淺析結構設計對企業生產成本的關鍵影響

王超

摘 要：結構設計，屬于工業設計體系中的中堅環節，是外觀設計的支撐。良好的工業設計產品不僅具有優美的外觀，也具有穩定的內部結構來確保產品的質量與可生產性。沒有結構設計，再好的外觀都是紙上談兵。雖然道理如此，但在實際的設計工作中，大多數人都會忽視結構設計帶來的價值，把產品的成功歸結于外觀的設計。文章通過總結實際工作遇到的問題，分析了結構設計對于產品、對于企業的關鍵影響，明確了企業應對結構設計充分理解并予以重視。

關鍵詞：工業設計：結構設計：產品制造

近年來，工業設計一詞不斷出現在大眾媒體眼中，在2016通過的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》的20篇文章中，多次提出了工業設計的重要性，充分體現了工業設計在國民經濟創新發展中的重要作用。雖然國家大力推廣，但多數企業包括一些行業的從業者對工業設計的整個體系一知半解，甚至將工業設計片面的理解成為產品的外觀設計，而忽視了整個工業設計體系中包含的其他環節，尤其是與外觀設計密切相關的結構設計工作。

1結構設計的含義

工業設計，顧名思義就是指利用創新的能力、觀念設計出工業新產品[1]，整個工業設計體系包含了產品的外觀、結構、包裝、展示、廣告等等工作。通俗地講，產品的外觀設計會直接影響消費者的購買欲望，只有滿足了消費者的心里審美，才會讓其對產品一見傾心，愿意出錢購買。而產品結構設計的合理性和規范性會直接決定產品是否可以投入生產[2]。

對于一般的產品制造型企業而言，結構設計工作如果從產品材料上做區分可分為如下兩個方面：

1）金屬件的設計，包括金屬箱體、金屬零部件的三維及二維圖紙設計，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）塑料注塑件的設計，包括PC、PC+ABS、ABS、PMMA、硅膠等材質的產品零部件三維及二維圖紙設計，同時還包含配套模具的設計制作，涉及到的工藝較為復雜，除模具的設計加工外，生產注塑時的溫度、壓力、速度等都對產品的好壞有著直接的影響。

2結構設計在制造型企業中的發展情況

2.1歷史背景

工業設計在我國起步較晚，在上個世紀90年代末期，為數不多的大城市才開始出現專業的工業設計公司，到如今中國設計也才逐漸在世界舞臺上嶄露頭角。對于一般的產品制造型企業，引入工業設計的概念更為滯后，大多數企業僅把滿足產品的使用功能作為出廠要求，對于產品的外觀、結構則關注不多。彼時的產品設計過程雖然也有結構設計的介入，但多處于“畫個殼子把電路板放進去”、“電路板畫好了，不好改了，想辦法改下結構”的尷尬位置，結構設計人員只作為產品設計的輔助人員進行相應的配合工作，對產品的功能、用途等都知之甚少。

2.2結構設計的一般流程

結構設計一般介入整個產品設計流程的時間為中后期，以塑料注塑件產品為例，常見的流程為需求確認，開始產品外觀設計，同步和硬件電路設計互相溝通，確認基本可實現的外觀尺寸限制，溝通完畢后在框架內進行外觀設計，外觀設計完成后進行評審，確認外觀設計方案，然后將外觀3D模型提供給結構設計，此時結構設計才能根據模型內部空間，結合外觀，留出合理結構位后，提供電路板板框圖給硬件電路設計進行電路板布局，最后電路板布局完成，制板，同期結構設計完成后進行3D打印，配合電路板實物進行試裝，查看是否有問題，在無問題后進行模具開模，產品小批量試制。

以上過程雖然看著比較合理，步驟明確清晰，但在實際的工作中，卻會出現很多問題：

1）外觀設計時未對結構考慮充足，僅把電路板尺寸放入，在進行結構設計時，注塑件需要考慮產品的注塑、組裝問題，往往會在殼體周圍預留卡扣位來確保產品嚴絲合縫，此時外觀設計提供的三維模型如果不符合結構設計的基本要求，就會返回進行修改，特別是對尺寸有要求的產品，多數情況下外觀會設計的小巧精美，但進入結構設計階段就不得不對產品進行等比例放大，最終效果差強人意。

2）在一些中小型企業，硬件電路設計為企業的中流砥柱，其思維方式大都還未完全轉變，在和結構設計進行配合工作時，會出現不按照結構設計提供的板框圖進行準確核對的問題，往往在制板后和結構件試裝時才發現問題。通常，注塑件的結構設計公差一般情況下會精確到o.05-0.1mm，也就是常說的5到10個絲，而硬件電路設計的誤差值較大，甚至可以達到1mm，如果在產品設計的中后期才發現此類問題，對物料的浪費無疑是巨大的。

3）就結構設計本身而言，在設計時不僅要考慮盡可能的不改變外觀設計，還要考慮預留合理的公差給硬件電路設計，同時要知道如何設計才能讓模具制作起來更加簡單。結構設計需要整合的產品信息量很大，工作量巨大，想要把細節做到位并且保證產品的質量，需要花費大量的時間精力。在實際的工作中，結構設計結束后就意味著產品設計周期基本結束，而往往進入結構設計階段時所預留的時間不夠充足，設計師為了追趕進度，很可能會丟失對細節的處理，對最終的成品質量造成影響。

2.3結構設計在企業的發展情況

一直以來，結構設計的重要性都得不到企業的關注，大多數企業仍舊認為結構設計工作只是簡單的畫畫殼子就可以了，因而在招聘時對結構設計師的需求很小，造成真正進入產品設計周期時，結構設計人手不足，設計師疲于追趕產品設計進度，頂著巨大的壓力去完成產品，產品的質量可想而知。很多產品在投產后仍舊反復進行結構模具修改，由此帶來的額外成本大部分企業都沒有預見。

通過實際工作中的交流，了解到具有豐富經驗的結構設計師大多集中在一些模具廠家，企業中具有一定年限工作經驗的結構設計師很少，大都屬于團隊的輔助人員，并沒有得到企業的重視。而工業設計的發展帶來的也僅僅是企業對于外觀設計的重視，可謂治標不治本。

3結構設計對產品及企業的影響

3.1結構設計對產品質量的影響

結構設計的好壞直接關系到產品的質量及使用壽命，無論是金屬產品亦或是注塑產品都是如此。舉個例子：某產品的電源簧片設計，在投產后使用圖P中左側形式的連接片，凸出部分用于接觸并抵住電池的負極，經過實際的工程測試發現反復插裝電池后，簧片凸起部分容易斷裂，先后更換了3種材料，進行了多種表面處理仍舊效果不好，發出去的產品不得不進行返廠維修，后經優化修改成圖1右側形式，采用彈簧形式結構，增加了產品穩定性，保證了產品的質量。

3.2結構設計對產品成本的影響

結構設計對于產品成本的影響主要集中在以下幾個方面：

3.2.1金屬框架產品

鈑金件材料的選取，一般來說機箱箱體類產品選取0.6-0.8mm厚度的鋼板，太薄了產品強度不夠容易損壞，太厚的話產品材料成本會上升，而且重量增加也會相應的增加運輸成本；

結構設計師要考慮金屬成型的各種工藝，避免不必要焊接、過多的螺釘等帶來的人工成本，在多種產品上盡可能的使用通用的結構零配件，用來縮減成本；

對于消耗類的零部件在設計時要考慮便于更換，減少維護成本[3]。

3.2.2塑料注塑產品

相比于金屬產品，一般的塑料注塑件雖然看著比較小，但為了將產品做出來所需要投入的模具成本巨大，例如圖2所示的某產品上殼體，成型的產品尺寸為96x96x37mm，而與之配套的模具如圖3、圖4所示，模具尺寸320x 360x 450mm，單個零部件注塑的價格不到3元，一副模具的價格卻超過10萬元。并且模具一旦成型，想要進行變更的可能性很小，尤其是大的改動，因而在產品進行結構設計時，必須做足各項工作，避免在進入開模階段對產品進行大面積修改，如此帶來的經濟損失不容估量，同樣反復修改也會造成模具損傷，影響模具使用壽命。

3.3結構設計對于企業的影響

通過上述幾個方面的說明，可以說結構設計直接影響產品，而企業立足就是依靠產品，產品即代表企業的形象。產品如果沒有好的結構設計，就沒有好的質量，成本高居不下，帶來連鎖反應，最終受害的還是企業。企業想要發展，勢必要把產品做好，尤其是產品細節，細微之處見真章，而結構設計就是體現產品細節的關鍵。

4結語

企業對待產品不應只注重外觀，也應對結構設計予以重視，深入理解工業設計體系的意義。積極發展的同時不要忘記打牢根基，并且在借助外部力量發展的同時也要培養自己的設計師，讓理解、接受、認同企業、行業的設計師去設計產品才會做好產品，企業才能真正發展起來。

參考文獻

[1]黃卓.工業設計產業現狀及發展對策[J].科技風，2017 （12）：203

[2]趙曦.論工業設計專業學習產品結構設計的重要性[J].藝術科技，2016 （11）：286

[3]鐘元.面向制造和裝配的產品設計指南[M].北京：機械工業出版社，2016