1. 產品結構設計的概念
結構設計，一個常聽而不甚了解的名詞，雖然結構設計雖然看不到、摸不著、但與我們息息相關，會發現它無所不在，實際上滲透了我們日常生活的方方面面。在看似無形、觸摸不到的背後，結構設計正默默地扮演著生活中的「隱形英雄」。因此，理解結構設計的意義與重要性，進一步解讀它如何影響我們生活中的每一環節，便變得至關重要。
結構設計幾乎影響所有我們見到和使用的產品的形狀、結構與功能。無論是筆記本電腦的輕便設計，還是汽車的優化氣動力性能，甚至是你家中椅子的舒適度，這一切都要歸功於結構設計。這就是為何在開發任何新產品之前，結構設計都是一個不容忽視的核心環節。
在新產品的設計與開發過程中，就必須考慮以下幾個問題，這些問題將直接影響產品的設計，並決定產品是否能滿足使用者的需求。
- (1) 這種產品的作用是什麼? 在甚麼情況下使用?
- (2) 這種產品是如何發揮作用的?
- (3) 這種產品是用甚麼材料製作的?
- (4) 這種產品是如何生產出來的?
- (5) 這種產品的價格怎麼樣?
- (6) 這種產品在使用過程中是否安全?
- (7) 這種產品在使用過程中是否方便實用?
在我們周圍的世界裡，各種各樣的產品豐富了我們的生活，從鮮豔的玩具，到便攜的通訊工具，再到各式各樣的日常用品。這些產品大多由數以百計的小零件組成，如同一個複雜的拼圖。但是，這些小零件又是如何有效地連接在一起，並確保穩定性的呢？這就是結構設計所要解決的問題之一，對以上問題進行合理考慮，就是產品結構設計的範疇。以下舉幾個例子加以說明。
- (1) 很多產品都是由很多小零件組裝成的，這些小零件又是如何連接及如何固定的呢?這就是結構設計要考慮的問題。
- (2) 玩具是小朋友喜歡的東西，如果玩具表面有很鋒利的棱邊就會造成小朋友手指受傷，這也是在結構設計時所要考慮避免的問題。
- (3) 有些產品有防水要求，有些沒有，產品能否防水要看產品的定位及使用場所，防水與不防水，產品內部的結構是有區別的。
- (4) 現在手機是大家必不可少的通信工具，屬於日常消費電子類產品，有時不小心摔落是不可避免的，如何防止跌落時損壞，也是在結構設計時要考慮的問題。
2. 合理選用材料
所有產品皆由各式材料所組成，在設計產品過程中，首要考量的便是選擇合適的材料。事實上，材料的選擇不僅對產品的功能性有著深遠影響，還直接影響產品的價格。因此，在進行產品設計時，如何妥善地選擇材料顯得尤為重要，那麼，要如何合理地選用材料呢?
(1) 根據產品應用場所來選擇
不同的應用場所對產品材料需求是不一樣的，舉幾個例子來加以說明。
如果為日常消費類電子產品，電子材料就應選用強度好、表面容易處理、不容易氧化生鏽、不容易磨傷、易成型的材料，如塑膠材料選用PC、ABS、PC+ABS等，金屬材料選用不鏽鋼、鋁、鋅合金等。
(2) 根據產品的市場定位來選擇
在設計產品之前，產品的市場定位也會對材料的選用產生影響。產品質量分高檔、中檔及低檔，不同檔次的產品對應不同的市場。高檔的產品在材料選用上優中選優，中檔的產品材料性能尚可，低檔產品在材料選用上盡可能降低成本。
如同樣是手機產品，一些限量版的高端手機由於價格高因而在產品材料選用上不惜成本，選運材料時盡可能體現產品的貴族身分，如外殼上採用黃金或選用碳纖維材料製作。一些中、低端的手機產品，材料選用上就大不一樣了，中、低端手機外殼材料大部分選用PC+ABS，甚至有些低端手機直接用ABS。
(3) 根據產品功能來選擇
產品功能不同，材料選用也不一樣。有些產品帶有運動功能，運動就必定帶來磨損，所以，材料選用上就要考慮耐磨。
(4) 根據公司的要求來選擇
每個公司都有自己的供應商，包括材料供應商。同一種產品，能滿足產品設計要求的材料有好幾種，價格也不一樣，而選用哪一種材料就要結合公司的實際情況來考慮，最終選用的材料並不一定是最便宜的，但與供應商的溝通配合可能是最好的。
3. 選用合理的結構
產品結構設計不是越複雜越好，相反，在滿足產品功能的前提下，結構越簡單越好，越簡單的結構在模具製作上就越容易，越簡單的結構在生產裝配上就越輕鬆，出現的問題也越少。
舉個例子來加以說明：結構設計中常用的固定方式有螺絲固定、卡勾固定、雙面膠固定、熱熔膠固定、超聲波焊接固定等，如何選用這些固定方式呢?一般來說，螺絲固定最可靠且可拆性強，應優先選用；卡扣固定方便簡單，但固定可靠性不高，可結合螺絲選用；雙面膠固定、熱熔固定等應用於特定的場所，必要時選用。
產品結構設計時不允許有多餘的結構，多於的結構意味著浪費設計時間、增加模具加工難度、浪費材料。在進行產品結構設計時，要做到需要的結構一定要做，可有可無的結構一概不做，做的每一處結構都要有用，包括每一個卡扣、每一條加強筋等。
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4. 盡量簡化模具結構
當產品設計的藍圖和理念已經確定，將其轉化為實體產品的工作就變得至關重要。這個轉化過程需要依靠模具來成型。因此，我們在進行產品設計的階段，就必須要考慮到這一點，並確保我們的產品設計可以順利地通過模具製造出來。換句話說，儘管產品結構設計可能看似堅固可靠，但如果模具無法實現該設計，或者該設計在模具製造過程中非常困難，那麼這樣的設計就不能被認定為合格。
然而，要達成這一目標並不容易，尤其是對結構工程師來說。他們不僅需要對模具有所了解，還必須理解模具的基本結構、產品的成型方法、出模方式等各種要素。只有擁有這些知識，結構工程師才能在產品設計過程中找出如何簡化模具結構的最佳策略，從而提高產品製造的效率和質量。
在我們的產品設計過程中，理解和應用模具知識的重要性不言而喻。一個設計可能在紙面上看起來完美，但如果無法通過模具製造，那麼這個設計就等於沒有價值。反之，一個考慮到模具製造需求的設計，不僅能順利地變成實體產品，還可能會為製造過程帶來更多的便利。
舉個例子來說明：倒扣是一種影響模具正常出模的結構。通常情況下，我們會利用滑塊（行位）或斜銷（斜頂）等機構來解決模具倒扣的問題。但這會增加模具的複雜程度，並且會提高模具的製造成本。
因此，在結構設計過程中，我們需要將有模具倒扣的地方進行優化處理，讓產品能夠正常出模，同時降低模具的複雜性和製造成本(圖1)。這就需要結構工程師在設計階段就能夠考慮到模具製造的需求，並在設計中找出能夠解決模具倒扣問題的有效方式。
5. 成本控制
成本是產品最核心的一部分，成本的高低在很大程度上決定了公司的利潤程度，成本控制從產品設計開始階段就要開始。產品結構設計時在成本上要做到以下幾個方面。
成本是涵蓋了產品生命週期中最核心的部分。它的高低直接連結到公司的利潤水平，且成為了決定產品市場定位和價格的重要基準。因此，無論是對於小型創業公司還是大型跨國企業來說，如何有效控制成本始終是企業經營的主要考慮因素。更值得一提的是，這個成本控制的工作並不是在產品的生產線上開始，而是從產品設計的最初階段就需要進行。產品結構設計時在成本上要做到以下幾個方面。
- (1) 選用材料時，在滿足功能的前提下，盡量選用價格低的材料。
- (2) 產品外型建模時，在滿足外觀的前提下，盡量減少零件個數。
- (3) 產品結構設計時，盡量簡化結構，以節省模具成本。
- (4) 產品結構設計時，選用合適的固定方式，以節省生產裝配成本。
- (5) 在產品表面處理時，根據產品定位及外觀要求，採用合適的表面處理方法，以節省加工費用。
- (6) 再供應商選擇上，選擇技術強、溝通配合好、價格最優的廠商。供應商技術牆可壁面零件製作出現差錯造成反覆修改浪費時間，溝通配合好意於交流方便開展工作，這樣都可以節省成本。
- (7) 對新產品的開發進度進行有效的管控，盡可能縮短項目時間，節省時間也是節省成本。如果項目時間延長不僅耽擱了交貨期，還會賠償違約金，得不償失。
- (8) 在產品結構設計時，如果公司有庫存料件，盡量選用共用。庫存料件是公司先前產品生產時剩餘下來的，如果不用就會造成浪費。結構設計優先選用這些料件就會讓這些庫存料件重新用於生產，也是降低成本的一種方式。
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