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作者打算用一系列文章來(lái)有重點(diǎn)的樣撰介紹產(chǎn)品設計方案的幾大板塊，不只是寫(xiě)??產(chǎn)寫(xiě)產(chǎn)和大家探討應該套用怎樣的模板，更重要的品設品設是幫助大家理解產(chǎn)品設計時(shí)應該注意的要點(diǎn)。需要時(shí)刻記住，計方計方文檔是案撰案方為產(chǎn)品服務(wù)的，我們是樣撰產(chǎn)品經(jīng)理而不是文檔??經(jīng)理。今天所講主要圍繞“結構設計”進(jìn)行(′?ω?`)~
又到年(nian)底啦，寫(xiě)產(chǎn)寫(xiě)產(chǎn)年度總結你準備好了沒(méi)？品設品設復盤(pán)2019年，你的計方計方收獲有多少，成長(cháng)有多(duo)少？案撰案方
今年的職業(yè)生涯里，我發(fā)現了一個(gè)很容易被忽視的樣撰東西，很多產(chǎn)品朋友對其的寫(xiě)產(chǎn)寫(xiě)產(chǎn)態(tài)度都是又愛(ài)又恨，那就是品設品設“文檔”。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間緊張的計方計方(fang)情況下，很多人就選擇ヽ(′▽?zhuān)?ノ敷衍了事，案撰案方因為“內容都裝在腦子里嘛”，等到項目復盤(pán)，或者產(chǎn)品出問(wèn)題了(le)，再想要回過(guò)頭來(lái)看看當時(shí)是收到怎樣的需求，又是怎么定的方案，就經(jīng)常是抓瞎??，只好回溯不(bu)靠譜的記憶，結果也往往是(shi)項目的進(jìn)展偏離最開(kāi)始的目標，不出問(wèn)題還好，一出問(wèn)題項目組成員互相扯皮。
文檔的有無(wú)是一方面（產(chǎn)品生命周期里具體涉及哪些文檔，可以??參考下我之前的文章《我的PM進(jìn)階之路》），文檔的內容充實(shí)程??度決定了它能否真的具(′▽?zhuān)?有幫你查缺補漏的作用。很多的產(chǎn)品經(jīng)理都是入(?⊿?)行沒(méi)多久，大學(xué)以及(ji)工作中也(ye)沒(méi)有受到良好的文檔撰寫(xiě)相關(guān)的培訓，寫(xiě)出的文檔良莠不齊：基礎好些愿意思考的產(chǎn)品經(jīng)理，寫(xiě)出的內容還算切實(shí)有物；剛剛接觸所處行業(yè)、基礎差的的產(chǎn)品經(jīng)理，寫(xiě)出的文檔經(jīng)常是丟三落四，抓不住重點(diǎn)。
其實(shí)文檔的撰寫(xiě)是一門(mén)大學(xué)問(wèn)，我也說(shuō)不上精通，不過(guò)產(chǎn)品生涯里也在不停的磨礪這方面的能力，多少有了點(diǎn)積累?；仡?9年，對我工作影響最大的，還是“產(chǎn)品設計方案”，數次救我于水火，也數次陷我于難堪。
我計劃用一系列文章來(lái)有重點(diǎn)的介紹產(chǎn)品設計方案的幾大板塊，不只是和大家探討應該套用怎樣的模板，更重要的是幫助大家理解產(chǎn)品設計時(shí)應該注意的要點(diǎn)。需要時(shí)刻記住，文檔是為產(chǎn)品服務(wù)的，我們是產(chǎn)品經(jīng)理而不是文檔經(jīng)理。??
今天所講主要圍繞“結構設計”進(jìn)行，后續還有“硬件設計”和“軟件設計”??，敬請期待，歡迎來(lái)踩。
一、設計概述通過(guò)結構設計概述，文檔閱讀者能快速產(chǎn)生直觀(guān)印象，把握產(chǎn)品的設計理念。因此在進(jìn)行詳細設計說(shuō)明前，需(xu)要對基本結構設計思想做出闡述：
分析該產(chǎn)品的結構需求，以及硬件、工業(yè)設計對結構設計的限制和定位；說(shuō)明結構的基本設計思路和環(huán)保要求，包括可拆卸性、可回收性和節能要求；簡(jiǎn)要說(shuō)明通ヾ(′ω｀)?過(guò)(′?｀)何種結構形式實(shí)現硬件、工業(yè)設計等方面的基本需求。二、性能設計1. 熱設計硬件產(chǎn)品在使用時(shí)總是會(huì )(hui)發(fā)熱的，熱量主要來(lái)自于電流。通電器件上的導體，其內阻雖然很小但總是客觀(guān)存在的。因此，電流通過(guò)導體時(shí)會(huì )消耗一部分的電能，轉化為熱能使導體溫度升高，并加熱周?chē)钠溆??物質(zhì)。
產(chǎn)品正常的發(fā)熱是允許的，但即便是正常運行的設備，如果沒(méi)有做好熱設計，使得熱量累集不散，溫度持續升高，一定條件下會(huì )導(′ω｀)致過(guò)熱，影響產(chǎn)品性能，甚至導致產(chǎn)品損壞( ?ω?)。
主要有以下影響：
電子元器件：高溫可使半導體元件熱擊穿，可使電子元器件的性能變劣；絕緣材料：溫度過(guò)高，有機絕緣材料將會(huì )變脆老化，絕緣性能下降，材料的使用壽命也將縮短；電接觸：溫度(′?｀*)過(guò)高，電接觸兩導體間接觸電阻明顯增加(jia)，溫度迅速升高，甚至會(huì )使觸頭(′?ω?`)發(fā)生熔焊。不過(guò)，設計正確、生產(chǎn)正確、正常運行的設備，其最高溫度和周?chē)h(huán)境溫度之差（即最高溫升??）總是處于允許范圍內的。系統內不同ヽ(′▽?zhuān)?ノ模塊的允許溫升有一定差別，產(chǎn)品熱設計的最終目的就是保障系統的溫升始終處于合理范圍內。而這需要做到兩點(diǎn)，模塊級別的散熱和系統級別的散熱。
所以在撰寫(xiě)熱設計方案時(shí)，需要從以ヽ(′ー｀)ノ下三點(diǎn)著(zhù)手：
模塊的散熱要求：明確模塊對散熱流量/流速及散熱環(huán)境的要??求。特別是對于外購模塊，若其本身不具備散熱能力，需系統為其(′?_?`)提供散熱，則需要將該項作為鑒別驗證項目，必要時(shí)可以要(T_T)求供應商提供分析測試報告（用于對該模塊散熱需求的合理性和正確性進(jìn)行分??析）；系統的??散熱或加熱方ヽ(′ー｀)ノ式：給出系統應采用的散熱方式和保證低溫┐(′?｀)┌啟動(dòng)的加熱方式，散熱方式有自然散熱、強迫風(fēng)冷、熱交換器等；加熱方式主要有薄膜??加熱片；系統散熱保障性要求：包含冗余設計和維護安全性設計兩點(diǎn)說(shuō)明。冗余設計是指散熱系統在局部性故障時(shí)，其余部分仍能保證產(chǎn)品的散熱安全；維護安全性設??計，??是指散熱系統整體或部分失ヽ(′?｀)ノ效時(shí)，在允許的維護時(shí)間內保證產(chǎn)品安全運行的措施。2. 噪聲控制設計部分硬件產(chǎn)品因其(qi)內部包含噪聲源(′▽?zhuān)?，運行時(shí)并不總是安安靜靜??的。機械手表的齒輪嚙合(′_ゝ`)音，無(wú)人機的風(fēng)翼呼嘯音，AGV的電機旋轉音等，大小不一。┐(′д｀)┌有的噪音在使(//ω//)用時(shí)很難察覺(jué)，完全融入環(huán)境底噪；而有的產(chǎn)品，因為沒(méi)有做好噪聲控制，時(shí)常給用戶(hù)體驗帶來(lái)負面影響。
機械噪聲??按機理的不同分為以下三類(lèi)：
空氣動(dòng)力性噪聲：由氣體振動(dòng)產(chǎn)生，主要來(lái)源是風(fēng)扇；機??械性噪聲：由固體振動(dòng)產(chǎn)生，主要來(lái)源是齒輪、軸承和殼體振動(dòng)??；電磁性噪聲：由電磁振動(dòng)產(chǎn)生，主要來(lái)源是電動(dòng)機??、發(fā)電機和變壓器(′ω｀)。對于一般消費級產(chǎn)品而言，風(fēng)扇是(′ω｀)主要噪聲源。噪聲常以分貝(dB)來(lái)作為評價(jià)標準，每升3dB噪聲就約擴大一倍，超ヽ(′?｀)ノ過(guò)50dB就會(huì )使人心煩意亂。噪聲控制設計的最終目的就是保障產(chǎn)品的噪聲始終處于能被用戶(hù)接受的門(mén)限值以下。
而這需要重點(diǎn)說(shuō)明以下三點(diǎn)：
噪聲上限標定：參考《噪聲控制設計規范》，并根據產(chǎn)品使用環(huán)境、相關(guān)噪聲標準（如ISO7779）及國內外競品的綜合分析，來(lái)確定產(chǎn)品的噪聲上限；噪聲源的控制：從風(fēng)扇選型、風(fēng)扇轉速控制和風(fēng)扇本身噪聲等方面進(jìn)行設計與分析（以空氣動(dòng)力性噪聲為主進(jìn)行分析）；噪聲傳播的控制：主要是從風(fēng)道的設計出發(fā)進(jìn)行分析，風(fēng)道的優(yōu)劣直接決定了風(fēng)阻的大小。??風(fēng)阻極大影響了風(fēng)扇??葉片的振動(dòng)及其產(chǎn)生的噪音，同時(shí)影響了空氣流經(jīng)阻礙物表面時(shí)氣流分離引起壓力變化而產(chǎn)生的噪音。3. 三防（防霉、防潮、防鹽霧?）設計嚴酷的環(huán)境條件會(huì )引起硬件產(chǎn)品中金屬和┐(′ー｀)┌非金屬材料發(fā)生腐蝕、老化、性能顯著(zhù)下降等各方面的破壞?，F在的“三防”??是以提高產(chǎn)品的環(huán)境可靠性為目標(biao)，包括防霉、防潮、防鹽霧、防老化等各種內容，其最終目的是防止腐蝕。
霉菌、潮濕和鹽霧對于產(chǎn)品的影響存在一定的區別：
霉菌：對(′▽?zhuān)?于絕緣材料和工程塑料結構件的影響最大，易損壞底材，改變材料絕緣性能；潮濕??：對于產(chǎn)品整體的影響都很大，易全面提高各種腐蝕的強度；鹽霧：對于金屬電鍍(′?｀*)結構件的影響最大，易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，(??-)?導致銹蝕。結構件根據??應用環(huán)境不同可分為Ⅰ型和??Ⅱ型，前者是指直接暴露在自然環(huán)境中并受到雨、雪(T_T)、日光和風(fēng)沙直接作用，后(hou)者恰好相反。產(chǎn)品可能包含一種或兩種結構件，三防設計需要完成各結構件材料及其表面防護層的設計選用方案，并對其可行性進(jìn)行分析。三防設??計的最終目的是提高產(chǎn)品的可靠性并延長(cháng)產(chǎn)品使用壽命。
總的來(lái)說(shuō)需??要涵蓋以下兩個(gè)方面：
材料??及(ji)加工工(gong)藝選用：需分別說(shuō)明各型結構件所要求使用ヾ(′?｀)?的材料種類(lèi)，對于非金屬材料應注意選用防霉型材料，不ヽ(′▽?zhuān)?ノ了解材料防霉性能( ?ヮ?)時(shí)應要求提供廠(chǎng)家防霉實(shí)驗報告。一般來(lái)說(shuō)，不銹鋼材料較鐵合金材料有較高的耐候性；防銹鋁LF6較一般的硬鋁有更高的耐腐蝕性；FR-4型覆銅板性能優(yōu)于一般PCB印刷板材；硅橡膠比丁晴橡膠耐候性更好……各材料的表面防護措施：分別說(shuō)明不同材料的Ⅰ型和Ⅱ型結構??件應采用的表面處理方式；同時(shí)應提供各種表面防護方法(′?｀*)所應達到??的防護性能(╯‵□′)╯指標。一般來(lái)說(shuō)，金屬材料有陽(yáng)極氧化、表面發(fā)黑等轉化膜防護方法，也有電ヽ(′?｀)ノ鍍金屬、噴涂金ヽ(′▽?zhuān)?ノ屬、搪瓷、噴漆等覆層防護方法；PCB需要印制阻焊膜，組裝調試??完成后兩面噴涂“三防漆”；??電纜在連接處灌膠或套上熱縮套管……4. IP防護設計某些硬件(?????)產(chǎn)品在使用時(shí)會(huì )碰到較為苛刻的環(huán)ヽ(′▽?zhuān)?ノ境，如雨水天氣??、浴室及沙漠環(huán)境，常見(jiàn)的就是智能手機。這是蘋(píng)果官方的說(shuō)明：
iPhone XS和iPhone XS Max可防濺?、抗水、防塵，在受控實(shí)驗室條件下經(jīng)測試，其效果在IEC 60529標準下達到I(T_T)P68級別（在最深2米的水下停留時(shí)間最長(cháng)可達30分鐘）。防濺、抗(′▽?zhuān)?水、防塵功能并非永久有效，防護性能可能會(huì )因日常磨損而下降。
IP防護等級即為防水防塵等級，以IP67為例，根據GB4208-2008，這一等級有兩層含義：
IP6X表示，外殼在對固體異物進(jìn)入的防護等級上可達到“塵密”級，即設備能完全防止塵埃進(jìn)入，設備在揚塵環(huán)境下可正常工作；IPX7表示，外殼在防止水進(jìn)入的防護等級上可達到??“防短時(shí)間浸水影響”級，即設備在浸入深1m的水下30min后，仍??可正常工作。當然防水防塵等級也并非越高越好，畢竟等級越高，所需要的成本越高。一般來(lái)說(shuō)IPˉ\_(ツ)_/ˉ5X等級的??防塵就不會(huì )引起電氣間隙、電弧等問(wèn)題（會(huì )影響連接器等??的接觸）；??IPX6等級的防水即可防滴漏、防水噴??濺。IP56級別的消費級產(chǎn)品可以滿(mǎn)(′▽?zhuān)?)足絕大(da)多數人的需求。IP防護設計的最終目的是在控制成(cheng)本的前提下盡可能提高產(chǎn)品的可靠性及(ji)耐用性。
因此需要撰寫(xiě)以下三個(gè)方面內容：
防塵：根據IPXX的總體要求，給出密封結構設計方案；同時(shí)根據(???)結構設計和熱設計，說(shuō)明在非密封處（如通風(fēng)口）加裝防塵物的措施。另外，對于危害( ?▽?)較大的(′▽?zhuān)?)“細(′ω｀)塵”，通過(guò)常規手段進(jìn)行防護的(de)效果有限，所(′?｀*)以需要說(shuō)明如何通過(guò)產(chǎn)品內模組的布局和熱設計綜合考慮進(jìn)行防塵；防水：根據IPXX的總體要求，說(shuō)明防滴漏、防水噴濺的結構設??計方案，以及密封、結構排水等措施。綜合考慮產(chǎn)品各種接口的結構形式，防水密封材料的選擇，防( ?ヮ?)水接插件的選用，材料的抗老化性等各種因素；防異物：對于室外產(chǎn)品，需要說(shuō)明如何防止人為或自然性的破壞。5. 屏蔽設計硬件產(chǎn)品受強電設備干擾或系??統內部的電磁影響（含射頻器件的硬件）造成性能下降或不(bu)能工作，是電磁干擾最為常見(jiàn)的危害，損壞效應歸納起來(lái)主要為：
高壓擊穿：當器件接收電磁能量后可轉化為大電流，在高阻處也可轉化為高電壓(′?_?`)，可能引起接電??、部件或回路間的電擊穿，導致器件損壞或瞬間失效；受瞬變干(gan)擾：器件可能因(yin)功率過(guò)大的瞬變電壓造成(cheng)短路損壞；若能量不足，瞬變電壓不足以立刻損壞部件，但會(huì )使其ヽ(′?｀)ノ性能下降、影響功能、丟失數據；反復的瞬變電壓還會(huì )造成器件潛伏性的損壞現象；浪涌沖擊：微波能量在金屬殼體上感應產(chǎn)生脈沖大電流，像浪涌一樣在殼體上流動(dòng)。殼體上的縫隙、孔洞及外露引線(xiàn)會(huì )將??一部分浪涌電流引入殼內電路，就足以使內部的敏感器件損壞；影響電路正常工作：電磁干擾對模擬電路的影響隨干擾強度的增大而增大，直接影響工作性能；對數字電路，電磁干擾容易導致信號電平的變化，從而影響數據傳輸的準確性。電磁屏蔽的原理是由金屬屏蔽體通過(guò)對電磁波的反射和吸收來(lái)屏蔽輻射干擾源的影響(′▽?zhuān)?)。金屬屏蔽體一般采用鐵、銅（洋白銅）等高磁ヽ(′ー｀)ノ導率的材料，同時(shí)設計成盒、殼等封閉殼體。屏蔽設計的最終目的是保護產(chǎn)品內(nei)部敏感器件，同時(shí)降低內部電磁干擾源對系統內外的影響。
因此需( ?ω?)要撰寫(xiě)以下三個(gè)方面(mian)內容：
確定屏蔽需求：根據產(chǎn)品EMC設計方案要求，提出整機結構屏蔽需求；描述屏蔽方案：說(shuō)明屏(′▽?zhuān)?蔽的級別（機柜級屏蔽、模塊級屏蔽等），屏蔽體??的方案（或者說(shuō)明采用哪種標準模塊）。金屬屏蔽體的焊接形式（單件??式、兩件可拆卸式??、卡扣式等），是否預留散熱孔（孔徑及孔間距等參ヽ(′?｀)ノ數）需(xu)要明確說(shuō)明。6. 安全設計結構安全是經(jīng)常被忽略的一點(diǎn)，但是一旦產(chǎn)品出現問(wèn)題，往往就能追??溯到安全設計不合規范的地方，因此還是要加以關(guān)注：
根據產(chǎn)品所在行業(yè)的安全標準（如IEC60950、EN60950、UL1950、GB4943-2000等），說(shuō)明產(chǎn)品的結構防火外殼、非金屬材料的阻燃等級、產(chǎn)品的穩定性和強度、電連續性能以及電氣間隙、警示標簽方案等特(te)性應符合這些標準中的規定。
三、交互設計產(chǎn)品在其整個(gè)生命周期中時(shí)刻在與人產(chǎn)生聯(lián)系。對于(yu)設計、生產(chǎn)、包裝、運輸，使用、售后、丟棄、回收中的任一階段而言，產(chǎn)品總因其自身的特性，與人產(chǎn)生或好或壞的交互。因此我們不僅需要關(guān)注產(chǎn)品的設計屬性，還要關(guān)注產(chǎn)品的“交互??屬性”。當然對于不同產(chǎn)品，可以有選擇有重點(diǎn)的就??以下幾點(diǎn)進(jìn)行闡述。
1. 整機可裝配性設計在這里先給大家介紹一下“面向制造(zao)的設計”(Design for Manufacturing, DFM)。DFM是產(chǎn)品全生命周期設計的重要內容，是世界上比較先進(jìn)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)可制造性分析技術(shù)。實(shí)行DFM的目的是使設計的產(chǎn)品易于制造，易于裝配，在滿(mǎn)足用戶(hù)需求的前提下降低成本，縮短開(kāi)發(fā)周期。
DFM內容很深很廣，我們在這里可以重點(diǎn)關(guān)注整機可裝配性設計，具體如下：
整機裝配過(guò)程分析：確定重要的裝配點(diǎn)，并給(╬?益?)出指標要求（??如尺寸、重量、公差等）；走線(xiàn)和走??纖分析：說(shuō)明布線(xiàn)要求；提出走線(xiàn)走纖(T_T)路徑和空間要求（如走線(xiàn)空間要求，信號線(xiàn)之間是否相互干擾以及如何防干擾的??要求）；提出外露線(xiàn)纜的??保護材料要求；確定線(xiàn)纜的固定措施。2. 包裝運輸設計這里包含兩層概念，包裝和???運輸。很多產(chǎn)品如索尼PS4主機，一般在家中固定位置擺放使用后基本不需要攜帶外出，故廠(chǎng)家僅提供包裝盒作為運輸時(shí)的收納保護；而對于如大疆Mavic Mini無(wú)人機此類(lèi)產(chǎn)品，因用戶(hù)對于便攜性和易攜帶性的重(zhong)要需求，還準備了一個(gè)定制的包裝盒，能夠妥善收納各大小配件并提供一定的保護。
總的來(lái)說(shuō)，??產(chǎn)品受眾、使??用方式的不同，決定了包裝運輸設計的簡(jiǎn)易程度。
明確產(chǎn)品的基本特征，明細如下：
產(chǎn)品化學(xué)易損性：有機/無(wú)機材料、有/無(wú)表面防護要求；產(chǎn)品物理易損性：產(chǎn)品形狀、最大外形尺寸、重量、重心位置、可承壓位置、可固定位置等；產(chǎn)( ?ω?)品強度及易損性：易碎品、精??密品、堅固品；包裝形式：工業(yè)包裝（運輸包裝）和商業(yè)包裝（銷(xiāo)售包裝）均要說(shuō)明，含包裝材料、包裝數量說(shuō)明。說(shuō)明產(chǎn)品包裝防護要求：包括防水、防潮、防靜電、防震、防霉、防蟲(chóng)、防塵、防輻射、防盜、危險品、軍品等。
3. 可維護性設計主要有以下兩個(gè)層面：
（1）說(shuō)明狀態(tài)指示：說(shuō)明產(chǎn)品的告警燈（如果有的話(huà)）或其他告警方式所表明的產(chǎn)品狀態(tài)，提供簡(jiǎn)易維護??措施清單；
（2）指明需維護的部分（包含兩個(gè)方面）：
需定期更換（清潔）的部分：說(shuō)明防塵單元/易損器件的清洗/更換方式，最小的清洗/更換間隔期，清洗/更換方式及( ???)其要求；需維護的部分：說(shuō)明風(fēng)扇、單板、易損??壞器件線(xiàn)纜等的維護，說(shuō)明這些模塊的維護需求和要求、限制條件等。理解背后的道理，借助框架模板，通過(guò)反復的訓練才可以提高產(chǎn)品設(′?_?`)計方案的撰寫(xiě)水平。
希望本篇指南能幫助你稍加深入了解結構設計時(shí)需注意的要點(diǎn)，進(jìn)而提升文檔水(╥_╥)平。共勉。
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