导读：产品设计与开发工具的重要性体现在多个方面，它们对于产品的成功开发、质量提升以及市场竞争力都具有至关重要的影响。产品设计工具可以帮助设计师更高效地创建和优化产品原型。开发工具在产品开发过程中发挥着至关重要的作用。产品设计与开发工具还可以提升产品的市场竞争力。
目录
概述：产品设计与开发工具重要性
1、创意生成阶段
1.1 创意生成概念
1.2 十二种创意生成工具
2、概念设计阶段
2.1 概念工程
2.2 卡诺模型 (KANO 模型)
2.3 形态分析(Morphological analysis)
2.4 概念场景
2.5 TRIZ概念
3、实体化设计阶段
3.1 联合分析
3.2 功能分析
3.3 FAST技术图
3.4 逆向工程
4、初始设计与规格阶段
5、 详细设计与规格阶段
5.1 质量功能展开
5.2 稳健设计
5.3 情感化设计 (Emotional Design)
6、制造与装配阶段
6.1 原型法
6.2 六西格玛设计
6.3 可持续性设计 (Design for Sustainability,DFS)
6.4 可持续性分析工具
概述：产品设计与开发工具重要性
- 产品设计工具可以帮助设计师更高效地创建和优化产品原型。通过运用先进的设计软件和技术，设计师可以更加精确地模拟产品的外观、功能和性能，从而在产品开发的早期阶段就发现和解决潜在的问题。这不仅可以节省大量的时间和成本，还可以提高产品的整体质量。
- 开发工具在产品开发过程中发挥着至关重要的作用。它们可以帮助开发团队实现代码的编写、测试、调试和优化，提高开发效率和质量。通过使用集成开发环境（IDE）、版本控制系统和自动化测试工具等，开发团队可以更加高效地协作，减少错误和漏洞，确保产品的稳定性和可靠性。
- 产品设计与开发工具还可以提升产品的市场竞争力。通过运用先进的设计理念和开发工具，企业可以开发出更具创新性、实用性和美观性的产品，满足消费者的需求和期望。这不仅可以提升产品的品牌价值和市场影响力，还可以为企业赢得更多的市场份额和竞争优势。
1、创意生成阶段
1.1 创意生成概念
创意生成是产生、开发和交流新创意的创造性过程。
在产品开发过程中创意生成可用于：
- 产品创新早期阶段生成产品概念；
- 在中期阶段解决问题；
- 在后期阶段规划上市；
- 在退市阶段更好地总结产品在市场中的成败。
在创意生成过程中的两种思维方式：
1.2 十二种创意生成工具
2、概念设计阶段
概念描述提供了产品概念的优点和特征的定性描述，其必要性体现在：
① 为所有开发团队成员提供说明并促成大家达成一致；
② 是向潜在客户说明产品方案，既可以征求客户对产品优点和特性的意见，又可 以让客户提出更新或改进产品的建议。
典型流程：
2.1 概念工程
概念工程 (Concept Engineering Method) 是以客户为中心的流程，明确了产品创 新流程的“模糊前段”,目的是开发产品概念。
具体活动：
2.2 卡诺模型 (KANO 模型)
卡诺模型 (KANO 模型)是对用户需求分类和优先排序的有用工具，以分析用户 需求。
以用户满意的影响为基础，体现了产品性能和用户满意之间的非线性关系。
卡诺模型将产品的需求分为三大类，即基本需求、期望需求和兴奋需求。
通过卡诺模型，就可以识别用户在产品或服务中想要满足的一系列用户需求(也 称为客户需求)。除上述分类外，卡诺模型还包括四个关键质量要素。
2.3 形态分析(Morphological analysis)
当设计者希望应用前期探索阶段搜集到的信息来形成可行的概念时，形态分析就非常奏效。
用该方法可以生成满足潜在用户需求和期望的系统解决方案， 目的：是识别若干解 决方案(或设计参数)中的共同要素。
典型的形态分析步骤：
2.4 概念场景
概念场景 (Concept Scenarios) 是通过生成一些具体场景，了解潜在概念在显示生 活中是如何发挥作用的一种技术，产品设计团队收集草图、插图、照片和活动描述，
然后设计客户体验场景，具体步骤如下：
2.5 TRIZ概念
TRIZ概念：是基于逻辑和数据的问题解决方法，该方法能加速项目团队创造性地 解决问题的能力，结构和算法特点使其成为一种可重复、可预测，也很可靠的方法。
基础 TRIZ 行为是：
TRIZ 的应用：问题求解矩阵，应用TRIZ 的重点在于学习解决问题的通用模式， 并将 TRIZ 通用模式用于解决具体问题。
TRIZ工具使用
3、实体化设计阶段
实体化设计阶段是从概念定义开始，根据技术和经济性要求，不断进行设计，直 至达到可用于制造的详细设计阶段，从而实现可制造性。
3.1 联合分析
联合分析 (Conjoint analysis) 是一种统计分析方法，用于确定人们对构成一个产 品或服务的不同属性(特性、功能、利益等)的看重程度。
● 联合分析的目的：
确定最能影响客户选择或决策的属性组合，组合中的属性数量是既定的。
● 联合分析的过程：
3.2 功能分析
功能分析是价值分析的基础。价值分析的核心目标是以最低的成本实现功能，功 能分析用相对抽象的语言代替具体的产品运行和应用描述，功能分析认为产品是由几 个逻辑相关联的功能所组成的系统。
功能的定义有动词加名词构成，比如“热饭”。
进行功能分析时，假定顾客购买产品是因为客户看重产品功能。
3.3 FAST技术图
3.4 逆向工程
逆向工程是价值分析中的拆解 (Tear-Down)过程，可为产品改进提供思路。
该方法的目的是通过对产品、系统、部件和数据进行拆解，来识别其中的功能， 从而与竞争对手的产品和生产工艺进行比较。
逆向工程通过识别系统的组成部分，对其进行深层次的了解，着重识别功能，从 而激发创新。
4、初始设计与规格阶段
产品设计规格旨在：
- 明确产品设计并提供量化和客观性；
- 将产品设计要求传达给设计团队的其他成员；
- 推进产品从设计到制造的开发。
5、 详细设计与规格阶段
5.1 质量功能展开
质量功能展开 (Quality Function Deployment,QFD): 是运用矩阵分析的方式将 “市场需求”与“如何通过开发满足需求”联系起来。当多功能团队希望将客户需求 转化为满足这些需求的产品规格和功能，并期望达成一致意见时，该方法最有效。在 质量功能展开中最常见的工具是质量屋。
识别出符合以下条件的设计属性：
- 与客户需求关系密切；
- 竞争产品的表现较差；
- 卖点十分吸引人。
质量屋的构建步骤以及优势与劣势：
5.2 稳健设计
三次设计法：
5.3 情感化设计 (Emotional Design)
设计者用情感化设计方法来激发消费者的情绪和感受，创造出良好的情感联想， 让消费者对产品产生信任感，从而提高产品的可用性。
通过消费者对产品产生的情感层次不同，将其分为三大类：本能层、行为层和反 思层。
情感化设计影响评估方法
6、制造与装配阶段
6.1 原型法
原型法 (Prototyping) 是将产品概念转为实物模型的一种设计方法，其主要目的 是评估产品特性是如何满足用户期望的。
原型近似与设计创意的最初形态，产品开发团队用原型来验证产品的运行、部件、布局、功能、外观和体验。
原型的范围：从概念草图到全功能产品都可以是原型。
原型逼真度是设计阶段使用的原型与最终使用的产品一致的程度。
产品创新流程的几种不同类型的原型：
6.1.1 纸质原型法 (Paper Prototyping)
● 它是用来体现概念和创意的最常见形式；
● 它用于评估所设计的外观，感觉，功能和界面是否满足消费者需求；
● 纸质原型不具备设计的技术特征，只是通过图形和纸质外形来形成创意，促进 头脑风暴并生成解决方案。
● 故事板是一种纸质原型，通过一系列框架图来描述用户界面的故事板。
6.1.2 功能原型法 (Functional Prototype)
功能原型的目的是：
1.测试产品如何工作并交付预期功能。
2.在所有功能尚未完善得早期阶段，通过可用性测试识别出可能出现的设计错误。
3.评估以用户为中心的设计需求，包括人机工程、认知方面的考虑及用户体验。
该方法有利于帮助用户识别具体任务、已完成任务以及需要改进之处。
6.1.3 可体验原型法 (Experience Prototype)
让用户、设计者和其他参与创造、创新和设计流程的人在“体验环境”和社会环 境中成为积极的参与者，因为他们能够发现并生成丰富的产品解读。
该方法要求用结构化的方式来描述不同交付阶段的产品或服务，以及产品和用户 之间的互动。
1.在服务行业中，创建服务地图或蓝图是为了识别“关键时刻”可能造成价值交付 不足或遗漏的时刻。
2.以产品为例，该方法研究用户与产生功能、情绪的产品使用设置之间的互动关 系。
6.1.4 阿 尔 法 原 型 (Alpha Prototype)
阿尔法原型是用于测试目的的非完整功能版本产品。在测试过程中，测试人员会 仔细检查所有特性、功能和子系统，并评估产品的工作方式。此外，也会验证系统集 成及技术实现方式。通常用较为简单的加工工艺制作该原型(例如，用机械加工而非 模压成型),该原型与量产版本产品已经很接近了。
6.1.5 贝塔原型 (Beta Prototyping)
贝塔原型是完整功能版本产品，用于在试生产阶段之前对产品进行评估。该原型 用于在实际使用环境中与客户、装配商、零部件制造商和零部件供应商一起测试产品，主要目的是评估产品可靠性。贝塔原型是用实际生产设备加工出来的。用该原型 可以分析实际生产过程中的需求及所需改善。
6.1.6 试生产原型 (Preproduction Prototyping)
试生产原型是最终版产品。在进入设计流程的制造阶段之前，除用试生产原型确 定零件和部件规格外，还可以确定所有设计要素，尤其是设计技术要求和规格。
在该阶段，试生产原型确认装配和制造设计，并确认详细的生产工艺、装配时间、零部件 外购与集成、产线平衡和生产改善。
6.1.7 虚拟原型法 (Virtual Prototyping)
● 将虚拟环境与工程设计相结合，使设计人员能够对设计敏感性和优化过程进行 评估。在生产最终产品之前，可以运用虚拟原型来进行“如果 … 那么”情景 测试。因此，它缩短了开发和上市时间。
● 虚拟原型法要采用计算机辅助设计来生成三维模型。
● 虚拟原型可用于形态和形状分析、零部件配合关系、渲染和装配分析。
该方法要求输入装置能感知用户交互和运动，输出装置用计算机生成的输入代 替用户感官输入，并用软件进行实时处理、渲染和仿真测试。
6.1.8 快速原型法 (Rapid Prototyping)
也称为实体自由成形技术 (Solid Freeform Fabrication,SFF)。
旨在不影响质量和盈利能力的前提下，缩短产品开发周期和上市时间。是使用设备技术对设计进行实物建模。与传统的原型制作不同，快速原型制作是通过一层层材料的沉积来制造出零件和部件的。液态塑料、树脂、纸张和金属板材等很多材料可用于其制造，该方法在制造业被 称为增材制造 (Additive Manufacturing) 也被人称为3D 打印。
6.2 六西格玛设计
六西格玛法 (Design for six sigma,DFSS): 是一种用于改善企业质量流程管理的 技术。 旨在通过各种流程中的专门改进来减少业务和制造流程的变动。六西格玛的应 用专注于设计或重新设计产品和服务及其支持流程，以满足客户的需求和期望，这被 称为六西格玛设计。
DFSS 的目标：构建高效利用资源和高产出，以及对流程变异具有稳健性的设计。
6.3 可持续性设计 (Design for Sustainability,DFS)
可持续性设计 (Design for Sustainability,DFS) 要求在设计周期和产品生命周期 中综合考虑环境，社会和经济和其他因素。
其目的是实现产品或服务的可持续产出，要求设计者具备整体观和系统观。
可持续发展的三人支柱——被称为三重底线 (TBL)。
可持续设计原则：
- 1.使用对环境影响低的无毒、可持续生产或回收材料。
- 2.使用节能的生产流程来生产产品。
- 3.生产更耐用、功能更佳的产品。
- 4.设计可重复使用、易于拆卸和可回收的产品。
- 5.使用生命周期分析工具米帮助设计更具可持续性的产品。
- 6.将消费模式从个人拥有产品转变为提供具有类似功能的服务。
- 7.材料应选用可再生资源，在其功用耗尽时，将其制成肥料。
可持续设计框架
产品可持续性指数 (Product Sustainability Index,ProdSI)
6.4 可持续性分析工具
生命周期评估 (Life Cycle Assessment,LCA)
生命周期评估是分析环境影响的一种科学方法(碳足迹、水足迹等)。
步骤：
1.目标与范围定义
● 定义功能单位(产品、材料重量)
● 设定系统边界(摇篮到关口、摇篮到摇篮，系统输入)
2.生命周期清单
● 配置方法(权重、经济价值) 2.生命周期清单
● 水、原材料、能源的全部输入及在空气、水和土地的排放的流程图
● 土地使用
3.生命周期影响评估
● 选择影响类别(碳足迹，水足迹)
● 度量影响
4.说明
● 识别重大问题 结论
● 同行评议
环境质量功能展开 (Quality Function Development for Environment,QFDE)
该方法综合了：质量功能展开、对标、生命周期评估。任何产品都应该考虑四个方面：客户、功能、实物和流程。
该方法执行步骤：
1. 将客户需求与工程指标进行关联，即技术或功能需求
2. 将环境管理系统与产品部件进行关联
3. 进行对标，然后对部件或子系统进行设计
4. 评估工程指标变化对环境质量要求的影响
生命周期成本 (Life Cycle Costing,LCC)
生命周期成本涉及对产品生命周期中所有相关方(供应商、制造商和消费者)以 及在产品系统生命周期内产生的与产品、过程和活动相关的所有成本的分析。
传统的生命周期成本方法忽略了外部成本和周期结束成本。
所有成本都通过折现现金流估算净现值 (NPV), 并计算在其整个生命周期内资产 持有、运营和维护的年度成本——称为等效年度成本 (EAC,Equivalent Annual Cost)。
生命周期成本可以用三种形式进行估算： 传统成本法、环境成本法和社会成本 法。
环境生命周期成本考虑外部性和相关的货币现金流。
LCA 生命周期评估(关注环境) 和 LCC 生命周期成本(关注经济)是可持续发展的两个标准支柱。
