產品結構設計理念的框架搭建-冠藝設計

冠藝設計覺得很多深圳工業設計公司都應該知道一個好的產品結構設計，包括1+3個部分。這就是工業設計的理念框架搭建基礎了。

0.基礎：包括圖紙標準繪制、公差標注等行業基礎知識，是構建設計部分的土壤；這一步做的不好會直接影響一個產品的質量，就好似一個人先天不足，就很難健康一樣。

1.DFM：面向制造的設計，一個產品的所有零件最好符合其工藝的制造要求；

2.DFA：面向裝配的設計，一個產品的所有裝配工序最好簡單、效率高、質量高、不良率低和成本低；

3.DFR：可靠性設計，剩下的所有客戶的要求和安規規定等，都可以算是可靠性設計了。包括強度，壽命，性能要求，可維護性，ID設計，材料安全要求等，都算作可靠性設計要求。

如下圖所示：

這張圖很有意思，一顆大樹，厚厚的土壤上結了三個樹冠模塊。作者希望同行業工作者，或有興趣的讀者都可以研究一下。

當然，作為結構設計師，需要學的結構設計技術遠不止這么點，但這是基礎中的基礎。

為什么可以這樣劃分，就要看可靠性定義了。（到底什么東西才能寫進DFMEA內）

2.可靠性定義
2.1 可靠性定義一（新）
可靠性是DFSS中最關鍵的要素之一。所謂的可靠性，是指一個產品在顧客使用的期間，是否能完美達到其預設的菜單表現。
可靠性亦稱之為持續質量，且是顧客在心中評估產品表現的一大基準，特別是在顧客考慮是否再次購買時，更是如此。

//新的可靠性定義就非常寬泛了，客戶除了不關心怎么制造和裝配，其他的基本都會做要求，都是其內心預設的菜單。所以都可以稱之為可靠性。

2.2 可靠性定義二（舊）
產品、系統在規定的條件下，規定的時間內，完成規定功能的能力稱為可靠性。

這里的產品可以泛指任何系統、設備和元器件。產品可靠性定義的要素是三個“規定”：“規定條件”、“規定時間”和“規定功能”。

“規定條件”包括使用時的環境條件和工作條件；

例如同一型號的汽車在高速公路和在崎嶇的山路上行駛，其可靠性的表現就不大一樣，要談論產品的可靠性必須指明規定的條件是什么。

“規定時間”是指產品規定了的任務時間；

隨著產品任務時間的增加，產品出現故障的概率將增加，而產品的可靠性將是下降的。因此，談論產品的可靠性離不開規定的任務時間。例如，一輛汽車在在剛剛開出廠子，和用了5年后相比，它出故障的概率顯然小了很多。

“規定功能”是指產品規定了的必須具備的功能及其技術指標。

所要求產品功能的多少和其技術指標的高低，直接影響到產品可靠性指標的高低。例如，電風扇的主要功能有轉葉，搖頭，定時，那么規定的功能是三者都要，還是僅需要轉葉能轉能夠吹風，所得出的可靠性指標是大不一樣的。

可靠性的評價可以使用概率指標或時間指標，這些指標有：可靠度、失效率、平均無故障工作時間、平均失效前時間、有效度等。

2.3 可靠性與可靠度的區別
可靠性：產品在規定的時間內，在規定的條件下，完成規定功能的能力。

可靠度：是用完成規定功能的概率表示。

 有些時候口語上會把兩者當成同一個意思

3.可靠性的內容分割
根據不同產品的具體要求，可以將可靠性DFR的內容分割，再與可制造性設計、可裝配性設計重構產品設計理念的框架。

如產品的可維護性DFS（產品有維修拆裝之類的要求）內容較多，可將其單獨從可靠性內容中分割出來；

再如ID設計，若產品非常注重外觀設計（一般電子類消費產品都有嚴格的要求），就可以將其單獨從可靠性內容中分割出來。

再如一些國外企業如G*的客戶需求書：會將電氣要求，機械安裝要求，功能要求，

噪音要求，安全要求等從可靠性要求的內容中分割，單獨成模塊，將壽命等實驗要求單獨歸類在可靠性（狹義）下。

如下圖所示：

再有一些機械行業（軍工類）將廣義的可靠性分類成“六性”的設計要求：可靠性、安全性、維修性、測試性、保障性、環境適應性。

當然，理念框架的幾個模塊都是有相互聯系的，并不是分割之后就沒有關系了，這點需要注意！

4.題外話：ID設計與可靠性
關于ID設計是否屬于可靠性。
如果用新的可靠性定義解釋，當然算，外觀要求絕對是客戶預設的菜單表現，個別客戶甚至認為這是其唯一的內容(⊙﹏⊙)。
如果用傳統的可靠性定義解釋：產品、系統在規定的條件下（與同期產品對比），規定的時間內（客戶第一時間見到），完成規定功能的能力（吸引客戶，或稱之為裝逼功能）稱為可靠性。

很多的產品檢測也是用外觀的漂亮與否（客戶是否能用肉眼接受）來判斷產品的優劣，所以很多時候，ID設計算是可靠性的要求。

5.產品開發流程和對應的設計技術
一個產品的開發流程如下面兩張流程圖所示。

作者之所以將這兩張表格掛出來，是希望大家明確產品研發的各個流程階段，并了解結構設計工程師所需要學習的對應的方法。

其他的如DFSS流程，APQP的流程，JB5054的流程，都可以去研究一下。

結構設計工程師，或其他的工程師，需要學習什么內容，其實只要認真地從流程中尋找即可。各流程需要提交的資料，本來是為了設計或管理良好而提供的一種幫助，雖然現在很容易發展成一種負擔（人性問題）。

針對上面的產品研發流程，作者寫出各流程對應的結構設計技術和原因，供大家參考。小編的文章大部分有對應該方法的篇章。

注意，流程是在進化的，所以其對應的設計技術也在進化。

1）定義產品規格：QFDI，客戶資料的收集，技術任務書的編制，親和圖法。

2）概念設計：pugh矩陣法。

3）定義零件的要求：QFDII。一個零件，比如螺釘，到底有幾個設計要求，就可以用QFDII來得到。

4）詳細設計：概念的細化，3d圖紙的繪制。這個和定義零件的設計要求平行。

5）CAE分析：ansys workbench的運用，靜態應力分析可以先掌握。

6）DFMA：屬于詳細設計的一部分，也可以稱為優化設計。DFA、DFM。APQP的第二階段的第二個要求，大篇章。

7）DFMEA：可靠性的設計，目前作者知道的最好的方法。

8）公差分析：極值法是基礎，統計法需要衍生掌握。

9）設計評審：見JB5054的要求。JB5054雖然基礎，但簡單明了的東西更加值得學習。

10）其他：接下來對的流程和對應的方法，讀者可以去到文章里仔細找一找，小編都有寫的。因為很多，小編就不一一闡述了。

也可以參見下圖。

6.學習規劃
小編將產品結構設計學習階段如下（供參考用）

一階段：有結構設計概念和熟練繪圖；

二階段：DFM，DFA；（結合基礎的可靠性設計，到這一步就可以獨當一面）

三階段：QFDI、QFDII、DFMEA、FTA；

四階段：質量工程。