產(chǎn)品功能設(shè)計方法與技巧，工業(yè)設(shè)計產(chǎn)品功能設(shè)計全面解析

功能設(shè)計，是指以使用者的潛在需求為依據(jù)，創(chuàng)造產(chǎn)品的實用價值，經(jīng)過功能成本的定價分析，由專業(yè)技術(shù)人員進行 產(chǎn)品設(shè)計、企業(yè)安排生產(chǎn)、開展針對性的營銷，將產(chǎn)品交到目標消費者手中的設(shè)計過程。功能是指進行設(shè)計產(chǎn)品時，應(yīng)當 考慮到產(chǎn)品所具有的目的和效用，功能性是現(xiàn)代設(shè)計的首要原則。在這里，功能包含若干層面：就產(chǎn)品功能而言，指其功 用、效能、目的、用途等；在人的工作和活動的層面上，指目的、任務(wù)、作業(yè)和操作。

第一節(jié)功能分類

現(xiàn)代設(shè)計的功能性有其豐富的內(nèi)涵，產(chǎn)品設(shè)計對象不同，功能也就不同。一般來說，按照功能的重要程度可以 分為基本功能和輔助功能；按照功能的性質(zhì)可以分為物質(zhì)功能與精神功能或者說是使用功能和品位功能。在這里我們按照 后者的分類來闡釋設(shè)計的功能（圖4-1）。

一、物質(zhì)功能

工業(yè)設(shè)計的 物質(zhì)功能包含了產(chǎn)品的物理功能和實用功能。

（一）物理功能

物理功能是指產(chǎn)品設(shè)計的性能、可靠性、安 全性、穩(wěn)定性等。

人們在購買如電視機、電冰箱、空調(diào)器、電動自行車等電器時，會首先考慮產(chǎn)品對人體是否安 全，往往會選擇對人體輻射小，安全系數(shù)高的產(chǎn)品。從原始人使用石器做成武器來防止野獸侵襲，到現(xiàn)代的武器設(shè)計，可 以看出安全感是人的渴望。任何一種設(shè)計如果缺乏安全性，可靠性，就會引起人們的憂慮，從而使產(chǎn)品的應(yīng)用性受到社會 消費心理的抵制。

物理功能還體現(xiàn)在設(shè)計品本身的耐久性。在使用的過程中，質(zhì)量是體現(xiàn)產(chǎn)品性能與穩(wěn)定性的一 個重要標志，不能良好長久使用的產(chǎn)品，不管是對于消費者還是生產(chǎn)者來說，都會造成浪費與損失，而罪魁禍首還是設(shè)計 者。

此外，工業(yè)產(chǎn)品的認知性也是物理功能的一個方面，即設(shè)計師的設(shè)計是否容易被人們認知，是否能夠準確的 傳達信息，是否便于使用，操作是否簡潔方便。越是簡潔方便、操作簡單的物品，其適用性也越強。目前，一些國內(nèi)廠家 喜歡用外文注解說明，以表示產(chǎn)品的國際化，卻給

許多國內(nèi)民眾的生活帶來了不便。因此，設(shè)計師在進行設(shè)計時 ，應(yīng)當盡量避免此類問題。

（二）實用功能

實用功能主要指設(shè)計品使用的方便性、舒適性、宜人性等。

從克里特島克諾索斯王宮中的王座，法國凡爾賽宮中的御座，到中國故 宮太和殿中的御座，這些座椅基本上都是為了提高統(tǒng)治者的威嚴，而不是為了減輕他們背部肌肉的緊張度。雖說是金碧輝 煌，卻很少考慮人體工程學的因素。隨著科技的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們對于產(chǎn)品的舒適性、宜人性 要求越來越高。設(shè)計師在進行設(shè)計時，對產(chǎn)品的生理功能考慮得也越來越多，這也是“以人為本”的人性化設(shè)計的一個主 要方面。

以計算機的設(shè)計為例，產(chǎn)品的實用功能包括計算機操作界面是否符合人們使用的習慣，鍵盤是否會使人 的手指感到疲勞，顯示器的角度是否符合人的視覺習慣等。工業(yè)設(shè)計師運用人機工程學的知識，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中存在的問題或 者用戶的新的需求點，運用設(shè)計手段解決這些問題從而實現(xiàn)產(chǎn)品的方便性與舒適性，體現(xiàn)出產(chǎn)品對用戶人性化的關(guān)懷。

意大利設(shè)計師萊溫特于1997年設(shè)計的休閑床具（圖4-3），以其舒適而引起市場的積極反應(yīng)，這個設(shè)計可以被稱為 是“具有真正的舒適感的設(shè)計”，讓人感到坐上去就會安然入睡的舒適。美國著名建筑設(shè)計師和工業(yè)設(shè)計師埃羅·沙里寧 在家具方面的設(shè)計，特別是椅子設(shè)計也是非常成功的。他把人體工程學運用于設(shè)計中，設(shè)計的椅子

可以與人體相應(yīng)部位（主要包括背、臀、腰、腿）相符合，坐起來非常舒適，同 時，也減輕了勞動給人帶來的健康危害，減少了頸椎和腰椎病的發(fā)生，深得大眾所喜歡。

二、精神功能

精神功能是由設(shè)計外觀造型及物質(zhì)功能所表現(xiàn)出來的審美、象征、教 育等功能。

從設(shè)計到生產(chǎn)，產(chǎn)品的審美功能始終伴隨著實用功能而存在。創(chuàng)作者的意象一旦轉(zhuǎn)化為具體的存在形 式——產(chǎn)品，它必然成為審美的對象，具備了審美的功能。

（一）審美功能

產(chǎn)品設(shè)計的審美功能和實用功 能是有機的聯(lián)系在一起的，它尤其能誘導人們的注意力。同時，設(shè)計的競爭也離不開美學價值，這主要體現(xiàn)在同類、同質(zhì) 的產(chǎn)品設(shè)計之中。

審美功能包括產(chǎn)品設(shè)計的造型、色彩、肌理和裝飾等要素給人的心理感受。產(chǎn)品設(shè)計不只具有 實用功能，它還能通過它的外在形式喚起人們的審美感受，滿足人們不同的審美需要，這種審美功能是在物質(zhì)功能的基礎(chǔ) 上產(chǎn)生的精神功能，也可稱之為心理功能。例如在進行產(chǎn)品設(shè)計時，對表層選材強調(diào)素材的肌理、木材質(zhì)地、金屬質(zhì)感等 表面裝飾，加以精密的工藝加工，以顯示出素材的肌理效果或本來面目。這種追求自然的造型和肌理效果，往往會帶給人 們?nèi)碌淖匀坏母惺?，使人們產(chǎn)生心理上的愉悅。

產(chǎn)品設(shè)計的審美功能還體現(xiàn)在設(shè)計者與使用者之間的溝通。由 人們各自的審美經(jīng)驗而形成的對于產(chǎn)品的感受，這種感受是以滿足人們心理需求為目標的。現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計給人們的審美感 受主要由兩個因素所決定：

一是人們對產(chǎn)品造型、色彩、表面等方面所產(chǎn)生的美的概念；

二是不同人的不 同心理感受。

具體表現(xiàn)在，優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計其總體 效果——線條、肌理、色彩、明暗、形體組合等組成“有意味的形式”，訴諸于人的視覺器官、觸覺器官等給人以情感上 的愉悅和美的享受。

（二）象征功能

象征功能是精神功能的重要組成部分，指的是由設(shè)計物品 而激發(fā)人們聯(lián)想起已往的經(jīng)驗與感受，表現(xiàn)出某種特殊意義，這便是產(chǎn)品設(shè)計的象征功能。

工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計一般是以某種美感因素而達成其 功效的，如造型、色彩、裝飾和質(zhì)感等。

由某件產(chǎn)品設(shè)計所體現(xiàn)出某種特定地位與特定人群使用的功效，則稱為 地位象征；而對某些使用者具有特殊意義的設(shè)計物則稱為人為象征的設(shè)計物，它是以特定社會的慣例為基礎(chǔ)的。地位象征 意義，雖然在某一時期可代表少數(shù)人的地位，但隨其時間的推移，使用人數(shù)的劇增，則會失去原有地位象征，而產(chǎn)生新的 地位象征。由此，國外系統(tǒng)性消費行為研究證明：若某設(shè)計產(chǎn)品的聲譽得到社會認可，這種設(shè)計產(chǎn)品的附加價值則具有滿 足消費者的新的需求的可能性。如世界名車保時捷、奔馳、克萊斯勒、法拉利等，之所以能夠成為人們爭寵的對象，是因 為它們的象征意義遠遠大于其實際的實用價值。

第二節(jié) 產(chǎn)品功能分析的 作用

設(shè)計的第一要義是功能，各種功能價值是設(shè)計追求的第一目標。在設(shè)計中所運用的功能分析正是在這一 目標的實踐中發(fā)展起來的科學方法，它將設(shè)計所追求的功能進行具體的分析、綜合整理，以系統(tǒng)工程的方式制作功能系統(tǒng) 圖表，形成完整細致的、高效的結(jié)構(gòu)構(gòu)思設(shè)計，最終完成設(shè)計任務(wù)。

產(chǎn)品功能分析是產(chǎn)品設(shè)計功能方法論的重要 環(huán)節(jié)，主要研究的是功能與成本之間的關(guān)系，尋找功能與成本之間最合理的對應(yīng)配比，以盡量小的代價或消耗取得盡可能 大的經(jīng)濟效益和社會效益，提高設(shè)計對象的價值。

產(chǎn)品設(shè)計的功能分析主要包含以下幾個方面：

首先是確 定技術(shù)上的功能應(yīng)該達到的程度，它一般是用產(chǎn)品的性能參數(shù)來表示；

其次是產(chǎn)品功能成本分析，也就是在相同 功能的各種可行性設(shè)計方案中找到成本低的方案；三是產(chǎn)品可靠性的定量及定性分析，這些細化分析為新的設(shè)計方案奠定 了基礎(chǔ)。

進行功能分析主要是從對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的思考轉(zhuǎn)為對它的功能思考，以便做到不受現(xiàn)有形態(tài)結(jié)構(gòu)的束縛，形 成新的設(shè)計構(gòu)思，提出具有創(chuàng)造性的設(shè)計方案來。對具體產(chǎn)品設(shè)計來說，功能是指產(chǎn)品的效能、用途和作用。

通 常，在不同的條件下利用不同的屬性，同一件產(chǎn)品也可實現(xiàn)不同的功能。采用功能分析法進行產(chǎn)品設(shè)計時，按下列步驟進 行工作：（1）將設(shè)計任務(wù)抽象化，確定總功能，抓住產(chǎn)品的本質(zhì)，擴展思路，尋找多種解決問題的方法；（2）將要進行 的設(shè)計產(chǎn)品的總功能分解為分功能直至功能元；（3）尋求解決分功能（功能元）的方法；（4）將所有的解決方法組合， 形成多種設(shè)計方案；（5）進行方案評價與決策。

一、確定總功能

1. 對產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)進行抽象化處理

確定產(chǎn)品的總功能，需要對產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)進行抽象化處理。例如，采煤機可以抽象為物料分離和移位的設(shè)備；載 重汽車可以抽象為長距離運輸物料的工具；洗碗機就可以抽象為除去餐具上污垢的裝置……

產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)抽象化 的方法，是在設(shè)計任務(wù)書中，列出了多種要求和愿望，在抽象過程中，要抓住本質(zhì)、突出重點、淘汰次要條件、對主要部 分進行充分地擴展。在這里主要是描述設(shè)計任務(wù)，不涉及具體解決辦法。例如，要設(shè)計一件核桃開啟器，對其設(shè)計任務(wù)的 抽象表達描述如下：

若用“砸”則已暗示了解決方法，同時，我們從外部的壓力來考慮，可以采用的方法有“擠 ”、“壓”、“夾”等。如果是側(cè)向思維，可以想象是否可以將核桃皮變脆，這樣會較容易將其開啟等等諸如此類的抽象 思維，可以幫助我們解決這一產(chǎn)品設(shè)計的本質(zhì)是從“砸殼”到“分離殼與核仁”。因而較抽象的表達可能得到思路更開闊 的解答。

2. 黑箱法

利用對所設(shè)計產(chǎn)品未知系統(tǒng)的外部進行觀測，分析 該系統(tǒng)與環(huán)境之間的輸入和輸出，通過輸入和輸出的轉(zhuǎn)換關(guān)系確定產(chǎn)品系統(tǒng)的功能、特性，進一步尋求能實現(xiàn)該功能、特 性所需具備的工作原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這種方法稱為黑箱法。一般會被運用到對大型工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的功能分析中去。

二、總功能分解

產(chǎn)品的總功能可以分解為分功能（或稱一級分功能、二級分功能……），分功能再分解為 功能元（最小單位）。所以功能是有層次的，是能逐層分解的。

（一）功能元

功能元是產(chǎn)品功能的基本單 位。在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中用的基本功能元有：物理功能元（系統(tǒng)中能量、物料、信號變化的物理基本動作）。數(shù)學功能元（ 它反映數(shù)學的基本動作，如加和減、乘和除、乘方和開方……），其功能元主要用于機械式加減和乘除中，如差動輪系、 機械式計算機等。邏輯功能元包括“與”、“或”、“非”三元的邏輯動作，主要用于控制功能。

（二）功能結(jié) 構(gòu)

產(chǎn)品功能分析過程中，表達分功能關(guān)系的圖稱為功能結(jié)構(gòu)圖，它能清晰的顯示出產(chǎn)品設(shè)計的出發(fā)點和思路，是 產(chǎn)品在設(shè)計上，反映需求功能要求的方式。一般的功能結(jié)構(gòu)圖，由下面三種基本結(jié)構(gòu)形式組成∶

（1）串聯(lián)結(jié)構(gòu)， 又稱順序結(jié)構(gòu)，它反映了分功能之間的因果關(guān)系或時間、空間順序關(guān)系。（2）并聯(lián)結(jié)構(gòu)，用幾個分功能作為手段共同完 成一個目的，或同時完成某些分功能后才能繼續(xù)執(zhí)行下一個分功能，則這幾個分功能處于并聯(lián)關(guān)系。

（3）環(huán)形結(jié) 構(gòu)，又稱循環(huán)結(jié)構(gòu)，輸出結(jié)構(gòu)反饋為輸入結(jié)構(gòu)的循環(huán)系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)是按邏輯條件分析，滿足一定條件而循環(huán)進行的。

建立產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)圖的步驟：

（1）通過技術(shù)過程分析，劃定技術(shù)系統(tǒng)的邊界，確定其總功能。

（ 2）劃分功能及功能元。通常首先考慮應(yīng)完成的主要工作過程的動作和作用，具體做法可參見功能分解。

（3）建 立功能結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)產(chǎn)品的物理作用原理、經(jīng)驗或參照已有的類似系統(tǒng)，首先排定與過程有關(guān)的分功能或功能元的順序， 通常先提出一個粗略方案，然后檢驗并完善其相互關(guān)系，再補充其他部分。為了選出較優(yōu)的方案，一般應(yīng)同時考慮幾個不 同的功能結(jié)構(gòu)。

（4）評比，選出最佳的功能結(jié)構(gòu)方案。進行評比的方面一般包括∶實現(xiàn)的可能性；復雜程度；是 否易于獲得解答方案；是否滿足特定要求等。通常可取少數(shù)較好的方案進一步具體化，直至尋求到最佳的解決方案。

（三）功能元求解

功能元求解是產(chǎn)品方案設(shè)計中重要的“搜索”階段，它就是要尋求實現(xiàn)產(chǎn)品功能元的技 術(shù)實體——功能載體。功能元求解的基本思路是：功能—工作原理—功能載體。

一般采用的方法有以下幾種：

（1）直覺法∶直覺法是設(shè)計師憑借個人的智慧、經(jīng)驗和創(chuàng)造能力，來尋求產(chǎn)品的各種分功能解決方案。

（2）調(diào)查分析法∶調(diào)查分析已有的工業(yè)產(chǎn)品，如同類型的樣機，進行功能和結(jié)構(gòu)分析，哪些是先進可靠的？哪些是陳舊 落后的、需要更新改進的？這都對開發(fā)新產(chǎn)品，構(gòu)思新方案，尋找功能原理解法大有益處。

（3）設(shè)計目錄法：所 謂設(shè)計目錄法（也稱解法目錄）是把實現(xiàn)某種功能的各種原理和結(jié)構(gòu)綜合在一起的一種表格或分類資料。

此外， 功能元（分功能）的求解還需要豐富的實踐經(jīng)驗，細心的觀察，流暢的聯(lián)想和一定的機遇。

三、變體分析

對于產(chǎn)品的零件、機構(gòu)、形態(tài)的發(fā)展變化進行系統(tǒng)的分析，稱為變體分析。這是一種動態(tài)分析方法。變體分析的目的是： 將產(chǎn)品的零件、結(jié)構(gòu)、形態(tài)的演化過程，按一定原則分類排列，用以總結(jié)變化規(guī)律，找出進一步發(fā)展的方向，并可以發(fā)現(xiàn) 空白點，及時設(shè)計新產(chǎn)品來填補空白。

通過變體分 析可以歸納出產(chǎn)品變異操作方法。為該產(chǎn)品的發(fā)展提供主要線索。然后依據(jù)某一工作原理開發(fā)新產(chǎn)品。開發(fā)過程中出現(xiàn)有 較大突破性的產(chǎn)品，稱為改良型產(chǎn)品。

變體分析是從動態(tài)方面分析產(chǎn)品、機構(gòu)、零件的演化規(guī)律，為確定產(chǎn)品發(fā) 展方向、判定分功能較優(yōu)解提供根據(jù)。它們將對產(chǎn)品設(shè)計工作提供一種有益的工具。

四、原理方案綜合

原 理方案綜合是把分功能解合成為一個整體解以實現(xiàn)總功能的過程。在這里我們著重了解有關(guān)形態(tài)學的相關(guān)內(nèi)容，這對進行 產(chǎn)品外觀設(shè)計的人員來說尤為重要。

在功能分析階段，確定了產(chǎn)品的分功能后，通過對分功能的求解，再經(jīng)選擇 與變異，得到一些分功能載體的備選方案。在變體分析中，對主要分功能解的發(fā)展有了較清楚的認識，對各個備選方案在 產(chǎn)品發(fā)展演化中的地位有了大致的了解；在這些工作的基礎(chǔ)上，把分功能解加以組合，尋求整體方案最優(yōu)。

形態(tài) 綜合法建立在形態(tài)學的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)的分解和組合尋找各種答案。

分功能解之間必須相容，否則不能組合； 優(yōu)先選用主要分功能的較佳解決方法，由該解法出發(fā)，選擇與它相容的其他分功能解；剔除對設(shè)計要求、約束條件不滿足 或令人不滿意的設(shè)計方案，如成本偏高、效率低、污染嚴重、不安全、加工困難等等。

從大量可行方案中選定少 數(shù)方案作進一步設(shè)計時，繼承與創(chuàng)新是貫穿于設(shè)計過程中的一對矛盾，設(shè)計人員要處理好這一對矛盾。

功能分析 在產(chǎn)品設(shè)計中具有很多優(yōu)點：

（1）它一直以產(chǎn)品的功能作為設(shè)計的核心，設(shè)計構(gòu)思以功能系統(tǒng)為主；

（2 ）能夠克服單一思維模式的桎梏，是一種推陳出新的創(chuàng)新設(shè)計方法；

（3）在功能分析中能夠有效地排除不必要的 功能，從而降低成本，高效地實現(xiàn)產(chǎn)品的價值；

（4）以功能為中心的設(shè)計方法，最大限度的保障了產(chǎn)品的實用性 和可靠性；

（5）功能分析融入了系統(tǒng)的思想，將功能分析與產(chǎn)品造型要素相結(jié)合，為產(chǎn)品設(shè)計提供了新的設(shè)計思路。

從功能出發(fā)，用系統(tǒng)工程價值中的概念和方法，系統(tǒng)構(gòu)架和分析設(shè)計對象物化的技術(shù)途徑和手段，有利于克 服傳統(tǒng)設(shè)計方法中僅從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和造型進行設(shè)計的欠缺，使設(shè)計各功能要素之間的結(jié)構(gòu)更合理。