工业产品设计研究的分类
产品设计
开放分类： 名词解释、设计、工业设计、艺术设计、设计艺术
目录
• 产品设计概述
• 产品设计的重要性
• 产品设计的要求
• 产品设计必须严格遵循“三段设计”程序
• 产品设计的方法
产品设计（Product Design）
产品设计概述
产品设计是一个将人的某种目的或需要转换为一个具体的物理形式或工具的过程，是把一种计划、规划设想、问题解决的方法，通过具体的载体，以美好的形式表达出来的一种创造性活动过程。
产品设计反映着一个时代的经济、技术和文化。
产品设计的重要性
由于产品设计阶段要全面确定整个产品的结构、规格，从而确定整个生产系统的布局，因而，产品设计的意义重大，具有“牵一发而动全局”的重要意义。如果一个产品的设计缺乏生产观点，那么生产时就将耗费大量费用来调整和更换设备、物料和劳动力。相反，好的产品设计，不仅表现在功能上的优越性，而且便于制造，生产成本低，从而使产品的综合竞争力得以增强。许多在市场竞争中占优势的企业都十分注意产品设计的细节，以便设计出造价低而又具有独特功能的产品。许多发达国家的公司都把设计看作热门的战略工具，认为好的设计是赢得顾客的关键。
产品设计的要求
一项成功的设计，应满足多方面的要求。这些要求，有社会发展方面的，有产品功能、质量、效益方面的，也有使用要求或制造工艺要求。一些人认为，产品要实用，因此，设计产品首先是功能，其次才是形状；而另一些人认为，设计应是丰富多采的、异想天开的和使人感到有趣的。设计人员要综合地考虑这些方面的要求。下面详细讲述这些方面的具体要求：
1、社会发展的要求
设计和试制新产品，必须以满足社会需要为前提。这里的社会需要，不仅是眼前的社会需要，而且要看到较长时期的发展需要。为了满足社会发展的需要，开发先进的产品，加速技术进步是关键。为此，必须加强对国内外技术发展的调查研究，尽可能吸收世界先进技术。有计划、有选择、有重点地引进世界先进技术和产品，有利于赢得时间，尽快填补技术空白，培养人才和取得经济效益。
2、经济效益的要求
设计和试制新产品的主要目的之一，是为了满足市场不断变化的需求，以获得更好的经济效益。好的设计可以解决顾客所关心的各种问题，如产品功能如何、手感如何、是否容易装配、能否重复利用、产品质量如何等；同时，好的设计可以节约能源和原材料、提高劳动生产率、降低成本等。所以，在设计产品结构时，一方面要考虑产品的功能、质量；另一方面要顾及原料和制造成本的经济性；同时，还要考虑产品是否具有投入批量生产的可能性。
3、使用的要求
新产品要为社会所承认，并能取得经济效益，就必须从市场和用户需要出发，充分满足使用要求。这是对产品设计的起码要求。使用的要求主要包括以下几方面的内容：
使用的安全性。设计产品时，必须对使用过程的种种不安全因素，采取有利措施，加以防止和防护。同时，设计还要考虑产品的人机工程性能，易于改善使用条件；
使用的可靠性。可靠性是指产品在规定的时间内和预定的使用条件下正常工作的概率。可靠性与安全性相关联。可靠性差的产品，会给用户带来不便，甚至造成使用危险，使企业信誉受到损失；
易于使用。对于民用产品（如家电等），产品易于使用十分重要；
美观的外形和良好的包装。产品设计还要考虑和产品有关的美学问题，产品外形和使用环境、用户特点等的关系。在可能的条件下，应设计出用户喜爱的产品，提高产品的欣赏价值。
4、制造工艺的要求
生产工艺对产品设计的最基本要求，就是产品结构应符合工艺原则。也就是在规定的产量规模条件下，能采用经济的加工方法，制造出合乎质量要求的产品。这就要求所设计的产品结构能够最大限度地降低产品制造的劳动量，减轻产品的重量，减少材料消耗，缩短生产周期和制造成本。
产品设计必须严格遵循“三段设计”程序
技术任务书
技术任务书是产品在初步设计阶段内，由设计部门向上级对计划任务书提出体现产品合理设计方案的改进性和推荐性意见的文件。经上级批准后，作为产品技术设计的依据。其目的在于正确地确定产品最佳总体设计方案、主要技术性能参数、工作原理、系统和主体结构，并由设计员负责编写(其中标准化综合要求会同标准化人员共同拟订)，其编号内容和程序作如下规定：
1.设计依据(根据具体情况可以包括一个或数个内容)：
(1)部、省安排的重点任务：说明安排的内容及文件号；
(2)国内外技术情报：在产品的性能和使用性方面赶超国内外先进水平或产品品种方面填补国内“空白”：
(3)市场经济情报：在产品的形态、型式(新颖性)等方面满足用户要求，适应市场需要，具有竞争能力；
(4)企业产品开发长远规划和年度技术组织措施计划，详述规划的有关内容，并说明现在进行设计时机上的必要性。
2.产品用途及使用范围。
3.对计划任务书提出有关修改和改进意见。
4.基本参数及主要技术性能指标。
5.总体布局及主要部件结构叙述：用简略画法勾出产品基本外形，轮廊尺寸及主要部件的布局位置，并叙述主要部件的结构。
6.产品工作原理及系统：用简略画法勾出产品的原理图、系统图，并加以说明。
7.国内外同类产品的水平分析比较：列出国内外同类型产品主要技术性能、规格、结构、特征一览表，并作详细的比较说明；
8.标准化综合要求：
(1)应符合产品系列标准和其它现行技术标准情况，列出应贯彻标准的目标与范围，提出贯彻标准的技术组织措施；
(2)新产品预期达到的标准化系数：列出推荐采用的标准件，通用件清单，提出一定范围内的标准件，通用件系数指标；
(3)对材料和元器件的标准化要求：列出推荐选用标准材料及外购元器件清单，提出一定范围内的材料标准化系数和外购件系数标准；
(4)与国内外同类产品标准化水平对比，提出新产品标准化要求；
(5)预测标准化经济效果：分析采用标准件、通用件、外购件及贯彻材料标准和选用标准材料后预测的经济效果。
9.关键技术解决办法及关键元器件，特殊材料资源分析；
10.对新产品设计方案进行分析比较，运用价值工程，着重研究确定产品的合理性能(包括消除剩余功能)及通过不同结构原理和系统的比较分析，从中选出最佳方案；
11.组织有关方面对新产品设计的方案进行(A评价)，共同商定设计或改进的方案是否能满足用户的要求和社会发展的需要。
12.叙述产品既满足用户需要，又适应本企业发展要求的情况。
13.新产品设计试验，试用周期和经费估算。
技术设计
技术设计的目的，是在已批准的技术任务书的基础上，完成产品的主要计算和主要零部件的设计。
1.完成设计过程中必须的试验研究(新原理结构、材料元件工艺的功能或模具试验)，并写出试验研究大纲和研究试验报告。
2.作出产品设计计算书(如对运动、刚度、强度、振动、热变形、电路、液气路、能量转换、能源效率等方面的计算、核算)；
3.画出产品总体尺寸图、产品主要零部件图，并校准；
4.运用价值工程，对产品中造价高的、结构复杂的、体积笨重的、数量多的主要零部件的结构、材质精度等选择方案进行成本与功能关系的分析，并编制技术经济分析报告；
5.绘出各种系统原理图(如传动、电气、液气路、联锁保护等系统)；
6.提出特殊元件、外购件、材料清单；
7.对技术任务书的某些内容进行审查和修正；
8.对产品进行可靠性、可维修性分析。
工作图设计
工作图设计的目的，是在技术设计的基础上完成供试制(生产)及随机出厂用的全部工作图样和设计文件。设计者必须严格遵守有关标准规程和指导性文件的规定，设计绘制各项产品工作图。
1.绘制产品零件图、部件装配图和总装配图。
(1)零件图：图样格式、视图、投影、比例、尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度、表面处理、热处理要求及技术条件等应符合标准；
(2)部件装配图：除保证图样规格外，包括装配、焊接、加工、检验的必要数据和技术要求；
(3)总装配图：给出反映产品结构概况，组成部分的总图，总装加工和检验的技术要求，给出总体尺寸；
2.产品零件、标准件明细表，外购件、外协件目录。
3.产品技术条件包括：
(1)技术要求
(2)试验方法
(3)检验规则
(4)包装标志与储运
4.编制试制鉴定大纲：
试制鉴定大纲是样品及小批试制用必备技术文件。要求大纲具备：
(1)能考核和考验样品(或小批产品)技术性能的可靠性、安全性，规定各种测试性能的标准方法及产品试验的要求和方法。
(2)能考核样品在规定的极限情况下使用的可行性和可靠性；
(3)能提供分析产品核心功能指标的基本数据。
(4)批试鉴定大纲还必须提出工艺、工装、设备、检测手段等与生产要求、质量保证、成本、安全、环保等相适应的要求。
5.编写文件目录和图样目录。
(1)文件目录包括：图样目录、明细表、通(借)用件、外购件、标准件汇总表、技术条件、使用说明书、合格证、装箱单、其它。
(2)图样目录：总装配图、原理图和系统图、部件装配图、零件图、包装物图及包装图、安装图(只用于成套设备)；
6.包装设计图样及文件(含内、外包装及美术装潢和贴布纸等)。
7.随机出厂图样及文件。
8.产品广告宣传备样及文件。
9.标准化审查报告：指产品工作图设计全部完成，工作图样和设计文件经标准化审查后，由标准化部门编写的文件，以便对新设计的产品在标准化、系列化、通用化方面作出总的评价，是产品鉴定的重要文件。标准化审查报告分样品试制标准化审查报告和小批试制标准化审查报告。
产品设计的方法
1、组合设计
组合设计（又称模块化设计）是将产品统一功能的单元，设计成具有不同用途或不同性能的可以互换选用的模块式组件，以便更好地满足用户需要的一种设计方法。当前，模块式组件已广泛应用于各种产品设计中，并从制造相同类型的产品发展到制造不同类型的产品。组合设计的核心是要设计一系列的模块式组件。为此，要从功能单元，即研究几个模块式组件应包含多少零件、组件和部件，以及在组合设计时每种模块式组件需要多少等。
当今，在面临竞争日益加剧、市场分割争夺异常激烈的情况下，仅仅生产一种产品的企业是很难生存的。因此，大多数制造厂家都生产很多品种。者不仅对企业生产系统的适应能力提出新的要求，而且显然要影响产品设计的技能。生产管理的任务之一，就是要寻求新的途径，使企业的系列产品能以最低的成本设计并生产出来。而组合设计则是解决这个问题的有效方法之一。
2、计算机辅助设计
计算机辅助设计是运用计算机的能力来完成产品和工序的设计。其主要职能是设计计算和制图。设计计算是利用计算机进行机械设计等基于工程和科学规律的计算，以及在设计产品的内部结构时，为使某些性能参数或目标达到最优而应用优化技术所进行的计算。计算机制图则是通过图形处理系统来完成，在这一系统中，操作人员只需把所需图形的形状、尺寸和位置的命令输入计算机，计算机就可以自动完成图形设计。
3、面向可制造与可装配的设计
面向可制造与可装配的设计是在产品设计阶段设计师与制造工程师进行协商探讨，利用这种团队工作，避免传统的设计过程之中“我设计，你制造”的方式而引起的各种生产和装配问题以及因此产生的额外费用的增加和最终产品交付使用的延误。
工业设计（Industrial Design）是指以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行设计。工业设计分为产品设计、环境设计、传播设计、设计管理4类；包括造型设计、机械设计、电路设计、服装设计、环境规划、室内设计、建筑设计、UI设计、平面设计、包装设计、广告设计、动画设计、展示设计、网站设计等。工业设计又称工业产品设计学，工业设计涉及到心理学，社会学，美学，人机工程学，机械构造，摄影，色彩学，方法学等，是一门综合性将工业产品加以美化与功能化的学科。用以增加顾客的购买欲望，达到生产者的销售目的。
特征：
一、要讲求功能效用：注意用途是决定工业设计优劣的主要因素，此为与美工设计或美术设计上最大的差异处。 二、要适应人体工学：因为工业产品是为供人使用的，所以要讲求能配合人体，如适当的大小、操作的便利，与使用的舒适等。 三、要能表现材料的特质：同样的产品，采用不同的材料来制造时，应该根据其材料的特质，而赋于不同的设计造型与结构。 四、要考虑生产程序：因为工业生产讲求大量化，所以设计时对加工程序上亦应力求经济。
做产品设计的用户研究，一定不能忘记目的，用户研究所得出的结论，必须是对产品创新有价值的用户痛点，而解决这些痛点则需要根据技术水平、行业情况、生产能力、市场竞争情况综合考虑，通过有步骤有计划地解决用户痛点，能很好的解决产品创新的持续性问题。
工业产品通常能够体现一个国家甚至社会发展的经济情况，文化艺术和高新科技水平。设计工业产品通常还要考虑多功能性的做主心骨，在生产加工的全过程中要考虑成本高，效率。以及其他方法的提升。从而完成差异化的竞争体制。工业设计产品的定义是指一个创造你的综合性信息资源管理的全过程。根据工业标志和颜色的设计风格，把全新的产品展现在工程图纸和显示屏上。他也是在产品系统中处理人和物的中间关联。
随着社会的不断发展，竞争对手也随之增加。所以只有设计不同的工业产品从而提升自身的产业。设置的产品计委大部分人服务项目。要为广大群众所接纳。也要与众不同吸人眼目。按照产品设计的行业进行分类的话，可分为机械设备设计，电子产品设计，产品包装设计。家居产品设计，医疗产品设计等。在对产品进行设计的时候，不仅要外观美丽，它的结构设计你要与之对应。产品结构设计与产品外观设计是相互关联。相互作用的。要吸引消费者。设计的功能要给消费者带来更多的购买欲望。
产品设计按照设计思路进行分类的话可分为头脑风暴法，设计思维，模仿设计思路。代替性设计思路以及以移植思路设计法。传统设计思维法等等，所以在设计工业产品时需要考虑设计思路，是否符合市场需求，吸引消费者眼球。工业设计这目的是与使用的人之间去的最佳匹配的创造性活动。不仅需要满足人们的使用需求，还要考虑人的生理，心理，等各个方面。
好的工业设计能够给企业带来经济利益，因为好的产品设计不仅表现在功能上的优越。而且制造便宜，成本低。竞争的综合力得以增强，从而在商业竞争上取得胜利。
造型设计、机械设计、电路设计、服装设计、环境规划、室内设计、建筑设计、UI设计、平面设计、包装设计、广告设计、动画设计、展示设计、网站设计等。
知识点延伸：
工业设计又称工业产品设计学，工业设计涉及到心理学，社会学，美学，人机工程学，机械构造，摄影，色彩学等。工业设计的对象是批量生产的产品，区别于手工业时期单件制作的手工艺品。它要求必须将设计与制造、销售与制造加以分离，实行严格的劳动分工，以适应于高效批量生产。这时，设计师便随之产生了。所以工业设计是现代化大生产的产物，研究的是现代工业产品，满足现代社会的需求。
北京工业大学工业设计工程（专业学位）专业2016年考研招生简章招生目录
专业代码:085237
研究方向
00不区分研究方向
考试科目
①101思想政治理论
②204英语二
③337工业设计基础
④502产品设计
复试科目、复试参考书
注：
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功能设计，是指以使用者的潜在需求为依据，创造产品的实用价值，经过功能成本的定价分析，由专业技术人员进行产品设计、企业安排生产、开展针对性的营销，将产品交到目标消费者手中的设计过程。功能是指进行设计产品时，应当考虑到产品所具有的目的和效用，功能性是现代设计的首要原则。在这里，功能包含若干层面：就产品功能而言，指其功用、效能、目的、用途等；在人的工作和活动的层面上，指目的、任务、作业和操作。
第一节 品功能分类
现代设计的功能性有其丰富的内涵，产品设计对象不同，功能也就不同。一般来说，按照功能的重要程度可以分为基本功能和辅助功能；按照功能的性质可以分为物质功能与精神功能或者说是使用功能和品位功能。在这里我们按照后者的分类来阐释设计的功能（图4-1）。
图4-1 产品功能分类
一、物质功能
工业设计的物质功能包含了产品的物理功能和实用功能。
（一）物理功能
物理功能是指产品设计的性能、可靠性、安全性、稳定性等。
人们在购买如电视机、电冰箱、空调器、电动自行车等电器时，会首先考虑产品对人体是否安全，往往会选择对人体辐射小，安全系数高的产品。从原始人使用石器做成武器来防止野兽侵袭，到现代的武器设计，可以看出安全感是人的渴望。任何一种设计如果缺乏安全性，可靠性，就会引起人们的忧虑，从而使产品的应用性受到社会消费心理的抵制。
物理功能还体现在设计品本身的耐久性。在使用的过程中，质量是体现产品性能与稳定性的一个重要标志，不能良好长久使用的产品，不管是对于消费者还是生产者来说，都会造成浪费与损失，而罪魁祸首还是设计者。
此外，工业产品的认知性也是物理功能的一个方面，即设计师的设计是否容易被人们认知，是否能够准确的传达信息，是否便于使用，操作是否简洁方便。越是简洁方便、操作简单的物品，其适用性也越强。目前，一些国内厂家喜欢用外文注解说明，以表示产品的国际化，却给
许多国内民众的生活带来了不便。因此，设计师在进行设计时，应当尽量避免此类问题。
（二）实用功能
实用功能主要指设计品使用的方便性、舒适性、宜人性等。
图4-2 埃及图坦卡蒙墓出
从克里特岛克诺索斯王宫中的王座，法国凡尔赛宫中的御座，到中国故宫太和殿中的御座，这些座椅基本上都是为了提高统治者的威严，而不是为了减轻他们背部肌肉的紧张度。虽说是金碧辉煌，却很少考虑人体工程学的因素。随着科技的发展，人们的物质生活水平的不断提高，人们对于产品的舒适性、宜人性要求越来越高。设计师在进行设计时，对产品的生理功能考虑得也越来越多，这也是“以人为本”的人性化设计的一个主要方面。
以计算机的设计为例，产品的实用功能包括计算机操作界面是否符合人们使用的习惯，键盘是否会使人的手指感到疲劳，显示器的角度是否符合人的视觉习惯等。工业设计师运用人机工程学的知识，发现产品中存在的问题或者用户的新的需求点，运用设计手段解决这些问题从而实现产品的方便性与舒适性，体现出产品对用户人性化的关怀。
意大利设计师莱温特于1997年设计的休闲床具（图4-3），以其舒适而引起市场的积极反应，这个设计可以被称为是“具有真正的舒适感的设计”，让人感到坐上去就会安然入睡的舒适。美国著名建筑设计师和工业设计师埃罗·沙里宁在家具方面的设计，特别是椅子设计也是非常成功的。他把人体工程学运用于设计中，设计的椅子
图4-3 莱温特于19 97年设计的休闲床具
可以与人体相应部位（主要包括背、臀、腰、腿）相符合，坐起来非常舒适，同时，也减轻了劳动给人带来的健康危害，减少了颈椎和腰椎病的发生，深得大众所喜欢。
图4-4 郁金香椅 埃罗·沙里宁 1956年
二、精神功能
精神功能是由设计外观造型及物质功能所表现出来的审美、象征、教育等功能。
从设计到生产，产品的审美功能始终伴随着实用功能而存在。创作者的意象一旦转化为具体的存在形式——产品，它必然成为审美的对象，具备了审美的功能。
（一）审美功能
产品设计的审美功能和实用功能是有机的联系在一起的，它尤其能诱导人们的注意力。同时，设计的竞争也离不开美学价值，这主要体现在同类、同质的产品设计之中。
审美功能包括产品设计的造型、色彩、肌理和装饰等要素给人的心理感受。产品设计不只具有实用功能，它还能通过它的外在形式唤起人们的审美感受，满足人们不同的审美需要，这种审美功能是在物质功能的基础上产生的精神功能，也可称之为心理功能。例如在进行产品设计时，对表层选材强调素材的肌理、木材质地、金属质感等表面装饰，加以精密的工艺加工，以显示出素材的肌理效果或本来面目。这种追求自然的造型和肌理效果，往往会带给人们全新的自然的感受，使人们产生心理上的愉悦。
产品设计的审美功能还体现在设计者与使用者之间的沟通。由人们各自的审美经验而形成的对于产品的感受，这种感受是以满足人们心理需求为目标的。现代产品设计给人们的审美感受主要由两个因素所决定：
一是人们对产品造型、色彩、表面等方面所产生的美的概念；
二是不同人的不同心理感受。
图4-5 选自2005年纽约设计周工业产品设计展
具体表现在，优秀的产品设计其总体效果——线条、肌理、色彩、明暗、形体组合等组成“有意味的形式”，诉诸于人的视觉器官、触觉器官等给人以情感上的愉悦和美的享受（图4-5）。
（二）象征功能
象征功能是精神功能的重要组成部分，指的是由设计物品而激发人们联想起已往的经验与感受，表现出某种特殊意义，这便是产品设计的象征功能。
图4-6 模块化设计的酒架（可以多个拼接，采用ABS塑料，设计：Gideon Dagan）
工业产品设计一般是以某种美感因素而达成其功效的，如造型、色彩、装饰和质感等。
由某件产品设计所体现出某种特定地位与特定人群使用的功效，则称为地位象征；而对某些使用者具有特殊意义的设计物则称为人为象征的设计物，它是以特定社会的惯例为基础的。地位象征意义，虽然在某一时期可代表少数人的地位，但随其时间的推移，使用人数的剧增，则会失去原有地位象征，而产生新的地位象征。由此，国外系统性消费行为研究证明：若某设计产品的声誉得到社会认可，这种设计产品的附加价值则具有满足消费者的新的需求的可能性。如世界名车保时捷、奔驰、克莱斯勒、法拉利等，之所以能够成为人们争宠的对象，是因为它们的象征意义远远大于其实际的实用价值。
图4-7 Pagani Zonda （由与法拉利赛车制造合作的Mode na设计工作室设计）
图4-8 布加迪EB16.4威龙（目前最为昂贵的车之一）
第二节 产品功能分析的作用
设计的第一要义是功能，各种功能价值是设计追求的第一目标。在设计中所运用的功能分析正是在这一目标的实践中发展起来的科学方法，它将设计所追求的功能进行具体的分析、综合整理，以系统工程的方式制作功能系统图表，形成完整细致的、高效的结构构思设计，最终完成设计任务。
产品功能分析是产品设计功能方法论的重要环节，主要研究的是功能与成本之间的关系，寻找功能与成本之间最合理的对应配比，以尽量小的代价或消耗取得尽可能大的经济效益和社会效益，提高设计对象的价值。
产品设计的功能分析主要包含以下几个方面：
首先是确定技术上的功能应该达到的程度，它一般是用产品的性能参数来表示；
其次是产品功能成本分析，也就是在相同功能的各种可行性设计方案中找到成本低的方案；三是产品可靠性的定量及定性分析，这些细化分析为新的设计方案奠定了基础。
进行功能分析主要是从对产品结构的思考转为对它的功能思考，以便做到不受现有形态结构的束缚，形成新的设计构思，提出具有创造性的设计方案来。对具体产品设计来说，功能是指产品的效能、用途和作用。
通常，在不同的条件下利用不同的属性，同一件产品也可实现不同的功能。采用功能分析法进行产品设计时，按下列步骤进行工作：（1）将设计任务抽象化，确定总功能，抓住产品的本质，扩展思路，寻找多种解决问题的方法；（2）将要进行的设计产品的总功能分解为分功能直至功能元；（3）寻求解决分功能（功能元）的方法；（4）将所有的解决方法组合，形成多种设计方案；（5）进行方案评价与决策。
一、确定总功能
1. 对产品设计任务进行抽象化处理
确定产品的总功能，需要对产品设计任务进行抽象化处理。例如，采煤机可以抽象为物料分离和移位的设备；载重汽车可以抽象为长距离运输物料的工具；洗碗机就可以抽象为除去餐具上污垢的装置……
产品设计任务抽象化的方法，是在设计任务书中，列出了多种要求和愿望，在抽象过程中，要抓住本质、突出重点、淘汰次要条件、对主要部分进行充分地扩展。在这里主要是描述设计任务，不涉及具体解决办法。例如，要设计一件核桃开启器，对其设计任务的抽象表达描述如下：
若用“砸”则已暗示了解决方法，同时，我们从外部的压力来考虑，可以采用的方法有“挤”、“压”、“夹”等。如果是侧向思维，可以想象是否可以将核桃皮变脆，这样会较容易将其开启等等诸如此类的抽象思维，可以帮助我们解决这一产品设计的本质是从“砸壳”到“分离壳与核仁”。因而较抽象的表达可能得到思路更开阔的解答。
图4-9 核桃夹
2. 黑箱法
利用对所设计产品未知系统的外部进行观测，分析该系统与环境之间的输入和输出，通过输入和输出的转换关系确定产品系统的功能、特性，进一步寻求能实现该功能、特性所需具备的工作原理与内部结构，这种方法称为黑箱法。一般会被运用到对大型工业产品设计的功能分析中去。
二、总功能分解
产品的总功能可以分解为分功能（或称一级分功能、二级分功能……），分功能再分解为功能元（最小单位）。所以功能是有层次的，是能逐层分解的。
（一）功能元
功能元是产品功能的基本单位。在工业产品设计中用的基本功能元有：物理功能元（系统中能量、物料、信号变化的物理基本动作）。数学功能元（它反映数学的基本动作，如加和减、乘和除、乘方和开方……），其功能元主要用于机械式加减和乘除中，如差动轮系、机械式计算机等。逻辑功能元包括“与”、“或”、“非”三元的逻辑动作，主要用于控制功能。
（二）功能结构
产品功能分析过程中，表达分功能关系的图称为功能结构图，它能清晰的显示出产品设计的出发点和思路，是产品在设计上，反映需求功能要求的方式。一般的功能结构图，由下面三种基本结构形式组成∶
（1）串联结构，又称顺序结构，它反映了分功能之间的因果关系或时间、空间顺序关系。（2）并联结构，用几个分功能作为手段共同完成一个目的，或同时完成某些分功能后才能继续执行下一个分功能，则这几个分功能处于并联关系。
（3）环形结构，又称循环结构，输出结构反馈为输入结构的循环系统。这种结构是按逻辑条件分析，满足一定条件而循环进行的。
建立产品功能结构图的步骤：
（1）通过技术过程分析，划定技术系统的边界，确定其总功能。
（2）划分功能及功能元。通常首先考虑应完成的主要工作过程的动作和作用，具体做法可参见功能分解。
（3）建立功能结构图，根据产品的物理作用原理、经验或参照已有的类似系统，首先排定与过程有关的分功能或功能元的顺序，通常先提出一个粗略方案，然后检验并完善其相互关系，再补充其他部分。为了选出较优的方案，一般应同时考虑几个不同的功能结构。
（4）评比，选出最佳的功能结构方案。进行评比的方面一般包括∶实现的可能性；复杂程度；是否易于获得解答方案；是否满足特定要求等。通常可取少数较好的方案进一步具体化，直至寻求到最佳的解决方案。
（三）功能元求解
功能元求解是产品方案设计中重要的“搜索”阶段，它就是要寻求实现产品功能元的技术实体——功能载体。功能元求解的基本思路是：功能—工作原理—功能载体。
一般采用的方法有以下几种：
（1）直觉法∶直觉法是设计师凭借个人的智慧、经验和创造能力，来寻求产品的各种分功能解决方案。
（2）调查分析法∶调查分析已有的工业产品，如同类型的样机，进行功能和结构分析，哪些是先进可靠的？哪些是陈旧落后的、需要更新改进的？这都对开发新产品，构思新方案，寻找功能原理解法大有益处。
（3）设计目录法：所谓设计目录法（也称解法目录）是把实现某种功能的各种原理和结构综合在一起的一种表格或分类资料。
此外，功能元（分功能）的求解还需要丰富的实践经验，细心的观察，流畅的联想和一定的机遇。
三、变体分析
对于产品的零件、机构、形态的发展变化进行系统的分析，称为变体分析。这是一种动态分析方法。变体分析的目的是：将产品的零件、结构、形态的演化过程，按一定原则分类排列，用以总结变化规律，找出进一步发展的方向，并可以发现空白点，及时设计新产品来填补空白。
图4-10 随存储容量的大小而改变形状的存储器
通过变体分析可以归纳出产品变异操作方法。为该产品的发展提供主要线索。然后依据某一工作原理开发新产品。开发过程中出现有较大突破性的产品，称为改良型产品。
变体分析是从动态方面分析产品、机构、零件的演化规律，为确定产品发展方向、判定分功能较优解提供根据。它们将对产品设计工作提供一种有益的工具。
四、原理方案综合
原理方案综合是把分功能解合成为一个整体解以实现总功能的过程。在这里我们着重了解有关形态学的相关内容，这对进行产品外观设计的人员来说尤为重要。
在功能分析阶段，确定了产品的分功能后，通过对分功能的求解，再经选择与变异，得到一些分功能载体的备选方案。在变体分析中，对主要分功能解的发展有了较清楚的认识，对各个备选方案在产品发展演化中的地位有了大致的了解；在这些工作的基础上，把分功能解加以组合，寻求整体方案最优。
形态综合法建立在形态学的基础上，通过系统的分解和组合寻找各种答案。
分功能解之间必须相容，否则不能组合；优先选用主要分功能的较佳解决方法，由该解法出发，选择与它相容的其他分功能解；剔除对设计要求、约束条件不满足或令人不满意的设计方案，如成本偏高、效率低、污染严重、不安全、加工困难等等。
从大量可行方案中选定少数方案作进一步设计时，继承与创新是贯穿于设计过程中的一对矛盾，设计人员要处理好这一对矛盾。
功能分析在产品设计中具有很多优点：
（1）它一直以产品的功能作为设计的核心，设计构思以功能系统为主；
（2）能够克服单一思维模式的桎梏，是一种推陈出新的创新设计方法；
（3）在功能分析中能够有效地排除不必要的功能，从而降低成本，高效地实现产品的价值；
（4）以功能为中心的设计方法，最大限度的保障了产品的实用性和可靠性；
（5）功能分析融入了系统的思想，将功能分析与产品造型要素相结合，为产品设计提供了新的设计思路。
从功能出发，用系统工程价值中的概念和方法，系统构架和分析设计对象物化的技术途径和手段，有利于克服传统设计方法中仅从产品结构和造型进行设计的欠缺，使设计各功能要素之间的结构更合理。
专业介绍：
工业设计是一门艺术创新与工程学科相结合的交叉学科。本专业主要学习工业产品艺术设计的基础理论与技能以及工业产品结构与功能设计的工程技术基础，使学生具备丰富的文化底蕴和较强的动手能，既有坚实的工程科学技术基础，又有较强的艺术创新能力，适应当前工业产品设计的新潮流。本专业旨在培养具有现代工业设计理念、知识和应用能力，胜任机电产品艺术造型与色彩、功能与结构、形式与外观、外形与工艺、产品与环境以及人机关系等协同设计工作，在企事业单位、专业设计部门、科研院所从事产品艺术创新设计、视觉传达设计、环境设计、广告设计以及教学科研工作的应用型高级专门技术人才。
业务能力：
工业设计专业的毕业生应具有扎实的自然科学基础，熟练的艺术创作基本理论和技能，较好的人文社会科学基础以及较强的英语和计算机应用能力；系统的掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括工业设计工程基础、设计表现基础、设计理论、人机工程、视觉表达、计算机辅助设计、市场经济分析、设计材料及加工等知识；具有新产品研究开发的初步能力，有较强的表现技能、动手能力、美的鉴赏与创造能力。
专业特色：
本专业从我国现阶段生产工程设备类和消费类轻工产品企业对设计人才的需求出发，确定专业的办学方向，以机电学院机、电类优势学科为支撑，进行工业产品设计的专业教育，培养学生具有扎实的工程类知识基础和创造性的艺术表现素质，能够胜任现代企业和设计公司的产品开发设计工作。
本专业注重培养设计人才的设计实务能力，定期组织学生参加国内专业设计竞赛，举办不同形式的设计作品展览，广泛与具有自主品牌的企业和工业设计公司建立合作关系，创造较好的设计实习条件。学校拥有艺术基础实验室、创新设计实验室、摄影影视艺术中心等完善的实验教学设施，其中创新设计实验室由陶瓷、金属雕刻等十四个功能室组成，其软硬件水平在国内高校领先。
主要课程：工程力学、机械设计基础、电工电子学、造型设计基础、视觉传达设计、环境设计、色彩与素描、工业美术、人机工程学、计算机辅助设计。
就业情况分析：
产品设计是生产过程中的重要环节，它是决定产品市场竞争力的关键因素之一。我国现阶段正由制造业大国向制造业强国发展，产品设计理念逐步与国际市场接轨，具有自主知识产权的产品设计与开发已成为品牌企业的战略目标，迫切需求具有先进设计理念和艺术创新设计能力的工业设计专业的高级人才，因而工业设计专业的本科毕业生有广阔的就业市场。
