机电产品需求获取及概念设计探析

苏雨露

摘要：目前，随着时代的不断发展，我国的创新才是科学进步的关键所在。对于企业来说，创新产品就是企业的核心竞争力，同时也是占据市场的有利条件。但是，想要实现产品创新，还需要用户对于产品需求的全面把握，能够得到多领域知识、经验以及技术的支撑。并且用户还能够对产品的质量、性能以及价格等需求加以掌握，这样才能够真正的把握市场的脉搏，从而针对需求来研究需求处理以及产品概念设计技术。

关键词：机电产品；需求获取；概念设计

引言

创新是科学进步的灵魂，是国家兴盛的动力所在。对企业而言，产品创新是企业的核心竞争力，是赢得市场竞争的关键。而产品创新需要准确掌握用户对产品的需求，需要多领域知识、技术和经验的支撑。在用户对产品的性能、质量、价格、环保等需求瞬息万变，产品频繁更新迭代的环境下，企业能够准确把握市场的脉搏，从而快速地推陈出新就需要研究需求处理和产品概念设计技术。

1机电产品概念设计方法研究

1.1概念设计的定义

概念设计是基于用户需求，求解概念产品的创新设计过程。其主要的研究内容是从用户需求出发，确定实现功能，求解概念结构，并根据一系列的技术特性

和经济指标进行评价，确定最优概念产品方案。成功的概念设计虽然可以提高产品的设计水平，提升产品性能，但是其设计过程却依赖于工程科学、社会科学等多学科领域的知识。概念设计过程不仅受到如消费需求、市场定位等市场因素的影响，还受限于生产技术、材料工艺等技术层面的约束，因此需要依赖设计者的专业领域知识。QFD理论在处理用户需求和产品规划方面有很大的优势，TRIZ提供了解决矛盾问题的方法，并且科学效应库的支持下，可以获得跨领域的解。因此需要在概念是设计过程中集成其他现代设计方法，以提升概念设计的水平，更好的指导后续产品开发过程。

1.2概念设计的内涵和特点

产品设计过程模型，是对一般性产品设计的抽象化归纳，最广泛的表述是把产品设计分为明确设计目标、需求分析、概念设计、具体化设计、详细设计等阶段。概念设计是明确设计任务后对产品结构的规划，包括设计任务的方向和内容并通过功能、结构、技术参数等特征来表现的产品概念。产品概念设计的过程包括：①从用户需求人手，对其影响权重进行明确，映射产品的技术特征及其目标值，其中包含产品的总体功能及其目标值，即功能需求的实现；②对功能进行分析，分解并完成需求到功能的转换；③基于功能模型中的“被动实体的变化”，识别功能要改变的物理量，映射到行为，从而实现功能一行为映射；④行为到效应进行映射，并由效应映射出实现效应的结构；⑤综合考虑功能和概念结构等概念产品因素，建立产品的功能一概念结构模型。

产品概念设计的主要目的是获得概念产品，概念产品是符合需求设计，并且指导产品后续开发的技术基础。设计者根据用户需求进行功能的层次化分解，以将抽象的设计任务具体为子任务的思路进行分解。通过将抽象问题分解为具体的子问题，设计者将总的设计任务细化分解为子任务，进而求解设计任务，形成概念产品。

概念设计是产品设计过程的重要阶段，其特点在于：1）创新性。概念设计本质上是一个创新的过程，满足用户需求的产品是改进现有设计或者全新设计的产品，因此是创新的产品。概念设计是新技术，新思路在产品端的体现，同时也是新方法，新材料，新工艺应用以解决产品设计过程中矛盾问题的过程。2）不对称性。需求模块获得的用户需求是模糊的，不确定的，输入到概念设计中，功能过程的解以及概念产品可能并不是用户满意的产品。另外，概念设计的评价阶段，评价依赖于设计者的主观判断，也会造成求解的概念产品和用户满意的产品设计存在不对称。3）关键性。概念设计是对整个产品设计周期的规划，是后续详细设计，具体化设计的技术基础，对产品开发影响重大。概念设计研发投入仅占整个产品的开发总成本的10%，但是却决定了60%-70%的成本。同时，在产品的后续的设计阶段改进概念设计阶段产生的缺陷需要付出巨大的成本开支。因此概念设计在整个产品设计过程中尤为关键。

2计算机辅助概念设计平台的功能

2.1需求处理模块

确定全新设计机械产品之后，需要设计人员进行用户需求调查和技术需求预测获取初始需求。按照需求要素对需求进行层次化分解，完成需求项层次模型。设计Kano调查问卷进行需求类型调查，统计调查问卷，确定各问卷对需求项的类型判定并统计各需求项用户判定Kano类型和相应的个数。处理数据，得到每个需求项的Kano类型和绝对权重。根据层次分析法，对需求项重要度进行相互比较，处理评分数据，得到相对需求重要度。

2.2需求功能转换模块

按照需求重定义，对需求项进行建模。完成需求模型后，需求转换为功能，就完成了功能建模。

2.3概念设计模块

根据需求功能转换模块获得的功能模型，功能型需求由被动实体，被动实体变化，产生变化的效应和主动实体组成。其中变化即为行为，根据功能效应表，功能表述即为功能行为表述，也就是说功能效应表中的功能是以描述行为的方式描述，所以功能映射为行为，行为对应效应，从而完成效应的映射，最后根据效应结构表，完成结构映射。据此，本模块分为功能行为映射，行为效应映射和效应结构映射，结构解集评价四个部分功能。

值得注意的是，在科学效应表中有100个常见的效应，而大部分都是属于电、热、磁、光、放射以及化学等领域。所以在面向机械产品开发的过程中，可以筛选出机械领域的效应，这样可以缩小解的范围，降低工作量。

3计算机辅助概念设计平台开发工具的选择

3.1开发语言选择

Java是由Sun公司开发的Java面向对象程序设计语言（简称Java）和Java平台的总称。Java具有跨平台性、安全性和易用性等诸多有点。JVM实现与底层硬件和操作系统的分离，可以“WriteOnceRunEverywhere"。同時Java的数据结构是完整的对象，这些封装过的数据类型在使用和传输的过程中具有安全性。鉴于Java语言的诸多优点，结合开发工具的选择原则，本平台选择使用Java语言开发。

3.2开发工具选择

MyEclipse是一款用于Java及J2EE项目开发的Eclipse插件集合，因为插件扩展支持，其功能十分强大。同时提供适用全项目周期开发过程的编码、调试、测试和发布功能，并完整支持HTML CSS，JS前端开发，同时支持Struts和Hibernate等框架，另外还支持SQL数据库开发。

3.3数据库选择

MySQL数据库简称MySQL，近年来，由于其开源，免费，并支持百万级大数据的优良特性，在中小企业及开源论坛和组织的数据管理中广泛应用。MySQL数据库体量小，支持多种存储，引擎速度也能让人满意，虽然在权限控制，数据安全方面有所不足，但总体瑕不掩瑜，所以本平台选用其作为数据库开发支持的工具。

结语

总而言之，随着社会经济的飞速发展，产品的创新成就成为人们重点关注的一项内容，对于机电产品而言，想要实现创新，还需要多个领域知识作为基础，并且需要现代化的设计方法作为其支撑。所以，希望通过本文的研究，就能够对机电产品的需求获取以及概念设计有全面的了解和认识。

参考文献

[1]金秀荣，李娜娜.电气产品安全设计要点分析[J].科技与企业，2016.

[2]康凯，田春峰.机电产品的安全稳定性设计[J].中国新技术新产品，2016.

[3]张斌昌.机电产品的安全稳定性设计分析[J].中国新技术新产品，2016.

（作者单位：苏州华旃航天电器有限公司）