淺析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)成本的關(guān)鍵影響

王超

摘 要：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，屬于工業(yè)設(shè)計(jì)體系中的中堅(jiān)環(huán)節(jié)，是外觀設(shè)計(jì)的支撐。良好的工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品不僅具有優(yōu)美的外觀，也具有穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來確保產(chǎn)品的質(zhì)量與可生產(chǎn)性。沒有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再好的外觀都是紙上談兵。雖然道理如此，但在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，大多數(shù)人都會(huì)忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來的價(jià)值，把產(chǎn)品的成功歸結(jié)于外觀的設(shè)計(jì)。文章通過總結(jié)實(shí)際工作遇到的問題，分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于產(chǎn)品、對(duì)于企業(yè)的關(guān)鍵影響，明確了企業(yè)應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分理解并予以重視。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：產(chǎn)品制造

近年來，工業(yè)設(shè)計(jì)一詞不斷出現(xiàn)在大眾媒體眼中，在2016通過的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》的20篇文章中，多次提出了工業(yè)設(shè)計(jì)的重要性，充分體現(xiàn)了工業(yè)設(shè)計(jì)在國民經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展中的重要作用。雖然國家大力推廣，但多數(shù)企業(yè)包括一些行業(yè)的從業(yè)者對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)體系一知半解，甚至將工業(yè)設(shè)計(jì)片面的理解成為產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)，而忽視了整個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)體系中包含的其他環(huán)節(jié)，尤其是與外觀設(shè)計(jì)密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的含義

工業(yè)設(shè)計(jì)，顧名思義就是指利用創(chuàng)新的能力、觀念設(shè)計(jì)出工業(yè)新產(chǎn)品[1]，整個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)體系包含了產(chǎn)品的外觀、結(jié)構(gòu)、包裝、展示、廣告等等工作。通俗地講，產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)會(huì)直接影響消費(fèi)者的購買欲望，只有滿足了消費(fèi)者的心里審美，才會(huì)讓其對(duì)產(chǎn)品一見傾心，愿意出錢購買。而產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和規(guī)范性會(huì)直接決定產(chǎn)品是否可以投入生產(chǎn)[2]。

對(duì)于一般的產(chǎn)品制造型企業(yè)而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作如果從產(chǎn)品材料上做區(qū)分可分為如下兩個(gè)方面：

1）金屬件的設(shè)計(jì)，包括金屬箱體、金屬零部件的三維及二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，涉及到的工藝有鈑金件的折彎、沖壓、焊接；五金件的車、銑、刨、磨及鉚裝；還有噴漆、絲印等等。

2）塑料注塑件的設(shè)計(jì)，包括PC、PC+ABS、ABS、PMMA、硅膠等材質(zhì)的產(chǎn)品零部件三維及二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，同時(shí)還包含配套模具的設(shè)計(jì)制作，涉及到的工藝較為復(fù)雜，除模具的設(shè)計(jì)加工外，生產(chǎn)注塑時(shí)的溫度、壓力、速度等都對(duì)產(chǎn)品的好壞有著直接的影響。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在制造型企業(yè)中的發(fā)展情況

2.1歷史背景

工業(yè)設(shè)計(jì)在我國起步較晚，在上個(gè)世紀(jì)90年代末期，為數(shù)不多的大城市才開始出現(xiàn)專業(yè)的工業(yè)設(shè)計(jì)公司，到如今中國設(shè)計(jì)也才逐漸在世界舞臺(tái)上嶄露頭角。對(duì)于一般的產(chǎn)品制造型企業(yè)，引入工業(yè)設(shè)計(jì)的概念更為滯后，大多數(shù)企業(yè)僅把滿足產(chǎn)品的使用功能作為出廠要求，對(duì)于產(chǎn)品的外觀、結(jié)構(gòu)則關(guān)注不多。彼時(shí)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程雖然也有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的介入，但多處于“畫個(gè)殼子把電路板放進(jìn)去”、“電路板畫好了，不好改了，想辦法改下結(jié)構(gòu)”的尷尬位置，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員只作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的輔助人員進(jìn)行相應(yīng)的配合工作，對(duì)產(chǎn)品的功能、用途等都知之甚少。

2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般流程

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般介入整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的時(shí)間為中后期，以塑料注塑件產(chǎn)品為例，常見的流程為需求確認(rèn)，開始產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)，同步和硬件電路設(shè)計(jì)互相溝通，確認(rèn)基本可實(shí)現(xiàn)的外觀尺寸限制，溝通完畢后在框架內(nèi)進(jìn)行外觀設(shè)計(jì)，外觀設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行評(píng)審，確認(rèn)外觀設(shè)計(jì)方案，然后將外觀3D模型提供給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能根據(jù)模型內(nèi)部空間，結(jié)合外觀，留出合理結(jié)構(gòu)位后，提供電路板板框圖給硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行電路板布局，最后電路板布局完成，制板，同期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行3D打印，配合電路板實(shí)物進(jìn)行試裝，查看是否有問題，在無問題后進(jìn)行模具開模，產(chǎn)品小批量試制。

以上過程雖然看著比較合理，步驟明確清晰，但在實(shí)際的工作中，卻會(huì)出現(xiàn)很多問題：

1）外觀設(shè)計(jì)時(shí)未對(duì)結(jié)構(gòu)考慮充足，僅把電路板尺寸放入，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，注塑件需要考慮產(chǎn)品的注塑、組裝問題，往往會(huì)在殼體周圍預(yù)留卡扣位來確保產(chǎn)品嚴(yán)絲合縫，此時(shí)外觀設(shè)計(jì)提供的三維模型如果不符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，就會(huì)返回進(jìn)行修改，特別是對(duì)尺寸有要求的產(chǎn)品，多數(shù)情況下外觀會(huì)設(shè)計(jì)的小巧精美，但進(jìn)入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段就不得不對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行等比例放大，最終效果差強(qiáng)人意。

2）在一些中小型企業(yè)，硬件電路設(shè)計(jì)為企業(yè)的中流砥柱，其思維方式大都還未完全轉(zhuǎn)變，在和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行配合工作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供的板框圖進(jìn)行準(zhǔn)確核對(duì)的問題，往往在制板后和結(jié)構(gòu)件試裝時(shí)才發(fā)現(xiàn)問題。通常，注塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公差一般情況下會(huì)精確到o.05-0.1mm，也就是常說的5到10個(gè)絲，而硬件電路設(shè)計(jì)的誤差值較大，甚至可以達(dá)到1mm，如果在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的中后期才發(fā)現(xiàn)此類問題，對(duì)物料的浪費(fèi)無疑是巨大的。

3）就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身而言，在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮盡可能的不改變外觀設(shè)計(jì)，還要考慮預(yù)留合理的公差給硬件電路設(shè)計(jì)，同時(shí)要知道如何設(shè)計(jì)才能讓模具制作起來更加簡單。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要整合的產(chǎn)品信息量很大，工作量巨大，想要把細(xì)節(jié)做到位并且保證產(chǎn)品的質(zhì)量，需要花費(fèi)大量的時(shí)間精力。在實(shí)際的工作中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)束后就意味著產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期基本結(jié)束，而往往進(jìn)入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段時(shí)所預(yù)留的時(shí)間不夠充足，設(shè)計(jì)師為了追趕進(jìn)度，很可能會(huì)丟失對(duì)細(xì)節(jié)的處理，對(duì)最終的成品質(zhì)量造成影響。

2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在企業(yè)的發(fā)展情況

一直以來，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性都得不到企業(yè)的關(guān)注，大多數(shù)企業(yè)仍舊認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作只是簡單的畫畫殼子就可以了，因而在招聘時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的需求很小，造成真正進(jìn)入產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人手不足，設(shè)計(jì)師疲于追趕產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)度，頂著巨大的壓力去完成產(chǎn)品，產(chǎn)品的質(zhì)量可想而知。很多產(chǎn)品在投產(chǎn)后仍舊反復(fù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)模具修改，由此帶來的額外成本大部分企業(yè)都沒有預(yù)見。

通過實(shí)際工作中的交流，了解到具有豐富經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師大多集中在一些模具廠家，企業(yè)中具有一定年限工作經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師很少，大都屬于團(tuán)隊(duì)的輔助人員，并沒有得到企業(yè)的重視。而工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展帶來的也僅僅是企業(yè)對(duì)于外觀設(shè)計(jì)的重視，可謂治標(biāo)不治本。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品及企業(yè)的影響

3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量及使用壽命，無論是金屬產(chǎn)品亦或是注塑產(chǎn)品都是如此。舉個(gè)例子：某產(chǎn)品的電源簧片設(shè)計(jì)，在投產(chǎn)后使用圖P中左側(cè)形式的連接片，凸出部分用于接觸并抵住電池的負(fù)極，經(jīng)過實(shí)際的工程測試發(fā)現(xiàn)反復(fù)插裝電池后，簧片凸起部分容易斷裂，先后更換了3種材料，進(jìn)行了多種表面處理仍舊效果不好，發(fā)出去的產(chǎn)品不得不進(jìn)行返廠維修，后經(jīng)優(yōu)化修改成圖1右側(cè)形式，采用彈簧形式結(jié)構(gòu)，增加了產(chǎn)品穩(wěn)定性，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品成本的影響

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于產(chǎn)品成本的影響主要集中在以下幾個(gè)方面：

3.2.1金屬框架產(chǎn)品

鈑金件材料的選取，一般來說機(jī)箱箱體類產(chǎn)品選取0.6-0.8mm厚度的鋼板，太薄了產(chǎn)品強(qiáng)度不夠容易損壞，太厚的話產(chǎn)品材料成本會(huì)上升，而且重量增加也會(huì)相應(yīng)的增加運(yùn)輸成本；

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要考慮金屬成型的各種工藝，避免不必要焊接、過多的螺釘?shù)葞淼娜斯こ杀?，在多種產(chǎn)品上盡可能的使用通用的結(jié)構(gòu)零配件，用來縮減成本；

對(duì)于消耗類的零部件在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮便于更換，減少維護(hù)成本[3]。

3.2.2塑料注塑產(chǎn)品

相比于金屬產(chǎn)品，一般的塑料注塑件雖然看著比較小，但為了將產(chǎn)品做出來所需要投入的模具成本巨大，例如圖2所示的某產(chǎn)品上殼體，成型的產(chǎn)品尺寸為96x96x37mm，而與之配套的模具如圖3、圖4所示，模具尺寸320x 360x 450mm，單個(gè)零部件注塑的價(jià)格不到3元，一副模具的價(jià)格卻超過10萬元。并且模具一旦成型，想要進(jìn)行變更的可能性很小，尤其是大的改動(dòng)，因而在產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須做足各項(xiàng)工作，避免在進(jìn)入開模階段對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行大面積修改，如此帶來的經(jīng)濟(jì)損失不容估量，同樣反復(fù)修改也會(huì)造成模具損傷，影響模具使用壽命。

3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于企業(yè)的影響

通過上述幾個(gè)方面的說明，可以說結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響產(chǎn)品，而企業(yè)立足就是依靠產(chǎn)品，產(chǎn)品即代表企業(yè)的形象。產(chǎn)品如果沒有好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就沒有好的質(zhì)量，成本高居不下，帶來連鎖反應(yīng)，最終受害的還是企業(yè)。企業(yè)想要發(fā)展，勢必要把產(chǎn)品做好，尤其是產(chǎn)品細(xì)節(jié)，細(xì)微之處見真章，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是體現(xiàn)產(chǎn)品細(xì)節(jié)的關(guān)鍵。

4結(jié)語

企業(yè)對(duì)待產(chǎn)品不應(yīng)只注重外觀，也應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)予以重視，深入理解工業(yè)設(shè)計(jì)體系的意義。積極發(fā)展的同時(shí)不要忘記打牢根基，并且在借助外部力量發(fā)展的同時(shí)也要培養(yǎng)自己的設(shè)計(jì)師，讓理解、接受、認(rèn)同企業(yè)、行業(yè)的設(shè)計(jì)師去設(shè)計(jì)產(chǎn)品才會(huì)做好產(chǎn)品，企業(yè)才能真正發(fā)展起來。

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