產品開發實戰探討Product Development_Full Process Case Study

本篇文章將以筆者實際參與的案例，簡要地用8個步驟來說明產品開發的過程。從概念發想、草圖繪製、模型製作、開模、射出成型到量產組立。

步驟1：腦力激盪會議

產品開發在正式立案之前，由PM召集各部門成員召開腦力激盪會議。藉由集體的力量激發產品的創意與發掘消費者得潛在需求。當然，最被推崇的產品大師賈伯斯Steve Jobs曾說：蘋果公司從不做市場調查，因為消費者根本不知道自己要的是什麼。當然，蘋果成功了，他說的都對。但企業的生存實在不能仰賴一個人的直覺做判斷。我個人還是寧可相信群策群力，畢竟企業靠制度才能永續經營…蘋果還能撐多久? 大家拭目以待。

腦力激盪會議

步驟2：概念發展與草圖繪製

工業設計師以客戶端產品經理所制定的規格為基礎，開始構思設計概念，並以各種繪圖工具快速的發展各種面向的造型。在這個階段設計構想求快、求多，找尋符合特色的各種可能性。在這之前，有一個更重要的工作：腦力激盪會議。產品經理(PM, Product manager)必須召開多次的產品會議，為新產品制定為市場所接受的賣點。接下來，設計師便以此市場規格書(MRS, Marketing Requirement Spec.)為基礎，開始構思如何在造型與功能之間取得一個平衡點。草繪圖面不拘形式，只要能表達概念，彩色、或黑白都廣為使用，素描用的鉛筆是不錯的選擇。

工業設計師快速表現產品特色的姆指圖

步驟3：3D立體建模(Modeling)與彩現(Render)

光靠設計師的草繪或者2D的圖面，客戶很難想像或者理解設計的精髓。這時候，3D繪圖就可以派上用場。現在市面上有許多軟體可以選擇，比如：Pro/E, Solidworks, Alias Studio, Rhino...等，用來建構實體的曲面建模。當建模完成，也代表產品的長、寬、高尺寸大小大概決定了。

用Rhino 3D軟體開始建模+VRAY或KeyShot的材質模擬與彩現

步驟4：機構設計

前一個步驟的3D建模只是把外型初步的描繪出來，但工作還沒結束。接下來機構工程師必需把所有的零件包括：機構件(塑膠射出件的、金屬鈑金件…)、電子、或其他所必須的模組、部品，全部都組立起來，並檢查彼此間是否有干涉? 動作件是否運動順暢? 組立間隙是否跟當初設計所預期的一致? 機構工程師也必須把前一個步驟所繪製的實體圖面，根據實際的設計圖來拆件，並把它薄殼化。更進一步的，要加上肋、螺絲柱、孔位、卡勾、拔模角...等。這部份的工作是整個機構設計的核心。

以Pro/E進行機構設計

步驟5：模型製作

在產品正式量產之前，模型是讓使用者實際觸摸、操作功能的唯一途徑。一旦機構圖面設計完成，模型工廠可以依照3D的成品圖面配合CAM軟體與CNC加工機直接在塑膠或金屬材料上加工。CAM軟體實際上是由電腦下刀具路徑指令(G碼)給CNC，再對工件做移除材料的動作。接下來，把CNC完成切削的工件再進一步精修、拋光，並依客戶所提供的CMF(Color, Material, Finish)之指示予以分件塗裝、印刷後就可以完成組立。

CNC功能模型製作，客戶一次製作12套

步驟6：模具開發

大部份的現代消費性工業產品都是使用熱塑性塑膠。實際運作時，是把加熱後的融熔塑料透過射出成型機以高壓、高速射入公、母模內所形成的空間，經過保壓、冷卻後頂出、修剪毛邊後就是我們所需要的成品。模具所使用的鋼材種類繁多，一般常見的材料如：S50C, P20, NAK80(預硬鋼) or SUS420(不鏽鋼)...等。當模具圖面繪製完成後，許多工作就開始同步、或序列進行，包括CNC切削、線切割、放電加工、拋光、咬花與最終的合模組立。設計師可以指定產品的任何區域有不同的表面紋路，一般國際上普遍使用美國MOLD-TECH公司的MT系列(如業界常見的MT-11010)咬花板為標準。

塑膠鋼模製造

步驟7：射出成型

ABS, PC, PC+ABS or PMMA...等，都是極為常見的熱塑性塑料。利用塑膠來射出成型是目前最有效率、成本最低廉的大量生產工法之一。小從手機上的一個按鍵，使用具備100噸鎖模力的射出成型機，大至一個汽車所使用的保險桿或門內飾板，2,000噸的射出成型機也不嫌太小。至於顏色，任何你所想要的色澤大部份都可以做到，潘通色票(PMS, Pantone Matching System)是目前全世界廣為流通的標準。

射出成形

步驟8：量產組立

在21世紀的今天，美國福特汽車在1927年所創立的生產線組裝仍然證明非常完美有效。裝配人員坐在生產線上，按照作業指導書的指示完成每一站工位的動作來完成整個產品的組立、包裝、測試、品管並完成出貨。AQL允收水準，一般依美軍品質標準MIL-105D為共通標準。

量產組立

完成! Done

大家可以參考貼圖的照片與文章做一個比對，想像一個產品是如何從創意的激發、工業設計、模具開發到量產製造。以上經過簡化的產品開發八步驟只是一個概略指導，但幾乎涵蓋現在大部份的工業產品，絕對具有參考價值。開發新產品有三個驗證階段(EVT/DVT/PVT)，是非常重要的產品開發程序，所有對產品開發有興趣的朋友務必仔細品味，了解其中的意涵並在開發程序中予以落實。

待續...