它比对称更富有情趣，具有动中有静、静中寓动和生动感人的艺术效果。均衡也是衡量产品造型美的主要标准，如图2．22所示。均衡的形式法则一般以等形不等量、等量不等形和不等量不等形3种形式存在。

图2．21　对称的形式

图2．22　均衡的形式

对称和均衡形式美法则在实际使用中往往将对称和均衡同时考虑。有的产品的总体布局可用对称形式而局部则采用均衡法则；有的产品在总体布局上采用均衡法则而局部采用对称形式；也有的产品由于物质功能需要造型必须对称，但在色彩和装饰设计上则采用均衡法则。总之，对称和均衡法则应综合考虑、灵活运用，以增强产品在视觉上庄重大方且不失活泼的感觉。

（4）稳定和轻巧

人们在使用产品时在心理上总是希望是安全的，因此，在产品设计中首要的问题是要求产品在工作状态是安全和稳定的，稳定也是一种美的表现。

稳定是指造型物上下之间的轻重关系。稳定的基本条件是物体重心必须在物体支撑面以内，且重心越低、越靠近支撑面中心部位，其稳定性越大。稳定可给人以安全、轻松的感觉，不稳定则给人以危险和紧张的感觉。在造型设计中稳定表现有“实际稳定”和“视觉稳定”两种。实际稳定是指产品实际质量重心符合稳定条件所达到的稳定。视觉稳定是指以造型物体的外部体量关系衡量其是否满足视觉上的稳定。

轻巧也是指造型物上下之间的轻重关系，即在满足“实际稳定”前提下通过艺术方法而使造型物给人以轻盈、灵巧的美感。在形体创造上一般可采用提高重心、缩小底部面积、作内收或架空处理、适当多用曲线、曲面等技巧。在色彩和装饰设计中，一般可采用提高色彩明度、利用材质给人的联想或者将标牌和装饰带上置等方法来获得轻巧感。

稳定和轻巧是一个问题的两个方面，设计时应综合考虑、恰当处理。工业产品种类繁多，在运用稳定和轻巧形式美法则时一定要与该产品的物质功能相一致。稳定和轻巧感同以下因素有着密切关系：

①物体重心。物体重心高，给人以轻巧感，而重心低的形体则给人以稳定感。

②接触面积。接触面积大的形体具有较强的稳定感，接触面积小的则有轻巧感。

③体量关系。尺寸巨大的体量、封闭式体量特别是由上而下体量逐渐增加的造型形体具有稳定的感觉；小的体量、开放式体量都可以取得轻巧的效果。如图2．23、图2．24所示分别为封闭式体量产品和开放式体量产品。

图2．23　封闭式体量产品

图2．24　开放式体量产品

④结构形式。对称结构形式具有稳定感，均衡结构形式具有轻巧感。

⑤色彩及其分布。明度低的色量感大，因此低明度色装饰在产品上部会增加轻巧感，装饰在下部会带来稳定感。明度高的色，其效果刚好相反。

⑥材料质地。不同的材料质地能产生不同的心理感受。这些感受取决于两个方面：一是材料表面状态，表面粗糙、无光泽的材料比表面致密、有光泽的材料具有较大的量感；二是材料密度的感受，由于人们生活经验的积累有着概念上的质量认识，因此对于金属制成的产品造型时要注意形态轻巧感的创造，而对于塑料、有机玻璃制成的产品造型时要注意形态稳定感的创造。

⑦形体分割。形体分割包括色彩的分割、材质的分割、面的分割和线的分割等。不论哪种分割，其主要作用是将大面积（大体积）产品表面分割成几个部分，使产品产生变化、轻巧和生动感。

（5）节奏和韵律

1）节奏

节奏是客观事物运动的属性之一，是指一种有规律的、周期性变化的运动形式。它反映自然和现实生活中的某种规律，如人的心跳和呼吸、音乐等。在产品造型设计中，节奏的美感主要是通过线条的流动、色彩的深浅间断、形体的高低、光影的明暗等因素作有规律地反复、重叠，从而引起欣赏者生理感受并进而引起心理感情活动。

2）韵律

韵律是一种周期性的动作有规律的变化或重复。它有在节奏基础上赋予情调的作用，使节奏具有强弱起伏、悠扬缓急的情调。因此，节奏是韵律的条件，韵律是节奏的深化。

在现代工业生产中，由于产品的标准化、系列化和通用化要求，组合机件在符合基本模数的单元构件上的重复使用都会使得产品具有一种有规律的循环和连续从而产生节奏和韵律感。在产品造型设计中可通过线、体、色、质感等创造节奏和韵律。韵律的体现一般有以下4种：

①连续韵律。造型要素（如体量、线条、色彩、材质）有条理地排列称为连续韵律。如图2．25所示为一个要素无变化地重复。

图2．25　连续韵律

②渐变韵律。造型要素按照一定规律作有序的变化称为渐变韵律。如图2．26所示，它呈现一种有阶段的、调和的秩序。渐变是多方面的，有大小的渐变、间隔的渐变、方向的渐变、位置的渐变、形象的渐变或色彩、明暗的渐变等。这种渐变韵律的设计既有规律又简单易行，因此在工业产品造型设计中运用较多。例如，机械产品罩壳上的通气孔、百叶窗和操作面板上的按键、旋钮的布置等。

③交错韵律。造型要素按照一定的规律进行交错组合而产生的韵律称为交错韵律。如图2．27所示，其特点是造型要素之间对比度大，可给人以醒目作用，是标志设计中常采用的一种表现手法。

图2．26　渐变韵律

图2．27　交错韵律

④起伏韵律。造型要素使用相似的形式作起伏变化的韵律称为起伏韵律。这种韵律动态感较强，运用得好可以获得生动的效果，其中起伏曲线的优美程度十分重要。

上述韵律的共同特征是重复和变化。没有重复就没有节奏，也就失去了产生韵律的先决条件，而只有重复没有规律的变化，也就不可能产生韵律美感。

（6）对比和调和

对比和调和的法则在自然界和人类社会中广泛存在着。它们在同质的造型要素间讨论共性或差异性。有对比，才能在统一中求得变化，使相同事物产生不同的个性；有调和，才能在变化中求统一，使不相同的事物取得类似性。

对比是突出同一性质构成要素间的差异性，使构成要素间具有明显的不同特点，通过要素间的相互作用、烘托，给人以生动活泼的感觉。对比强调的是个性和差异性。

调和是指两个或两个以上构成要素间存在较大差异时，通过另外的构成要素的过渡衔接给人以协调、柔和的感觉。调和强调的是共性和一致性。

在造型设计中，对比可使形体活泼、生动、个性鲜明，它是取得变化的一种手段。调和则对对比双方起着约束作用，使对方彼此接近、产生协调关系。只有对比而没有调和，形象会产生杂乱、动荡的感觉；只有调和而没有对比，形体则显得呆板、平淡。产品造型设计应该针对产品的不同物质功能及其具体形象，正确处理好对比与调和的关系，使产品造型既生动、活泼和丰富，又体现出稳定、协调和统一。

工业产品的造型设计一般而言常在以下5个方面构成对比与调和的关系：

①线型的对比和调和。线是造型中最富有表现力的一种构成要素。线型对比能够强调造型形态的主次和丰富形态情感的作用。线型对比主要表现为直与曲、粗与细、长与短、虚与实等。线型的调和是指组成产品的轮廓线、结构线、分割线和装饰线等线型应尽量协调。产品若以直线为主，则转折部分只宜采用少量的弧线或小圆角过渡，形成以直线为主又有直线与曲线对比的调和效果。现代轿车模型的车身造型轮廓是以直线为主的，而在直线相交的转折处多采用曲线过渡，其调和效果较好。同样，产品若以曲线为主，在直线部分则需尽量使之自然过渡，形成以曲线为主、又有曲线与直线对比的调和效果。如图2．28所示是3种直线与曲线调和的例子。

图2．28　线型的调和

图2．29　两种冰箱的对比

②形的对比与调和。形的对比主要表现为形状对比，如方圆、凹凸、上下、高低、宽窄和大小的对比等。如图2．29（a）所示的电冰箱，冷冻箱与冷藏箱的分割，二者不仅有小与大的对比，而且由于冷冻箱长方形呈水平方向又有方向对比。如图2．29（b）所示的分割，不仅两箱大小区分不大，而且两个长方形方向一致，因此没有体现出对比关系。在视觉上，人们感到图2．29（a）比图2．29（b）更为生动、活泼和舒服。

③色彩的对比和调和。不同的色彩、明度、纯度都可形成对比，由此也可产生出冷暖、明暗、进退、扩张与收缩等的对比。

④材质对比和调和。在统一形体中使用不同的材料可构成材质对比。主要表现为人造与天然、金属与非金属、有无纹理、有无光泽、粗糙与光滑、坚硬与柔软等。材质对比虽然不会改变造型形体，但由于它具有较强的感染力因而可使人们产生丰富的心理感受。

⑤虚实关系的对比和调和。虚，指的是产品透明或镂空的部位，虚可给人以通透、轻巧感。实，指的是产品的实体部位，实可给人以厚实、沉重和封闭感。在产品造型中，虚实对比主要表现为凹与凸、实与空、疏与密等。实的部分通常为重点表现的主题，虚的部分起衬托作用。虚实构成对比和调和，能使形体的表现更丰富。

（7）主从和重点

主是指产品的主体部位或主要功能部位。对于设计来说，主是表现的重点部分，是人的观察中心。从是指产品的非主要功能部位，是局部和次要的部分。

在工业设计中，主从关系非常密切，没有重点即显得平淡，没有一般则不能强调突出重点。产品设计中需要设置一个或几个能表现产品特征的视觉中心，产品的视觉中心设置的好坏直接影响产品形象的艺术感染力。在造型设计中，视觉中心的形成可采用以下5种方法：

①采用形体对比、突出重点。如用直线衬托曲线、用简单形体衬托复杂形体、用静态形体衬托动态形体等。

②采用色彩对比、突出重点。如用淡色衬托深色、用冷色衬托暖色、用低明度色衬托高明度色等。

③采用材质对比、突出重点。如用非金属衬托金属、用轻盈材质衬托沉重材质、用粗糙材质衬托光洁材质等。

④采用线的变化（如射线）、动感或透视感强的形式，引导视线集中一处以形成视觉中心。

⑤将需要突出表现的重点部分设置在接近视平线的位置上。

一般而言，产品的视觉中心并非只有一个，但必须有主、次之分。主要的视觉中心必须最突出、最有吸引力且只能有一个，其余为辅助的、次要的视觉中心。

（8）过渡和呼应

过渡是指在造型物的两个不同形状或色彩之间采用一种既联系二者又逐渐演变的形式，从而使它们之间相互协调，取得和谐、统一的造型效果。产品的造型多是通过连续渐变的线、面、体和色彩而实现过渡的。

呼应是指造型物在某个方位上形、色、质的相互联系和位置的相互照应，使人在视觉印象上产生相互关联的和谐统一感，使它们之间相互协调，达到和谐的造型效果。

（9）比拟和联想

比拟是指比喻和模拟，是事物意象之间的折射、寄寓、暗示和模仿。联想是指由一种事物到另一种事物的思维推移和呼应。简言之，比拟是模拟，而联想则是它的展开。

工业产品形态的构成，除满足其功能要求外，还要求其形态给人们以一定事物美好形象的联想，甚至产生对崇高理想和美好生活的向往。这样的造型设计就能满足人们物质和精神两方面的需要。这样的造型设计通过比拟和联想的艺术手法即可获得。比拟和联想在造型中是十分值得注意的，它是一种独具风格的造型处理手法，处理得好能给人以美的欣赏，处理不当则会使人产生厌恶情绪。比拟和联想的造型方法有以下3种：

①模仿自然形态的造型。这是一种直接以美的自然形态为模特的造型方法。这种造型方法多见于儿童用品和生活用品，如猫头鹰挂钟、儿童马头座椅等。这种造型的特点是比拟对象明确、直接，其缺点是联想不足或联想范围窄。

②概括自然形态的造型——仿生。在自然形态的启示下，通过对自然形态的提炼、概括、抽象、升华，运用比拟和联想的创造而使产品造型体现出某一自然物象美的特征，使产品形态具有“神”似、而非“形”似的特点。这种造型方法注重概括、含蓄和再创造。

③抽象形态造型。抽象形态造型是指以点、线、面、体构成的抽象几何形态作为产品造型。用这种造型方法创造出产品的形态与客观事物毫无共同之处，无法直接引起比拟和联想。但是，由于构成形态的造型基本要素本身即具有一定的感情内容，因而由其构成的抽象形态也能存在或传递一定的情感，如静止与运动、笨拙与灵巧、刚毅与纤细、安定与危险等。因此，抽象形态的造型要求设计者必须准确掌握点、线、面、体、色、肌理等造型要素的性格特征，才能创造出体现某一具体形式美的产品形态。

美的形式法则为设计者提供了审美依据和发挥想象力、创造力的空间。作为设计者还必须认识到，在产品设计中谈论纯粹的形式美是毫无意义的，产品设计的形式美必须与消费者和市场联系起来，通过研究市场和消费者将设计者的审美体验和消费者对美的需求结合起来，从而创造出符合需要的美的形式，使产品在激烈的市场竞争中能以设计创新性来提高市场竞争力。

2．4．2　产品造型的技术美要求

技术美是指科学技术与美学艺术相融合的新的物化形态，是现代科学技术和现代工业在美学领域的重要分支。技术美是物质生产领域的直接产物，它所反映的是物的社会现象。技术美的研究同其他美学研究存在着共性，同时因受产品物质功能和经济、技术条件等因素的制约又具有自身特点。工业产品的美学含义并不是单一的，而是功能、精神、科学、材料和工艺等领域美的因素的综合。即是说，作为某一特定内容的工业产品，必须结合自己的科技内容来塑造自己的特定形状，而不能仅仅停留在形式美感上，简单地表现自己。总之，工业造型必须以自己的独特个性在科学和艺术两大领域展现出自己特有的美学内容。

归纳起来，技术美的基本内容主要有以下5个方面：

（1）功能美

功能美是指产品良好的技术性能所体现的合理性，也是科学技术高速发展对产品造型设计的要求。技术上的良好性能是构成产品功能美的必要条件，它所反映的是人的社会现象。

（2）结构美

结构美是指产品依据一定原理而组成的具有审美价值的结构系统。结构是保证产品实现物质功能的手段，材料是实现产品结构的基础。同一功能要求的产品可以设计成多种结构形式；选用不同材料，其结构形式可产生多种变化。结构形式是构成产品外观形态的依据，结构尺寸是满足人们使用要求的基础。

（3）工艺美

工艺美是指产品通过加工制造和表面涂饰等工艺手段所体现出的表面审美特性。工艺美的获得主要依靠制造工艺和装饰工艺两种手段。制造工艺主要通过机械精整加工而表现出加工痕迹和特征。装饰工艺则通过涂料装饰或电化学处理等而提高产品的机械性能和审美情趣。

（4）材质美

材料美是指选取天然材料或通过人为加工所获得的具有审美价值的表面纹理，其具体表现形式就是质感美。质感按人的感知特性可分为触觉质感和视觉质感两类。触觉质感是指通过人体接触而产生的一种快乐的或厌恶的感觉。视觉质感是指基于触觉体验的积累，凭视觉就可判断其质感而无须再直接接触的感觉。

（5）舒适美

舒适美是指人们在使用某产品的过程中通过人机关系的协调一致而获得的一种美感。舒适美主要是通过人的生理感受（如操作方便、乘坐舒适、不易产生疲劳等）和心理感受（如形态新颖、色调调和、装饰适当等）体现的，其中更侧重于生理感受。

现代工业产品造型设计的一个最重要的要求就是要符合现代化大生产方式，因此很多工业产品都规定了自己的型谱和系列，使其设计生产符合标准化、通用化和系列化原则。标准化、通用化和系列化是一项重要的技术、经济政策，它不仅有利于产品的整齐划一和造型设计，使产品具有统一的规范美感和协调的韵律美感，而且有利于促进技术交流、提高产品质量、缩短生产周期、降低成本、扩大贸易和增强产品的市场竞争能力。

在现代社会，科技和艺术均发现把自己局限于自身领域是不能解决人类生产、生活中的各种问题的，只有把科技和艺术两个领域结合起来进行研究，才能求得各自的更大发展。任何一件工业产品都是科技和艺术相统一的结晶。

一件工业产品从设计到生产、销售，涉及的领域很多，如图2．30所示。造型设计者必须具备相关方面的知识，不仅需要科技的理智而且还应具有敏锐的感觉和丰富的情感，从而能够用人类共识的科学、技术、艺术的语言来塑造出现代产品的多彩形象。

图2．30　工业产品涉及的领域

2．5　经济性原理

2．5．1　商品化设计理念

产品最终总是要成为商品而进入市场流通的，因此必然会受到市场经济规律的制约。尤其在商品市场激烈竞争的情况下，一个企业能否生存和发展在某种意义上讲主要取决于两个方面：一是它所生产的产品是否为社会所需、真正为社会所接受；二是它能否从中获得利润。这两方面的关键即是产品。企业不仅需要通过产品设计开发和不断更新来满足社会需要，而且需要通过技术的、经济的、艺术的多方面综合设计和各种促销手段而获得利润。因此，企业的命运是与它所生产的产品（商品）的命运连在一起的。商品化设计理念，即是为加快产品更新速度、提高产品设计价值、制订有效的营销策略服务的。商品化设计理念有以下3个方面的内容：

（1）加快产品更新速度

任何一种产品的市场生存周期都是有限的。随着现代科学技术和设计方法的普及和发展，随着消费者生活水平的提高和价值观念的变化，加之市场的激烈竞争，产品的市场生存周期越来越短，变化速度日趋加快。因此，企业要根据自身的人力、财力、物力和市场的需求变化状况及时开发适销对路的产品并选择时机投放市场。这是使产品迅速转化为商品、及时占领市场的重要手段之一。

（2）提高产品设计价值

产品设计价值是通过产品的综合设计质量满足人们需求和愿望的能力即消费者的满意程度来体现的。换言之，一种产品能否赢得市场、能否获得利润，其成功的焦点即是消费者的需求。

开发新产品虽然存在着风险，但它又是企业赢利的基本前提。而如果在设计开始就从消费者实际需求出发，设计定位准确，就可以有效地减少这种风险。

由此可见，提高产品设计价值的关键是“设计”与“需求”之间的有机统一。人的需求是多方面的，包括对产品合理使用功能的需求、造型形式的审美需求和象征需求等。不同地区、不同时期、不同性别、不同年龄、不同层次人的需求也有一定差异，这些需求的共性因素又都是差异性因素，由此构成产品定位设计的基础条件。就一个企业或一个设计师而言，只有深入了解市场、掌握人的需求目标（明显需求和潜在需求），才能准确地进行定位设计，从而提高产品的设计价值。

（3）制订有效的营销策略

产品的营销策略是指根据市场消费特征所制订的决策方针、销售计划和实施手段。制订有效的营销策略主要考虑以下3种因素：

①销售对象。销售对象包括不同销售地区和不同层次的消费者，因此要因地、因人制宜地对不同市场投入不同的产品。应考虑市场和文化环境、社会环境的关系而制订出重点销售的目标和计划。

②销售时机。销售时机是指销售策略的时间因素。任何一种商品在市场上的生存周期都要经过初入期、成长期、成熟期和衰亡期。在不同时期应有不同的销售对策，以缩短初入期、扩大成长期和成熟期、减缓衰亡期，并在各个期间把握不同的销售时机、价格、销路和售后服务等，从而有效地促进产品销售。

③竞争因素。要充分了解和掌握同行业、同类产品的情况，其中包括企业的经济、技术力量、产品的销售计划、配销通路、价格和产品的设计质量、性能优缺点等多方面情况，这样才能有效地制订确实可行的营销策略。

2．5．2　价值工程

价值工程是指在技术与经济相结合的基础上，以研究产品功能和成本费用为主要内容，以提高产品价值为目的的一种现代设计方案。它广泛地应用于产品的研究、开发、设计、生产、经营、管理等各领域，起着提高企业经济效益的重要作用。

（1）价值分析

产品的价值与其功能和成本有关，其关系可表示为

1）产品价值

产品的价值是指产品对人、对社会、对生产企业的整体效用。对人的效用是指人在使用产品过程中产品满足其生理和心理需求的程度。对社会的效用是指在产品在社会物质文明和精神文明建设中对社会资源的节约程度。对企业的效用是指对企业最终目标——提高经济效益的实现程度。

价值是指产品功能与获得该功能的全部费用之比。价值作为一种观念，作为人们对产品的一种认识和评价，是随时间的推移和社会发展而变化的。站在使用者立场看，产品的价值体现在人对所需要的功能（包括物质的和精神的）的满意程度以及购置产品和使用产品的成本费用，即价值是需要功能与产品寿命周期成本之比。现代产品的价值观念是指企业必须从使用者需要出发，在考虑产品功能如何全面满足使用需求的同时而对实现这些功能的全面投入（包括在生产者范围发生的和在使用者范围发生的）均加以考虑，才能使产品的功能在整个寿命周期内可靠地实现。

2）产品功能

产品功能是指产品对于使用者所具有的功用、作用、用途及工作能力。从价值工程的观点来看，人们购买产品（商品）的实质是购买产品的功能，而产品本身只是体现某种功能的媒介。同理，设计产品实质上即是通过有形的产品设计出人们所需要的功能，产品结构本身只不过是实施特定功能的一种手段且并不是唯一的。例如，手表的功能是显示时间，但实现这一功能的手段是多种多样的，有机械结构、电子结构，有指针显示、数字显示等。这样从现有产品结构的思考中摆脱出来，着眼于功能研究而进行功能定义和功能分析，就可以极大地拓宽设计思路，从而设计出具有高价值的产品。

按产品的性质，产品的功能可主要分为物质功能和精神功能。产品的物质功能与使用、技术、经济有关。一件产品只有能为使用者服务，能够使用并在使用中使人感到性能可靠、经济实用才行。产品的精神功能主要表现在与人生理、心理方面有关的功能。产品的形态、色彩、表面装饰等外在形式应使人感到赏心悦目、心情舒畅、使用方便舒适。

按使用者对产品功能的需求，产品的功能可分为必要功能和不必要功能。必要功能是指为满足使用者需求所必须具备的功能。不必要功能是指产品所具备的却与使用者需求无关的功能，有时也称为过剩功能。一件产品的功能是否必要是以使用者的要求为准则的。因此，要根据使用者的实际需求进行功能分析，确定必要功能而消除不必要功能。人们不会花钱去购买多余功能，多余功能也就无价值可言了。

按照功能的重要程度，产品的功能主要可分为基本功能和辅助功能。基本功能是指与产品主要目的直接相关的功能，是产品存在的主要理由，也即产品最基本的用途。例如，灯的基本功能是照明，电视机的基本功能是显示图像。如果灯不亮或者电视机不能显示图像，就失去了其存在的价值。辅助功能是指产品为更好地实现基本功能和更有利于基本功能的发挥所具备的功能。在现代工业产品的设计中，辅助功能也具有重要作用。在一定条件下，它可增强产品的精神功能，创造出更合理、更人性化的使用方式，从而提高产品的使用价值。例如，手机的基本功能是通话，但是其辅助功能MP3、MP4、拍照等功能都会让消费者在使用产品的过程中感受到乐趣。

3）产品成本

产品成本是指产品实现特定功能过程中投入的全部资源的总和，其中包括设计、生产、销售过程中的费用以及使用、维修、保养过程中的费用。

就企业和使用者的共同利益而言，降低产品的总费用成本是提高产品价值的重要途径。降低成本的传统方法是在产品设计之后利用降低加工制造费用、减少废品和无浪费管理等手段实现的，因此降低成本常有一定限度。而价值工程则是从产品的功能研究开始探索设计过程中降低成本的多种途径。经调查统计，产品成本总费用的70%～80%是在设计过程中决定的，因此设计过程中的每一环节都可能是降低成本的途径。例如，通过功能分析可消除多余功能和过剩功能，可简化结构、降低零部件的数量，或采用替代材料、提高产品可靠性等，从而设计出功能合理、成本更低的产品。经过价值工程研究的产品，其成本一般可降低25%～40%。

（2）提高产品价值的途径

提高产品价值有5种基本途径，见表2．4。

表2．4　提高产品价值的途径

（3）提高产品价值的措施

1）方案优选

在设计中，关键是要创造出能满足使用者要求的功能，产生最佳设计方案。产品所要实现的功能是确定的，而实现目标的方法和形式是不确定的，因此设计构思范围越宽、可供选择的方案越多，得到最佳方案的概率就越大。设计师不仅要具有一定的创造能力和综合设计能力，还需掌握系统分析、综合比较、定量和定性优化的现代设计方法。

2）材料优选

材料是产品的物质基础，选择材料首先要满足产品本身的性能要求，其次应以降低成本为原则。如果可以选用低价材料就不选用高价材料。降低材料成本的另一条重要措施是采用节约材料的结构，如薄壳加筋结构即可大大提高构件的强度和刚度、减轻质量、节约材料、降低成本。

3）简洁性设计

在产品功能不变的前提下，力求结构、形态和使用方式简洁化。结构简洁可减少零部件数量，使产品出故障率降低且有利于维修和提高产品的可靠性。形态简洁可降低加工工艺难度，简化工序且有利于保证质量，降低加工成本。使用方式简洁可提高产品的适用性和方便性，也可相应提高产品使用功能。

4）标准化设计

在设计中，应根据有关标准尽量采用标准件、通用件。标准化设计可提高产品组件的互换性和降低成本。

5）加快设计速度

加速设计速度是指从节约和减少设计时间方面降低设计成本，在设计中尽可能采用计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）系统，这样可更多地节约设计时间，提高产品生产效率，缩短产品开发周期。采用系列设计也是减少设计时间的一种方法。首先设计一种典型方案，然后利用相似设计原理和模块化设计原理就可以较快地得到不同参数和不同尺寸的多个系列方案。系列方案越多，减少设计时间的效果越显著。