概念設計
概念設計（英語：Conceptual design）指在項目、產品或系統的早期開發階段所進行的高層次、抽象化設計過程。其目的是在正式投入詳細設計前，明確主要目標、功能需求與核心思路，為後續階段提供總體構架和指導方針。概念設計可能包括介面、體驗、程序以及策略上的設計。概念設計是要瞭解客戶的需求，以及如何用產品、服務及過程滿足其需求。概念設計常見的產出是概念草圖以及模型[1]。概念設計通常運用於工業設計、建築設計、軟體開發、工程項目以及用戶體驗設計等多個領域。
通常，產品開發過程可以劃分為三個主要階段：概念設計、詳細設計與生成設計,也有學者將其分為四個階段，分別為明確任務、概念設計、結構設計和詳細設計。[2]總之，在工程設計中，概念設計是產品開發過程中的核心階段，其目的是產生創造性的設計構想或設計概念，其本質上是一種創造性、經驗性和不確定性的設計過程，決定了產品全生命周期總成本的 70%-80%[3]，並且形成的概念方案對產品的創新性、合理性等起著決定性的作用。
概念設計定義
[編輯]Pahl和 Beitz定義概念設計為：在明確設計任務後，通過抽象化來認識問題的本質，建立功能結構模型，尋找適用的作用原理及其組合，求解出產品的概念方案。[2]
French定義概念設計為：描述設計問題，並以設計方案的形式提出眾多解的產品設計階段。[4]
概念設計理論
[編輯]概念設計的理論研究主要圍繞設計的基本規律、原理及設計認識論展開，並在此基礎上構建了面向不同產品與領域的設計方法體系。研究者通常從心理學、知識管理、系統科學等多學科視角，對如何在概念階段最大化激發創新潛力、應對不確定因素進行探索，形成了一系列方法論，為概念設計提供理論支撐。
- TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）又稱「發明問題解決理論」或者是直接音譯成為「萃智理論」，由蘇聯發明家格寧里奇·阿奇舒勒（Genrikh Altshuller）基於對大量專利的研究而形成。[5]TRIZ提供了一套系統化的工具和原理，用於發現和解決創新過程中的技術矛盾與物理矛盾，幫助設計者在概念階段提出具有高創新度的方案。
- 頭腦風暴法（Brainstorming）由亞歷克斯·奧斯本於20世紀中期提出的一種創意思維方法，鼓勵團隊成員在短時間內快速提出大量想法，再進行整合與篩選。頭腦風暴法強調自由聯想和推崇多樣性，避免過早批判與否定，從而激發更廣泛的設計思路。
- C-K理論（C-K Theory）既是一種設計理論，也是一種設計推理的理論。它將設計推理定義為一種擴展過程的邏輯，即一種用於組織生成未知對象的邏輯。是一種全面的、形式化的設計理論，且不依賴於任何特定的設計領域或設計對象，而且在統一的理論框架內解釋了發明、創造和發現與設計過程的關係。
- 質量功能展開（Quality Function Deployment，QFD）是一種系統化的方法，用於將用戶或市場需求與產品或服務的技術特性相互關聯，以確保設計或開發工作能夠緊密圍繞實際需求展開。QFD方法於20世紀60年代由日本的赤尾洋二發明，並在三菱重工業、豐田汽車公司等企業率先嘗試，並在1980年代由哈佛商學院教授約翰·豪瑟（John R.Hauser）和唐·克勞辛（Don Clausing）在美國進一步推廣。
概念設計模型
[編輯]概念設計模型研究則集中於對過程模型和推理模型的構建，以規範和支撐各類設計方法在實踐環節的落地執行。通過對概念設計活動進行結構化和可視化描述，研究者能夠更好地管理需求、功能、約束、資源等要素，並在迭代過程中不斷優化與驗證創新方案。
- 雙鑽模型（Double Diamond）由英國的設計委員會於2004年提出，將設計過程分為發散—收斂兩次循環，包含發現（Discover）、定義（Define）、開發（Develop）和交付（Deliver）四個階段，該流程改編自匈牙利裔美國語言學家貝拉·巴納錫於1996年提出的發散-收斂模型。[6]
- 功能－行為－結構模型(Function-Behaviour-Structure model)由John S. Gero等人在設計理論研究中提出，強調從「功能（Function）—行為（Behavior）—結構（Structure）」的多層次視角來理解和描述設計過程。強調在設計過程中通過反覆的「定義功能—推導行為—生成結構—評估并迭代」的循環來逐步細化方案，並通過對比期望行為與實際行為來進行調整。[7]
- 質量屋模型（House of quality，HoQ）是QFD方法中最具代表性和常用的一種可視化模型，它藉助圖表的方式，將「用戶需求」與「技術特性」及「競爭對標」整合在一張「屋」形矩陣中呈現，因形似房屋而得名
輔助概念設計工具
[編輯]在概念設計段，設計者需要快速生成、交流和評價各種創意與方案。為此，學術界與工業界開發了多種方法論與軟體工具，幫助團隊從抽象的功能需求逐步過渡到可行的概念模型。以下列舉常見的工具和方法類型:
- 思維導圖(Mind Map)是一種用圖像整理信息的圖解工具，通過中心主題發散的形式組織觀點或信息，適用於整理複雜需求、構建概念框架。它可以利用不同的方式去表現人們的想法，如引題式、可見形象化式、建構系統式和分類式。
- 專家系統（Expert system）是一種基於人工智慧的知識庫和推理機制，能夠在特定領域模擬專家決策過程。在概念設計階段，專家系統可協助進行需求分析、概念生成與方案篩選等任務。
相關條目
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ Lab, Purdue Writing. Stage One: Conceptual Design // Purdue Writing Lab. Purdue Writing Lab. [2022-06-08] （英語）.
- ^ 2.0 2.1 Gerhard Pahl; Wolfgang Beitz; Jörg Feldhusen; Karl-Heinrich Grote. Engineering Design: A Systematic Approach. London: Springer London. 2007: XXI, 617. ISBN 978-1-84628-319-2.
- ^ Murat Mayda; Hüseyin R. Börklü. An integration of TRIZ and the systematic approach of Pahl and Beitz for innovative conceptual design process. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2014, 36: 859–870.
- ^ Michael J. French. Conceptual Design for Engineers. London: Springer London. 1999: XX, 252. ISBN 978-1-4471-3627-9.
- ^ Genrich Altshuller. And Suddenly The Inventor Appeared: TRIZ, The Theory Of Inventive Problem Solving. Worcester, MA: Technical Innovation Center, Inc. 1994: 174. ISBN 0-9640740-2-8.
- ^ The Double Diamond. Design Council （英語）.
- ^ John S. Gero; Udo Kannengiesser. The situated function–behaviour–structure framework. Design Studies. 2004, 25 (4): 373-391. doi:10.1016/j.destud.2003.10.010.