基于增材思維的創(chuàng)成式正向設計

第一章增材制造技術引發(fā)的革命增材制造技術引發(fā)的革命

目錄增材制造技術簡介增材制造的優(yōu)勢增材制造在生產(chǎn)領域的典型應用增材制造技術引發(fā)的設計革命第1課授課教師：增材制造技術簡介

增材制造技術簡介增材制造，即3D打印，它是一種全新的制造工藝，完全不同于傳統(tǒng)材料“去除型”的加工工藝。這種加工方法主要是一個不斷添加的過程，在計算機控制下層疊原材料。增材制造的內(nèi)容可以源于三維模型或其他電子數(shù)據(jù)，其打印出的三維物體可以擁有任何形狀和幾何特征。生物3D打印機圖片來源CREALITY

增材制造技術簡介最早的增材制造技術出現(xiàn)于20世紀80年代，1981年，日本名古屋市工業(yè)研究所的小玉秀男發(fā)明了兩種利用光硬化聚合物的增材制造三維塑料模型的方法；1984年，美國3D系統(tǒng)公司的查克·赫爾發(fā)明了立體光刻，用紫外激光固化高分子光聚合物，將原材料層疊起來。上世紀90年代中期，美國史丹佛大學和卡內(nèi)基梅隆大學開發(fā)出了材料沉積新技術，包括微鑄造和噴涂材料，他們的成果使增材制造技術真正成熟起來。3D打印技術之父——查克·赫爾圖片來源搜狐

增材制造技術簡介增材制造的概念的闡述可以從“廣義”和“狹義”兩個角度出發(fā)，如圖所示。從“廣義”的角度出發(fā)，增材制造的基本特征是材料的累加，它是以直接制造零件為目標的大范疇技術群。而從“狹義”的角度出發(fā)，增材制造則是指不同的能量源與CAD/CAM技術結(jié)合、分層累加材料的技術體系。增材制造的概念

增材制造技術簡介目前，圍繞增材制造出現(xiàn)了許多令人眼花繚亂的稱謂：快速成型、直接數(shù)字制造、增量制造、“3D打印”、“實體自由制造”、增層制造等。2009年美國材料實驗協(xié)會（ASTM）專門成立了F42委員會，將各種以材料堆積為特征的加工技術統(tǒng)稱為“增材制造”技術，在國際上取得了廣泛認可與應用。部分增材制造產(chǎn)品圖片來源魔猴

增材制造技術簡介實際上在我們的日常生產(chǎn)、生活中類似“增材”的例子很多，例如：機械加工的堆焊、建筑物（樓房、橋梁、水利大壩等）施工中的混凝土澆筑、陶瓷回轉(zhuǎn)體成型等。增材方法的基本原理就是將三維物體的模型模擬成若干個二維的薄片狀平面層，然后利用設備分別制造各薄片層，并逐層堆積，最終完成所需的三維零件。增材制造的原理圖片來源Wikipedia

增材制造技術簡介增材制造模型可以使用CAD軟件包或三維掃描儀生成。手動搜集制作3D圖像所需的幾何數(shù)據(jù)過程同雕塑等造型藝術類似，通過3D掃描，可以生成關于真實物體的形狀、外表等的電子數(shù)據(jù)并進行分析。以3D掃描得到的數(shù)據(jù)為基礎，就可以生成被掃描物體的三維數(shù)字模型。需要特別指出的是，無論使用哪種3D建模軟件，生成的3D模型（通常為.skp、.dae、.3ds或其它格式）都需要轉(zhuǎn)換成.STL或.OBJ這類打印機可以讀取的格式。.STL格式下的三維模型

增材制造技術簡介使用STL格式文件打印3D模型前需要先進行“流形錯誤”檢查，這一步通常稱為“修正”。對于采用3D掃描獲得的模型來說，STL文件“修正”尤其重要，因為這樣的模型通常會有大量流形錯誤。常見的流形錯誤包括，各表面沒有相互連接，或是模型上存在空隙等。Meshmixer修正軟件的交互界面

增材制造技術簡介完成修正后，用戶可以使用“切片機”軟件功能將存儲為STL文件的數(shù)字模型轉(zhuǎn)換成一系列薄層，同時生成G代碼（加工代碼）文件，其中包括針對某種增材制造打印機（如FDM打印機）的定制指令。接下來，用戶可以用打印客戶端軟件打印G代碼文件，這種客戶端軟件可以利用加載的G代碼指示3D打印機完成打印過程。增材制造設備根據(jù)G代碼從不同的橫截面將液體，粉末，紙張或板材等材料一層層組合在一起。這些層次與計算機輔助設計模型中的虛擬層次都是相對應的。這些真實的材料層或人工或自動地拼接起來形成增材制造成品。模型切片

增材制造技術簡介增材制造按照其加工材料的類型和方式，可以分為金屬成形、非金屬成形、生物材料成形等三種分類方式，如圖所示常見分類增材制造技術簡介增材打印機類型增材打印機類型工藝材料材料擠出成型熔融沉積成型（FDM）或熔絲制造（FFF）熱塑性塑料（例如，PLA、ABS樹脂、HIPS、尼龍）、HDPE、共晶、食用材料、橡膠（萬能橡皮泥）、雕塑粘土、普萊斯蒂辛橡皮泥、室溫硫化有機硅、瓷、金屬粘土（包括貴金屬粘土）自動注漿成型陶瓷材料、金屬合金、金屬陶瓷、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料金屬線路型電子束無模成型制造器（EBF3）幾乎所有金屬合金激光粉末燒結(jié)成型直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）幾乎所有金屬合金電子束熔煉（EBM）包括鈦合金在內(nèi)的幾乎所有金屬合金激光選區(qū)熔化（SLM）鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼、鋁選擇性熱燒結(jié)（SHS）熱塑性粉末選擇性激光燒結(jié)（SLS）熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末粘結(jié)劑噴射成型石膏3D打印（PP）石膏層積型分層實體制造（LOM）紙張、金屬箔、塑料薄膜光敏聚合物固化成型立體光刻（SLA）光聚合物（環(huán)氣樹脂，丙烯酸脂）數(shù)字光處理（DLP）光聚合物第2課授課教師：增材制造的優(yōu)勢

增材制造的優(yōu)勢增材制造技術有助于促進設計-生產(chǎn)過程從平面思維向立體思維的轉(zhuǎn)變。盡管CAD為三維構想設計提供了重要的工具，但虛擬數(shù)字三維構型仍然不能完全推演出實際結(jié)構的裝配特性、物理特征、運動特征等諸多屬性。CATIA構建的三維模型圖片來源網(wǎng)絡

增材制造的優(yōu)勢增材制造技術可以實現(xiàn)三維設計、檢驗與優(yōu)化，甚至直接制造，直面零件的三維屬性進行設計與生產(chǎn)，擺脫了傳統(tǒng)二維制造流程的束縛，極大地簡化設計流程，促進產(chǎn)品技術的更新與性能優(yōu)化。增材制造技術實現(xiàn)了零件制造的“自由”，無需傳統(tǒng)制造的多重加工工序，一臺設備就可以快速的制造出任意復雜形狀的并精密的零件，極大地解決了復雜結(jié)構零件成型的困難，簡化制作流程和制作工序、縮短加工周期?？焖僭停焖衮炞C圖片來源網(wǎng)絡

增材制造的優(yōu)勢增材制造技術能夠改造現(xiàn)有的技術形態(tài)，促進制造技術提升。利用增量制造技術提升現(xiàn)有制造技術水平的典型是鑄造行業(yè)。利用增材制造蠟模可以將生產(chǎn)效率提高數(shù)十倍，并且產(chǎn)品質(zhì)量和一致性也得到大大提升；利用三維打印技術生產(chǎn)用于金屬制造的砂型，大大得提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。增材制造生成的金屬部件圖片來源網(wǎng)絡增材制造的優(yōu)勢增材制造技術可以滿足航空/航天器等裝備研制低成本、短周期的需求。統(tǒng)計顯示，我國大型航空鈦合金零件材料的利用率平均不超過10%，利用率極低；并且模鍛、鑄造等傳統(tǒng)加工方式需要大量的工裝模具，將會帶來研制成本的飆升。而通過高能束流增材制造技術，在節(jié)省三分之二以上材料的同時，還可以減少一般以上的數(shù)控加工時間；并且無須模具，因此能夠?qū)⒀兄瞥杀居绕涫鞘准?、小批量的研制成本大大降低，?jié)省國家寶貴的科研經(jīng)費。增材制造下頜骨圖片來源網(wǎng)絡

增材制造的優(yōu)勢此外，增材制造技術也適用于稀缺或停產(chǎn)設備備件的生產(chǎn)和制造。例如已經(jīng)停產(chǎn)許久的汽車、飛機、國防等設備的零部件，即使在缺少CAD圖紙和相應工模具，甚至設備供應商已經(jīng)倒閉，相關備件無法取得的情況下，都可以利用逆向工程技術快速得到其三維CAD模型，并使用增材制造快速產(chǎn)出所需備件。利用增材制造技術加工的已停產(chǎn)工件圖片來源網(wǎng)絡

增材制造的優(yōu)勢增材制造技術還可以制造出極端復雜的幾何結(jié)構，如超大、超厚、復雜型腔等，甚至是帶有帶有空間曲面及密集復雜孔道結(jié)構扽，這類外形極端復雜的中小型零件。用其他方法很難制造，但通過高能束流增量制造技術，可以節(jié)省三分之二以上的材料，減少一半以上的數(shù)控加工時間，甚至可以實現(xiàn)零件的凈成形，僅需拋光即可裝機使用。利用增材制造技術加工的復雜工件圖片來源網(wǎng)絡

增材制造的優(yōu)勢

通過上述總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，增材制造技術的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1）設計上的高度自由；2）小批量生產(chǎn)經(jīng)濟性；3）材料利用效率高；4）生產(chǎn)可預測性好；5）簡化生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)。

增材制造的優(yōu)勢

增材制造承載著廣闊發(fā)展前景的同時，也擔負著巨大的挑戰(zhàn)和技術突破。增材制造的廣泛適用性，使它涉及到從科學基礎、工程化應用到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的質(zhì)量等方方面面，其中包含著諸如激光成型專用合金體系、零件的組織與性能控制、應力變形控制及先進裝備的研發(fā)等大量研究工作。材料單元的控制技術設備的再涂層技術高效制造技術復合制造技術Adira研發(fā)的大型平鋪激光熔融(TiledLaserMelting)金屬3D打印機圖片來源印聯(lián)傳媒

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第一章增材制造技術引發(fā)的革命第3課授課教師：增材制造在生產(chǎn)領域的典型應用

增材制造在生產(chǎn)領域的典型應用——航空工業(yè)

2015年5月，空中客車公司宣布其最新機種——空中客車A350XWB，有超過1000個部件是利用增材制造技術生產(chǎn)的。2016年，華中科技大學機械教授張海鷗研究團隊與空客簽訂了技術合作協(xié)議，該團隊所研究的“智能微鑄鍛銑復合制造技術”可將金屬鑄造、鍛壓技術合二為一，優(yōu)于“鑄鍛銑分離”的傳統(tǒng)制造方式，該技術以金屬絲材為原料，材料利用率達到80%以上，絲材料價格成本為當前普遍使用的鐳射撲粉粉材的十分之一左右?；谥悄芪㈣T鍛銑復合制造技術制造的航空發(fā)動機部件圖片來源華科大官網(wǎng)

增材制造在生產(chǎn)領域的典型應用——汽車工業(yè)

2013年，美國LocalMotors公司與橡樹嶺國家實驗室，以及Cincinnati公司正在合作研發(fā)大型的增量制造系統(tǒng)組裝整車車體。LocalMotors公司還計劃2014年9月在國際生產(chǎn)科技展上在觀眾面前現(xiàn)場打印汽車：汽車底盤和車身由纖維加強的熱塑性塑料制成，沒有動力傳送系統(tǒng)，車輪和車閘重量不足450磅，全車總共也只有40個零部件，并且隨著每次改進，零部件的數(shù)量會越變越少。LocalMotors公司利用增材制造技術生產(chǎn)的新型汽車圖片來源LM官網(wǎng)

增材制造在生產(chǎn)領域的典型應用——食品工業(yè)康奈爾創(chuàng)新機器實驗室指出，利用HydrocolloidPrinting型3D打印機可以進行定制食物的生產(chǎn)：能夠把巧克力、糖果、通心粉、餃子、奶酪、披薩等食物一層一層地“擠”出來。格拉斯哥大學的LeroyCronin教授在一篇TED演講中提到，未來可能利用化學物質(zhì)作為增材制造設備的“墨水”，進而生產(chǎn)藥物。3D打印食物圖片來源網(wǎng)絡

增材制造在生產(chǎn)領域的典型應用——服裝工業(yè)增材制造技術逐漸應用到服裝領域，時裝設計師們也會使用3D打印的外套、鞋子和裙裝進行時裝設計構思。耐克在2012年為美國球員設計的VaporLaser足球鞋的制模和生產(chǎn)中，就利用了增材制造技術。同樣的，還有NewBalance利用3D打印技術進行運動員專用跑鞋的私人定制生產(chǎn)。另外，部分公司正在研究基于3D打印制造的眼鏡，這些產(chǎn)品可以根據(jù)用戶需求進行完全定制，最大程度的提升用戶滿意度。VaporLaser足球鞋圖片來源Nike官網(wǎng)

增材制造在生產(chǎn)領域的典型應用——醫(yī)療產(chǎn)業(yè)增材制造技術已經(jīng)被應用到生產(chǎn)可移植器官和醫(yī)用器械等醫(yī)療領域。在可移植器官與人體部件方面，當前成功的案例包括一位英國病人成功移植了鈦骨盆，一位比利時病人成功移植了鈦下頜和一個美國嬰兒成功移植的塑料氣管夾板，另外，針對關節(jié)炎和癌癥損傷器官的移植，相關的3D打印研究正在進行中。3D打印技術也可以應用于人體皮膚組織的構建，2014年3月，斯溫席海港的外科醫(yī)生使用3D打印材料對一位車禍受重傷的汽車駕駛員的面部進行了修復。在耳鼻喉與口腔領域，聽骨鏈和牙冠將有望通過3D打印快速制造出來。3D打印脊柱節(jié)段圖片來源網(wǎng)絡感謝觀看THANKSFORWATCHING

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第一章增材制造技術引發(fā)的革命第4課授課教師：增材制造技術引發(fā)的設計革命

增材制造技術引發(fā)的設計革命——面向增材制造的設計思想增材制造作為一種高速發(fā)展的新興生產(chǎn)技術，已經(jīng)在某些領域有所應用。但目前該技術的普及速度十分緩慢，究其原因，一方面是由于相較傳統(tǒng)減材制造技術，增材制造在成本、加工精度等方面劣勢明顯；另一方面，現(xiàn)階段絕大多數(shù)設計師/工程師所熟悉的生產(chǎn)加工技術仍是減材或等材制造技術，他們了解這類傳統(tǒng)技術所要求的設計/研發(fā)規(guī)則，在產(chǎn)品開發(fā)過程中會根據(jù)這些技術的特點來調(diào)整研發(fā)方案，多年來形成的規(guī)則已經(jīng)占據(jù)了設計師/工程師的大腦，并產(chǎn)生了對新技術的抵抗性。普通3D打印機的精度相對較低圖片來源網(wǎng)絡

增材制造技術引發(fā)的設計革命——面向增材制造的設計思想這就意味著，當設計師/工程師面對增材制造技術時，需要一種與之對應的設計思維來幫助他們快速消化吸收并有效應用這類新技術。在這樣一種背景下，為增材制造而設計（DfAM）的研發(fā)思想逐漸產(chǎn)生并發(fā)展起來。DfAM設計軟件界面圖片來源網(wǎng)絡

增材制造技術引發(fā)的設計革命——面向增材制造的設計思想為增材制造而設計的最常見定義是：基于增材制造技術的能力，通過形狀、尺寸、層級結(jié)構和材料組成的系統(tǒng)綜合設計最大限度提高產(chǎn)品性能的方法。DfAM又不僅僅是一種工具，更是一種策略，考慮如何獲得最優(yōu)的結(jié)構形狀，如何將最優(yōu)結(jié)構形狀與最優(yōu)產(chǎn)品性能結(jié)合，如何在設計時將3D打印零件的后處理等工藝對設計的影響考慮進來。

DfAM要求設計師重點把握以下幾點內(nèi)容：1）理解不同技術的增材制造加工過程；2）考慮增材制造過程中的支撐結(jié)構；3）考慮不同技術帶來的不同表面質(zhì)量；4）考慮不同的后處理工藝要求。

增材制造技術引發(fā)的設計革命——面向增材制造的設計思想

DfAM模式中最具潛力的設計思維即是創(chuàng)成式設計（GenerativeDesign,GD）。GD是根據(jù)一些起始參數(shù)通過迭代并調(diào)整的方式來找到一個（優(yōu)化）模型。根據(jù)輸入者的設計意圖，通過“創(chuàng)成式”系統(tǒng)，生成潛在的可行性設計方案的幾何模型，然后進行綜合對比，篩選出設計方案推送給設計者進行最后的決策。簡言之，GD是通過設計軟件中的算法自動生成產(chǎn)品、建筑、藝術品模型的設計方法，是一種參數(shù)化的建模方式。設計師在設計過程中，只需要輸入產(chǎn)品參數(shù)，算法就會自動進行調(diào)整判斷，直到獲得最優(yōu)設計。Autodesk公司旗下的GD軟件Fusion360圖片來源Autodesk官網(wǎng)

增材制造技術引發(fā)的設計革命——面向增材制造的設計思想增材制造策略與傳統(tǒng)制造策略在流程、方法上有很大差異，它適合加工表面工藝復雜，擁有大量有機形態(tài)、單件小批量制造的產(chǎn)品，因而，增材制造是創(chuàng)成式設計的用武之地：1）GD滿足增材制造的設計需求；2）GD可以通過計算機程序來表達參數(shù)及其關系，用復雜關系生成數(shù)字幾何，并進一步通過AM轉(zhuǎn)化為物理模型；3）GD可以利用計算機遠超人類的計算能力，模仿自然進化法則，根據(jù)一些基于模型的功能、性能和約束參數(shù)，通過迭代并調(diào)整來找到一個（優(yōu)化）模型的設計方法；4）GD可通過在約束范圍內(nèi)調(diào)整參數(shù)得到很多意想不到的創(chuàng)新形式，幫助設計師探索更廣泛的設計空間；5）目前，GD已經(jīng)在建筑設計領域進行了應用實踐，服務于建筑設計的GD系統(tǒng)通常是通過參數(shù)化建模軟件來定義的，它使用一組參數(shù)來驅(qū)動一系列幾何運算，從而生成最終形式。

增材制造技術引發(fā)的設計革命——面向增材制造的設計思想然而，目前GD在產(chǎn)品設計領域并未獲得廣泛應用，導致這種現(xiàn)象的原因之一即是從業(yè)者對于增材制造技術所要求的設計規(guī)則知之甚少。突破傳統(tǒng)制造思維的限制已經(jīng)成為增材制造與GD能否發(fā)揮潛力所面臨的一大挑戰(zhàn)。當前，人們對于個性化、定制化、多樣化的產(chǎn)品已經(jīng)有了極大的需求，標準化的產(chǎn)品在未來市場中將受到冷落。但是，由于為顧客量身定制的產(chǎn)品大多存在成本高昂、設計/制造周期較長等問題，因此這類產(chǎn)品主要集中于奢侈品、文化創(chuàng)意產(chǎn)品等領域，很難大范圍推廣。定制化文創(chuàng)產(chǎn)品圖片來源第十二屆中國藝術節(jié)演藝及文創(chuàng)產(chǎn)品博覽會

增材制造技術引發(fā)的設計革命——面向增材制造的設計思想隨著增材制造技術的不斷進步，個性化定制產(chǎn)品將迎來一個全新的發(fā)展期。技術成熟的增材制造生產(chǎn)策略將能夠大幅度降低個性化定制產(chǎn)品的成本，使其最大限度接近批量生產(chǎn)的水平，打破限制個性化定制產(chǎn)品發(fā)展的最大壁壘。當個性化定制產(chǎn)品獲得普及后，用戶可以通過基于GD構建的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫選擇產(chǎn)品的基礎樣式，然后商家根據(jù)用戶的需求對產(chǎn)品進行深化設計，當用戶確認產(chǎn)品方案后，商家以增材制造的方式進行生產(chǎn)。定制化工業(yè)產(chǎn)品圖片來源LocalMotors官網(wǎng)

增材制造技術引發(fā)的設計革命——面向增材制造的設計思想增材制造應用于個性化定制產(chǎn)品，其中有一個核心要素——即3D模型數(shù)據(jù)。不論是用戶挑選商品，還是商家修改設計產(chǎn)品，都需要通過3D模型數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。就好比消費者在淘寶購物時，需要瀏覽商品圖片一樣，只不過3D模型所提供的數(shù)據(jù)信息更多、更豐富。GD可以基于已有的規(guī)則，結(jié)合潛在購買者的現(xiàn)實需求，為用戶提供符合他們偏好的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品方案被存儲在線上數(shù)據(jù)庫中，可供商家和消費者自由調(diào)用。增材制造通過與GD的緊密配合，讓定制產(chǎn)品真正實現(xiàn)了個性化。

增材制造技術引發(fā)的設計革命——面向增材制造的設計思想增材制造對于產(chǎn)品開發(fā)最核心的意義，在于能夠幫助設計師/工程師實現(xiàn)快速原型制作，降低樣機開發(fā)成本，大幅縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，減少產(chǎn)品開發(fā)風險。在整個設計流程中，增材制造技術可以在產(chǎn)品造型論證、結(jié)構論證、造型樣機制作、工程原型制作等環(huán)節(jié)發(fā)揮關鍵作用。捷豹XJEV原型車

增材制造技術引發(fā)的設計革命——面向增材制造的設計思想消費類工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)過程可包括產(chǎn)品策劃、市場調(diào)研、目標人群分析、造型/功能規(guī)劃與論證、造型/功能設計、造型樣機制作、產(chǎn)品結(jié)構設計與論證、工程原型制作、產(chǎn)品試產(chǎn)及論證、產(chǎn)品量產(chǎn)等步驟。在傳統(tǒng)的開發(fā)過程中，產(chǎn)品樣機的制作往往要通過減材制造手段來完成，設計師/工程師需要就產(chǎn)品參數(shù)、配合方式、公差等進行大量分析討論，費時費力。增材制造的出現(xiàn)能夠在一定程度上解決上述問題：由于大多數(shù)三維模型格式都可以直接轉(zhuǎn)化成.STL、.OBJ等增材制造格式，且增材制造軟件可以根據(jù)設計者的要求按照固定比例為模型賦予參數(shù)并形成加工代碼，加工設備可以直接讀取代碼并將模型實體化，整個過程靈活快捷，且無需設備操作者具有精深的專業(yè)知識。增材制造設備的使用門檻相對較低感謝觀看THANKSFORWATCHING

基于增材思維的創(chuàng)成式正向設計GenerativeDesignforAM第二S曲線出現(xiàn)3D生物打印3D

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自組織→復雜自然界多種物理效應邏輯延拓-更精準的描述規(guī)律多重曲面映射和紋理映射仿生算法設計自然界很多物種的生長、衍生、和進化都遵循簡單的規(guī)律，找到規(guī)律就可以把它們代碼化，運用這些規(guī)律到設計算法中，就可以使模型像自然物種一樣生長出來模仿自然生長成形過程有機組織功能結(jié)構自然選擇進化來自：Danil

Nagy來源于：Nervous

system相同編碼規(guī)則與變量相互作用，生長出成千上萬種結(jié)構形式，創(chuàng)造出千變?nèi)f化的創(chuàng)新設計創(chuàng)成式設計探索廣泛的設計空間來源于：DanielDavis，PhD

incomputationaldesign百事可樂LOGO的通過創(chuàng)成式設計獲得多樣化依據(jù)科學原理進行創(chuàng)成式設計系統(tǒng)視角需求架構與關系交互評估創(chuàng)成式設計= 基于規(guī)則的編碼過程

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Aviation四分設計體系16類科學框架20+種設計方式102個學習課件包教材同步豐富案例/算例/配套資料設計建 設計結(jié)模體系 構體系設計評 設計分估體系 析體系數(shù)字編碼/插件協(xié)同梯度/路徑/日照/水流/風力/人流/物理場等機械結(jié)構/仿生結(jié)構/數(shù)學結(jié)構仿真優(yōu)化/美學評估/選擇驗證關鍵突破點前沿知識行業(yè)知識系統(tǒng)工程行業(yè)間協(xié)議標準起步換擋提速控制中樞應用1應用2應用3應用431創(chuàng)成式設計案例汽車輪輞的創(chuàng)成式設計GenerativeDesign輪輞參數(shù)化建模輪輞的創(chuàng)成式設計建立參數(shù)關系/設計規(guī)則，生成算法編碼、，于標準化的部件，可以直接打包程序成參數(shù)化模塊，設計時直接按規(guī)格調(diào)用輪銅的創(chuàng)成式設計建立參數(shù)關系／設計規(guī)則，生成算法編碼輪輻樣式

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平動的機構：曲柄連桿機構、螺旋機構等；實現(xiàn)微小變化，可以通過比例縮放實現(xiàn)，或尺寸參數(shù)設計?機構：例如采用連桿機構目標：低成本實現(xiàn)高精度寬度可變狹縫;寬度范圍：0~2mm，寬度精度±0.002mm原理驗證：運動范圍能夠保證，；分辨率是否足夠小。能滿足就是技術可行機構。?精度實現(xiàn)方法：加工保證：難實現(xiàn)、成本高閉環(huán)伺服控制：機構復雜、成本高精度校正：有沒有方法？——可研究的方向誤差來源：加工誤差，裝配誤差。低成本加工，普通精度一般可達到±0.1mm模擬實際機構誤差模擬實際機構尺寸罐惆重千際機構尺假設實

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RBM制造快速…制造金屬零件直接制造復合制造塊體組焊化學氣相沉積堆焊成形電化學沉積成形噴焊成型噴射成型物理氣相沉積冷噴涂成形熱噴涂成形

基于增材思維的創(chuàng)成式正向設計

第三章從需求到產(chǎn)品概念從需求到產(chǎn)品概念

目錄需求分析用戶需求獲取調(diào)查問卷分析法需求分析方法建立功能結(jié)構模型面向子功能的概念設計概念的模型化表達概念的系統(tǒng)性組合概念的選擇及驗證子功能表達的系統(tǒng)規(guī)則第1課授課教師：

需求分析需求分析

什么是需求？首先來看一個例子：馬拉松選手在跑步過程中感到饑餓，產(chǎn)生了想吃東西的需求，這時候，如果遇到補給站，即使只能補充一些簡單食物，也可以消除饑餓，選手的需求被解決了，接下來，即使有再多、在豐富的食品，對于他們來說也沒有意義了。可以看出，在饑餓時，尋找并吃到食物對于個體來說是一個需求，在產(chǎn)生飽腹感之后，吃東西對于個體就不是需求了。

通過這個例子可以看出，特定的人在特定的情境下產(chǎn)生了特定的問題，并且這種問題是可以被解決的，那么我們就可以把它稱作需求。在這里特別要注意以下幾個關鍵字：特定的人、特定的情境、特定的問題、可被解決。需求分析產(chǎn)品開發(fā)流程

需求的來源在表象上來看有很多，但是總結(jié)起來無非兩點，一個是來自用戶的痛點，另一個是來自用戶的興奮點，由痛點產(chǎn)生的需求，大多數(shù)會成為剛性需求，這個痛點的強度越大，人們產(chǎn)生改變這個痛點的想法就越強烈，需求也越旺盛，而由興奮點產(chǎn)生的需求往往是非剛性需求，它的需求同樣可以很旺盛，但是在優(yōu)先級排序上，往往靠后。產(chǎn)品開發(fā)流程是一個迭代的過程，主要包含識別顧客需求、建立目標規(guī)格等若干個階段，如圖所示。這一流程始于對產(chǎn)品開發(fā)機會的識別，這些機會很大程度上反映了市場/用戶需求的發(fā)展方向。需求分析識別用戶需求的目的在于：保證產(chǎn)品關注顧客需求；識別潛在的（或隱含的）需求以及明確的需求；提供判斷產(chǎn)品規(guī)格的事實基礎；建立開發(fā)流程所需活動的原始記錄；保存重要的顧客需求；在開發(fā)團隊成員中形成對顧客需求的統(tǒng)一認識。需求識別包含五個步驟：（1）收集顧客原始數(shù)據(jù)；（2）顧客需求角度理解原始數(shù)據(jù)，陳述需求的原則；（3）歸納需求層次；（4）確定需求權重；（5）反思結(jié)果與分析流程。第2課授課教師：

用戶需求獲取用戶需求獲取

產(chǎn)品設計從本質(zhì)上來說是以“人”為出發(fā)點的設計，人們對產(chǎn)品設計的需求不僅僅停留在生理需求的層面上，也逐步上升到心理需求的層面。需求收集是進行產(chǎn)品需求管理的第一步，其得到的各種用戶需求素材是產(chǎn)品需求的唯一來源。可以說需求收集的質(zhì)量影響著產(chǎn)品最終的質(zhì)量。用戶需求獲取：需求收集目標

需求收集的目的在于：通過以市場為導向的客戶需求收集，保持公司產(chǎn)品的核心競爭力，最終實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新。具體包括以下六點：（1）深刻理解市場需求、用戶需求，準確把控行業(yè)發(fā)展趨勢，保持高度的市場敏感度；（2）保證產(chǎn)品研發(fā)是圍繞客戶需求來展開，真正實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)以市場為導向、以客戶為中心，而不是閉門造車；（3）實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新。通過有創(chuàng)新性的新賣點、新產(chǎn)品的持續(xù)不斷推出，保證公司產(chǎn)品核心的競爭優(yōu)勢；（4）及時獲得競爭對手相關產(chǎn)品及市場策略，做到知己知彼；（5）通過需求收集等相關活動，有機串接市場營銷部門與產(chǎn)品研發(fā)部門，建立跨職能部門、端到端的流程進行需求開發(fā)；（6）加強與用戶互動，提升用戶忠誠度及粘性。用戶需求獲?。盒枨笫占瘻蕜t

以公司的產(chǎn)品愿景、產(chǎn)品戰(zhàn)略為指導，其決定了：需求采集應該面向細分的目標用戶群，而非普遍撒網(wǎng)；對不同的用戶需求進行優(yōu)先級排序，在出現(xiàn)需求矛盾時便于取舍；確定能實現(xiàn)或者不能實現(xiàn)的需求。用戶需求獲取：需求收集方法

建立需求收集機制，明確每個需求收集活動參與者的崗位職責、建立需求預處理流程、周期性的重復需求收集活動；使用統(tǒng)一的需求收集系統(tǒng)；采取一定的需求收集技術和方法，例如原型法、頭腦風暴、用戶訪談法、問卷調(diào)查法、標桿分析法、觀察不期而遇的用戶、各種會議（如用戶大會、展覽會、學術研討會等）、支持團隊（運營團隊、技術支持團隊）談話、客戶熱線、客戶滿意度調(diào)查、用戶行為分析、合作開發(fā)等。用戶需求獲取：需求收集方法

需求收集應該收集用戶真正面臨的問題和業(yè)務場景，這樣才能夠捕獲用戶真正的需求，而不是只盯住用戶提出系統(tǒng)需要實現(xiàn)什么樣的功能，需求收集不是需求匯總。用戶要的是產(chǎn)品的價值，而非產(chǎn)品的功能，只有當一個產(chǎn)品功能真正幫客戶解決問題，這個功能才具有價值，也才真正有功能。

需求收集流程要真正發(fā)揮作用，必須在組織層面通過組織管理制度及績效考核制度來保證，將需求收集納入到各相關部門的績效考核中，不能指望大家三分鐘的熱情。需求收集流程的執(zhí)行情況是一個公司管理是否規(guī)范的試金石，也可以衡量一個公司是否真正以市場為導向、以客戶為中心。需求收集既要避免什么都要做的沖動，又要避免只關注當下需求，核心根源還是在于產(chǎn)品戰(zhàn)略是否清晰。常規(guī)的需求收集手段并不能夠解決產(chǎn)品創(chuàng)新問題，但如果沒有持續(xù)的需求積累，創(chuàng)新就無從談起，創(chuàng)意的靈光源于專業(yè)。很多時候我們從自己的預設立場出發(fā)，否定掉了眾多創(chuàng)新機會。對競爭對手，我們應當首先成為其產(chǎn)品忠實用戶；對用戶，我們應當通過用戶社區(qū)等互動手段來傾聽用戶的心聲。用戶需求獲取：需求收集的理論模型$APPEALS

該方法是IBM在IPD總結(jié)和分析出來的客戶需求分析的一種方法。

它從8個方面對產(chǎn)品進行客戶需求定義和產(chǎn)品定位：$-產(chǎn)品價格（Price）、A-可獲得性（Availability）、P-包裝（Packaging）、P-性能（Performance）、E-易用性（Easytouse）、A-保證程度（Assurances）、L-生命周期成本（Lifecycleofcost）、S-社會接受程度（Socialacceptance）。用戶需求獲?。盒枨笫占睦碚撃Ｐ歪饕澳Ｐ停↘ano）

KANO模型定義了三個層次的顧客需求：基本型需求、期望型需求和興奮型需求。這三種需求根據(jù)績效指標分類就是基本因素、績效因素和激勵因素。

基本型需求：顧客認為產(chǎn)品必須有的屬性或功能；期望型需求：要求提供的產(chǎn)品或服務比較優(yōu)秀，但并不是必須的產(chǎn)品屬性或服務行為；興奮型需求：要求提供給顧客一些完全出乎意料的產(chǎn)品屬性或服務行為，使顧客產(chǎn)生驚喜。用戶需求獲?。盒枨笫占睦碚撃Ｐ蛯哟畏治龇ǎˋHP）在做需求收集時候，最為麻煩是確定用戶需求的優(yōu)先級，利用層次分析法（AHP）可以從不同的方面（如重要性、風險、成本）等角度去比較每兩個用戶需求之間的優(yōu)先順序。層次分析法將決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法。這種方法的特點是在對復雜的決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關系等進行深入分析的基礎上，利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學化，從而為多目標、多準則或無結(jié)構特性的復雜決策問題提供簡便的決策方法。尤其適合于對決策結(jié)果難于直接準確計量的場合。目標層準則層方案層用戶需求獲取：需求收集的理論模型四象限定位法四象限定位法以需求的急需性作為橫軸，需求的重要性作為縱軸，可以建立如下的消費者需求四象限圖。用戶需求獲?。航?chuàng)意集對于眾多顛覆性創(chuàng)新的產(chǎn)品，其核心的創(chuàng)意很多時候與現(xiàn)有產(chǎn)品的需求及要求是相互矛盾的，因此這些創(chuàng)意是不可能完全依賴現(xiàn)有產(chǎn)品的需求收集過程得出來。當然任何創(chuàng)意也不可能從天而降，這些創(chuàng)新性產(chǎn)品之所以能夠脫穎而出，根本原因還是在于這些設計師們對于所在行業(yè)的用戶真實需求及痛苦之處有深刻的了解，然后逆轉(zhuǎn)、發(fā)散思維。其他的設計師在審視收集的各種需求時把這些創(chuàng)意作為不靠譜的需求而過濾掉了，而這些創(chuàng)新產(chǎn)品的設計師把握住了這些顛覆性的創(chuàng)新想法。因此創(chuàng)新產(chǎn)品的需求仍然可以收集，只不過相對于普通產(chǎn)品的需求收集過程，我們在標準上應當更加開放。在需求收集平臺中，我們應當單獨構建一個創(chuàng)意集（ideaset），專門用于收集、匯總各種產(chǎn)品需求、創(chuàng)意、設想等，并定期在公司層面回顧這些創(chuàng)意，以發(fā)掘產(chǎn)品創(chuàng)新的機會。感謝觀看THANKSFORWATCHING

基于增材思維的創(chuàng)成式正向設計

第三章從需求到產(chǎn)品概念第6-7課授課教師：

面向子功能的概念設計&概念的模型化表達面向子功能的概念設計：功能分解產(chǎn)品概念——原理性解決方案，是對產(chǎn)品的技術、工作機理和形式的大致描述，能簡要地說明該產(chǎn)品如何滿足顧客需求，通常采用草圖、三維模型表示，并附帶簡要的文字描述，概念生成的步驟如圖所示。產(chǎn)品概念生成初期，設計師首先對產(chǎn)品總體功能進行分解，將復雜問題簡單化處理，并以分解出的子功能為基礎建立功能模型。功能分解描述產(chǎn)品的功能要素，而不是描述其工作原理。面向子功能的概念設計：原理型機構在產(chǎn)品復雜功能分解為子功能后，設計師必須為每一個子功能找到解決方案（邏輯關系如圖所示），這是整個設計過程中最具創(chuàng)造性的工作，需要為各個子功能找到工作原理，這些原理必須最終結(jié)合到工作結(jié)構中?！肮δ堋獧C構——結(jié)構”的設計思考過程是螺旋演進的。概念的模型化表達厘清產(chǎn)品功能與原理的映射關系之后，需要將概念抽象為理論模型。所謂理論模型，即是產(chǎn)品“功能-原理-形態(tài)”的結(jié)構化表示，如圖所示。用戶需求決定產(chǎn)品功能；結(jié)構、原理、形態(tài)實現(xiàn)產(chǎn)品功能；概念是功能、結(jié)構等的解決方案。第8課授課教師：

概念的系統(tǒng)性組合概念的系統(tǒng)性組合：概念分類樹

信息和數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性呈現(xiàn)在兩方面是有幫助的：一方面刺激在不同的方向上進一步搜索解決方案；另一方面有利于識別兼容的組合。通過構建理論模型，可以將針對功能、結(jié)構等的解決方案按照一定的邏輯關系羅列開來，然而，由于特定的功能可通過不同的原理/結(jié)構實現(xiàn)，因此在產(chǎn)品方案提出時會產(chǎn)生大量排列組合問題，這些問題會導致設計工作陷入混亂。為了避免這種混亂，我們引入概念分類樹這一工具。概念分類樹把可能的解決方法組成的整個空間劃分為若干類別，以便比較與修正，如圖所示。分類標準和特征在系統(tǒng)地搜索解決方案和技術系統(tǒng)解決方案概念的變化時可能會很有用，它們包括：能量類型；物理效應和現(xiàn)象；工作幾何；工作運動；基本材料屬性。另外，概念分類可以將某一特定分支的功能進一步分解，以提升設計可靠性。概念的系統(tǒng)性組合：概念組合表

概念組合表是另外一種解決方案管理/調(diào)用的工具，它能從系統(tǒng)的角度考慮解決方案的組合，如圖所示。概念組合法的主要作用是確定哪些解決方案原理是兼容的，也就是說，將理論上可能的搜索字段縮小到實際可能的搜索字段。第9課授課教師：

概念的選擇及驗證概念的選擇及驗證：概念的選擇概念選擇：對各概念間的優(yōu)劣進行比較，篩選一或多個概念進一步調(diào)查、測試、研究，使得概念能夠更好地達成顧客需求及其他指標的過程。它雖然是一個收斂的過程，但不一定能很快就選出最優(yōu)概念，所以必須反復進行篩選。概念選擇是一個迭代的過程，與概念生成、概念測試緊密相連，概念篩選和評分則幫助團隊凝練和改進概念，并最后選擇出一個或多個優(yōu)質(zhì)概念進行接下來的測試，或進一步的產(chǎn)品開發(fā)行為。概念選擇方法主要包括：外部決策、資深設計人員決策、直覺、表決、網(wǎng)絡調(diào)查、優(yōu)劣對比、原型測試、決策矩陣、產(chǎn)品對標等，其中決策矩陣是一種準確率、效率較高的選擇手段，它可以避免人工決策所帶來的主觀性缺陷，其實施步驟如圖所示。概念的選擇及驗證：概念的選擇確定評估標準：任何評估的第一步即制定一套目標，并從中推導出評估標準。在技術領域，這些目標主要來源于需求清單和總體約束，這些要素列出了特定解決方案中確定的要求。

一套目標通常包括了各種技術、經(jīng)濟和安全因素，而且它們在重要性上也有很大差異，這些目標應盡可能滿足以下條件：目標必須盡可能完整地涵蓋決策相關要求和一般限制，以免忽略基本標準；評估所依據(jù)的單個目標應盡可能獨立；即，對一個目標增加一個變量的值，不能影響其對于其他目標的值；如果可能的話，要評估的系統(tǒng)的屬性必須以具體的定量或至少定性（口頭）術語表達。這些目標的列表在很大程度上取決于特定評估的目的，即設計階段和產(chǎn)品的相對新穎性。評估標準可以直接從目標中得出。由于值的后續(xù)分配，所有標準必須給出一個積極的表述，即使得更高的值更便于表示。概念的選擇及驗證：概念的選擇概念篩選包括四個步驟：（1）準備選擇矩陣，概念最好同時通過文字和草圖來描繪，這里列出的指標都是重要指標；（2）選出一個參考概念做基準；對概念評級，使用“優(yōu)于（+）、相似（0）、差于（-）”來進行判定；（3）對概念排序，優(yōu)于的個數(shù)減去差于的個數(shù)為凈得分；（4）對概念進行整合和改進，需要考慮：是否有總體上很好，卻因為一個不好的特征而降級的？一個較小的改進是否能夠是否能提升？是否有兩個概念合并后能保持“優(yōu)于”的數(shù)量，卻減少“差于”的數(shù)量？（5）選擇一個或多個概念，選擇進行更深層次研究的概念數(shù)目將會受到團隊資源，如人員、經(jīng)費、時間的限制，在選擇最終概念之前，團隊還必須弄清，那些問題是必須研究調(diào)查的；（6）對結(jié)果和過程進行反思，最終的結(jié)果須使得團隊的所有成員都滿意，考慮結(jié)果是否滿足每個成員的意愿，會減少錯誤發(fā)生的可能性，增加整個團隊開展后續(xù)工作的凝聚力。概念的選擇及驗證：概念的選擇概念評分步驟：（1）準備選擇矩陣，對概念的各個指標做更細致的比較，如有必要，可以分解選擇標準為更精細的指標，如“使用方便”分解為“易于連接”、“易于清除”、“易于安裝”；（2）對概念評級，通常使用1~5的標度。可以用參考概念，但參考概念并不總處于平均水平；（3）對概念排序，加權得分之和為總得分；（4）對概念進行整合和改進；（5）選擇一個或多個概念；（6）對結(jié)果和過程進行反思。概念的選擇及驗證：概念的驗證概念測試與概念選擇密切相關，它們都是為了縮小可考慮概念系列的數(shù)目，但不同的是，概念測試是建立在直接從潛在顧客那里獲取的數(shù)據(jù)上的，它對開發(fā)團隊自身判斷的依賴程度較小。概念測試往往需要一些產(chǎn)品概念的描述，如產(chǎn)品原型，所以概念測試與原型化也聯(lián)系緊密。概念測試得到的結(jié)果之一是對公司可以賣出多少單位產(chǎn)品的一個估值，而這個預測是產(chǎn)品經(jīng)濟分析的關鍵信息之一。

如果某些類別的產(chǎn)品的概念測試所需的時間過長，或成本過高，可能會選擇不做測試。例如，有些互聯(lián)網(wǎng)公司僅發(fā)行產(chǎn)品并在后續(xù)的產(chǎn)品更新中不斷使其完善。但對于商用飛機來說，不做概念測試則非常愚蠢，因為這些產(chǎn)品的研發(fā)成本和所需的時間非常多，如果研發(fā)失敗，后果是災難性的。大多數(shù)情況下，概念測試非常有用。

下列是概念測試的7步法：（1）確定概念測試的目的；（2）選擇調(diào)查人群；（3）選擇調(diào)查方式；（4）溝通概念；（5）測試顧客反應；（6）解釋結(jié)果；（7）對結(jié)果和過程進行反思。第10課授課教師：

子功能表達的系統(tǒng)規(guī)則子功能表達的系統(tǒng)規(guī)則目標規(guī)格只是開發(fā)團隊在產(chǎn)品開發(fā)的初期階段對目標進行的大體描述，通常并不精確。因此，在進行產(chǎn)品概念選擇后，需要對目標規(guī)格進行修正。選擇最終的產(chǎn)品規(guī)格最困難的是權衡，可采用下面的過程方法：開發(fā)產(chǎn)品的技術模型；開發(fā)產(chǎn)品的成本模型；修正規(guī)格，必要時進行權衡分析；確立合理的規(guī)格；對結(jié)果和過程進行反思。1.開發(fā)產(chǎn)品的技術模型：產(chǎn)品技術模型是一種針對特殊設計決策的工具，可以用來預測決策中度量指標的值。這里模型指的是產(chǎn)品的解析模型或者物理模型，其中，解析化模型是產(chǎn)品數(shù)學上的近似，一般包含隨設計修改而變化的參數(shù)；物理模型是實體化的，檢測不可預見現(xiàn)象需要采用實體化原型進行試驗測試。子功能表達的系統(tǒng)規(guī)則2.開發(fā)產(chǎn)品的成本模型：這步確保產(chǎn)品最終按目標成本生產(chǎn)；通過羅列材料清單（包含所有組件的清單）估計購買成本，完成制造成本的初步預算，并且清單需要不斷更新以及時反映制造成本的最新進展。3.修正規(guī)格，必要時進行權衡分析：通過使用技術模型確定可行的組合值，然后探索成本范圍；通過迭代的方法，找到在有競爭地位、最大程度滿足顧客需求并確保足夠的利潤的產(chǎn)品最終規(guī)格；將技術性能模型和成本模型作為輔助工具，開發(fā)團隊可以估計自己是否能處理析競爭性分析圖（權衡圖）中顯示的權衡問題，如圖所示。子功能表達的系統(tǒng)規(guī)則4.確立合理的規(guī)格：前面通過迭代修正得到的最終規(guī)格是組件規(guī)格或者子系統(tǒng)的規(guī)格，具有多個子系統(tǒng)的復雜產(chǎn)品的規(guī)格是按照子系統(tǒng)的規(guī)格來確定的。當確保實現(xiàn)子系統(tǒng)規(guī)格，不同子系統(tǒng)的特定規(guī)格實現(xiàn)難度相當時并能如實反映產(chǎn)品整體規(guī)格，則整體規(guī)格就會實現(xiàn)；否則，制造成本將會過高。一些整體性規(guī)格可以通過預算分配來建立，例如，確定產(chǎn)品的整體成本、重量和能耗僅僅是各個子系統(tǒng)的綜合，那么制造成本、重量和能耗規(guī)格也可以按這樣分配給子系統(tǒng)。還有一些規(guī)格必須在了解子系統(tǒng)的性能與整體產(chǎn)品性能的關系后才能確定。5.對結(jié)果和過程進行反思：需要重點考慮以下問題，產(chǎn)品能獲得成功嗎？技術模型和成本模型具有對打的不確定性？開發(fā)團隊選擇的概念能很好地適合目標市場嗎？公司應該開發(fā)有關產(chǎn)品性能方面更好的技術模型以供將來之用嗎？感謝觀看THANKSFORWATCHING

基于增材思維的創(chuàng)成式正向設計

第三章從需求到產(chǎn)品概念第3課授課教師：

調(diào)查問卷分析法調(diào)查問卷分析法調(diào)查問卷法是最典型的需求收集方法之一，具有易于操作與分析、效率高、直觀等優(yōu)點，本節(jié)重點闡述該方法的使用流程。做調(diào)查問卷是一件非常容易的事，同時，也是一件非常難的事，容易是把設計師想要的問題一一列出并設計好答案讓用戶選擇就可以了；難的是如果問題或答案設計的不好，收集的信息可能不準確或太片面。如果想設置好問卷的問題，就要先了解調(diào)查問卷的類別。調(diào)查問卷分析法：問卷類型封閉型問卷封閉型問卷指所有問題答案已經(jīng)給出，被調(diào)查者只需要在給定的答案中選擇相應的選項。優(yōu)點：回答簡單，被調(diào)查者愿意配合，問題容易收集，數(shù)據(jù)易統(tǒng)計。缺點：答案會限制被調(diào)查者的思維，調(diào)查信息獲取可能會比較片面。示例：“您吃過基維亞克嗎？A、吃過B、沒有”調(diào)查問卷分析法：問卷類型半封閉型調(diào)查問卷為避免答案限制用戶思維，通常在答案中加上“其它”選項，并允許用戶填寫自己的答案，這樣即能滿足被調(diào)查者答題的方便性，又能不限制被調(diào)查者思維。優(yōu)點：被調(diào)查者愿意配合，容易收集問題，又不限制用戶思維。缺點：用戶思維太過于發(fā)散的情況下容易產(chǎn)生無效答案。示例：“您最喜歡哪一種品牌的巧克力？A、瑞士蓮B、克特多·金象C、芭喜D、歌帝梵E、其他

”調(diào)查問卷分析法：問卷類型開放型調(diào)查問卷開放型問卷又叫無結(jié)構型問卷，問卷設計者提出問題由被調(diào)查者自行構思自由發(fā)揮，不事前給被調(diào)查者選擇項。優(yōu)點：思路發(fā)散，思維不受限制，是最佳的收集用戶信息的方式。缺點：被調(diào)查者不愿意配合，收集問題困難，數(shù)據(jù)不方便統(tǒng)計。示例：“您最喜歡哪一類燒臘？為什么？”調(diào)查問卷分析法：問卷設計準則（1）問題的篇幅不易過長被調(diào)查者出于各種原因一般不愿花大量時間為發(fā)起方完成問卷，如果問卷篇幅過長被訪者可能不會配合。調(diào)查問卷頁數(shù)不要超過3頁，作答時間不要超過20分鐘。（2）設計好問題布局問卷內(nèi)容要先易后難，讓被調(diào)查者有個過渡過程，否則會導致被調(diào)查者直接放棄作答。上一題和下一題盡量有相關性，不要讓人有太大的跳躍感。調(diào)查問卷分析法：問卷設計準則（3）問卷問題要合理搭配避免使用大量的封閉性問題，限制用戶思維；也不要用大量的開放性問題，會使調(diào)查難度增加，被調(diào)查者有可能不愿意配合，起不到調(diào)查效果。封閉性問題容易誘導被調(diào)查者思維，盡量多使用半封閉型調(diào)查問卷方式，用戶即容易接受，又盡可能的多收集用戶需求。調(diào)查問卷應該有一定比例的開放型問題。為了更好的收集用戶信息，建議問卷中加入少數(shù)幾個開放型問題，可以最大限度的收集用戶需求。開放型問題應該穿插在其它類型問題中。如果把所有開放型問題都放在最后，結(jié)尾處有可能會收到白卷。將開放型問題與其它有關聯(lián)性的問題放在一起，這樣會比較合理。問題要簡單。所有問題不易太難，過難容易導致被調(diào)查者放棄作答。問卷收集完，就要對結(jié)果進行分析，分析前先要剔除無效問卷。一種是問卷中出現(xiàn)大量空白的，未作答的問題。另一種是答案中出現(xiàn)大量選項連續(xù)一樣的情況。剔除這些無效問卷后，余下的才會是真正有效的問卷。如果問題設置的好，應該可以找出你想要的答案，為將來的需求定位提供有意的指導。調(diào)查問卷分析法：調(diào)查與訪談組合使用調(diào)查與訪談組合使用，效果會更好：組合法一：先調(diào)查，后訪談。通過大面積的問卷調(diào)查，對用戶需求有一個基礎了解，從問卷上可以梳理出一些關鍵數(shù)據(jù)，再從被調(diào)查者中選取一些有代表性的用戶進行深入訪談，從思想層面了解用戶想法。如何篩選出有代表性用戶呢？在調(diào)查問卷前都會要求寫上用戶年紀、居住地、工資范圍、工作年限等，以便于為用戶畫像，為了用戶答題的背景，也是為我們選取代表性用戶的一個主要方法。組合法二：先訪談，后調(diào)查。先對部分用戶進行訪談，以便對需求有一定基礎認識，根據(jù)用戶反饋的信息再編寫調(diào)查問卷會使問題更有代表性、針對性。通過大范圍的用戶問卷反饋以印證訪談結(jié)果的普遍性。調(diào)查問卷分析法：調(diào)查與訪談組合使用

以上兩種組合方式各有優(yōu)缺點，組合一的先調(diào)查后訪談的方法，通過調(diào)查問卷可以有效的找出潛在用戶，再進行深入溝通，更有針對性。缺點是在對用戶的需求認識不深刻的情況下，設計的問卷問題不一定很合理。組合二是先訪談后調(diào)查，通過前期訪談可以對需求有一個基礎認識，調(diào)查問題會更有針對會，再通過大面積的問卷調(diào)查可以更好的印證訪談內(nèi)容。缺點是前期訪談的對象如果不具備代表性，有可能被用戶帶跑偏了，問卷結(jié)果也就價值不大。調(diào)查問卷分析法：調(diào)查與訪談組合使用

組合法三：先調(diào)查，后訪談，再調(diào)查。步驟是通過前期的調(diào)查可以初步篩選出用戶的關注點，并找出代表性用戶。通過與代表性用戶的深入溝通，便于糾正第一次問卷的內(nèi)容，做出更有針對性的調(diào)查問卷，進行二次調(diào)查，以認證用戶需求。第4課授課教師：

需求分析方法需求分析方法

在設計領域有一個流傳甚廣的故事：亨利·福特曾說：“如果我最初問消費者他們想要什么，他們會告訴我‘要一匹快馬！’”福特為什么沒有給用戶一匹馬，而是給了用戶一輛車？因為在“一匹更快的馬”這個表面需求背后，是“更快更舒適的出行方式”這一更深層次的需求。要滿足“更快更舒適的出行方式”，福特汽車顯然是更好的產(chǎn)品。

這就是需求分析的關鍵：明確用戶的本質(zhì)需求，即挖掘表面需求背后更深層次的需求。只有明確了本質(zhì)需求，才能確定更好的產(chǎn)品方向，以更好地滿足用戶。所以，收集來的用戶需求，往往不是用戶的本質(zhì)需求，甚至可能不是用戶的真實需求。因此，需求分析是必不可少的步驟。需求分析方法：定性分析5why法

在質(zhì)量管理領域，5why分析法是找到根本原因的有效方法，豐田汽車公司在發(fā)展完善其制造方法學的過程中也采用了這一方法。實際應用中，如果用戶提出一個需求，我們就可以問為什么用戶會有這種需求。例如：用戶提出“增加發(fā)短信功能”的需求，我們就可以問為什么？接著就會發(fā)現(xiàn)用戶想要的可能不是“發(fā)短信”，而是“文字通信”的需求，甚至干脆就是“通信”。這時我們就能找到更多的解決方案，而不僅僅局限于“發(fā)短信”，例如可以提供文字聊天、語音聊天、視頻聊天，將來還能提供VR聊天等功能，或許未來還能直接用意念來溝通……需求分析方法：定性分析魚骨圖魚骨圖是質(zhì)量管理領域的信息歸納常用方法，由日本管理大師石川罄發(fā)明，故又名石川圖，是一種尋找問題根本原因的方法。思維導圖工具如MindjetMindManager等往往會提供多種魚骨圖模板。需求分析方法：定性分析馬斯洛需求層次理論

馬斯洛需要層次理論在現(xiàn)代行為科學中占有重要地位，其基本觀點是將人的需求從低到高依次分為生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求和自我實現(xiàn)需求五種需求。從企業(yè)經(jīng)營消費者滿意（CS）戰(zhàn)略的角度來看，每一個需求層次上的消費者對產(chǎn)品的要求都不一樣，即不同的產(chǎn)品滿足不同的需求層次。需求分析方法：定量分析定性分析確保深入，定量分析提供依據(jù)。如今是以數(shù)據(jù)說話的時代，缺乏定量分析的定性分析，往往不夠可靠。定量分析主要采用數(shù)據(jù)分析的方法，例如之前的問卷調(diào)查收集到了數(shù)據(jù)，就可以對這些數(shù)據(jù)進行分析；產(chǎn)品上線之后，可以收集用戶反饋、瀏覽數(shù)量、活躍數(shù)量等，還可以對某些關鍵路徑、功能等進行數(shù)據(jù)埋點，采集這些數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行分析。需求分析方法：需求決策結(jié)合產(chǎn)品目標與用戶的本質(zhì)需求，可以完成需求決策，即明確產(chǎn)品方向，理清產(chǎn)品定位。在此基礎上，能得出產(chǎn)品的核心特征，如功能、結(jié)構、外觀等。大部分產(chǎn)品目標的關鍵在于盈利。其實這也是眾多產(chǎn)品強調(diào)用戶價值的原因，沒有用戶價值，何來盈利？但是，不同企業(yè)擅長的領域不同，其希望參與的領域也不同，市場規(guī)模、競爭格局等也不同。所以，為了盈利，可以采取各種各樣的方式。就像為了滿足通信需求，移動聯(lián)通等運營商提供基礎設施等服務，手機廠商提供通訊設備，APP供應商提供網(wǎng)絡聊天、語音、視頻等功能。需求分析方法：需求擴展產(chǎn)品方向、核心需求往往很簡單，可能只包含一句話。但最終產(chǎn)品所要實現(xiàn)的需求則很多很多。例如洗衣機，其定位可以用2個字概括：洗衣。但洗衣機目前已實現(xiàn)的需求，可以說多如牛毛，如甩干、烘干、消毒、自潔、童鎖等，而且實現(xiàn)得非常好，這些需求就是擴展型需求，它們構成了完整的產(chǎn)品。需求擴展在具體方法上，可以通過頭腦風暴、“用戶+需求+場景”等方式進行擴展，也可以使用之前收集的用戶需求。需要指出的是，有些需求往往不需要詢問用戶，例如烤箱功能中的燒烤、旋轉(zhuǎn)、定時等基本需求，一方面這是基礎的普遍性需求，自己容易判斷；另一方面這些功能有足夠的產(chǎn)品早已做得非常完善，可以參考；而且前人已總結(jié)了足夠多的產(chǎn)品設計原則供我們參考。需求分析方法：需求篩選

通過需求擴展，可以獲得大量潛在產(chǎn)品需求，但是，由于成本、技術、迭代等方面的原因，這些需求并非要全部在產(chǎn)品中體現(xiàn)出來（或者說不一定在某一代產(chǎn)品中全部體現(xiàn)出來），那么就需要對需求進行篩選。重要、緊急二乘二矩陣分析法

關于需求的優(yōu)先級，可以使用時間管理中著名的重要、緊急二乘二矩陣分析法確定。這個方法是需求篩選的核心，其他方法都是此方法的補充。對于產(chǎn)品，重要性與產(chǎn)品目標正相關，越利于實現(xiàn)產(chǎn)品目標的，就越重要。需求分析方法：需求篩選設問法設問法可以幫助我們識別用戶的真需求，也就是我們需要優(yōu)先滿足的需求。孫陶然在《創(chuàng)業(yè)的36條軍規(guī)》中說道：創(chuàng)業(yè)一定要解決真需求，不要做偽需求。怎么區(qū)分真需求偽需求？用中文不太好區(qū)分，但用英