不知道【产品结构设计】是什么?请看结构设计师给您的专业解读!

2022-09-09  4069 分类:结构工程

不知道【产品结构设计】是什么?请看结构设计师给您的专业解读!


目录:

一、产品结构设计的定义

二、产品结构设计的价值

三、产品结构设计中测试与检验

四、产品结构设计的流程(关键内容)

五、结构设计师的能力要求(关键内容)

六、结构设计师的未来发展与人才缺口



01

产品结构设计的定义


一个完整的产品开发包括前期的技术研发(产品硬件),产品外观设计(ID)和产品结构设计(MD),产品模具设计。上篇文章为大家系统介绍了工业设计,即产品外观设计(ID)。本篇文章我们为大家详细介绍产品结构设计(MD)。

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不知道【工业设计】是什么?请看资深设计师给您的专业解读!


产品结构设计是指以产品内部结构和功能实现结构为主产品工程设计。产品能否实现其各项功能,是否耐用,易用,与结构设计有直接关系。


产品结构设计是产品实现功能使用的前提,涉及机构原理等机械学科,电子电信,材料科技,人机工学,加工制造,表面工艺处理等诸多领域,是一门典型的交叉学科。



02

产品结构设计的价值


从用户体验和品牌价值角度而言

好用、易用,对于用户来说,是好产品的基本标准。而一个产品是否耐用,是影响用户体验,品牌形象与价值的关键。如果一个产品经常出现小问题或故障,给用户的直接印象就是这个产品的品质很差,对于用户而言,企业自然无品牌形象可言。可见,结构设计不仅是产品功能实现的保障,更是保障用户体验,企业品牌形象建设的根本。


而耐用主要是通过产品结构设计来实现的。主要可以分为:1、产品功能的耐久性,2、对外部环境的耐久性,3、对意外情况的抵抗性。


从商业风险和成本角度而言

优良的产品结构设计不仅能使产品易用耐用,更是可以通过结构设计的优化和提升来降低模具设计成本,降低加工耗材,降低产品维修成本。在产品批量化和规模化的情况下,结构设计无疑是降低商业风险和生成成本的有力武器。


从创意实现与美学传播角度而言

用户追求美的享受,好的体验,而美学实现是以产品功能实现为前提。在很多情况下,工业设计师为了追求美学价值,是需要结构设计师进行无数次的研究,验证,测试后才能够确保产品功能的实现。可见,结构设计是产品创意和美学价值的基本保障。


综上所述,工业设计(外观)和结构设计是浑然一体,不可分割的两个部分。而结构设计实现了上述的三个价值。

1、结构设计确保用户对产品拥有良好的用户体验,构建企业品牌价值。

2、结构设计有效的降低产品开发的商业风险,有效降低产品成本。

3、结构设计确保了工业设计师的创意实现,更好的给用户,给社会创造美,传播美。



03

产品结构设计的测试与检验


产品研发分早期的科技研究,和后期的工业设计开发。前期的科技研究是产品功能和原理的研究,更多以纯技术的形态体现,而后期的工业设计开发是将技术变成实物产品,可以批量化生成的商品。早期的科技研究是需要投入大量资金和人力,物力,进行技术方向和技术可行性的探索与尝试。技术成果具有可行性后,还需要通过工业设计进行进一步的产品转化。该阶段更多以市场和用户为中心,一样需要进行诸多的设计探索,测试,产品迭代,如产品原型机的设计与加工,产品工程机的小规模测试使用等等。可见,工业设计是具有创新性,技术性的创新工作。在现行的工业设计流程中,产品创意和结构设计是核心环节。


在产品结构设计环节中,为了实现上述部分中的3个目标,在结构设计中需要经过反复多次的产品结构测试与检验,以此确保产品品质。


小编整理了部分常见的产品测试,比如跌落测试、按压测试、疲劳测试,盐雾测试等,分享大家,希望大家能够进一步理解工业设计(结构设计)的研发属性,以及其重要性。


在工业设计长达几十年的发展中,俨然已经形成了非常系统,规范的产品开发和设计的流程与方法,以此确保产品的品质。可见工业设计不管是外观创意还是产品结构设计,都是一项高度交叉,同时兼具研发属性的创新性工作。



04

产品结构设计的流程


简单的理解,产品结构设计的前端是产品创意设计,后端是产品加工制造。可见产品结构设计是理想(创意)与现实(商品)之间的桥梁。在实际的产品结构设计工作中,结构设计与外观设计,与模具设计有着切不断理还乱的关系。互怼可能是工业设计师(ID)与结构设计师(MD)之间的生活日常吧。


产品结构设计流程概述如下:1、评估工业设计师创意草图或效果图或3d模型,2、进行产品外观模型(Creo/Proe)的构建与硬件堆叠的放置,3、在外观创意与工艺,空间,硬件等主要要素合理的情况下,开始产品结构设计,4、结构设计后,进行产品原型机的制作(产品结构手板,一般由工厂加工制作),5、进行产品装机验证,结构设计修改完善,6、和供应商(以模具厂为代表的智能制造)对接,进行产品结构设计的评审,7、和供应商的反复沟通与设计方案修改后,提供产品物料BOM表,输出2d制图文件等,配合供应商进行模具设计,8、模具设计成熟后,进行产品试模,加工测试,9、产品小规模生成测试,修改迭代,10、产品结构设计封样,11、产品批量化生产。

 

1、创意方案评估

工业设计师更多时候容易将美学放在首位,而忽略的产品功能与结构相关的因素。

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保障产品的可靠性是结构设计师的首要职责,所以结构设计师在开展工作前要对工业设计师的创意内容如设计草图,Coreldraw效果图,或犀牛模型进行可行性评估,如产品结构设计空间是否合理,产品分型拆件是否合理,产品工艺效果是否可行等。


2、产品外观模型构建,产品硬件放置

产品功能的实现是以电子电信,机械装置等为功能依托实现的。所以在进行产品创意设计,产品机构设计的整个过程,都应该以硬件堆叠方案为中心而展开。


故结构设计师在开始进行产品创意模型构建前,首先要确定硬件堆叠方案在数字化表现的三维空间中的坐标定位,确保工业设计和硬件堆叠的一致性。

硬件堆叠方案在产品造型中的坐标位置定位完成后,且进行各种可行性评估后,结构设计师开始通过以Creo/Proe为代表的设计软件进行产品外观模型的构建。


此时,需要结构设计师有丰富的经验,在基于结构设计可行性的前提下,尽可能的实现工业设计师想要表达的情感与美学。该方面是大多数结构设计师欠缺的能力。


ps:工业设计师的设计语义大多以形态语言进行表达,是较为抽象的表现形式,需要结构设计师能够从工业设计师的视角去思考和理解。


3、进行产品结构设计

结构设计师根据产品的组装方式,硬件堆叠的安装与固定方式等主要方面,开始规划产品的内部结构,如硬件固定方式是卡扣固定,还是螺丝固定;主要零件壳体的结构形式,如正面装配,卡扣扣合。基于系统的结构设计规划后,结构设计师继续通过Creo/Proe数字化软件进行深入,详细具体的结构设计。

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此时的结构设计,需要结构设计师能够系统性的规划。从产品创意和美学,到产品的智能制造,到产品产线的组装装配,甚至到后期的消费者安装与拆解,维修等,都需要结构设计能够系统性的思考和设计。

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该环节是结构设计师的核心工作。需要结构设计师能够精通Creo软件的建模,掌握结构设计的形式,流程和方法,拥有丰富的产品结构设计经验,能够结合产品实际情况,进行各种不同的结构形式创新和设计,且需要能够精通智能制造相关的经验,如不同模具的制造过程,精通各种材料特性,掌握各种工艺的处理。

字符图案丝印工艺


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阳极氧化工艺前期处理


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真空镀工艺


4-5、进行产品原型机的制作

结构设计完成后,需要制作样机,将堆叠硬件装配成产品,检查检验结构设计是否合理,产品功能试用。该环节是检验结构设计是否成熟合理的关键步骤。

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产品手板制作过程


6、和供应商(模具厂)对接,进行产品结构设计的评审

经过步骤4-5的结构设计验证和修改后,和供应商进行对接,进一步沟通后续的智能制造环节。供应商(模具厂)根据产品的模具设计及后续加工和工艺情况,进一步检验结构设计的合理性及可靠性,并提出修改建议。


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产品生成模具


7、冻结数据,输出物料BOM表等文件


数据冻结意味着结构设计的主要工作完成,输出相关文件,配合模具厂进行下一步的智能制造,如产品物料的BOM表,工程2D图的输出等。


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产品物料BOM表


8-11、模具设计完成后,进行产品的试产,测试,批量化生成


在模具设计完成后,进行模具的试产与磨合,一般会经历T0、T1,甚至T2等多次的试产,直到模具等设备的智能制造环节能够稳定生产。最后进行产品的批量化生成,根据客户的订单数量进行。如苹果,华为等客户,产品订单可能是千万级别的。规模级以上的订单对模具的设计和生成管控能力要求极高,直接体现了企业的技术水平和管理能力。


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05

结构设计师的能力要求


通过上述产品结构设计流程可见,结构设计是一项高度交叉,又极具商业风险的工作。工作属性决定了结构设计师必须具有强大的综合能力。结合产品开发流程,10+的工业设计经验,小编总结了结构设计需要具备的能力。


结构设计师拥有如下能力:1、需要掌握极好的Creo/Proe建模技能,2、掌握丰富智能制造的经验,如模具制造,CMF工艺,3、掌握系统成熟的结构设计流程和方法,4、对美学的理解和表达能力,5、良好的沟通表达能力。


1、掌握优异的Creo/Proe建模技能


Pro/Engineer是美国参数技术公司(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。


Pro/Engineer软件以参数化著称,是参数化技术的领导者,在目前的三维造型软件领域中占有着绝对重要地位。Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广,是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一,特别是在国内产品设计领域占据重要位置。Pro/Engineer新版本的叫Creo,目前最新版本是Creo 9.0.1版本。


在国内,产品设计领域的结构设计,Proe/Creo是绝对的主流。所以,在学习结构设计时,特别是对于初入行的同学而言,一定选择学习Proe/Creo。

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对于初学者而言,掌握Creo的参数化建模理念是学习的核心。基于参数化理念之下的【由顶至下】的建模思路和方法直接几何级提升结构设计师的工作效率和配合。



2、掌握丰富智能制造的经验,如模具制造,CMF工艺

结构设计师的工作与产品后端智能制造紧密结合,这就要求结构设计师能够清楚工业产品的智能制造相关的专业性技能和知识。最典型的即是产品的模具相关知识。产品的批量化是通过模具设计和加工得以实现。产品的工业设计和结构设计需要确保在模具的设计,加工过程中没有相关技术问题。而与产品美学直接相关的产品材料和工艺,即CMF直接影响产品的视觉感受。而CMF又是与产品的材料特性,工艺处理过程和效果有直接关系,所以结构设计师又必须掌握CMF的后端实现。

不同工艺带来的不同质感和视觉感受


3、掌握系统成熟的结构设计流程和方法


不同的产品类型,不同的功能定义,不同的造型,决定了产品的结构形式不同,作用不同。这要求结构设计师能够掌握常用的结构形式,如止口与反止口,卡扣与卡槽,止骨与反止骨等。


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红色示意卡扣与卡槽结构


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红色线所示的止口与反止口结构


结构设计师需要应对不同的产品,需要掌握系统成熟的结构设计流程,思维和方法。只有这样才能适应实际工作需要,确保产品结构设计的可靠性和产品品质。如手机结构设计的复杂性是很多产品的结构无法比拟的。


4、对美学的理解和表达能力


如前面所述,结构设计师是工业设计师创意实现的保障,这其实是理想与现实的矛盾。工业设计师追求创意和美观,过度的追求给产品可靠性带来一定风险,结构设计师对工业设计不成熟的想法带来了限制与约束。而结构设计师过于理性与严谨的思维和心态,又很容易导致设计与工业设计师最初的设计美学有较大偏差。这无形中需要结构设计师能够在保障产品可行性的情况下,更多学会感受工业设计师的情感与美学。


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典型的因为结构设计过于严谨导致的产品造型发生非常大变化。(蓝绿两条线走势明显变化)


5、良好的沟通表达能力


因结构设计工作前端衔接工业设计师,后端衔接供应商,需要结构设计师能够具有系统性理解设计定位的能力,更需要结构设计师能够对前端和后端保持良好的沟通,避免设计工作协作中的内耗带来的项目延期等各种问题。



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结构设计师的未来发展与人才缺口


我国是制造业大国,随着制造业朝向智能制造的快速发展,企业和制造业对结构设计师人才的需求更加旺盛,工资待遇也是明显提升。以职友集数据来源可得,产品结构设计师 10K-15K 工资的占比最多,达 39.6%,普遍职位招聘薪资范围 9-14K ,应届生薪资可达 8.5K,中专学历 9.4K 起步,大厂/热门行业(新能源)/部门主管/结构总监级别薪资可观,尤其是项目经验丰富的结构设计师,起薪就超过 25K。


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起步工资统计-职友集


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海尔招聘-BOSS直聘


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韶音科技招聘-BOSS直聘


热门招聘需求主要集中在机械制造业发达城市,比如东莞、深圳、佛山、厦门、中山、广州、上海、北京等地,东莞产品结构设计师招聘需求量最高,占11.0%,在全国中排名第1。其次是深圳占10.7%,厦门占9.8%,佛山占8.6%。


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招聘需求量地区排名(全国)-职友集


相比其他职位,结构设计师对于学历要求并不严格,相比学历更看重经验,项目能力.技术过硬,有优秀项目经验的产品结构设计师无疑在招聘市场更具竞争力,同时也更能够获取高薪待遇。


同样以职友集数据来源,产品结构设计师企业招聘要求中学历要求大专占38.3%,不限学历占31.8%,本科占19.5%,中专占4.5%,高中占4.5%,硕士占0.66%,初中占0.53%,中技占0.26% 。


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企业招聘要求分析-职友集


由此可见,产品结构设计师对于倾向技术型发展的人才是非常好的职业选择,特别是没有学历优势,职业背景优势的小伙伴而言,结构设计师岗位是人生新机遇!


产品结构工程师就业方向主要是面向品牌企业研发和设计中心,设计公司,高科技企业公司,最开始的可能是助理工程师,然后发展成独当一面的结构工程师。值得说明的是深圳作为科技之城,设计之都,对于结构设计师人才的需求可谓火爆异常,很多公司直接到品索设计进行对接结构设计师人才的现场招聘。


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品索结构设计师职业班


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面向品索设计进行定向招聘的企业对接部分截图展示




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