NPDP知識點：制造與裝配階段

【制造與裝配階段】

6.1原型法

原型法((Prototyping)是將產(chǎn)品概念轉(zhuǎn)為實物模型的一種設(shè)計方法)，其主要目的是評估產(chǎn)品特性是如何滿足用戶期望的。

原型近似與設(shè)計創(chuàng)意的最初形態(tài)，產(chǎn)品開發(fā)團隊用原型來驗證產(chǎn)品的運行、部件、布局、功能、外觀和體驗。

原型的范圍：從概念草圖到全功能產(chǎn)品都可以是原型。

原型逼真度是設(shè)計階段使用的原型與最終使用的產(chǎn)品一致的程度。

產(chǎn)品創(chuàng)新流程的幾種不同類型的原型：

紙質(zhì)原型法（Paper Prototyping）

它是用來體現(xiàn)概念和創(chuàng)意的最常見形式;

它用于評估所設(shè)計的外觀，感覺，功能和界面是否滿足消費者需求;

紙質(zhì)原型不具備設(shè)計的技術(shù)特征，只是通過圖形和紙質(zhì)外形來形成創(chuàng)意，促進頭腦風暴并生成解決方案。

故事板是一種紙質(zhì)原型，通過一系列框架圖來描述用戶界面的故事板。

功能原型法 (Functional Prototype)

功能原型的目的是：

1.測試產(chǎn)品如何工作并交付預期功能。

2.在所有功能尚未完善得早期階段，通過可用性測試識別出可能出現(xiàn)的設(shè)計錯誤。

3.評估以用戶為中心的設(shè)計需求，包括人機工程、認知方面的考慮及用戶體驗。

該方法有利于幫助用戶識別具體任務 、已完成任務以及需要改進之處。

可體驗原型法（ (Experience Prototype)

讓用戶、設(shè)計者和其他參與創(chuàng)造、創(chuàng)新和設(shè)計流程的人在“體驗環(huán)境”和社會環(huán)境中成為積極的參與者，因為他們能夠發(fā)現(xiàn)并生成豐富的產(chǎn)品解讀。

該方法要求用結(jié)構(gòu)化的方式來描述不同交付階段的產(chǎn)品或服務，以及產(chǎn)品和用戶之間的互動。

1.在服務行業(yè)中，創(chuàng)建服務地圖或藍圖是為了識別“關(guān)鍵時刻”可能造成價值交付不足或遺漏的時刻。

2.以產(chǎn)品為例，該方法研究用戶與產(chǎn)生功能、情緒的產(chǎn)品使用設(shè)置之間的互動關(guān)系。

阿爾法原型（ (Alpha Prototype)

阿爾法原型是用于測試目的的非完整功能版本產(chǎn)品。在測試過程中，測試人員會仔細檢查所有特性、功能和子系統(tǒng)，并評估產(chǎn)品的工作方式。此外，也會驗證系統(tǒng)集成及技術(shù)實現(xiàn)方式。通常用較為簡單的加工工藝制作該原型((例如，用機械加工而非模壓成型))，該原型與量產(chǎn)版本產(chǎn)品已經(jīng)很接近了。

貝塔原型（ (Beta Prototyping)

貝塔原型是完整功能版本產(chǎn)品，用于在試生產(chǎn)階段之前對產(chǎn)品進行評估。該原型用于在實際使用環(huán)境中與客戶、裝配商、零部件制造商和零部件供應商一起測試產(chǎn)品，主要目的是評估產(chǎn)品可靠性。貝塔原型是用實際生產(chǎn)設(shè)備加工出來的。用該原型可以分析實際生產(chǎn)過程中的需求及所需改善。

試生產(chǎn)原型（ (Preproduction Prototyping)

試生產(chǎn)原型是最終版產(chǎn)品。在進人入設(shè)計流程的制造階段之前，除用試生產(chǎn)原型確定教零件和部件規(guī)格外，還可以確定所有設(shè)計要素,，尤其是設(shè)計技術(shù)要求和規(guī)格。在該階段，試生產(chǎn)原型來確認裝配和制造設(shè)計，并確認詳細的生產(chǎn)工藝、裝配時間、零部件外購與集成、產(chǎn)線平衡和生產(chǎn)改善。

虛擬原型法 (Virtual Prototyping)

將虛擬環(huán)境與工程設(shè)計相結(jié)合，使設(shè)計人員能夠?qū)υO(shè)計敏感性和優(yōu)化過程進行評估。在生產(chǎn)最終產(chǎn)品之前，可以運用虛擬原型來進行“如果···那么”情景測試。因此，它縮短了開發(fā)和上市時間。

虛擬原型法要采用計算機輔助設(shè)計來生成三維模型。

虛擬原型可用于形態(tài)和形狀分析、零部件配合關(guān)系、渲染和裝配分析。

該方法要求輸入裝置能感知用戶交互和運動，輸出裝置用計算機生成的輸入代替用戶感官輸入，并用軟件進行實時處理、渲染和仿真測試。

快速原型法 (Rapid Prototyping)

也稱為實體自由成形技術(shù)(Solid Freeform Fabrication,SFF)。

旨在不影響質(zhì)量和盈利能力的前提下，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和上市時間。

是使用設(shè)備技術(shù)對設(shè)計進行實物建模。

與傳統(tǒng)的原型制作不同，快速原型制作是通過一層層材料的沉積來制造出零件和部件的。

液態(tài)塑料、樹脂、紙張和金屬板材等很多材料可用于其制造，該方法在制造業(yè)被稱為增材制造(Additive Manufacturing)也被人成稱為3D打印。

快速原型的制作流程：

1.構(gòu)建 CAD 模型。

2.將 CAD 模型轉(zhuǎn)換為 STL 格式文件 ((立體圖))。

3.驗證 STL 文件是否允許生成支持結(jié)構(gòu)。

4.將模型分層。

5.生成實物模型。

6.移除支持結(jié)構(gòu)。

7.將實物模型進行后期處理和優(yōu)化。

6.2六西格瑪設(shè)計

六西格瑪法(Design for Ssix Ssigma，DFSS))：是一種用于改善企業(yè)質(zhì)量流程管理的技術(shù)。旨在通過各種流程中的專門改進來減少業(yè)務和制造流程的變動。六西格瑪?shù)膽脤Ｗ⒂谠O(shè)計或重新設(shè)計產(chǎn)品和服務及其支持流程，以滿足客戶的需求和期望，這被稱為六西格瑪設(shè)計。

1.下列哪一項通常不是六西格瑪?shù)腄MAIC階段?( )

A. 定義 B. 測量 C. 分析 D. 鞏固

答案【答案】D

【解析】

DMAIC：定義、測量、分析、改進、控制。

6.34可持續(xù)性設(shè)計(Design for Sustainability，DFS)

可持續(xù)性設(shè)計(Design for Sustainability，DFS))要求在設(shè)計周期和產(chǎn)品生命周期中綜合考慮環(huán)境，社會和經(jīng)濟和其他因素。

其目的是實現(xiàn)產(chǎn)品或服務的可持續(xù)產(chǎn)出，要求設(shè)計者具備整體觀和系統(tǒng)觀。

可持續(xù)發(fā)展的三大支柱——被稱為三重底線 (TBL)。

可持續(xù)設(shè)計原則：

1.使用對環(huán)境影響低的無毒、可持續(xù)生產(chǎn)或回收材料。

2.使用節(jié)能的生產(chǎn)流程來生產(chǎn)產(chǎn)品。

3.生產(chǎn)更耐用、功能更佳的產(chǎn)品。

4.設(shè)計可重復使用、易于拆卸和可回收的產(chǎn)品。

5.使用生命周期分析工具來幫助設(shè)計更具可持續(xù)性的產(chǎn)品。

6.將消費模式從個人擁有產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┚哂蓄愃乒δ艿姆铡?/p>

7.材料應選用可再生資源，在其功用耗盡時，將其制成肥料。

可持續(xù)設(shè)計框架

產(chǎn)品可持續(xù)性指數(shù) (Product Sustainability Index, ProdSI)

6.45可持續(xù)性分析工具

生命周期評估 (Life Cycle Assessment,LCA)

生命周期評估是分析環(huán)境影響的一種科學方法(碳足跡、水足跡等)。

步驟：

1.目標與范圍定義

定義功能單位(產(chǎn)品、材料重量)

設(shè)定系統(tǒng)邊界(搖籃到關(guān)口、搖籃到搖籃，系統(tǒng)輸入)

配置方法(權(quán)重、經(jīng)濟價值)

2.生命周期清單

水、原材料、能源的全部輸入及在空氣、水和土地的排放的流程圖

土地使用

3.生命周期影響評估

選擇影響類別(碳足跡，水足跡)

度量影響

4.說明

識別重大問題

結(jié)論

同行評議

環(huán)境質(zhì)量功能展開（Quality Function Development for Environment,QFDE

該方法綜合了：質(zhì)量功能展開、對標、生命周期評估。任何產(chǎn)品都應該考慮四個方面：客戶、功能、實物和流程。

該方法執(zhí)行步驟：

1、將客戶需求與工程指標進行關(guān)聯(lián)，即技術(shù)或功能需求

2、將環(huán)境管理系統(tǒng)與產(chǎn)品部件進行關(guān)聯(lián)

3、進行對標，然后對部件或子系統(tǒng)進行設(shè)計

4、評估工程指標變化對環(huán)境質(zhì)量要求的影響

生命周期成本（Life Cycle Costing

生命周期成本涉及對產(chǎn)品生命周期中所有相關(guān)方(供應商、制造商和消費者)以及在產(chǎn)品系統(tǒng)生命周期內(nèi)產(chǎn)生的與產(chǎn)品、過程和活動相關(guān)的所有成本的分析。

傳統(tǒng)的生命周期成本方法忽略了外部成本和周期結(jié)束成本。

所有成本都通過折現(xiàn)現(xiàn)金流估算凈現(xiàn)值 ((NPV))，并計算在其整個生命周期內(nèi)資產(chǎn)持有、運營和維護的年度成本——稱為等效年度成本 ((EAC，Equivalent Annual Cost))。

生命周期成本可以用三種形式進行估算：傳統(tǒng)成本法、環(huán)境成本法和社會成本法。

環(huán)境生命周期成本考慮外部性和相關(guān)的貨幣現(xiàn)金流。

LCA生命周期評估(關(guān)注環(huán)境)和 LCC生命周期成本(關(guān)注經(jīng)濟)是可持續(xù)發(fā)展的兩個標準支柱。

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