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摘 要：文章首先介绍了产品族设计思想和目前手机产品的设计现状，分析基于产品族的手机快速设计的必要性和可行性。进而分析手机设计信息的来源，信息管理方法，以及手机产品设计模型的建立方式，通过手机产品信息资源和开发流程的整合初步实现了基于产品族的手机产品快速设计过程。
关键词：手机；产品设计；快速设计；产品族
中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）32-0006-02
产品设计要全面确定整个产品策略、外观、结构、功能，从而确定整个生产系统的布局，具有“牵一发而动全局”的重要意义。手机正是对产品设计提出苛刻要求的典型产品。成功的手机产品设计不仅表现在功能的优越性，更要充分满足客户的需求，便于开发制造，降低生产成本，从而提升企业的综合竞争力。本文从手机产品设计现状出发，通过手机产品信息资源和开发流程的整合分析基于产品族的手机设计的可行性，探讨现代手机快速设计的新方法。
1 手机产品快速设计思想简述
1.1 产品族设计思想
在知识经济时代，手机行业进入了大规模定制生产模式（Mass Customization，简称MC），它是企业为了满足客户个性化需求，同时保证较低生产成本和较短交货期限而采用的一种新的生产模式。 面对手机创新的压力，企业需要对市场变化和个性化产品需求作出快速响应。因此，快速设计（Rapid Design）成为了各个手机企业的研究课题。
快速设计的核心就是产品族。产品族是指共享通用技术定位于相关联市场应用的一组产品，这些产品之间具有相似性，它们共享相同的结构和产品技术。一个产品开发的过程可以理解为产品族模型从概念阶段不断发展和具体化的过程。
1.2 手机产品设计现状
目前手机企业存在两大问题：手机产品的设计周期过长，限制上市时间；企业中存在大量不能重用的零部件，造成资源浪费成本较高。从手机市场角度来看，面临着产品生命周期缩短、多品种小批量、交货期短、市场多变等问题。企业认识到只有引进先进的快速设计技术，才能提高自身的竞争力，取得更大的经济效益。因此，在我国手机企业全面推广应用面向大规模定制产品的快速设计技术是不可避免的发展趋势。
从手机产品设计来看，除了創新型手机产品，大多数都是在现有产品设计的基础上的改进或再开发（见图1）。手机企业可以根据企业现有的设计数据资料结合已有产品的设计信息建立基于产品族的手机设计系统，通过分析客户的需求信息获取产品的设计要求进行快速方案设计，解决大批量生产和小规模定制之间的矛盾。
2 手机产品设计信息分析
面向产品族的手机快速设计系统的目标是通过一个集成的设计、管理软件框架体系，融入多种设计技术，以统一的产品族数据模型为核心完成快速设计的各项功能要求，最终完成手机产品的设计开发工作。该系统由用户需求管理系统、设计资源管理系统和手机方案设计系统三个分系统组成（见图2）。
2.1 用户需求库
在基于产品族的手机外观快速设计系统中，系统的目标是根据用户需求完成产品外观设计方案。但是客户需求输入一般非常有限甚至模糊，而我们在概念阶段需要展示给客户一个能够满足主要特征、对客户有较高权重并且能够反映其个性需求的手机设计方案。因此，我们首先要对客户的需求信息进行分析：
①固定需求。每个客户的需求各不相同，但是在外观设计阶段，一些信息是固定的。如手机的尺寸、屏幕、成本等等。
②可变需求。除了固定需求外，客户往往会根据自身需要对手机产品提出一些额外的辅助需求，如手机的材质、颜色等等。
③潜在需求。通过对现有行业内信息的整理，分析下一代产品特点或改进方向，从而抽象出客户的潜在需求。
面对众多的客户需求信息，设计人员需要进行认真的分析、整理和归纳，形成通用的手机产品设计需求信息管理系统。
2.2 设计资源库
手机是涉及工艺最广、最复杂的产品之一。企业根据长期以来积累的设计数据对手机进行集成管理，建立手机实例资源库。该资源库是以产品族为基础，由手机产品方案库、模块库和模块接口库组成的。比如目前手机主要分为功能手机和智能手机；功能手机分为直板手机、翻盖手机、滑盖手机等；直板手机可以拆分为机壳、按键、护镜等；机壳又可分为前壳、中壳、后壳、电池面壳等；机壳的材料又有PC、PC+ABS、铝合金、不锈钢等。
手机设计资源信息是一个需要定期维护和及时更新的管理系统，可以帮助手机研发人员更好的理解客户的需求，提高研发效率。
2.3 手机方案设计
手机行业内常用的三维CAD软件是Pro/e，该软件已经具备成熟的参数化功能。手机企业在研发过程中，通常采用增加同一产品族中产品的相似性，如产品零部件在物理特征和技术特征上的相似性，使产品族中的不同产品间有大量相同或相似的部件、构件或子系统。因此，手机企业在产品设计中融入了零件几何特征、原材料等通用化的思想：标准化、模块化零部件，增加其可重用性，减少相似零部件的重复设计。
手机方案设计系统包括手机产品需求信息的获取、手机方案的查询、实例模块化设计、方案评价等各个部分。在设计过程中研发人员可以通过更改相似同系列产品族手机产品零部件的功能参数、结构参数修改手机模型，设计完成新的手机产品方案。
3 手机快速设计管理系统
手机快速设计的思路是根据手机产品的设计参数在手机实例库中检索，根据一定的规则提取与之最匹配的类似手机实例，对提取的实例进行分析，通过模块和零部件功能参数的更改设计，保证模型修改后仍然满足客户需求和企业产品定位，实现基于产品族的手机快速设计建模，最终完成手机的设计开发。新的手机产品实例依据一定的规则存储到设计资源库中，不断充实数据库。
4 结 语
为了提高手机企业的快速响应能力，首先应该能够迅速捕捉复杂多变的客户需求信息，明确新产品的设计需求，及时做出正确的预测。为了成功地实施手机快速设计，需要建立满足快速设计要求的手机产品族模型和与之相适应的产品信息管理系统。企业需要对设计资源进行充分挖掘和科学重组，使之资源化，成为快速设计中可重复利用的信息资源，并将这些信息资源存储在庞大的产品数据库之中，加上在设计过程中不断积累的信息资源，就可以有效支持手机快速设计过程，快速配置出用户所需要的个性化手机产品。其结果就大大提高了企业的产品开发设计能力、快速响应能力和市场竞争能力。
参考文献：
[1] 邱进冬，顾新建.大批量定制生产及其知识管理研究[J].制造业自动化，2002，12（12）：28-30.
[2] 刘晓冰，董建华，孙伟.面向产品族的建模技术研究[J].计算机辅助设计与图形学学报，2001，13（7）：13-18.
[3] 王波兴，刘忠途，夏鸿建，等.产品建模中的知识管理技术研究[J].机械与电子，2004，6（6）：3-5.
[4] 徐载齐.面向产品族的快速设计系统研究与开发[D].天津：天津工业大学，2005.
关键词：手机；产品设计；快速设计；产品族
中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）32-0006-02
产品设计要全面确定整个产品策略、外观、结构、功能，从而确定整个生产系统的布局，具有“牵一发而动全局”的重要意义。手机正是对产品设计提出苛刻要求的典型产品。成功的手机产品设计不仅表现在功能的优越性，更要充分满足客户的需求，便于开发制造，降低生产成本，从而提升企业的综合竞争力。本文从手机产品设计现状出发，通过手机产品信息资源和开发流程的整合分析基于产品族的手机设计的可行性，探讨现代手机快速设计的新方法。
1 手机产品快速设计思想简述
1.1 产品族设计思想
在知识经济时代，手机行业进入了大规模定制生产模式（Mass Customization，简称MC），它是企业为了满足客户个性化需求，同时保证较低生产成本和较短交货期限而采用的一种新的生产模式。 面对手机创新的压力，企业需要对市场变化和个性化产品需求作出快速响应。因此，快速设计（Rapid Design）成为了各个手机企业的研究课题。
快速设计的核心就是产品族。产品族是指共享通用技术定位于相关联市场应用的一组产品，这些产品之间具有相似性，它们共享相同的结构和产品技术。一个产品开发的过程可以理解为产品族模型从概念阶段不断发展和具体化的过程。
1.2 手机产品设计现状
目前手机企业存在两大问题：手机产品的设计周期过长，限制上市时间；企业中存在大量不能重用的零部件，造成资源浪费成本较高。从手机市场角度来看，面临着产品生命周期缩短、多品种小批量、交货期短、市场多变等问题。企业认识到只有引进先进的快速设计技术，才能提高自身的竞争力，取得更大的经济效益。因此，在我国手机企业全面推广应用面向大规模定制产品的快速设计技术是不可避免的发展趋势。
从手机产品设计来看，除了創新型手机产品，大多数都是在现有产品设计的基础上的改进或再开发（见图1）。手机企业可以根据企业现有的设计数据资料结合已有产品的设计信息建立基于产品族的手机设计系统，通过分析客户的需求信息获取产品的设计要求进行快速方案设计，解决大批量生产和小规模定制之间的矛盾。
2 手机产品设计信息分析
面向产品族的手机快速设计系统的目标是通过一个集成的设计、管理软件框架体系，融入多种设计技术，以统一的产品族数据模型为核心完成快速设计的各项功能要求，最终完成手机产品的设计开发工作。该系统由用户需求管理系统、设计资源管理系统和手机方案设计系统三个分系统组成（见图2）。
2.1 用户需求库
在基于产品族的手机外观快速设计系统中，系统的目标是根据用户需求完成产品外观设计方案。但是客户需求输入一般非常有限甚至模糊，而我们在概念阶段需要展示给客户一个能够满足主要特征、对客户有较高权重并且能够反映其个性需求的手机设计方案。因此，我们首先要对客户的需求信息进行分析：
①固定需求。每个客户的需求各不相同，但是在外观设计阶段，一些信息是固定的。如手机的尺寸、屏幕、成本等等。
②可变需求。除了固定需求外，客户往往会根据自身需要对手机产品提出一些额外的辅助需求，如手机的材质、颜色等等。
③潜在需求。通过对现有行业内信息的整理，分析下一代产品特点或改进方向，从而抽象出客户的潜在需求。
面对众多的客户需求信息，设计人员需要进行认真的分析、整理和归纳，形成通用的手机产品设计需求信息管理系统。
2.2 设计资源库
手机是涉及工艺最广、最复杂的产品之一。企业根据长期以来积累的设计数据对手机进行集成管理，建立手机实例资源库。该资源库是以产品族为基础，由手机产品方案库、模块库和模块接口库组成的。比如目前手机主要分为功能手机和智能手机；功能手机分为直板手机、翻盖手机、滑盖手机等；直板手机可以拆分为机壳、按键、护镜等；机壳又可分为前壳、中壳、后壳、电池面壳等；机壳的材料又有PC、PC+ABS、铝合金、不锈钢等。
手机设计资源信息是一个需要定期维护和及时更新的管理系统，可以帮助手机研发人员更好的理解客户的需求，提高研发效率。
2.3 手机方案设计
手机行业内常用的三维CAD软件是Pro/e，该软件已经具备成熟的参数化功能。手机企业在研发过程中，通常采用增加同一产品族中产品的相似性，如产品零部件在物理特征和技术特征上的相似性，使产品族中的不同产品间有大量相同或相似的部件、构件或子系统。因此，手机企业在产品设计中融入了零件几何特征、原材料等通用化的思想：标准化、模块化零部件，增加其可重用性，减少相似零部件的重复设计。
手机方案设计系统包括手机产品需求信息的获取、手机方案的查询、实例模块化设计、方案评价等各个部分。在设计过程中研发人员可以通过更改相似同系列产品族手机产品零部件的功能参数、结构参数修改手机模型，设计完成新的手机产品方案。
3 手机快速设计管理系统
手机快速设计的思路是根据手机产品的设计参数在手机实例库中检索，根据一定的规则提取与之最匹配的类似手机实例，对提取的实例进行分析，通过模块和零部件功能参数的更改设计，保证模型修改后仍然满足客户需求和企业产品定位，实现基于产品族的手机快速设计建模，最终完成手机的设计开发。新的手机产品实例依据一定的规则存储到设计资源库中，不断充实数据库。
4 结 语
为了提高手机企业的快速响应能力，首先应该能够迅速捕捉复杂多变的客户需求信息，明确新产品的设计需求，及时做出正确的预测。为了成功地实施手机快速设计，需要建立满足快速设计要求的手机产品族模型和与之相适应的产品信息管理系统。企业需要对设计资源进行充分挖掘和科学重组，使之资源化，成为快速设计中可重复利用的信息资源，并将这些信息资源存储在庞大的产品数据库之中，加上在设计过程中不断积累的信息资源，就可以有效支持手机快速设计过程，快速配置出用户所需要的个性化手机产品。其结果就大大提高了企业的产品开发设计能力、快速响应能力和市场竞争能力。
参考文献：
[1] 邱进冬，顾新建.大批量定制生产及其知识管理研究[J].制造业自动化，2002，12（12）：28-30.
[2] 刘晓冰，董建华，孙伟.面向产品族的建模技术研究[J].计算机辅助设计与图形学学报，2001，13（7）：13-18.
[3] 王波兴，刘忠途，夏鸿建，等.产品建模中的知识管理技术研究[J].机械与电子，2004，6（6）：3-5.
[4] 徐载齐.面向产品族的快速设计系统研究与开发[D].天津：天津工业大学，2005.