發(fā)布時間：2023-06-05 15:19:41
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的產(chǎn)品工程設(shè)計樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：價值工程 產(chǎn)品設(shè)計 結(jié)構(gòu)
1、價值工程的基本內(nèi)容
價值工程是以提高實(shí)用價值為目的，以功能分析為核心，以資源的開發(fā)與節(jié)省為基礎(chǔ)，以科學(xué)分析方法為工具，用最少的成本支出實(shí)現(xiàn)給定功能的產(chǎn)品開發(fā)的科學(xué)方法。換言之，即以最低的壽命周期費(fèi)用，可靠地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的必要的功能，對產(chǎn)品的功能，成本所進(jìn)行的有組織的分析研究活動。國家標(biāo)準(zhǔn)給出的定義是“價值工程是通過各相關(guān)領(lǐng)域的協(xié)作，對所研究對象的功能與費(fèi)用進(jìn)行系統(tǒng)分析，不斷創(chuàng)新，提高對象價值的思想方法和管理技術(shù)”。
價值工程活動中對于問題的分析是圍繞以下7個問題依次展開的：(1)它是什么？(2)它的用途是什么？(3)它的成本是多少？(4)它的價值是多少？(5)有其他方法能實(shí)現(xiàn)這個功能嗎？(6)新方案的成本是多少？(7)新的方案能否滿足要求。這7個問題的解答過程，就是價值工程的工作程序和步驟，即：選定對象、收集情報資料、進(jìn)行功能分析、提出改進(jìn)方案、分析和評價方案、實(shí)施方案、評價活動成果。
2、價值分析的基本方法
價值工程是用功能分析的方法，以最低成本獲得產(chǎn)品的必要功能，從而達(dá)到提高價值的目的[1]。在價值工程活動中，功能F(Function)、成本C(Cost)、價值V(Value)三者之間的關(guān)系是：
按照價值工程的理論，產(chǎn)品的價值是指功能和成本（包括設(shè)計、制造、試驗(yàn)、使用、維護(hù)等成本）的比值。提高產(chǎn)品的價值有五種途徑：
(1)產(chǎn)品功能不變，用降低成本的方法來提高產(chǎn)品的價值；
(2)維持成本不變，通過提高功能來提高產(chǎn)品的價值；
(3)既提高產(chǎn)品功能，同時也降低其成本；
(4)小幅提高成本，大幅提高產(chǎn)品功能）；
(5)小幅減少產(chǎn)品功能，大幅降低產(chǎn)品成本。
分別表達(dá)為：，，，，
以上五種方法都是通過對F和C的調(diào)整來達(dá)到提高產(chǎn)品價值的目的。
3、產(chǎn)品設(shè)計的主要工作
產(chǎn)品設(shè)計包括很多具體的內(nèi)容，如：功能設(shè)計、運(yùn)動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強(qiáng)度、剛度設(shè)計、尺寸設(shè)計、幾何精度設(shè)計、材料設(shè)計，以及外觀設(shè)計等[2]。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計是針對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)、機(jī)械部分的設(shè)計。評價一個產(chǎn)品的好壞，最首要的標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)用，要實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，這一要求能否達(dá)到，完全取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計是產(chǎn)品形成過程中最重要的內(nèi)容，也是最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。
機(jī)器設(shè)備的功能要由一系列符合裝配關(guān)系的零件和部件來實(shí)現(xiàn)，設(shè)計過程中需要考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀，既要求安全耐用、性能優(yōu)良，又要易于制造、降低成本。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要各種要求與限制條件尋求對立中的統(tǒng)一，給出協(xié)調(diào)、合理的設(shè)計方案。
4、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中的價值工程方法
價值工程是用最低的成本實(shí)現(xiàn)必要的產(chǎn)品功能，其核心問題就是尋找功能與成本之間的最佳關(guān)系[3]。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是具象的，它是功能的載體。而功能則是抽象的，是產(chǎn)品的本質(zhì)屬性。用價值工程的方法對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行分析，是從結(jié)構(gòu)入手去研究產(chǎn)品的功能，通過功能分析、功能整理、功能評價找出設(shè)計方案的改進(jìn)目標(biāo)。
用價值工程理論指導(dǎo)改進(jìn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是要以最低的總成本確保產(chǎn)品必要功能（主要功能和次要功能）的實(shí)現(xiàn)，同時去掉不必要的功能（亦稱過剩功能）。減少不必要的材料消耗，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量做到縮小體積，減輕重量，降低單位產(chǎn)品材料消耗量。這與尺寸鏈設(shè)計中的最短尺寸鏈原則是一致的。
5、價值工程方法應(yīng)用實(shí)例
本文選擇的價值工程分析方法研究對象為一大型板坯加熱移動翻轉(zhuǎn)設(shè)備系統(tǒng)中的熱板坯移動翻轉(zhuǎn)裝置。該裝置主要由移動翻轉(zhuǎn)車、平移油缸、翻轉(zhuǎn)臂、翻轉(zhuǎn)油缸及裝在固定支座上的鉸接軸、配重塊等組成，如圖1所示。
圖1 8臂板坯移動翻轉(zhuǎn)裝置 圖2 6臂板坯移動翻轉(zhuǎn)裝置
該裝置由水平移動小車2、平移油缸4、翻轉(zhuǎn)油缸3及裝在固定支座鉸接軸上的翻轉(zhuǎn)臂1、同步軸5、配重塊6等組成。用翻轉(zhuǎn)油缸推動翻轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動、使翻轉(zhuǎn)臂上起支承作用的鉤頭承接高溫板坯，完成翻轉(zhuǎn)動作，并用配重塊平衡翻轉(zhuǎn)力矩；用水平油缸的活塞桿端推動水平移動小車前后移動，并可由同步軸連接二邊車輪以保證同步行走。
板坯移動翻轉(zhuǎn)裝置中與加熱板坯直接接觸的是翻轉(zhuǎn)臂。原方案設(shè)計了8個翻轉(zhuǎn)臂，通過強(qiáng)度分析計算，可知左右兩端的翻轉(zhuǎn)臂受力較小，從結(jié)構(gòu)簡化考慮，對方案進(jìn)行了改進(jìn)，成為圖2所示的6臂結(jié)構(gòu)。經(jīng)驗(yàn)算，該結(jié)構(gòu)可以滿足強(qiáng)度、剛度方面的要求。
根據(jù)價值工程的原理來分析，可以看出，在滿足功能要求的前提下，減少兩臂后，結(jié)構(gòu)簡化了，用料少了，重量減輕了，加工和裝配的難度降低了，符合前述價值工程基本方法中的第一種――產(chǎn)品功能不變，通過降低成本的方法來提高產(chǎn)品和設(shè)計的價值。
6、結(jié)語
產(chǎn)品設(shè)計需要遵循傳統(tǒng)的設(shè)計原理與方法。用現(xiàn)代的觀點(diǎn)來看，更要強(qiáng)調(diào)設(shè)計過程與設(shè)計結(jié)果的優(yōu)化。運(yùn)用價值工程的分析方法對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計加以改進(jìn)，在滿足產(chǎn)品功能的前提下，采用簡化的結(jié)構(gòu)可提高設(shè)計乃至產(chǎn)品本身的價值。
參考文獻(xiàn)
[1]李小林,許宏武,張可能等.論價值工程在工程設(shè)計中的應(yīng)用[J].西部探礦工程,2007.10.
關(guān)鍵詞：知識工程；自頂向下；快速設(shè)計
1 概述
當(dāng)今市場競爭日漸激烈，先進(jìn)理念和技術(shù)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中，制造企業(yè)之間的競爭已轉(zhuǎn)變?yōu)榛跁r間和客戶個性化需求的競爭。如何高質(zhì)量、低成本、短交貨期及個性化地生產(chǎn)出產(chǎn)品，已經(jīng)成為制造企業(yè)獲取新的競爭優(yōu)勢的研究方向[1]。如果能夠加快產(chǎn)品系列化和多樣化的開發(fā)周期，將會降低企業(yè)設(shè)計成本，提高企業(yè)的競爭力和應(yīng)變市場的能力傳統(tǒng)的產(chǎn)品總成設(shè)計方法是先單獨(dú)把零件建構(gòu)出來，再一一裝配成產(chǎn)品模型，裝配操作復(fù)雜，尺寸修改因難，設(shè)計變更時消耗大量的時間，而且不符合設(shè)計意圖，整個產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目不易管理難以實(shí)施和推動協(xié)同并行設(shè)計[2]。針對機(jī)械產(chǎn)品種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計修改頻繁等問題，通過對其產(chǎn)品設(shè)計過程和變型設(shè)計技術(shù)進(jìn)行研究，運(yùn)用知識工程、模塊化技術(shù)、數(shù)據(jù)集成技術(shù)等完成產(chǎn)品自頂向下快速設(shè)計，克服產(chǎn)品設(shè)計中缺乏系統(tǒng)化理論、智能化支持和嚴(yán)重依賴專家經(jīng)驗(yàn)等的不足，提高了企業(yè)的整體設(shè)計能力和設(shè)計效率、縮短設(shè)計周期，滿足了用戶對產(chǎn)品的快速設(shè)計需求，增強(qiáng)了企業(yè)的市場適應(yīng)能力和競爭力。
2 知識工程和自頂向下
2.1 知識工程
知識工程（KBE，Knowledge Based Engineering）技術(shù)是面向現(xiàn)代設(shè)計要求而產(chǎn)生、發(fā)展的新型智能設(shè)計方法和設(shè)計決策自動化的重要工具[3]。其基本思想是在工程設(shè)計中將該領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)，形成規(guī)則，存入計算機(jī)，建立知識庫，在對工程問題求解中重用已有的知識和經(jīng)驗(yàn)[4]。
2.2 自頂向下
自頂向下（Top-Down）是一種自上而下、先規(guī)劃產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)，再逐步細(xì)化的設(shè)計過程，設(shè)計流程符合設(shè)計思路，即：總體布置總體結(jié)構(gòu)；總體結(jié)構(gòu)部件結(jié)構(gòu)；部件結(jié)構(gòu)部件零件。自頂向下設(shè)計思想也就是將復(fù)雜的大問題分解為相對簡單的小問題，然后找出每個問題的關(guān)鍵、重點(diǎn)所在，然后用精確的思維定性、定量地去描述問題。Top-Down能夠有效解決復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計，設(shè)計準(zhǔn)確程度比較高，頂層設(shè)計師的設(shè)計意圖能夠在團(tuán)隊中很好的進(jìn)行傳遞和共享，利于在設(shè)計團(tuán)隊中實(shí)施和推動并行工程與協(xié)同設(shè)計。
3 產(chǎn)品基于KBE的自頂向下設(shè)計
3.1 設(shè)計理念
運(yùn)用基于KBE的自頂向下設(shè)計理念與方法，需要設(shè)計人員在考慮產(chǎn)品功能和性能的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品的組成和形狀及各零部件之間的裝配和約束關(guān)系轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品骨架模型中的設(shè)計參數(shù)、變量關(guān)系約束、零部件裝配約束，使知識與骨架模型關(guān)聯(lián)起來，完成產(chǎn)品骨架模型設(shè)計，并在總骨架模型中裝配關(guān)系的約束下，進(jìn)行零部件的詳細(xì)設(shè)計?；贙EB的自頂向下快速設(shè)計思想融合了知識工程及自頂向下的全部優(yōu)點(diǎn)，在個產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計階段和局部細(xì)化階段融入知識工程的建模理念，是一種更加符合人的常規(guī)思維方式的設(shè)計模式，有利于減少不必要的重復(fù)設(shè)計，更大程度上減輕設(shè)計人員的工作強(qiáng)度，以完成高效率、短周期的產(chǎn)品設(shè)計。
圖1為基于KBE的手套箱自頂向下設(shè)計流程分為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化及骨架模型創(chuàng)建、手套箱子部件設(shè)計和重用零部件模型調(diào)用及三維模型生成等三個階段：第一階段是根據(jù)用戶對手套箱功能和性能需求，結(jié)合已有的含了工程知識、幾何知識、構(gòu)形知識等的知識庫，轉(zhuǎn)換為設(shè)計人員所需主要設(shè)計參數(shù)如尺寸參數(shù)、主要性能參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)以及各部件基本型式，并建立基于KBE的產(chǎn)品骨架模型。第二階段是設(shè)計人員根據(jù)總骨架模型給出的要求對各部件進(jìn)行細(xì)化的過程。第三階段調(diào)用模型庫中的重用模型并結(jié)合已細(xì)化部件，生成手套箱模型，完成快速設(shè)計。圖1為基于KBE的手套箱自頂向下設(shè)計流程。
3.2 建立基于KBE的骨架模型
建立基于KBE的骨架模型即完成手套箱快速設(shè)計的第一階段工作，將產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)布局、設(shè)計約束、參照基準(zhǔn)及其布局等抽象出來，并使用空間的點(diǎn)、線、面及參數(shù)草圖等構(gòu)建出來，在此基礎(chǔ)上引入知識來對其管理和控制變更。基于KBE的骨架模型能反映產(chǎn)品各零部件的空間布局、空間位置形狀、拓?fù)潢P(guān)系和裝配約束關(guān)系等要求的主要框架的空間線框架構(gòu)。如圖2手套箱骨架模型，由主箱體各基準(zhǔn)面、轉(zhuǎn)移箱基準(zhǔn)面、支架基準(zhǔn)面、照明基準(zhǔn)面、手孔中心線、風(fēng)機(jī)中心線、過慮器中心線、碘吸附器中心線、主箱體進(jìn)氣口直徑、轉(zhuǎn)移箱端法蘭端面螺栓均布孔徑、支腿端法蘭均布孔徑、手孔環(huán)內(nèi)徑等組成的能為下游細(xì)化設(shè)計所參照使用和共享的手套箱骨架模型。手套箱骨架模型表示出主箱體、轉(zhuǎn)移箱、高效過慮系統(tǒng)、除碘系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等下游零部件設(shè)計所需的定位基準(zhǔn)、設(shè)計基準(zhǔn)和參考特征等。
3.3 實(shí)體設(shè)計
手套箱實(shí)體設(shè)計即完成手套箱第二和第三個階段的工作，一方面從模型庫中提取已有模型，實(shí)現(xiàn)重用，避免零部件重復(fù)設(shè)計；另一方面通過對骨架模型在宏觀和微觀上的細(xì)化、修改和調(diào)整，完成其他零部件的細(xì)化設(shè)計，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、設(shè)計意圖的變更和傳遞，完成整個產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計過程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的變形設(shè)計，圖3為生成的實(shí)體模型。在實(shí)體設(shè)計過程中對于相對比較獨(dú)立的零部件如手套箱上常用的高效過濾器、碘吸附器、手孔環(huán)等定型化產(chǎn)品進(jìn)行模塊化處理，存入產(chǎn)品模型庫中，以提高零部件的重用性，進(jìn)一步提高設(shè)計效率。
基于KBE的手套箱模型在實(shí)體設(shè)計過程中只需修改骨架尺寸，所有的關(guān)聯(lián)零部件便會自動再生，進(jìn)而提高產(chǎn)品的可修改性，在降低設(shè)計人員的工作量的同時保證各零部件設(shè)計的上下一致性。
4 結(jié)束語
因此基于KBE的自頂向下設(shè)計將知識工程、參數(shù)化特征造型融入到自頂向下的設(shè)計中，將自頂向下的設(shè)計思想貫穿于產(chǎn)品設(shè)計的全周期中，用知識來驅(qū)動控制參數(shù)化的骨架模型的變更和信息的傳遞，能較好的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計開發(fā)過程中對于信息和數(shù)據(jù)的傳遞、共享、繼承和變更，有效傳遞設(shè)計意圖，設(shè)計意圖的變更可以自頂向下的進(jìn)行傳遞直到最底層的零件和圖紙，使產(chǎn)品具有聯(lián)動修改效應(yīng)，在修改、變更中自動維護(hù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性。為設(shè)計人員提供很大便利，有效縮短了設(shè)計周期。很好的滿足了手套箱等成套產(chǎn)品的系列化、多樣化以及快速響應(yīng)變形設(shè)計。
參考文獻(xiàn)
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[3]林國治.基于知識工程的汽車制動系統(tǒng)設(shè)計平臺的研究[D].青島：山東科技大學(xué)，2008.
本文是在對城市公共藝術(shù)概念理解的基礎(chǔ)上對公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行的分析，對于城市公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計類型、設(shè)計造型、色彩等個設(shè)計要素都進(jìn)行分析，總結(jié)出當(dāng)今城市公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計的方法要素。
關(guān)鍵詞：
城市；環(huán)境；公共藝術(shù)；公共環(huán)境產(chǎn)品
一、對公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計的概述
公共環(huán)境產(chǎn)品是公共藝術(shù)的一部分，它是公共藝術(shù)中兼具藝術(shù)與功能的結(jié)合設(shè)計。公共環(huán)境產(chǎn)品也可以叫做“公共設(shè)施”一詞產(chǎn)生于英國，直譯為“街道的家具”，在歐洲譯為“城市元素”。在日本被叫做“步行者道路的家具”或者“道的裝置”，也稱“街具”。在我國一般被稱為“公共環(huán)境設(shè)施”，也有叫做“城市環(huán)境設(shè)施”。但個人覺得叫公共環(huán)境產(chǎn)品更加形象，公共環(huán)境產(chǎn)品之所以被叫成產(chǎn)品它應(yīng)該是更具備使用價值，同時也要具備良好的外觀造型。
二、公共環(huán)境產(chǎn)品的設(shè)計的類型我國城市公共環(huán)境產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計的分類：
1、休息類：可移動座椅、固定式桌椅、飲水機(jī)等；
2、信息類：各種商業(yè)性和非商業(yè)性的標(biāo)識牌、路牌、導(dǎo)游圖欄、電子聞訊裝置等；
3、裝飾類：雕塑、裝飾照明、花壇、噴泉、水池、花架、街道樹、地面鋪裝等
4、供給類：路燈、電話亭、配電器、垃圾筒、獨(dú)立式公廁等；5、交通管理類：城市輕軌站、地鐵入口、地下通道、人行天、橋、公共車候車亭、護(hù)欄、護(hù)柱、自行車停放架等；6、售貨類：售貨亭、書報亭、自動售貨機(jī)等；7、節(jié)日慶典類：節(jié)日裝飾照明、燈籠、彩旗等；8、游樂類：兒童游戲設(shè)施、健身設(shè)施等；9、殘疾人專用類：專用坡道、路面專用鋪裝、殘疾人專用導(dǎo)視、殘疾人專用電話亭等。
三、公共環(huán)境產(chǎn)品的設(shè)計要素
城市公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計要素大體可以分為兩部分考慮，第一部分是從尺度、造型、色彩、材質(zhì)等第二部分是整天環(huán)境景觀考慮
（一）公共環(huán)境產(chǎn)品的尺度、造型美、色彩美、材質(zhì)美要素
尺度就是公共環(huán)境產(chǎn)品構(gòu)成要素使人產(chǎn)生的比例大小感的覺，是整體與局部或局部與局部之間的關(guān)系。在環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中要關(guān)注產(chǎn)品本身的尺度更要關(guān)注精神尺度。公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中根據(jù)人與物質(zhì)產(chǎn)品之間審美關(guān)系來確定形態(tài)美的屬性，審美形態(tài)劃分為功能美、形式美和藝術(shù)美。與傳統(tǒng)美學(xué)的形態(tài)劃分的自然、藝術(shù)、社會美等是不同。大眾是城市的主體是公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計文化的繼承者和使用者。公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計的設(shè)計觀念重要一方面即是是要完善大眾的需求，進(jìn)入到人性化設(shè)計。這種超越功能意義的設(shè)計，是對人生存的城市環(huán)境的社會形態(tài)、人文背景及文脈、當(dāng)?shù)匚幕氐奶釤?。有形就有色，色彩是重要的視覺語言，它傳遞信息、蘊(yùn)神寓意，色彩作為人類“第一視覺”，是最易震撼心靈和傳達(dá)情感的。公共環(huán)境產(chǎn)品的色彩設(shè)計要素應(yīng)針對產(chǎn)品造型的實(shí)際需要依據(jù)色彩學(xué)理論和配色原理，有目的的色彩配置計劃。利用色彩在空間、量與質(zhì)上的可變換性，強(qiáng)調(diào)配色的主從關(guān)系、保持配色的視覺心理平衡、突出配色的象征性、關(guān)注配色的協(xié)調(diào)美、按照色彩規(guī)律和造型法則去組合產(chǎn)品各要素間的相互關(guān)系，創(chuàng)造出美的、理想的環(huán)境產(chǎn)品產(chǎn)品色彩效果。在公共環(huán)境產(chǎn)品的材質(zhì)運(yùn)用上應(yīng)把握好其形態(tài)特征來分，可分為天然與人工材料，從質(zhì)感上分有軟硬、精致與粗狂等，不同的加工手法也可以制作出不同的視覺和觸覺感，在材料應(yīng)用選擇上不僅其物質(zhì)屬性可以適應(yīng)各種功能要求，而且現(xiàn)代加工的豐富手段下也可以帶給人豐富多彩的感受審美體驗(yàn)。把握好設(shè)計的整體性和物理性及藝術(shù)性基本就能設(shè)計出好的環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計。
（二）公共環(huán)境產(chǎn)品整體景觀環(huán)境設(shè)計要素
公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計必須符合整體景觀環(huán)境要素，整體景觀環(huán)境的地形地貌、鋪地、植被關(guān)系及景觀小品。在公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中充分考慮應(yīng)用地形特點(diǎn)，要因地制宜，這是安排布置好其他景觀元素的基礎(chǔ)。景觀用地原有地形、地貌是影響總體規(guī)劃的重要因素，道路和地面鋪裝設(shè)計是骨架、是網(wǎng)絡(luò)在景觀設(shè)計中不可缺少的構(gòu)成要素，景觀道路的規(guī)劃布置，往往反映不同的景觀面貌和風(fēng)格。以上兩方面對環(huán)境產(chǎn)品的設(shè)計布置、造型是否符合大環(huán)境審美、是否能反映出主題性都是至關(guān)重要的設(shè)計要素。
結(jié)語
公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計是具有美化環(huán)境和改善環(huán)境作用并給予公眾提供生活、交流、工作和學(xué)習(xí)必不可少的公共服務(wù)設(shè)施。設(shè)計者應(yīng)把握好其所處的整體環(huán)境景觀、文化背景、地域環(huán)境、城市規(guī)模等因素的同是掌握好公共環(huán)境產(chǎn)品的尺度、造型美、色彩美、材質(zhì)美要素要素，在設(shè)計中對環(huán)境產(chǎn)品造型、色彩、尺度等方面的要求即是對功能需要滿足，還要兼具藝術(shù)美的造型。功能好與造型美觀并不存在著不可調(diào)和的矛盾。設(shè)計出符合時代、民族、大眾的優(yōu)秀的公共環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計。它體現(xiàn)了一個城市的人文關(guān)懷，是展示一個現(xiàn)代城市文明的重用標(biāo)志之一。
作者：李媛 單位：西安工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與傳媒學(xué)院
【參考文獻(xiàn)】
［1］俞孔堅．景觀，文化，生態(tài)與感知［M］．科學(xué)出版社，1998．
【關(guān)鍵詞】 產(chǎn)品概念設(shè)計 質(zhì)量工程 形態(tài)矩陣分析 多屬性決策矩陣 不確定優(yōu)化模型
一、引言
產(chǎn)品質(zhì)量通常被描述成為滿足顧客需求的程度，而產(chǎn)品滿足顧客需求的程度通常又是由產(chǎn)品的質(zhì)量和成本所決定的。對于一個新產(chǎn)品，早期的概念設(shè)計階段對于產(chǎn)品的質(zhì)量和成本的形成有著重要的影響。一個差的產(chǎn)品概念設(shè)計方案通常會對產(chǎn)品的后續(xù)拓展造成重大的不良影響。據(jù)不完全估計，一個新產(chǎn)品大約75%的產(chǎn)品周期成本發(fā)生在產(chǎn)品概念設(shè)計階段。而業(yè)界通常又流傳著一個大家普遍接受的至理名言“好的產(chǎn)品不是檢驗(yàn)出來的，而是設(shè)計出來的”。因此，產(chǎn)品概念設(shè)計便成為開發(fā)新產(chǎn)品的一個重要階段。
概念設(shè)計階段是一個定義目標(biāo)產(chǎn)品，確定其功能需求，生成其概念以及對該概念進(jìn)行評價及選擇的階段。產(chǎn)品概念設(shè)計是一個耗時耗力的過程，不可能一次便形成一個最好的方案。通常來講，一個好的概念設(shè)計方案應(yīng)該能為產(chǎn)品概念設(shè)計者提供一個全局的產(chǎn)品設(shè)計視角，并且盡可能減少由于設(shè)計的失敗而導(dǎo)致的開發(fā)成本。
產(chǎn)品概念設(shè)計的最終目標(biāo)是從所有的可行方案中選擇一個最具發(fā)展前景的方案。過去，我們常采用因子分析法、概念設(shè)計篩選和得分法來對各方案進(jìn)行選擇與評價。但是，這些方法在對各方案進(jìn)行評價時并沒有從一個整體的角度來對各基本特征進(jìn)行考慮。此外，盡管目前已經(jīng)提出了許多關(guān)于產(chǎn)品概念設(shè)計的方法，但是仍然存在著巨大的改善空間。首先，大多數(shù)的概念設(shè)計方法并沒有將概念的可行性考慮在內(nèi)。其次，許多方法在形成產(chǎn)品概念設(shè)計時并沒有考慮到顧客的喜好與偏愛度。為了克服以上的問題，本文提出了一種基于質(zhì)量工程的產(chǎn)品概念設(shè)計方法。該方法包括產(chǎn)品定義、技術(shù)生成、技術(shù)評價以及技術(shù)選擇等階段。在考慮到產(chǎn)品設(shè)計的初級階段開發(fā)成本的不確定性時，本文引用了不確定性分布函數(shù)，建立了一個數(shù)學(xué)模型將顧客的相對偏好重要度整合到不確定性的優(yōu)化模型的產(chǎn)品概念設(shè)計中。相對于以往的確定性優(yōu)化模型，不確定性優(yōu)化模型能為設(shè)計者提供更多和更有效的信息。
二、方法簡介
上文提到的基于質(zhì)量工程的產(chǎn)品概念設(shè)計方法主要包括產(chǎn)品定義、技術(shù)生成、方法評價（技術(shù)評價，成本評價）以及方法選擇等，具體如圖1所示。
1、產(chǎn)品定義
在這一階段，通常根據(jù)顧客的需求（CRS）來確定產(chǎn)品并且還要確定出顧客需求的相對重要度（wi）。目前，可以根據(jù)層次分析法、模糊推論法以及熵權(quán)法來確定出顧客需求的相對重要度。在質(zhì)量功能展開（QFD）中，顧客的需求通常需要轉(zhuǎn)換成為工程技術(shù)特性（ECs），而顧客需求的相對重要度又影響著工程技術(shù)特性的重要度。
質(zhì)量功能展開（QFD）起源于日本，它是一種將顧客之音（voice of customer）轉(zhuǎn)換成為工程技術(shù)特性的有效工具。而質(zhì)量功能展開中所采用的核心工具便是質(zhì)量屋（HOQ）。質(zhì)量屋是一個系統(tǒng)性的圖解方法，它通常包含了三個矩陣：WHATS矩陣、HOWS矩陣以及相關(guān)關(guān)系矩陣。WHATS矩陣中包含了顧客的需求（CRS），主要告訴設(shè)計者應(yīng)該做什么。HOWS矩陣中包含了工程技術(shù)特性（ECS），主要告訴設(shè)計者該怎么做。而相關(guān)關(guān)系矩陣則包含了顧客需求的相關(guān)關(guān)系以及工程技術(shù)特性之間的相關(guān)關(guān)系，產(chǎn)品設(shè)計者根據(jù)顧客的需求來設(shè)計工程技術(shù)特性。通常，每一個顧客需求可能對應(yīng)幾個工程技術(shù)特性，反過來，一個工程技術(shù)特性也有可能影響幾個顧客需求。因此，顧客需求的重要度也影響著工程技術(shù)特性的重要度，它們之間的相關(guān)系數(shù)可以用rij來表示。rij可以采用1-9量表法來求得。工程技術(shù)特性的相對重要度（vj）可以采用以下方法來求得：
vj=，j=1，2，……，n （1）
2、技術(shù)生成
一旦產(chǎn)品定義完成后，產(chǎn)品設(shè)計者就必須根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)、知識以及直覺，借助形態(tài)矩陣，盡可能的生成多種可行概念設(shè)計方案來實(shí)現(xiàn)定義的產(chǎn)品。形態(tài)矩陣最先被偌里斯提出，它提供了一個系統(tǒng)方法的概念，提倡大面積地去尋找解決問題的方法。本文中，形態(tài)矩陣能幫助設(shè)計者從眾多的實(shí)現(xiàn)工程技術(shù)特性（EC）的技術(shù)屬性（AT）中選擇一個最適合的技術(shù)屬性。在一個形態(tài)矩陣中，通常橫列代表著實(shí)現(xiàn)工程技術(shù)特性的技術(shù)屬性（ATS），縱列表示著工程技術(shù)特性（ECS）。下面通過一個表格來具體介紹形態(tài)矩陣的相關(guān)知識。
表1是一個關(guān)于汽車的形態(tài)矩陣分析表，包含了牽引力、動力、停車等三個工程技術(shù)特性。而右邊則給出了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)這些特性的技術(shù)屬性。例如：為了獲取動力，可以采用三個技術(shù)屬性（電，柴油，汽油），然后根據(jù)實(shí)際狀況又從上述三個技術(shù)屬性中選擇一個最適合的技術(shù)屬性。
3、方法評價
（1）技術(shù)評價。為達(dá)到每一個工程技術(shù)特性，通常需要多個技術(shù)屬性（AT）。因此，就必須對這些技術(shù)屬性進(jìn)行評價，以選擇出最合適的技術(shù)屬性。這種評價通常能為設(shè)計者在概念設(shè)計階段提供一個有利的決策。本文主要采用了性能評價技術(shù)（TPA），它僅僅考慮一個產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)過程，而不考慮成本、維修費(fèi)用等其他的因素。為了確定出每一個技術(shù)屬性達(dá)到工程技術(shù)特性的性能屬性值，本文采用了多屬性決策技術(shù)。
建立一個決策矩陣，包含兩部分：準(zhǔn)則和技術(shù)屬性。先建立一系列的評價準(zhǔn)則（Fjsj），準(zhǔn)則中包含著積極準(zhǔn)則和消極準(zhǔn)則。對于積極準(zhǔn)則，值越大，則技術(shù)性能越好。相反，對于消極準(zhǔn)則，值越小，則技術(shù)性能越好。因此，根據(jù)偏好準(zhǔn)則的性能值便可以進(jìn)行相應(yīng)的改善。用Yj來表示實(shí)現(xiàn)每一個工程技術(shù)特性的技術(shù)評價矩陣。其中，Yj是一個hj×qj矩陣，表示有hj個技術(shù)屬性，qj個評價準(zhǔn)則。具體描述如下：
Fj1……Fjsj……Fjqj
Yj= y11 … y1s ·· y1qj· … · ·· ·· … · ·· ·· … · ·· ·y1i … y1si ·· y1qj· … · ·· ·· … · ·· ·· … · ·· ·yhi1 … yhisj …yhiqj （2）
求得了上述的決策矩陣之后，為了確保在上述不同準(zhǔn)則的情況下具有可比性，通常需要對其進(jìn)行單位化。這里用yj表示單位化后的技術(shù)評價矩陣。具體按式（3）來單位化：
yljsj=，l=1，2，……h(huán)j，sj=1，2，……qj（3）
由于每個準(zhǔn)則的重要度相對總目標(biāo)程度并不完全相同，因此常將上述單位化矩陣進(jìn)行加權(quán)化。用來表示：
=ηj1 ·ηjsj ·ηjqj·Yj （4）
這里ηjsj表示Fjsj的相對重要度，這個準(zhǔn)則通常由設(shè)計者根據(jù)自己的知識、經(jīng)驗(yàn)以及直覺來確定，并且jsj=1。
于是，我們就可以得出最理想技術(shù)（Tj+）和最不理想技術(shù)（Tj-）。它們是兩個人工變量，可以將其定義如下：
T={（maxljsj）sj∈Sj，（minljsj）sj∈S｜lj=1，2，……，hj}={，，……，jqj} （5）
T={（minljsj）sj∈Sj，（maxljsj）sj∈S｜lj=1，2，……，hj}={，，……，} （6）
sj=Sj，{sj=1，2，……，qj}，sj是與積極準(zhǔn)則有關(guān)的變量。
S'j={sj=1，2，……，qj}，s'j是與消極準(zhǔn)則有關(guān)的變量。
因此，每一個可選技術(shù)屬性可分離成為最理想和最不理想技術(shù)的值分別用d，和d來表示，具體計算如下所示：
d=，lj=1，2，………h(huán)j. （7）
d=，lj=1，2，………h(huán)j. （8）
ATjlj的性能屬性值可以用jsj來表示，它可定義成為ATjlj相對于最理想與最不理想技術(shù)的相對封閉性，可以通過式（9）求得。當(dāng)技術(shù)屬性（AT）具有最大的性能值時，表明其具有最高的排名。
jsj= ，lj=1，2，………h(huán)j （9）
用ζj來表示工程技術(shù)屬性（EC）的性能屬性值，它也表示選擇技術(shù)屬性實(shí)現(xiàn)EC的值。也就是說，一旦選擇了一個確定實(shí)現(xiàn)EC的技術(shù)方案，則相應(yīng)的性能屬性值也就確定了。如果有以下定義：
xjlj=1 如果選擇技術(shù)屬性ATjlj0 如果不選擇技術(shù)屬性ATjlj lj=1，2，……h(huán)j（10）
于是，ζj可以表示為：
ζj=αjsjxjlj，xjlj=1 （11）
這里xjlj=1，保證了每次只能選擇一個技術(shù)屬性來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的工程技術(shù)特性。
根據(jù)上面已經(jīng)求出來的工程技術(shù)屬性（EC）的相對重要度（vj）以及ζj，我們可以定義EC的性能值為λj，定義如下：
λj=vjζj j=1，2，……，n （12）
因此，一個產(chǎn)品的總的性能值可以通過每個技術(shù)屬性實(shí)現(xiàn)相應(yīng)工程技術(shù)特性的性能值的和來表示，公式如下：
λ=vjζj=vjαjsj xjlj，xjlj=1 j=1，2，…n （13）
（2）成本評價。在不考慮其他因素約束的情況下，擁有最大性能值的技術(shù)屬性是實(shí)現(xiàn)相應(yīng)工程技術(shù)屬性的最優(yōu)方案。但是一個具有競爭性的產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)對成本具有很高的敏感性。因此，在對一個技術(shù)方案進(jìn)行評價時，除了技術(shù)上可行外，通常還應(yīng)該考慮其成本。產(chǎn)品的概念設(shè)計一旦完成，再想降低成本就很困難了。因此，在概念設(shè)計階段就應(yīng)該考慮到產(chǎn)品的成本。由于受到多方面的影響，設(shè)計者通常很難估計產(chǎn)品的整個壽命周期的成本。由于方方面面的不確定性，本文引入了三角模糊分布（見圖2）。
實(shí)際上，設(shè)計者可以根據(jù)以下三個明顯的值來建立三角模糊分布函數(shù)。一是最可能接近該標(biāo)準(zhǔn)的值cjlj，將其定義成為jlj（cjlj）=1。二是最樂觀值最不接近該標(biāo)準(zhǔn)值cojlj，將其定義成為jlj（cojlj）=0。三是最悲觀值最不接近該標(biāo)準(zhǔn)制c，將其定義成為jlj（cpjlj）=0。
通過以上的定義，可將實(shí)現(xiàn)工程技術(shù)特性（EC）的模糊成本（j）通過式（14）來求得：
j=jljxjlj，（xjlj=1，j=1，2，……n） （14）
根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的運(yùn)算，j也是一個三角模糊數(shù)，可以通過（Cpj，Cj，Coj）來表示：
Cj=cjljxjlj， （xjlj=1，j=1，2，……n） （15a）
Cpj=cpjljxjlj， （xjlj=1，j=1，2，……n） （15b）
Coj=cojljxjlj， （xjlj=1，j=1，2，……n） （15c）
因此，達(dá)到每一個工程技術(shù)屬性的總的開發(fā)成本可以通過以下的三角模糊數(shù)（Cp，C，Co）來表示：
=j=jljxjlj， （xjlj=1，j=1，2，……n） （16）
因此，C，Cp，Co可以表示為：
C=cjljxjlj，（xjlj=1，j=1，2，……n） （17a）
Cp=cpjljxjlj，（xjlj=1，j=1，2，……n） （17b）
Co=cojljxjlj，（xjlj=1，j=1，2，……n）（17c）
假設(shè)開發(fā)成本限制在一定的成本以內(nèi)（如B），則開發(fā)成本必須滿足以下條件：
=jljxjlj≤B， （xjlj=1，j=1，2，……n） （18）
4、方法選擇
產(chǎn)品的概念設(shè)計方案可以通過采用在一定費(fèi)用約束情況下實(shí)現(xiàn)每一個工程技術(shù)特性的總的性能值的最大化來選擇?？紤]到開發(fā)成本，本文引用了不確定性優(yōu)化模型用于對技術(shù)方案的選擇，模型如下：
maxλ=vjαjsjxjlj （19a）
S.T jljxjlj≤B （19b）xjlj=1，j=1，2，……n （19c）xjlj=0或1，lj=1，2……h(huán)j， j=1，2，……n （19d）
其中，式（19a）表示每個技術(shù)屬性實(shí)現(xiàn)相應(yīng)工程技術(shù)特性的總的性能值的和最大，式（19b）表示在一定的開發(fā)成本的約束下，式（19c）表示每次只能選擇一個技術(shù)屬性來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的工程技術(shù)特性。由于式（19b）是一個模糊約束，為了求解該問題，必須將其轉(zhuǎn)換成一個確定性模型。因此，本文引入PDF函數(shù)，其隸屬函數(shù)如下所示：
μ（t）=c（t）=1， BC01， CBC0c（）， CpBC0， 其他（20）
根據(jù)上面的隸屬函數(shù)，我們可以將上面的模糊函數(shù)轉(zhuǎn)換成為一個確定的約束：
μ（t）β（21）
這里是一個設(shè)計者偏好的不確定性分布水平，于是式（21）子就可以轉(zhuǎn)化成為：
BCP+β（C-CP） （22）
于是，上面的模糊規(guī)劃就可以轉(zhuǎn)換成為以下的確定性函數(shù)規(guī)劃：
maxλ=vjαjsjxjlj （23a）
S.Tcjljxjlj+β（cjlj-cpjlj）xjljB （23b）xjlj=1，j=1，2，……n （23c）xjlj=0或1，lj=1，2……h(huán)j， j=1，2，……n （23d）
上面的規(guī)劃是一個典型的0-1規(guī)劃，只要給定了偏好水平β就可以求出該規(guī)劃的具體值。
三、結(jié)語
在過去的幾十年里，各工業(yè)研究機(jī)構(gòu)都在試圖將“顧客之聲”整合到產(chǎn)品的概念設(shè)計過程中，而這些活動可以通過并行工程與質(zhì)量功能展開來實(shí)現(xiàn)。本文正是基于此條主線，建立了基于質(zhì)量工程的產(chǎn)品概念設(shè)計方法。該方法包含了產(chǎn)品定義、技術(shù)生成、方法評價以及方法選擇等階段。最重要的是該方法將“顧客之聲”整合到了概念選擇之中，還考慮到了概念設(shè)計初級階段的不確定性成本，并且分析了技術(shù)開發(fā)成本的不確定性的程度對于概念方案選擇的影響，通過不確定性優(yōu)化模型對設(shè)計方案進(jìn)行選擇。結(jié)果表明無論是不確定性技術(shù)開發(fā)成本模型還是替代技術(shù)組合都對分析每個工程技術(shù)的特點(diǎn)有著關(guān)鍵作用。
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[關(guān)鍵詞] 品牌戰(zhàn)略 工業(yè)設(shè)計 外飾設(shè)計
縱觀國際知名工程機(jī)械產(chǎn)品，其卓越的產(chǎn)品質(zhì)量是其生存之本外，但其對品牌形象的重視也是成功的重要原因之一。品牌形象成功的確立已經(jīng)成為一個企業(yè)的無形資產(chǎn)。統(tǒng)一的市場形象，統(tǒng)一的品牌風(fēng)格已經(jīng)成為成功企業(yè)的利器。據(jù)一些統(tǒng)計資料，價值最高的是萬寶路標(biāo)志，價值310億美元，相當(dāng)于其年營業(yè)額的兩倍；可口可樂標(biāo)志價值244億美元，高于其年營業(yè)額近三倍。可見一個品牌的成功打造是每個國際知名企業(yè)的成功法寶，也是我國企業(yè)界又為需要重視關(guān)鍵所在。
我國工程機(jī)械產(chǎn)品一直給人們留有傻大黑粗的不良印象，在國際同類產(chǎn)品市場競爭中，雖然價格較為低廉，但整體銷量并不理想。究其原因，技術(shù)層面的差異固然存在，但隨著我國技術(shù)水平的不斷發(fā)展，這種差異已經(jīng)越來越小，而且在某些領(lǐng)域我國的技術(shù)水平已經(jīng)走在國際先進(jìn)行列，但即便是擁有先進(jìn)的技術(shù)水平，也很難在市場競爭中擁有很好的銷量。之所以出現(xiàn)這種狀況，國內(nèi)工程機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品品牌形象的重視不足是重要的原因。市場規(guī)律已經(jīng)告訴我們單靠價格的競爭是會走到盡頭的，而全力打造屬于自己企業(yè)的品牌，使企業(yè)處于長足發(fā)展的狀態(tài)，才是明智之舉。如何有效地確立企業(yè)品牌形象已經(jīng)成為我國企業(yè)廣泛關(guān)注的問題所在。
工業(yè)設(shè)計是一項(xiàng)綜合性的規(guī)劃活動，同時受環(huán)境、社會形態(tài)、文化觀念以及經(jīng)濟(jì)等多方面的制約和影響,即工業(yè)設(shè)計是功能與形式、技術(shù)與藝術(shù)的統(tǒng)一,其設(shè)計的目的是為人而不是產(chǎn)品,工業(yè)設(shè)計必須遵循自然與客觀的法則來進(jìn)行。這三項(xiàng)明確地體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計強(qiáng)調(diào)“用”與“美”的高度統(tǒng)一，“物”與“人”的完美結(jié)合，把先進(jìn)的技術(shù)科學(xué)和廣泛的社會需求作為設(shè)計風(fēng)格的基礎(chǔ)，概而言之，工業(yè)設(shè)計的主導(dǎo)思想以人為中心，著重研究“物”與“人”之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。運(yùn)用工業(yè)設(shè)計思想對我國工程機(jī)械產(chǎn)品實(shí)施品牌打造，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械產(chǎn)品形象的確立。
工業(yè)設(shè)計確立工程機(jī)械產(chǎn)品品牌的方法有很多種，對于該類產(chǎn)品主要有兩大方向，一種是對產(chǎn)品實(shí)施徹底的形態(tài)的改觀，使產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)根本的統(tǒng)一，確立企業(yè)的品牌形象；另一種是在不改變產(chǎn)品整體形態(tài)的情況下，通過對產(chǎn)品表面涂裝形象的設(shè)計，從而達(dá)到統(tǒng)一產(chǎn)品外觀形象，確立品牌。我國絕大多數(shù)工程機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展，往往經(jīng)歷了從小到大，從不規(guī)范到逐漸規(guī)范的過程，對于一個正在發(fā)展中的企業(yè)來說，第一種方法從研發(fā)過程的投入，到設(shè)計結(jié)果消費(fèi)者是否能夠接受，其投入的風(fēng)險都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二種方式。產(chǎn)品外飾設(shè)計不失為是一種迅速確立企業(yè)品牌形象的捷徑。與其他方法比較的優(yōu)勢主要有以下幾點(diǎn)：
1.更節(jié)約生產(chǎn)成本，縮短開發(fā)時間，往往能達(dá)到事半功倍的效果。企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的形態(tài)周期往往很長，而且修改一個形態(tài)往往意味著生產(chǎn)模具的修改，投入往往很大，增大了經(jīng)營的風(fēng)險，而產(chǎn)品外飾設(shè)計，可以從視覺角度，通過色彩的對比，圖形的有效分隔，快速達(dá)到理想的視覺效果，起到了事半功倍的作用。
2.更具靈活性，能夠?qū)κ袌鲎兓杆僮龀龇磻?yīng)。根據(jù)市場需求及市場流行趨勢，可以迅速做出反應(yīng)，改變噴涂方式方法。即增強(qiáng)了企業(yè)抗風(fēng)險的能力，同時使經(jīng)營更加靈活，可以根據(jù)用戶的不同需要，快速改變表面噴涂樣式，從而達(dá)到確立企業(yè)品牌效應(yīng)的目的。
根據(jù)設(shè)計心理學(xué)，色彩是設(shè)計里不可缺少的一部分，色彩在設(shè)計中占有不可或缺的地位，一個好的設(shè)計包括好的造型、好的色彩。同一個產(chǎn)品用不同的顏色會產(chǎn)生不同的效果，所以色彩的設(shè)計要有一定的原則和技巧，下面就車輛的色彩，談?wù)勂嚿试O(shè)計的原則和技巧：
1.確定產(chǎn)品的基本色調(diào)。工程機(jī)械產(chǎn)品主調(diào)色是以一種色、兩種色或三種色（少數(shù)）組成的，具體采用什么色取決于商品性，要慎重確定車輛外部整體色調(diào)，其他色彩統(tǒng)一在這個總傾向中。一般根據(jù)色彩的三屬性，分別從色相、明度、純度三方面進(jìn)行考慮。
2.符合產(chǎn)品功能。工程機(jī)械產(chǎn)品多用醒目、明亮、艷麗的高明度色彩。內(nèi)飾宜采用利于駕駛員精力集中，安全操作，無刺激，無干擾，顯示清晰的色彩，因此，應(yīng)選擇低明度、低純度、弱對比、無反光的色調(diào)。其中，局部的顯示儀表部分可用明度強(qiáng)的對比，以便駕駛員觀察。
3.考慮使用環(huán)境和氣候條件。在寒冷地區(qū)使用的工程機(jī)械產(chǎn)品以暖色為佳；在炎熱的地區(qū)以冷色而明快色調(diào)為宜，沙漠地區(qū)渴求綠色；重型工程機(jī)械產(chǎn)品，應(yīng)該用深色；小型工程機(jī)械產(chǎn)品，追求明快；在綠色環(huán)境中使用工程機(jī)械產(chǎn)品，宜用鮮艷的暖色調(diào)。
3.符合時代感。工程機(jī)械產(chǎn)品色彩設(shè)計，要善用“流行色”，以提高商品性，還要研究“流行色”預(yù)測信息，并根據(jù)色彩風(fēng)格，審美愛好的變化，以及新科技提供的新涂料等因素進(jìn)行色彩的設(shè)計。
4.注意“形”、“色”、“質(zhì)”的統(tǒng)一?！靶巍薄ⅰ吧?、“質(zhì)”三個因素相互補(bǔ)充、相互制約，應(yīng)使三者效果統(tǒng)一，以色助形，以質(zhì)補(bǔ)色，充分發(fā)揮材料、工藝、表面處理等方面的特點(diǎn)，以收到自然協(xié)調(diào)，變化豐富的色彩效果。
5.考慮涂飾工藝。充分考慮色彩分塊是否便于涂裝，兩種顏色的分界面應(yīng)選在部件結(jié)合處或設(shè)置的溝槽處，或在可拆卸的罩殼處，這樣不僅使涂裝易于操作，且能保證分界面整潔、規(guī)范，現(xiàn)在粘敷式色帶的廣泛應(yīng)用，為汽車的色彩設(shè)計提供了更為廣闊的天地。
摘 要：快速開發(fā)和創(chuàng)新設(shè)計是提高產(chǎn)品競爭力的主要途徑。逆向工程技術(shù)能快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)重構(gòu)和變更，能為產(chǎn)品快速創(chuàng)新設(shè)計提供很好的技術(shù)支持。本文以汽車新型LED擋泥板設(shè)計為例，介紹了逆向工程技術(shù)在汽車裝飾產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了基于逆向工程的擋泥板創(chuàng)新設(shè)計流程。
關(guān)鍵詞 ：逆向工程 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計 汽車擋泥板
隨著CAD/CAM/CAE技術(shù)和數(shù)字化測量技術(shù)的迅猛發(fā)展，逆向工程技術(shù)被廣泛應(yīng)用機(jī)、汽車、玩具和家電等行業(yè)，特別是汽車行業(yè)。隨著個性化汽車飾件需求日趨增大，逆向工程作為一種快速數(shù)字化設(shè)計手段，為汽車飾件產(chǎn)品的快速和創(chuàng)新設(shè)計提供了一種切實(shí)可行的技術(shù)途徑。本文以汽車新型LED擋泥板設(shè)計為例介紹了逆向工程技術(shù)在汽車裝飾產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了基于逆向工程的擋泥板創(chuàng)新設(shè)計流程。
一、逆向工程概念
逆向工程RE（Reverse Engineering），又稱反求工程，是將已有產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ娃D(zhuǎn)化為工程設(shè)計模型和概念模型，在此基礎(chǔ)上對已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造，從而快速開發(fā)制造出具有高附加值、高技術(shù)水平的新產(chǎn)品。逆向工程在汽車工業(yè)領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用，主要包含以下幾個內(nèi)容：一是汽車車身曲面和新零部件的設(shè)計；二是已有零部件設(shè)計意圖的再現(xiàn)及產(chǎn)品的復(fù)制；三是汽車飾品的創(chuàng)新設(shè)計；四是損壞或磨損零件的還原。
二、汽車新型LED擋泥板飾件設(shè)計流程
汽車擋泥板被安裝在汽車輪胎上，防止雨水、泥沙直接撞擊車身，起到汽車車身防護(hù)的功能作用。但很多用戶因?yàn)榘惭b上擋泥板后，使得車的整體美觀性下降，尤其是一些白色亮色的車會顯得車不協(xié)調(diào)而不愿意安裝。新型LED擋泥板在原有的擋泥板基礎(chǔ)上運(yùn)用逆向工程技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，不僅能起到擋泥沙的作用，還具有很好的裝飾性，以及較好的指示、示寬與警示作用。擋泥沙上LED燈與汽車自身指示燈的狀態(tài)同步，并前后左右進(jìn)行警示，變道、轉(zhuǎn)彎黃燈閃爍，警示周圍車輛，受到廣大用戶的喜愛。新型LED擋泥板設(shè)計流程如圖1所示。
1.舊擋泥板逆向造型
（1）舊擋泥板數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)采集是指通過測量設(shè)備和測量方法獲取零件表面離散點(diǎn)的幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù)或由采集到的離散點(diǎn)自動擬合的標(biāo)準(zhǔn)三維三角片體數(shù)據(jù)，測量所得的三維數(shù)據(jù)是進(jìn)行曲面建模和對曲面質(zhì)量進(jìn)行評析的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集的精度直接影響到曲面建模的質(zhì)量，是逆向工程的關(guān)鍵步驟之一。目前，數(shù)據(jù)采集使用的方法很多，常用的有接觸式測量法、非接觸測量法和工業(yè)計算機(jī)斷層掃描成像法等。擋泥板造型為曲面，數(shù)據(jù)量大，采集時最好選用非接觸式激光掃描。
（2）舊擋泥板數(shù)據(jù)的處理。應(yīng)用激光掃描擋泥板時會產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)點(diǎn)云，給后續(xù)的建模操作帶來不便。同時，由于產(chǎn)品變形、測量環(huán)境等原因，擋泥板數(shù)據(jù)在采集過程中不可避免地會引入數(shù)據(jù)誤差，給后續(xù)的造型帶來影響。因此需要利用相關(guān)軟件對原始測量數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云預(yù)處理、數(shù)據(jù)云對正和多視數(shù)據(jù)坐標(biāo)重定位拼合、數(shù)據(jù)提取等處理。本文擋泥板數(shù)據(jù)預(yù)處理過程主要在Geomagic Studio軟件中進(jìn)行reduce noise、uniform sample等處理方式。
（3）舊擋泥板三維曲面重構(gòu)。數(shù)據(jù)采集完后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維工程設(shè)計軟件（如UG、Pro/ENGINEER、CATIA等）中進(jìn)行三維模型的重構(gòu)。本文中的新型LED擋泥板是利用UG軟件建模模塊進(jìn)行逆向造型的。
①特征線的構(gòu)建：特征線是產(chǎn)品的外觀流線，或者是邊界線與裝配約束線，特征線是構(gòu)建曲面的基礎(chǔ)，首先從三角片體數(shù)據(jù)中以平面截交曲線的方法提取出交線，再以曲線繪制工具以此交線為參照，逐段逼近構(gòu)造曲線，并實(shí)時進(jìn)行尺寸規(guī)整，形成光順的特征線。
②曲面的構(gòu)建：通過上述步驟中產(chǎn)生的橫縱特征線以掃描的方式逐段構(gòu)建曲面，各段曲面之間再通過橋接的方式進(jìn)行修補(bǔ)，形成完整的表面模型曲面數(shù)據(jù)，構(gòu)造完后需檢查并修改，并將精度和曲面曲率調(diào)整到最佳狀態(tài)，圖2所示為構(gòu)建完成的曲面模型。
③誤差分析：逆向工程既要保證曲面質(zhì)量，又要保證設(shè)計精度，除了對原始型值點(diǎn)進(jìn)行光順之外，有時還要控制修改后的型值點(diǎn)同原始型值點(diǎn)的坐標(biāo)偏差，該偏差不應(yīng)太大（本產(chǎn)品設(shè)計考慮到噴涂反差增強(qiáng)劑造成的工件誤差，要求建模誤差為負(fù)偏差0.15mm以內(nèi)，累積誤差控制在±0.15mm以內(nèi)），以保證良好的造型還原度和裝配性能。
④曲面的光順。曲線和曲面光順與否直接影響數(shù)學(xué)模型的質(zhì)量。由于測量過程中測得的是離散數(shù)據(jù)，缺乏必要的特征信息，往往存在數(shù)字化誤差，因此需要對曲面和曲線進(jìn)行光順，曲面的光順往往歸結(jié)為網(wǎng)格的光順。在數(shù)學(xué)上，判斷曲面是否滿足上述條件的依據(jù)是高斯曲率。在一般CAD軟件中，可以到分析模塊中使用高斯曲率法對曲面進(jìn)行分析。當(dāng)曲面曲率變化比較均勻時，即為達(dá)到設(shè)計要求。若曲面質(zhì)量很差，需要對構(gòu)成的曲線進(jìn)行重新調(diào)整，直至曲面讓人滿意為止。
2.新型LED擋泥板外觀設(shè)計與分析
新型LED擋泥板是在舊款擋泥板曲面造型的基礎(chǔ)上進(jìn)行正向設(shè)計。舊款擋泥板曲面構(gòu)建完成后，再根據(jù)具體的產(chǎn)品風(fēng)格設(shè)計與之對應(yīng)的外觀并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖3所示。
3.新型LED擋泥板結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）LED燈罩槽的設(shè)計。燈罩槽尺寸及技術(shù)規(guī)范必須以客戶提交的LED燈電路模組的尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，盡量減小U、V方向的彎曲，同時內(nèi)壁與燈罩翻邊保持0.3mm的間隙，以便刷密封膠進(jìn)行密封。
（2）燈罩設(shè)計。燈罩內(nèi)部卡槽以電路模組為主參照物進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計，零配、刷密封膠安裝，同時配合位置盡量避免彎曲，防止電路板翹曲彈出，影響使用。為了保證透光性，燈罩壁厚應(yīng)在1.5mm以上，并設(shè)置內(nèi)部花紋，防止大燈珠產(chǎn)生的眩光污染。
4.新型LED擋泥板燈罩三維設(shè)計及電路板尺寸設(shè)計
為了在保證LED燈罩效果的基礎(chǔ)上，能夠很好地與擋泥板、定制的電路板進(jìn)行密封裝配，需要進(jìn)行相應(yīng)的燈罩結(jié)構(gòu)設(shè)計和電路板尺寸規(guī)范。圖4為電路板尺寸圖。
5.新型LED擋泥板樣件測試
將樣件預(yù)安裝在真車上，仔細(xì)按照試車單的技術(shù)要求逐項(xiàng)檢查，若每項(xiàng)均符合，則產(chǎn)品進(jìn)入成品樣件加工階段并進(jìn)行相應(yīng)測試，若有不符，則根據(jù)試車結(jié)果，實(shí)時修改模型數(shù)據(jù)，并重復(fù)以上兩步。
三、小結(jié)
逆向工程不是簡單的復(fù)制和模仿，而是一種數(shù)據(jù)重構(gòu)和變更的手段，一種產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計方法。其在汽車飾品中的應(yīng)用不僅大大縮短了產(chǎn)品的研制周期，還為產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計提供了技術(shù)手段，是提高產(chǎn)品競爭力的重要途徑。
參考文獻(xiàn)：
[1]王霄.逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.
一、總體思路
開展農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地加工技術(shù)集成基地建設(shè)，主要圍繞糧油、果蔬、畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品和特色農(nóng)產(chǎn)品等農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地加工，針對最關(guān)鍵、最急需、最薄弱的環(huán)節(jié)，進(jìn)一步整合、利用農(nóng)產(chǎn)品加工科技資源，加強(qiáng)條件建設(shè)，配置關(guān)鍵設(shè)備和儀器，開展技術(shù)優(yōu)化、組裝和配套研發(fā)，建成一批達(dá)到中試規(guī)模和能力的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地加工技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范線，孵化形成一批“集成度高、系統(tǒng)化強(qiáng)、能應(yīng)用、可復(fù)制”的農(nóng)產(chǎn)品加工成套技術(shù)裝備，逐步滿足中小型農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)的共性需求，著力推動解決當(dāng)前我國農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)技術(shù)水平不高、技術(shù)集成和中試研發(fā)能力不足、科技成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用滯后等突出問題。
二、項(xiàng)目功能定位與建設(shè)布局
農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地加工技術(shù)集成基地主攻糧油、果蔬、畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品、特色農(nóng)產(chǎn)品等農(nóng)產(chǎn)品的前處理、深加工及綜合利用等加工重點(diǎn)環(huán)節(jié)，對擁有自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)研發(fā)成果進(jìn)行有效集成、適度放大，達(dá)到中試能力，形成可靠的技術(shù)工藝參數(shù)和成熟的加工技術(shù)路線。建設(shè)布局主要面向優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品區(qū)域及加工業(yè)產(chǎn)業(yè)帶。
三、建設(shè)內(nèi)容及投資
圍繞自主研發(fā)的核心技術(shù)和裝備，定制或購置配套設(shè)備，建設(shè)中試加工示范線；購置用于技術(shù)集成和中試研發(fā)檢測儀器；改造基礎(chǔ)設(shè)施，包括現(xiàn)有設(shè)施場所改造、裝修的土建，配建必要的氣（天然氣、壓縮空氣、高壓蒸汽等）、水（純凈水）、污水及廢棄物處理、動力電、通風(fēng)及制冷裝置等相關(guān)配套基礎(chǔ)設(shè)施；改造GMP（良好操作規(guī)程）中試環(huán)境系統(tǒng)。中試規(guī)模原則上應(yīng)控制在本行業(yè)中小企業(yè)正常加工能力的20%左右，或在小試基礎(chǔ)上放大5～8倍。
每個項(xiàng)目總投資原則上控制在1000萬元左右，按照填平補(bǔ)齊的原則，以中試設(shè)備定制或購置投資為主，建安工程和檢測儀器購置費(fèi)用不超過項(xiàng)目總投資的50%。項(xiàng)目投資由中央預(yù)算內(nèi)投資、地方配套資金籌措解決。農(nóng)業(yè)部直屬單位和原部屬高校承擔(dān)的項(xiàng)目投資由中央投資全額解決；地方單位（農(nóng)業(yè)部直屬單位和原部屬高校之外的單位）承擔(dān)的項(xiàng)目，中央與地方投資比例，原則上東部地區(qū)為1∶0.5、中部地區(qū)為1∶0.2、西部地區(qū)為1∶0.1。
四、實(shí)施條件
項(xiàng)目單位原則上以省級及以上農(nóng)業(yè)科研單位或農(nóng)業(yè)高校為主，對科研水平處于國內(nèi)領(lǐng)先、能力特別突出非農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的科研單位或高校，可以擇優(yōu)確定。同等條件下，國家農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心和專業(yè)分中心優(yōu)先考慮。具體條件如下：
科研實(shí)力。建設(shè)單位須具備較強(qiáng)的人才隊伍和科研基礎(chǔ)，擁有自主研發(fā)并與建設(shè)內(nèi)容緊密相關(guān)的小試成果，且成果已通過省級以上相關(guān)部門的認(rèn)定或鑒定，具有先進(jìn)性、創(chuàng)新性、突破性。在建設(shè)方向上至少有1項(xiàng)國家級或3項(xiàng)省部級科研成果、1項(xiàng)國家發(fā)明專利。
基礎(chǔ)設(shè)施。建設(shè)單位已具備開展相應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)集成和中試轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備安置的場所和配套的科研設(shè)備、儀器，設(shè)施場所應(yīng)在800～1000平方米，應(yīng)擁有自主產(chǎn)權(quán)。
運(yùn)行保障。建設(shè)單位須具有規(guī)范的管理制度、合理的人員配備、配套的經(jīng)費(fèi)保障，確保項(xiàng)目建成后日常運(yùn)行維護(hù)。
[關(guān)鍵詞]逆向工程；人機(jī)工程學(xué)；改良設(shè)計；實(shí)驗(yàn)
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.20.251
為了能夠在市場競爭中取得優(yōu)勢，很多企業(yè)不斷改良產(chǎn)品設(shè)計，推出新產(chǎn)品。因此，產(chǎn)品改良設(shè)計的原理與方法是工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生所必須掌握的?！豆I(yè)產(chǎn)品再設(shè)計》課程即是針對如何改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計專業(yè)課程。[1]人機(jī)工程學(xué)是工業(yè)設(shè)計中重要的輔助手段。[2]在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域，人機(jī)工程學(xué)為衡量產(chǎn)品使用舒適度提供了參考和評價標(biāo)準(zhǔn)。而在人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計實(shí)踐方面，Shenchang Eric Chen提出形態(tài)混合遷變的方法，即可以運(yùn)用人體尺度數(shù)據(jù)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)合成新產(chǎn)品造型。本文所介紹的實(shí)驗(yàn)方案，運(yùn)用逆向工程[1][3]的方法：首先用油泥、發(fā)泡泡沫等材料制作人體生理構(gòu)造反形，再利用shape averaging[3]（Morphing）法對人體反形與產(chǎn)品形態(tài)進(jìn)行混合遷變，得出新的產(chǎn)品形態(tài)。本文列舉兩例自行車把改良設(shè)計實(shí)驗(yàn)。
1 實(shí)驗(yàn)1
本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用手掌持握反形（有手指凹陷）與目標(biāo)車把合成新的車把造型，目的在于改良和優(yōu)化現(xiàn)有車把與手掌生理結(jié)構(gòu)的吻合度。使用帶有手指凹陷構(gòu)造的手掌持握反形，可以得出持握穩(wěn)定的車把設(shè)計結(jié)果。
（1）利用油泥手工制作手掌持握反形（有手指凹陷），并利用數(shù)字化三維掃描儀和Stereo 3D獲取其三維數(shù)據(jù)（圖1）。
（2）利用數(shù)字化三維掃描儀獲取目標(biāo)車把（圖2）三維數(shù)據(jù)。
（3）分別抽離等量的手掌持握反形（有手指凹陷）與目標(biāo)車把的截面輪廓線。
（4）將兩組截面輪廓線置于同一坐標(biāo)系，并縮放調(diào)整位置與尺度。
（5）將兩組輪廓線進(jìn)行混合運(yùn)算，并采取不同的Morphing比例，選擇最佳混合遷變結(jié)果，其加權(quán)比例為3∶7；圖4左側(cè)為目標(biāo)車把局部截面輪廓線，右側(cè)為油泥手掌持握反形（有手指凹陷）局部截面輪廓線，紅色為所選最佳結(jié)果。
（6）以步驟（5）中的結(jié)果，創(chuàng)建新曲面，生成最終形態(tài)（圖3）。
（7）制作改良車把設(shè)計效果圖（圖略）。
2 實(shí)驗(yàn)2
本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用手掌持握反形（無手指凹陷）與目標(biāo)車把合成新的車把造型，目的在于改良和優(yōu)化現(xiàn)有車把與手掌生理結(jié)構(gòu)的吻合度并且保留一定的手掌自由度。使用不帶有手指凹陷構(gòu)造的手掌持握反形，可以得出持握穩(wěn)定性稍差，稍有些手掌活動自由度的車把設(shè)計結(jié)果。
（1）利用油泥手工制作手掌持握反形（無手指凹陷），并利用數(shù)字化三維掃描儀和Stereo 3D獲取其三維數(shù)據(jù)（圖5）
（2）利用數(shù)字化三維掃描儀獲取目標(biāo)車把（圖2）三維數(shù)據(jù)
（3）分別抽離等量的手掌持握反形（無手指凹陷）與目標(biāo)車把的截面輪廓線
（4）將兩組截面輪廓線置于同一坐標(biāo)系，并縮放調(diào)整位置與尺度
（5）將兩組輪廓線進(jìn)行混合運(yùn)算，并采取不同的MORPHING比例，選擇最佳混合遷變結(jié)果，其加權(quán)比例為5∶6；圖7左側(cè)為目標(biāo)車把局部截面輪廓線，右側(cè)為油泥手掌持握反形（無手指凹陷）局部截面輪廓線，紅色為所選最佳結(jié)果
（6）以步驟（5）中的結(jié)果，創(chuàng)建新曲面，生成最終形態(tài)（圖6）
（7）制作改良車把設(shè)計效果圖（圖略）
3 結(jié) 論
本文所介紹的兩例實(shí)驗(yàn)為2014年天津工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)設(shè)計專業(yè)《工業(yè)產(chǎn)品再設(shè)計》課程實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)案例表明：兩個設(shè)計方案均有效的對自行車把的造型進(jìn)行了改良設(shè)計。所不同的是實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果可使手掌持握車把時貼合更為緊密，實(shí)驗(yàn)2 的結(jié)果手掌持握的自由度較高。兩種改進(jìn)設(shè)計可適用于不同使用習(xí)慣的人群。由于設(shè)計來源于人體結(jié)構(gòu)反形，這種直觀反求的方式保障了人體結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品外形的吻合度。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果取決于手掌持握反形與目標(biāo)車把形態(tài)的混合結(jié)果。故，手掌持握反形的設(shè)計在本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中至關(guān)重要，直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，本實(shí)驗(yàn)的局限即在于設(shè)計結(jié)果對不同生理尺度的適應(yīng)性較差。因此，本實(shí)驗(yàn)的方法，可以拓展為運(yùn)用多件不同尺度的手掌持握反形得出多個設(shè)計結(jié)果，即可以產(chǎn)生不同尺碼的產(chǎn)品，以符合更多人群的需求。
本課程實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握了基于人機(jī)工程學(xué)的產(chǎn)品改良設(shè)計方法，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了專業(yè)技能，提高了學(xué)生對工業(yè)設(shè)計專業(yè)的認(rèn)知度。
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