同步设计策略在产品设计上的应用研究.docx

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同步设计策略在产品设计上的应用研究

同步設計策略在產品設計上的應用研究

蕭世文、蔡昇祐

國立成功大學工業設計研究所

摘要

在今日高度競爭及產品生命週期日益減短的時代裏，產品品質的全面提升、產品開發時間縮短、以及生產成本的降低，是提高產品競爭力的最佳手段。

由於設計階段是控制產品品質、生產成本與開發時間的最佳時機，因此，如何運用系統性的設計方法，以發展出真正符合消費者需求的產品，是決定產品開發是否成功的關鍵因素。

為達此目標，本研究根據同步工程的設計理念，發展一套「同步設計」的策略，首先利用產品意象圖整理出產品發展方向，接著以「形態學圖表」展開設計構想，再從組裝性考慮細部設計，最後以Pugh概念選擇程序篩選出最佳設計方案,以發展出更人性化的高品質產品,文中並以多功能鋁梯的設計為例，說明此一設計策略的執行程序。

關鍵詞：

產品設計、同步設計、設計策略、鋁梯設計

AStudyontheApplicationofConcurrentDesign

StrategyinProductDesign

Shih-WenHsiao&Sheng-YowTsai

DepartmentofIndustrialDesignNationalChengKungUniversity

ABSTRACT

Intoday'shighlycompetitivemarketplace,theimprovementinproduct'squality,shorteningthedevelopingtime,andreducingtheproductioncostareeffectivemethodsforpromotingthecompetitivenessofaproduct.Sincethedesignstageisthebesttimetocontroltheabovementionedparameters,howtoapplyasystematicdesignmethodtodevelopaproductthatmorecloselyfitsthedemandedcharacteristicsformostconsumersisakeyfactorfordevelopingasuccessfulproduct.Toachievethisobjective,aconcurrentdesignstrategyisaddressedinthisarticle.Inthismodel,theimagemapwasfirstusedtodecidethedirectionofdevelopingaproduct.Secondly,themorphologicalchartwasusedtodeploythedesignideas.Then,thedetaildesignwasperformedbyconsideringtheassemblabilitybetweenpartsbasingonthetechniqueofdesignforassembly（DFA）.Finally,thePugh'sconceptselectionmethodwasusedtoselectthebestdesignalternative.Inthisway,amorehumanizedandhigherqualityproductcanbedevelopedinashortertime.

Keywords:

Productdesign,Concurrentdesign,Designstrategy,Aluminum-Ladderdesign.

1.前言

處於高度競爭及產品生命週期日益減短的今天，產品品質的全面提升是提高產品競爭力的最佳手段。

由於社會的變遷，使得消費形態由以往的製造者導向轉變為消費者導向。

因此，產品的設計已不能再侷限於功能的考慮，而需從成本、價格、使用性、安全性、可靠性、宜人性、審美性、與製造性等加以全面性的考量，甚至於更擴展至環境的保護與社會責任的層面，亦即從「人－機－環境－社會」的整體面加以考量。

　自從1982年美國J.D.power公司提出顧客滿意度（CustomerSatisfaction）之觀念以來，此一觀念即受到美國企業的重視及政府的鼓勵，並且已經成為各國企業所爭相採用的經營策略。

為了達成此一目標，該如何調整設計策略以及改進設計方法，是設計教育以及設計師所需解決的問題。

　　在高度競爭的市場上，為了增加產品的競爭力，新產品的開發，不僅其外觀造型及性能必須滿足顧客需求外，其開發成本及開發時間亦不可過高或過長。

這些問題實際上可以利用同步設計的哲理加以解決。

　　根據研究顯示，在研究開發階段的產品只有約10%得以商品化[1]，而推出的產品中亦僅有65%獲致成功[2]。

此顯示，在現今產品生命週期日趨短暫的工業形態下，新產品的開發，成本是一項非常重要而且必須加以考慮的因素。

　　由於消費者其消費觀念的轉變，以及〞顧客滿意度〞觀念的提出[3,4]，使得市場的主導權，由賣方轉到買方。

一般而言，新產品開發設計的程序大致可分為"分析"，"合成"，"評價"與"決策"等幾個階段，在此一客戶至上的經營策略下，設計過程起始於客戶需求的調查，接著再將其轉化為產品的功能，進而產生許多設計構想，最後再以一套評估的方法，選擇出最佳的設計方案。

　　傳統上，新產品的開發從設計到製造是以循序漸進的方式進行，因此，當製迼上遇到難題，或消費者有所反應時，設計資訊必須重新修訂，不僅浪費成本更拖長了產品的開發時間，使得商品無法搶得先機，而坐失成功的機會。

為了因應此一缺失，而各種不同同步工程的技法，例如：

DFM，DFA，QFD，FMEA，TQC，JITP...等概念的提出[5-20]，使設計師在設計階段，即兼顧到其設計構想的可製性、易製性、進而使整體的開發成本降至最低。

　　由於設計階段是控制產品品質、生產成本與開發時間的最佳時機，因此，如何運用系統性的設計方法，以發展出真正付合消費者需求的產品，是決定產品開發昃否成功的關鍵因素，亦是企業界、設計界與學術界所必須共同努力的目標。

為達到此一目標，本研究即根據同步工程的設計理念，發展一套所謂的「同步設計」策略，先從產品意象切入，利用產品意象尺度搜尋產品發展方向，接著以形態學圖表發展設計構想，再從生產性與組裝性考慮細部般計，最後利用系統性的評估方法，從較廣泛的層面綜合評估各設計方案的優劣，並從評估結果取得最佳設計方案，以設計出更人性化的高品質產品。

文中並以多功能鋁梯的設計案為例，說明此一設計策略的執行程序。

2.設計策略模式

　　為了達到上述提升產品品質、縮短設計時程，及降低開發成本之目的，本研究擬定一同步設計策略，其執行步驟如下：

〈一〉決定目標產品。

〈二〉利用意象尺度對產品進行分析，以確定產

品發展方向。

〈三〉利用形態學圖表進行構想發展。

〈四〉利用DFA（DesignforAssembly）法則，進

行細部設計。

5.利用Pagh概念選擇程序，進行構想綜合

評估。

〈六〉對各構想歸納整合，以獲得最佳設計案。

　　此一設計流程如圖1所示，而各步驟的執行細節，將利用後述的多功能鋁梯設計案例，作較詳盡的說明。

3.案例研究一多功能鋁梯設計

3.1設計動機　

當碰上年節喜慶、新屋裝璜、大掃除、修剪庭園、粉刷油漆....等。

一年到頭，我們總是經常要佈置家園，此時，難免需要爬上爬下，釘釘東西、刷刷牆壁、天花板、修理水電、吊掛飾品、剪修樹木....等，而這些動作可能發生在一般家庭

圖1.本設計案之設計流程

的室內或室外；可能是平地，亦可能是樓梯間或斜坡，甚至可能是相當不平坦的地面。

如此一來，在使用一般鋁梯時，常會令人感覺到相當不安全與不方便，可見目前一般鋁梯普遍不符需求。

因此，設計一多功能之安全鋁梯，則可以達到使用鋁梯時更有保障，同時具備多功能的設計，將在使用時更為貼心而人性化。

3.2設計目標

　　設計一富安全性之多功能鋁梯，以符合不同地面環境之要求，如：

平地、樓梯間或斜坡，甚至是相當不平坦的地面，以達到使用上更有保障，並在使用時更為貼心而人性化。

3.3設計流程

　　為使設計達到最佳化，將採用第二節所示的系統化設計模式，首先經由市場調查以分析現有產品之組合元件，利用產品意象尺度（Imagescale）擬定產品發展方向，並配合「形態學圖表法」以協助設計師發散設計構想，以期尋找出前所未有的解決方案，並在構想案決策評比上採用「Pugh法」，來進行各設計方案優劣的評估，以篩選出最佳設計案，此一流程如圖1所示。

3.4市調分析－使用「產品意象尺度」

　　為掌握現有產品的概況以便開發新產品，故先將現有產品區分成六項特性元件（圖2），並將各元件的功能性加以確認，做一整理分析（表1）。

同時針對現有市面鋁梯產品其價格與功能性多寡，以意象尺度（Imagescale）作相關性探討，如圖3所示：

以產品的功能多寡為座標橫軸、以價格高低為座標縱軸，來了解市面產品之差異性。

從現有產品分析的結果，顯示鋁梯的設計尚有下列問題有待解決：

〈一〉使用上缺乏安全性考量－如：

登高後無扶

手等保護措施。

〈二〉操作上無法滿足可適合任何不同環境使用

之需求－如：

平地、斜坡、樓梯間、靠牆

攀附、極不平坦之地面。

〈三〉工具、物品等無安定之放置空間－如：

須

上上下下，耗費時間，不方便。

圖3顯示目前市面上尚缺乏功能齊備且價格合理之鋁梯產品，因此本研究將朝向此一「目標區域」方向開發新產品。

圖2.產品之特性元件

表1.產品之基本功能表

圖3.產品意象尺度圖（Imagescale）

3.5構想展開－使用「形態學圖表法」　

當產品發展方向確定之後，接著即須展開設

計構想，雖然有許多不同的方法可協助設計師進行構想發展，而形態學圖表法是一個較有系統的

法，因此本研究即採用此一方法進行設計構想展開。

其展開步驟分別說明如下：

步驟1.列出產品的特性元件與基本功能

　　經由市調分析的結果，將目前一般家用鋁梯之本體分解為六大主要持性元件（如圖3），分別為：

a.梯腳

b.梯架主體

c.踏板

d.頂板

e.輔助支架

f.接合結構

　　接著針對各部元件所應具備之功能加以分析，則大致可分為表１所示之十八項主要及次要附加功能。

然而，此十八項功能乃本設計案所欲達成之目標，並非目前一般家用鋁梯所能完全具備。

　　當確認以上諸多元件特性與功能後，則利用市調所得之現有產品型錄，藉由「形態功能圖表」之方式，於下一步驟中列表分析。

步驟2.建立「形態功能表」

針對表1中每項特性元件與功能列出可達成之解決方式，並繪製所有可達成之解決方式圖表，如表2。

步驟3.搜尋解決方式的可能組合

根據步驟2.之形態功能表（表2），依照各項特性元件，配合所要求的設計目標擬列之功能，逐步搜尋可能之解決方式，然後再將各功能元件加以_組合而成具體構想，如此可協助設計師獲得無數之設計方案，圖4至圖7所示即為其中四個可行的設計方案的發展模式，至於搜尋方式可採用直覺法或加入限制條件或搜尋規則，前者須以人為方式搜尋，而後者則可電腦化，如以意象輸入方式搜尋所要之產品組合[24]，則得下列各構想展開：

圖4至圖7。

3.6各構件間結合機構設計

為使各構件能很容易組裝成一完整的產品，本研即採用裝配設計（Designforassembly,DFA）[13,14,15]的理念進行結合機構的細部設計，以降低生成本，及提升產品品質。

其設計方式將遵循下列二個步驟：

1.評估個別零件的組裝性。

2.評估理論上該產品所應具備的最少零件數。

第一步驟主要評估每一個零件在組裝時的握持性，方位性，移動性，插入性及牢固性（或安全性）。

第二步驟則針對下列四個問題，評估理論最少構件數：

1.在操作時，此零件需要與其他零件作相對

運動嗎？

2.此零件是否要和其他零件分離或採用不同

材料？

3.是否要拆除此零件才能安裝其他零件或進行維修？

4.是否只有此零件才能發揮所想要的功能？

表2.所有可能達成特性元件功能之形態功能圖

只要上述問題中的任何一項答案是肯定的，則該零件必須單獨存在，若所有問題的答案是否定的，則此零件可與其他零件做成一體以降低零件數目。

完成這些步驟後，將可獲得一組裝性較佳的

圖4.（a）構想搜尋（b）具體構想圖

設計案。

圖5.（a）構想搜尋（b）具體構想圖

圖6.（a）構想搜尋（b）具體構想圖

3.7構想案評比－以ＰＵＧＨ輔助

在以「形態學圖表」逐步搜尋到之可能性方案中，必須將各構想加以整合，方能設計出一個合理實用且容易製造的產品，本文乃利概念選擇程序[25]來進行整合構想之評估，以下即利用前面所獲4個設計方案，說明Pugh概念選擇程序之執行步驟：

步驟１．確定比較項目

根據各種可能影響產品品質之參數，如實質功能﹑外觀造型﹑操作方便性﹑製造可行性等，整體考量，歸納出十個評估規範，置於表３左邊，共依各參數的重要度賦予權重係數，置於表３最右邊。

權重係數可利用各種不同方法求得，直覺法﹑層級分析法（analytichierarchyprocess,AHP）[26]及判別表列法[27]等等。

步驟２．選定要作比較的各設計方案

圖7.（a）構想搜尋（b）具體構想圖

將所發展的四個構想案置於表3上列，並選定原產品（圖2）為基準方案（Datum），以利下一步驟評分。

步驟３．給分

針對步驟1中所列出的比較項目，與基準方案作比較，並在行與列對應的位置給予分數，給分方法以下列符號表示：

[＋]：

此概念比Datum佳。

���表正1分

[－]：

此概念比Datum差或未具備此概念。

��

�表負1分。

[＝]：

此概念與Datum相當或是無法比較。

���表示0分。

步驟４．計算各方案之總分

將各設計方案與基準方案做比較後，利用上述評分標準可得四種分數：

（1）正得分﹑

（2）負表3.Pugh概念選擇評估結果

得分﹑（3）總得分﹑（4）加權總得分。

以此得分做為各設計案之相對評價，以篩選較佳之設計案，做為整合基準。

3.8各方案的整理﹑歸納﹑整合

由Pugh概念選擇程序評估結果，設定C構想案為整合基準，再針對所提出之其他三個構想案進行歸納﹑整合，已修正C構想案之缺失，並使其盡可能達成基本功能之要求，同時達成評估規範之評估項目，以獲得一最終之最佳設計案，其各特性元件之重組關係如圖8所示。

圖8.最終設計案各特性元件之重組關係圖

最終設計案之各特性元件構成如下：

a.梯腳：

合併a4及a8，使梯腳呈圓板形，且角度可自由調整。

b.梯架主體：

合併b2及b5，使梯架主體為封閉

之方形結構，並加入「相機腳架」可伸縮的概念，以方便樓梯間及斜坡使用。

c.踏板：

為製造上結構應力及靠牆使用須攤平梯面之考量，採取c3之方式。

d.頂板：

結合d5﹑d6之綜合多功能概念方式，以使頂板具備放置工具﹑吊掛油漆桶﹑抹布等附加功能，同時賦予活動式可抽出之扶手。

e.輔助支架：

採用e4方式，並整合於頂板部分，使可於兩用作業情形下固定所張開角度。

f.接合結構：

使用焊接（f2）及螺絲（f3）方式為接合結構。

將這些特徵加以整合後進行最終產品的設計，所得的具體設計方案如圖9所示。

圖9._最終構想案之立體透視圖

3.9設計特點說明

本設計經由形態學圖表法及組裝設計法（DFA）來輔助設計案之進行，並以Pugh概念選擇法評估後，所得之最終設計案其特點如下：

（1）適合任何地面環境使用：

使用上可置於一般平地﹑樓梯間﹑斜坡﹑甚至是極不平坦的地面，符合設計之初所設定之要求。

（2）頂板加入安全扶把設計：

消除使用者登高後之心理恐懼感，並在實質上達到安全的功效，同時兼具抹布披掛之附加價值。

（3）頂板整合置物功能設計：

藉由頂板所提供之掛勾，可便於油漆桶之吊掛；而洞孔之設計，則便於螺絲起子﹑榔頭等工具之臨時放置而不致影響腳踏空間，或擔心其掉落。

（4）方型結構輔助心理安全：

梯架主體融合現行方式：

採用方型結構，使造形上更為鋼硬，而具備輔助心理層面的安全意象。

5.踏板方式符合兩用原則：

對稱之梯形設計，可方便靠牆對折使用時保持水平踏面。

6.梯架之高度調整範圍大：

因採「像機腳架」原理，故梯架可調整之變異範圍大，增加產品之適用性。

4.結論

由於時代與社會環境的變遷，不僅產品的生命週期日趨減短﹑市場競爭漸趨激烈，更使得消費形態由以往的製造者導向轉變為消費者導向。

為因應此一時代劇變，產品的發展策略亦應有所調整。

本研究即根據同步設計的理念，發展一套設計策略，使設計師能在設計階段同時考慮到消費者需求﹑產品的使用性﹑安全性﹑可靠性﹑宜人性﹑審美性﹑製造性﹑組裝性及加工成本等問題,使其後續的加工生產過程得以順利進行，以減短產品開發時間。

因此，採用此一設計模式將有助於：

1.改善產品品質。

2.降低生產成本。

3.減短產品開發時間。

4.提高顧客的滿意度。

5.提升產品的競爭力。

6.排除設計過程的不確定性，使設計過程明箱化。

7.增加產品開發的成功率。

雖然本文以多功能鋁梯的設計為例，說明該設計模式的執行程序，但此一模式，將可進一步應用於其他產品的設計。

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