基于通訊終端產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架研究

劉 佳

(陜西理工學院機械工程學院， 陜西 漢中 723003)

0 引 言

通訊終端產(chǎn)品是指通訊信號最后流通到用戶手中，供用戶使用的產(chǎn)品，包括我們平時常用的手機、電話、對講機、GPS車載定位等.目前，大多數(shù)此類產(chǎn)品屬于平臺化的產(chǎn)品，通常是硬件平臺和軟件平臺的擬合，其具有典型模塊化產(chǎn)品的特點.功能與模塊的構(gòu)架關(guān)系以及與產(chǎn)品外觀設(shè)計的聯(lián)系是本文研究的重點[1].

1 功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架在通訊終端產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用前景

1.1 通訊終端產(chǎn)品的基本構(gòu)造

通訊終端產(chǎn)品的基本構(gòu)造是數(shù)據(jù)線路板、功能元器件與殼體的組合.在設(shè)計過程中，產(chǎn)品的功能都集成于線路板(PCB)的元器件和零部件上，外殼的作用是支撐和保護元器件與零件的正常運行.以典型的通訊終端產(chǎn)品手機為例，其整體構(gòu)造如圖1所示.總之，這一類產(chǎn)品均屬于模塊化、標準化產(chǎn)品.

圖1 手機整體構(gòu)造圖

1.2 產(chǎn)品的模塊化、標準化是功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架應(yīng)用的基礎(chǔ)

功能的確定在概念設(shè)計階段已經(jīng)完成，而功能的實現(xiàn)則需要產(chǎn)品零件與元器件的整合，這樣就可以找出一種產(chǎn)品功能與零件的構(gòu)成關(guān)系，以使產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計基于生產(chǎn)實際，找出形態(tài)設(shè)計的基準點.在元器件、數(shù)據(jù)線路板模塊化、標準化的條件下，功能與零件的構(gòu)成關(guān)系就可減化為它們的組合關(guān)系.

1.3 線路板擺件設(shè)計(Stacking)的發(fā)展現(xiàn)狀與存在問題

國內(nèi)大型設(shè)計公司一般都要建立內(nèi)部產(chǎn)品平臺.通訊終端產(chǎn)品策劃小組在產(chǎn)品功能、用戶體驗、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與工藝、顏色、整機尺寸及操作系統(tǒng)平臺等方面設(shè)計出符合自己公司的有特色的方案，最后由策劃部總結(jié)提交產(chǎn)品定義書.產(chǎn)品定義書規(guī)定了新產(chǎn)品的功能、使用方式、用戶特點、成本控制、時間節(jié)點等各個相關(guān)內(nèi)容，之后的設(shè)計都會參考產(chǎn)品定義書(有的放矢)：線路板擺件設(shè)計(Stacking)——評審——完善——評審——ID創(chuàng)意設(shè)計等.從實際設(shè)計實踐中我們可以看到產(chǎn)品具體設(shè)計的第一步就是線路板擺件設(shè)計(Stacking)，而這一步的依據(jù)來源于產(chǎn)品功能的定義，每項功能都是由標準元器件和零件實現(xiàn)的[2].線路板擺件設(shè)計是由產(chǎn)品外觀設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和通信硬件設(shè)計幾部分人員討論協(xié)作完成的，在實際設(shè)計實踐中已經(jīng)涉及到這一程序，但是在理論研究中卻并未被重視.

2 功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架的概念及其意義

功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架是指功能和模塊化電器元件的對應(yīng)關(guān)系，就是說在功能的指導下，把選出的元器件的相對位置和預(yù)留空間擬訂出來.這里結(jié)構(gòu)特指產(chǎn)品構(gòu)造，也就是產(chǎn)品零件的分割關(guān)系，它是在現(xiàn)今產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)的整個階段中處于產(chǎn)品定義之后ID及MD設(shè)計之前的中間環(huán)節(jié)，既直觀地反映了產(chǎn)品的功能又指引后續(xù)的設(shè)計工作.功能結(jié)構(gòu)模型建立的好壞直接影響后續(xù)的ID、MD設(shè)計，甚至影響產(chǎn)品其它可靠性等方面的問題.

3 功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架的建立

3.1 功能分析

功能分析的目的在于確定產(chǎn)品的功能和功能的重要程度.從產(chǎn)品功能的確定，到主體功能的篩選，再到主體功能的模糊量化，這樣就達到了明確產(chǎn)品功能的目的.功能分析的方法很多，但是涉及到功能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系經(jīng)常用到通訊終端產(chǎn)品中則有兩種方法：移除操作程序法SOP(subtract and operate procedure)法[3]和蛛網(wǎng)圖法(spider web).

3.1.1 移除操作程序法SOP(subtract and operate procedure)分析功能

在攝像頭設(shè)計中應(yīng)用了Sop法進行功能分析，主要有幾個步驟：(1)拆解其裝配部件，主要有下殼、主線路板及其元器件、鏡頭、指示燈、鏡頭前殼和按鍵.(2)結(jié)果分析，其中主線路板及其元器件、鏡頭、指示燈為標準件，殼體零件為支架、支撐部件、下殼、鏡頭前殼、上殼和按鍵.(3)推斷組件的功能，其細則如表1所示.(4)更換組件并重復n次以上的程序操作.(5)確定攝像頭的基本功能以及操作、獲取圖像、信號傳輸、保存圖像、數(shù)據(jù)處理、工作狀態(tài)和攝像頭支撐保護骨架.

表1 攝像頭功能、組件關(guān)系

3.1.2 蛛網(wǎng)圖法(spider web)分析功能

蛛網(wǎng)圖法通過對系統(tǒng)功能的分類生成功能組，并將各組功能進行量化，形成功能間的比較，對處理結(jié)構(gòu)件的主次關(guān)系起到指導作用，其示意圖如圖2所示.

圖2 蛛網(wǎng)圖法示意圖

3.2 產(chǎn)品零部件、元器件的選定

根據(jù)功能分析的結(jié)果確定必須的標準零件與元器件.以攝像頭為例，所需的零部件和元器件包括主線路板、元器件、鏡頭、USB接口、指示燈，這一步驟需要與通信硬件設(shè)計技術(shù)工程師協(xié)同完成[4].

3.3 功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架的建立

功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架是標準元器件按照功能設(shè)計分析的結(jié)果進行選定，然后將標準元器件模糊尺度與位置關(guān)系確定下來.如圖3所示，藍線部分指定了殼體的最小尺寸位置，灰線為主板(STK)的外輪廓線，A-A區(qū)域為顯示屏的大小與位置，2為顯示圖像的邊緣，3為LCD的實際邊緣.在設(shè)計中，1，2，3步驟是上殼體鏡片設(shè)計大小及位置的依據(jù)，4是按鍵的DOME點，用于按鍵的設(shè)置，5是預(yù)留的螺絲空位，6是USB位置的預(yù)留空位.在板子擺件設(shè)計的基礎(chǔ)上，對于產(chǎn)品設(shè)計而言，其功能與設(shè)備的運行已基本實現(xiàn)，而確定殼體、按鍵以及屏幕等零件的大小尺度、位置關(guān)系就完成了功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架的建立.

4 功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架在結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 從結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計的影響因素分析功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架與結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計的邏輯關(guān)系

建立了功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架后更容易控制產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計，避免產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計對產(chǎn)品加工工藝的影響.產(chǎn)品的殼體設(shè)計要素就是結(jié)構(gòu)和形態(tài)，二者是體現(xiàn)產(chǎn)品功能輸出的重要載體，也是產(chǎn)品與用戶交流的平臺.

從構(gòu)架建立的過程來看，產(chǎn)品的功能是通過用戶、客戶、設(shè)計師等各方面情況整合出來的.在沒有構(gòu)建構(gòu)架前，我們發(fā)現(xiàn)功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有直接的關(guān)聯(lián)，使結(jié)構(gòu)設(shè)計很難進行.在功能設(shè)計的基礎(chǔ)上直接進行形態(tài)設(shè)計，形態(tài)設(shè)計本身是一個非常感性的要素，之后進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，往往會在尺寸的視覺感上破壞形態(tài)設(shè)計良好的視覺效果[5].由理性到感性再到理性，期間的矛盾沖突不斷出現(xiàn)，這樣往往會增大設(shè)計成本，使設(shè)計程序更繁瑣.構(gòu)建構(gòu)架在標準零件堆砌的基礎(chǔ)上使產(chǎn)品功能與形態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計之間有了一個必然的聯(lián)系，也是設(shè)計過渡的銜接，即在特定產(chǎn)品的功能區(qū)域上完成形態(tài)設(shè)計以及它們的整合設(shè)計.

圖3 零件擺件示意圖 圖4 手機功能結(jié)構(gòu)框架

4.2 結(jié)合現(xiàn)狀分析設(shè)計程序中的具體細則

基于通訊終端產(chǎn)品的基本構(gòu)造， 確定其與功能的關(guān)系與細則，選擇與功能相符，可滿足其性能的主板、元器件及內(nèi)部零部件進行組合堆砌，在此基礎(chǔ)上劃定外部殼體的可設(shè)計范圍以及殼體零件切分位置與范圍、內(nèi)部零部件與殼體的整合關(guān)系.如圖4所示為一部手機的整體擺件設(shè)計，外殼的可控范圍用藍線標注示意，零件的關(guān)系與分件中要考慮和注意的部分以不同的色彩與形體示意，之后再進行產(chǎn)品的形態(tài)設(shè)計和產(chǎn)品的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等.

5 結(jié)束語

在通訊終端產(chǎn)品設(shè)計中，其形態(tài)與結(jié)構(gòu)設(shè)計存在許多盲目和不確定的因素.鑒此，結(jié)合通訊產(chǎn)品的構(gòu)造特征，并主要基于標準元器件，本文引入了功能結(jié)構(gòu)構(gòu)架的概念，將其置于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計程序之前進行，以控制產(chǎn)品形體設(shè)計的可依據(jù)數(shù)據(jù)，使其成為形態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的參照，同時也可以減少設(shè)計中的返工與重復.基于理性邏輯要素指導產(chǎn)品的感性要素，同時基于生產(chǎn)要素設(shè)計產(chǎn)品的外觀可使通訊終端產(chǎn)品更符合于現(xiàn)代設(shè)計生產(chǎn)的要求.

參考文獻

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