刘 佳

(陕西理工学院机械工程学院， 陕西 汉中 723003)

0 引 言

通讯终端产品是指通讯信号最后流通到用户手中，供用户使用的产品，包括我们平时常用的手机、电话、对讲机、GPS车载定位等.目前，大多数此类产品属于平台化的产品，通常是硬件平台和软件平台的拟合，其具有典型模块化产品的特点.功能与模块的构架关系以及与产品外观设计的联系是本文研究的重点[1].

1 功能结构构架在通讯终端产品设计中的应用前景

1.1 通讯终端产品的基本构造

通讯终端产品的基本构造是数据线路板、功能元器件与壳体的组合.在设计过程中，产品的功能都集成于线路板(PCB)的元器件和零部件上，外壳的作用是支撑和保护元器件与零件的正常运行.以典型的通讯终端产品手机为例，其整体构造如图1所示.总之，这一类产品均属于模块化、标准化产品.

图1 手机整体构造图

1.2 产品的模块化、标准化是功能结构构架应用的基础

功能的确定在概念设计阶段已经完成，而功能的实现则需要产品零件与元器件的整合，这样就可以找出一种产品功能与零件的构成关系，以使产品形态设计基于生产实际，找出形态设计的基准点.在元器件、数据线路板模块化、标准化的条件下，功能与零件的构成关系就可减化为它们的组合关系.

1.3 线路板摆件设计(Stacking)的发展现状与存在问题

国内大型设计公司一般都要建立内部产品平台.通讯终端产品策划小组在产品功能、用户体验、产品结构与工艺、颜色、整机尺寸及操作系统平台等方面设计出符合自己公司的有特色的方案，最后由策划部总结提交产品定义书.产品定义书规定了新产品的功能、使用方式、用户特点、成本控制、时间节点等各个相关内容，之后的设计都会参考产品定义书(有的放矢)：线路板摆件设计(Stacking)——评审——完善——评审——ID创意设计等.从实际设计实践中我们可以看到产品具体设计的第一步就是线路板摆件设计(Stacking)，而这一步的依据来源于产品功能的定义，每项功能都是由标准元器件和零件实现的[2].线路板摆件设计是由产品外观设计、结构设计和通信硬件设计几部分人员讨论协作完成的，在实际设计实践中已经涉及到这一程序，但是在理论研究中却并未被重视.

2 功能结构构架的概念及其意义

功能结构构架是指功能和模块化电器元件的对应关系，就是说在功能的指导下，把选出的元器件的相对位置和预留空间拟订出来.这里结构特指产品构造，也就是产品零件的分割关系，它是在现今产品设计研发的整个阶段中处于产品定义之后ID及MD设计之前的中间环节，既直观地反映了产品的功能又指引后续的设计工作.功能结构模型建立的好坏直接影响后续的ID、MD设计，甚至影响产品其它可靠性等方面的问题.

3 功能结构构架的建立

3.1 功能分析

功能分析的目的在于确定产品的功能和功能的重要程度.从产品功能的确定，到主体功能的筛选，再到主体功能的模糊量化，这样就达到了明确产品功能的目的.功能分析的方法很多，但是涉及到功能与结构的关系经常用到通讯终端产品中则有两种方法：移除操作程序法SOP(subtract and operate procedure)法[3]和蛛网图法(spider web).

3.1.1 移除操作程序法SOP(subtract and operate procedure)分析功能

在摄像头设计中应用了Sop法进行功能分析，主要有几个步骤：(1)拆解其装配部件，主要有下壳、主线路板及其元器件、镜头、指示灯、镜头前壳和按键.(2)结果分析，其中主线路板及其元器件、镜头、指示灯为标准件，壳体零件为支架、支撑部件、下壳、镜头前壳、上壳和按键.(3)推断组件的功能，其细则如表1所示.(4)更换组件并重复n次以上的程序操作.(5)确定摄像头的基本功能以及操作、获取图像、信号传输、保存图像、数据处理、工作状态和摄像头支撑保护骨架.

表1 摄像头功能、组件关系

3.1.2 蛛网图法(spider web)分析功能

蛛网图法通过对系统功能的分类生成功能组，并将各组功能进行量化，形成功能间的比较，对处理结构件的主次关系起到指导作用，其示意图如图2所示.

图2 蛛网图法示意图

3.2 产品零部件、元器件的选定

根据功能分析的结果确定必须的标准零件与元器件.以摄像头为例，所需的零部件和元器件包括主线路板、元器件、镜头、USB接口、指示灯，这一步骤需要与通信硬件设计技术工程师协同完成[4].

3.3 功能结构构架的建立

功能结构构架是标准元器件按照功能设计分析的结果进行选定，然后将标准元器件模糊尺度与位置关系确定下来.如图3所示，蓝线部分指定了壳体的最小尺寸位置，灰线为主板(STK)的外轮廓线，A-A区域为显示屏的大小与位置，2为显示图像的边缘，3为LCD的实际边缘.在设计中，1，2，3步骤是上壳体镜片设计大小及位置的依据，4是按键的DOME点，用于按键的设置，5是预留的螺丝空位，6是USB位置的预留空位.在板子摆件设计的基础上，对于产品设计而言，其功能与设备的运行已基本实现，而确定壳体、按键以及屏幕等零件的大小尺度、位置关系就完成了功能结构构架的建立.

4 功能结构构架在结构形态设计中的应用

4.1 从结构形态设计的影响因素分析功能结构构架与结构形态设计的逻辑关系

建立了功能结构构架后更容易控制产品的结构形态设计，避免产品结构形态设计对产品加工工艺的影响.产品的壳体设计要素就是结构和形态，二者是体现产品功能输出的重要载体，也是产品与用户交流的平台.

从构架建立的过程来看，产品的功能是通过用户、客户、设计师等各方面情况整合出来的.在没有构建构架前，我们发现功能与结构设计没有直接的关联，使结构设计很难进行.在功能设计的基础上直接进行形态设计，形态设计本身是一个非常感性的要素，之后进行结构设计，往往会在尺寸的视觉感上破坏形态设计良好的视觉效果[5].由理性到感性再到理性，期间的矛盾冲突不断出现，这样往往会增大设计成本，使设计程序更繁琐.构建构架在标准零件堆砌的基础上使产品功能与形态结构设计之间有了一个必然的联系，也是设计过渡的衔接，即在特定产品的功能区域上完成形态设计以及它们的整合设计.

图3 零件摆件示意图 图4 手机功能结构框架

4.2 结合现状分析设计程序中的具体细则

基于通讯终端产品的基本构造， 确定其与功能的关系与细则，选择与功能相符，可满足其性能的主板、元器件及内部零部件进行组合堆砌，在此基础上划定外部壳体的可设计范围以及壳体零件切分位置与范围、内部零部件与壳体的整合关系.如图4所示为一部手机的整体摆件设计，外壳的可控范围用蓝线标注示意，零件的关系与分件中要考虑和注意的部分以不同的色彩与形体示意，之后再进行产品的形态设计和产品的零件结构设计等.

5 结束语

在通讯终端产品设计中，其形态与结构设计存在许多盲目和不确定的因素.鉴此，结合通讯产品的构造特征，并主要基于标准元器件，本文引入了功能结构构架的概念，将其置于产品结构形态设计程序之前进行，以控制产品形体设计的可依据数据，使其成为形态结构设计中的参照，同时也可以减少设计中的返工与重复.基于理性逻辑要素指导产品的感性要素，同时基于生产要素设计产品的外观可使通讯终端产品更符合于现代设计生产的要求.

参考文献

[1] 余晓亮，陈震邦.产品设计与实现——工业设计实例解析[M]. 北京：机械工业出版社，2008.

[2] 柳冠中. 原创设计与工业设计产业链创新[J]. 2009清华国际设计管理大会论文集，2009，(4)：121-127.

[3] 美Kevin N.Otto，Kristin L.Wood 著，齐春洋，宫晓东，张 帆译. 产品设计[M]. 北京：电子工业版社，2005.

[4] 颜其锋，何人可.基于“虚拟企业”的设计管理模式[J]. 包装工程，2002，(3)： 139-140.

[5] 兰 娟.在人机学思想中关注产品愉悦功能的设计[J]. 包装工程，2008，(2)：124-133.