2.2 包装机械设计过程
包装机械设计是一个物化的过程，对这一过程的把握直接影响到设计目的的实现。由于设计活动纷繁复杂而又环环相扣，所以必须要有较为明确的步骤来进行统合。为此，需要依照一定的科学规律对整个包装机械设计活动安排合理的工作步骤，每个工作步骤都有自身要达到的目的，所有步骤的集合即可实现最终的设计目的。产品设计程序就是产品的设计工作步骤，是有目的地实施产品设计计划。简洁、科学、有效的程序意味着设计成功的一半。
随着科技的发展和社会的进步，产品设计涉及的内容更加广泛、工作日趋复杂，这就要求各方面人员在工作中协调配合。如果事先对设计工作程序不了解，设计人员就不能有效地进行设计工作。因此，设计者学习设计程序，了解设计中的重点工作是非常必要的。
2.2.1 设计流程
2.2.1.1 设计流程
完成一个包装机械产品设计，除了要有正确的设计理念和思想的指导外，还需要有一个与之相适应的、科学的、合理的设计程序。由于包装机械产品设计所涉及的范围非常广泛，不仅需要多方学科知识作为铺垫，而且企业对设计工作的要求也不尽相同，加上产品、竞争环境、技术的更新速度等因素，以及影响产品开发过程的一些因素在不同包装机械生产企业里会有不同的特征，这些将导致产品开发程序具有不同的速度、分析和论证要求，有时设计工作的程序也会有所不同。因此，每一家包装机械生产企业都有根据自身需要而制定的不同的产品设计程序，并没有唯一的“最佳”程序。但无论何种产品，在设计过程中都表现出一定的规律性。因此，尽管不同的设计内容具有不同的解决方案，不同产品的设计过程却都具有时间顺序的一般模式，即相同的设计流程，如图2-1所示，设计者可以根据产品的特点和当时的具体情况灵活掌握。
图2-1 设计流程
实际上，为了保证设计的顺利进行，在设计过程的不同环节还需要有设计评价，因此，把产品设计过程视为一个由“阶段—环节”构成的系统，即顺承的过程。“阶段—环节”的开发过程在包装机械生产企业的实际应用中需要规范和明确，这样可以使产品的开发进行得更为快速和可靠。在每一个环节中，前一段工作的所有相关信息被整合在一起，通常是由产品项目的负责人完成这一工作并制订下一步的计划，再由最高管理层在评估现有成果的基础上做出最终的决定。
2.2.1.2 设计阶段
一般来说，设计过程分为几个阶段会因人、因时、因事而有所不同，但大体上可分为设计准备阶段、概念设计阶段、技术设计与完善阶段、设计方案评估与实施4个主要阶段。这4个阶段并不是不可逆的，而是一个循环的反复迭代过程，如在某一阶段中出现未料到的问题，就要对前一阶段重新修正。
（1）设计准备阶段。
设计准备阶段包括决定是否进行新产品设计的所有研究工作，主要工作有明确设计目标、制订设计计划、调研及资料整理等。产品开发的第一步通常是对未来新产品产生希望和预见。希望设计生产什么产品？现有产品使用方面的问题在哪里？为什么现有产品不能实现用户希望的功能？对这些问题的答案就是设计师对未来产品的预见。希望是极为普遍、广泛存在的，每个人都会对新产品有自己的期望，每一位用户都希望所使用的产品尽可能地按自己的愿望来工作，每位企业的决策者对市场运作都抱有希望，每一位科研人员都盼望自己研发的技术能够应用于实际产品。产品设计的关键问题在于这些希望是否能够成功地实现，能否开发并投产成为可盈利的产品。然后分析消费人群的需求，对市场上现有的同类竞争产品进行分析，了解这些产品在多大程度上满足了消费者的需求等。
通过对以上问题的总结，开发小组掌握了市场情况、消费人群和应用的技术，此时可以进入环节的评估，决定是否将新产品的开发工作推进到下一个阶段，也就是确立新产品概念的阶段。
（2）概念设计阶段。
在概念设计阶段，设计工作的目的是获得各种解决问题的可能方法，寻找最佳实现产品功能的构成原理。所有解决方案的创意的出发点，就是对用户的分析研究，在此基础上激发设计师的创造力，完成方案的初步构想。本阶段内容将在后续节中重点描述。
（3）技术设计与完善阶段。
技术设计与完善阶段主要解决将功能模型转化为实现产品功能的零部件构造的设计问题，包括实现产品功能的结构方案的选择与确定。方案通过初期审查后，对方案要确定基本结构和主要技术参数，而功能的各个分支转化成为实际产品的组件有多种可能的配置，这就需要设计人员借助于设计评价寻求最佳结构设计方案。
（4）设计方案评估与实施阶段。
选优得到的设计创意必须在技术设计与制造过程中加以实现，此阶段最主要的工作是对购买要素、部件制造、产品组装等依据预定的规范和标准将产品具体化。实现产品创意的一个重要方面是进行产品建模，通过实际构建功能模型或以数字分析的方式建模，对执行的效果进行测试。在传统的研究领域，建模常用来分析解释科研工作中出现的某些现象，而在产品开发过程中，一般并不需要解释什么现象，而是要通过新颖的产品使消费者满意，实现预期的设想，尽到设计师的责任，同时尽可能地创造利润。因此，设计人员必须在产品开发的现实环境中考虑建模，用以有效地帮助完成设计决策的工作。
（3）、（4）两个设计阶段是保证新产品达到最佳品质，实现产品的创意的阶段。在（4）设计阶段结束以后，产品生产后就会投放市场。
2.2.2 设计程序模式
设计程序的实施是在严密的次序下渐进的。这个渐进的过程有时相互交错，出现回溯现象，称为设计循环系统。循环是为了不断检验每一步工作是否符合设计要求与目的，所以，设计程序的建立并不会束缚设计者的创造力，相反，在解决实际设计问题的过程中，可以主动地从战略上做出合乎需求的安排，协调各方面的关系，更好地与设计目标相适应。根据专家对过去设计实践经验的总结，逐步归纳出了几种比较典型的产品设计程序模式，即线形模式、循环模式、螺旋形模式和逆向再设计模式。其中，线形模式、循环模式和逆向再设计模式又称为阶段—环节模式。
2.2.2.1 线形模式
图2-2所示为线形模式示意图。在线形模式中，产品设计程序被划分为以下4个阶段。
图2-2 线形模式示意图
（1）准备阶段。这一阶段的工作内容包括对资金、能源、技术、材料、设备等企业资源的筹集，计划产品开发的时间，选择合适的设计人才等。
（2）开发阶段。开发阶段包括最初设计概念的产生（如设计定位、分析、设计构思），以及在设计构思中对相关因素的考虑（如人机工程学、技术条件、经济价值、美学因素等）。
（3）评价与实施阶段。评价与实施阶段包括两方面的内容，首先对最初的设计概念以模型测试等手段进行检验和评估，其次对评估后的设计概念做生产的准备和生产的实施。
（4）市场销售阶段。当产品进入市场后，通过对企业所做的一系列售后服务工作及用户的反馈意见进行收集整理工作。
这种程序模式适用于对现有的包装机械产品的改良设计中。
2.2.2.2 循环模式
图2-3所示为循环模式示意图。循环模式将设计分为4步。
图2-3 循环模式示意图
（1）确定问题，收集信息。从问题的发现到熟悉、分析阶段，包括问题调查、问题分析、设计定位。
（2）构思设计。从问题的熟悉到问题的分析、综合阶段，包括实际分析、设计概念产生、设计概念深化。
（3）方案评价与优选。从问题的综合阶段到问题的评价、选择阶段，包括模型发展、设计评估。
（4）方案修改与提高。从问题的评价、选择阶段到最后的解决、完成阶段，包括测试、试制、修改及生产。
这种模式适用于新产品的开发设计或存在不确定因素的改良设计中。
2.2.2.3 螺旋形模式
如图2-4所示，螺旋形模式各阶段工作内容包括以下4个阶段。
图2-4 螺旋形模式示意图
（1）设计的形成阶段，包括调查问题、分析问题，设计目标制定，设计计划。
（2）设计的发展阶段，概念的评估与设计的深化、设计模型、完善设计（概念评估、修改、展示）。
（3）设计的实施阶段，包括绘制生产详图、信息汇总、生产系统修改、试制、批量生产、投放市场。
（4）设计的反馈阶段，包括顾客反映、售后服务、问题的追踪。
对于开发时间较为紧迫、不确定因素多的企业进行开发工作最为有效的一种模式是螺旋形模式。
2.2.2.4 逆向再设计模式
逆向再设计模式是一种针对现有产品的设计模式。这个设计系统由3个阶段构成：逆向分析、建模与分析、设计。通过这个系统，设计师能够明确地罗列出产品开发所必需的各种材料。如果对于近期设计制造的产品，设计师不需进行详细的结构分析就能了解它的工作方式。但对于不了解原有产品的设计人员而言，必须尽早进行结构分析。在这种情况下，这一系统的工作顺序的安排将是十分必要而有效的。
（1）逆向分析。
首先是了解现有产品的市场情况，对消费者的需求进行分析，分析掌握消费者对产品的满意程度，了解消费者满意或不满意的各个方面及其原因。在此基础上，再设计的轮廓就可以大致显现出来了。随后的工作是对产品的各个方面进行深入研究，对相关的问题进行分析，这样可以明确地了解潜在的利润以及再设计可能面临的市场风险。接下来对功能模型进行周到、全面的构想。阐明新产品的功能设想以及设计任务的功能性观点的工作非常重要。
逆向分析的工作可以用于多种同类竞争产品，并参考相关市场和商业案例的分析材料。在详尽分析市场上的同类产品及相关产品制造商的基础上，对产品生产线的典型结构体系进行分析，这样产品中所共同包含的系统将得以阐明。掌握了本公司和竞争对手的技术体系及产品各组成部分的相关资料后，就可以开始研究构建真实的产品功能结构。
（2）再设计的深入。
逆向研究工作完成以后，就可以选择设计基本策略中的一种进行新产品概念的发展研究，例如：可以考虑保留现有产品的整体结构，在部分的尺寸参数或材料选择方面做一定的变化调整，也可以替换产品的某些部件，或将其置于功能模型结构的不同位置；另外，还可以采用不同的功能设计或核心技术来改变整个产品的设计概念，从而创造出全新的产品。
（3）实现再设计。
这一阶段的主要工作是使设计概念具体化。
由上可知，从产品设计的过程来看，产品设计是一个反复迭代的、复杂的、需决策的工程过程，它包括产品设计说明书的表达、概念设计和构型设计，其中产品设计说明书是产品设计的基础，概念设计是产品设计的先导，又是产品构型设计的前提，因此概念设计不仅与说明书表达、构型设计紧密相连，由其本质可知其内部的各个环节也相互依赖，互为驱动，由此也可以得出，概念设计也是一个复杂的设计过程。