同步设计策略在产品设计上的应用研究.docx

1、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

2、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A Study on the Application of Concurrent DesignStrategy in Product DesignShih-Wen Hsiao & Sheng-Yow TsaiDepartment of Industrial Design National Cheng Kung UniversityABSTRACTIn todays highly competitive marketplace, the impro

3、vement in products quality, shortening the developing time, and reducing the production cost are effective methods for promoting the competitiveness of a product. Since the design stage is the best time to control the above mentioned parameters, how to apply a systematic design method to develop a p

4、roduct that more closely fits the demanded characteristics for most consumers is a key factor for developing a successful product. To achieve this objective, a concurrent design strategy is addressed in this article. In this model, the image map was first used to decide the direction of developing a

5、 product. Secondly, the morphological chart was used to deploy the design ideas. Then, the detail design was performed by considering the assemblability between parts basing on the technique of design for assembly (DFA). Finally, the Pughs concept selection method was used to select the best design

6、alternative. In this way, a more humanized and higher quality product can be developed in a shorter time.Keywords: Product design, Concurrent design, Design strategy, Aluminum-Ladder design.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、

7、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（Customer Satisfaction ）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

8、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

9、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

10、，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 (De

11、sign for Assembly) 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

12、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(Image scale)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

13、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(Image scale) 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

14、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(Image scale)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，

15、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

16、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(Design for assembly, 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

17、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.

18、(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，置於表左邊，共依各參數的重要度賦予權重係數，置於表最右邊。權重係數可利用各種不同方法求得，直覺法層級分析法（analyti

19、c hierarchy process, AHP）26及判別表列法27等等。步驟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。步驟計算各方案之總分將各設計方案與基準方案做比較後

20、，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

21、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d5d6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

22、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

23、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

24、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。參考資料1Raelin, J. A. and Balachandra, R, “R&D Project Termination in High-tech Industries”, IEEE Transactions Engineering Management, Vol.32, No.1, PP16-33,1985.2. Booz-Allen & Hamilton, “Ne

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