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第 1 章成功的設計
本章為您介紹了設計電子產品外殼的方法，並定義了“成功的設計” 。
我們將討論設計人員在產品需求設置中的角色，其中設計人員將適應整個
產品開發圖，溝通的重要性以及開始設計時要考慮的初始因素。
在開始之前，我們先簡單定義一下“電子產品” 的含義。它是其中裝有電
路板的產品，通常具有某些輸入/輸出設備，例如 LCD。電子產品的示例包括手
機，數碼相機和超聲波牙刷。
電子產品外殼是包圍並支撐電路板的物品。外殼設備來讓消費者可使用。
出於多種原因，必須使用該外殼– 為了保護電子設備（電路板和 LCD）免受環境
或物理震動（如掉落產品）的侵害。外殼可通過按鍵或按鈕訪問設備的輸入信息，
並允許從設備傳輸信息。外殼提供了結構，因此可以支持和保護電路板邏輯。
近年來開發的一些非常有效的產品外殼的示例是 Apple iPhone 7 或 HP
Spectre 便攜式計算機（均為大約 2016 年）。
本質上，一種成功的外殼設計將是一種設計，該設計要符合產品的書面規
格（規格），並且要在設置的成本和時間參數內完成設計。現在讓我們開始設計
這些機箱的過程。
1.1 設計指南
本文旨在作為電子產品外殼成功進行機械設計的設計指南，僅供參考。
讓我們分解上面句子中的某些詞以進一步定義（在其子主題中定義“成功” 一
詞）。
設計指南:本文是一個起點，是參考點。設計師將在他們的工作中使用許多指南。
本文旨在提供一般幫助，並有助於增加設計師的整個過去經驗以及他們目前的組
織的既定過程。
電子產品外殼（ EPE =電子產品外殼） :電子產品外殼由產品的外部和內部結構元
素組成。它包括用於用戶接口的任何硬件，用於連接電纜的任何連接器，以及用
戶會感覺和看到的任何元件。許多電子機殼包含一個或多個 PCBA（印刷電路板
組件），必須對它們進行嚴格的常規使用保護。
外殼可能非常簡單，也可能非常複雜，具有成千上萬個單獨的零件。設計師的首
要任務之一是定義他們正在設計的“系統” ，這將在下一章中介紹。術語“外殼”
（在本文中）將位於頻譜不太複雜的一端，並且可以將所解釋的方法擴展到更複
雜的設計情況中。
EPE 設計師:這是負責設計電子產品外殼的人員。在許多情況下，它是機械工程
師，但也可以是在機械工程方面具有背景知識或具有該領域經驗的人。優秀的
EPE 設計師將具有以下特徵：
• 理解並符合產品規格的能力
• 能夠添加並幫助創建產品規格
• 為產品提出的問題創建創造性的解決方案
因此， EPE 設計人員必須既有創造力，又要遵循項目的主要目標。
1.2 定義整體團隊
本部分的目的是表明工程（尤其是機械工程）不是自己設計產品的；而是產品本
身。他們當然是團隊的一部分。整個團隊的特徵是團隊可以是：
• 大團隊或小團隊
• 位於一個位置或分佈在全球
• 資源有限或可以訪問幾乎無限的資源
• 是否擁有最新工具
• 出於各種原因而實現目標的動機
• 經驗豐富
整個工程工作包括多個學科之間的設計融合。這些學科包括：
• 電氣工程
•軟件和固件工程 •
機械工程（包括結構和熱學）
• 工業工程
• 系統工程
因此，已經認識到機械工程只是電子產品總體工程設計的一部分，並且許
多決策是與其他學科合作制定的。當代產品設計應在生產發布產品的所有因素之
間權衡取捨。
確實，整個工程工作（第 1.2 節中的所有學科）只是產品發布（銷售）的
全部工作的一部分。
除了工程上的努力外，還有以下幾組的貢獻：定義了每個組，然後具體說明了機
械設計與該組“交互” 的方式。這些都是為了強調機械設計不是獨立完成的，而
是作為多任務產品交付團隊的一部分。
市場營銷（包括來自銷售的投入）該組織負責產品定義，即從客戶的角度定義客
戶想要什麼以及產品將是什麼。該“產品定義” 通常採用工程形式將作為產品要
求接受的文檔的形式。營銷還負責監督特定產品如何適合公司的整個產品線（或
公司的部門）。
EPE 設計人員與市場營銷部門進行交互，以定義產品將如何工作，該功能
如何向客戶展示（用戶界面）以及產品對客戶的外觀（工業設計）。
運營（製造）該組織負責單個組件的完整材料流程，以及如何製造，組裝和交付
這些單個組件給客戶。如果工程部門負責產品文檔，則操作人員能夠獲取該文檔
並獲得符合產品規格的產品。
EPE 設計人員通過對零件製造技術，供應商（供應商）選擇以及質量/成本
/外觀之間的任何取捨做出決策，從而與運營相交。
測試（設計驗證）該組織負責測試原型設計和成熟設計。這可以通過機械設計組
（本身）中的資源或特定功能的獨立設置來完成。
EPE 設計器通過執行或查看測試結果來與測試功能相交。在產品上進行的
測試實際上是產品需求文檔（ PRD）的一部分，並且必須證明該產品通過了該文
檔中定義的測試。例如，如果 PRD 聲明產品必須承受一米高的跌落，則必須定義
一項測試，其中包括以下注意事項：
• 一個項目有多少個（測試中）
• 物品的撞擊面或角落
• 進行測試的環境（例如環境溫度）
• 統計問題（例如必須通過測試的單個項目數）
• 測試順序（單元將進行的各種測試中）
•“生存” 的定義（測試後功能或外觀的程度）
質量控制/質量保證該組織確定單個零件（或整個組件）的可接受極限是否滿足
單個產品規格（圖）和已建立的總體公司標準中指定的標準。質量控制將與戰術
情況有關，而（公司）質量保證將與戰略情況有關。大多數公司都有控制和監視
產品質量的各種方法，並且肯定會涉及到客戶滿意度和服務問題。
EPE 設計人員通過在其文檔中指定每個零件的可接受性極限來與該組織相
交，並且可以將所有零件包括在內。通常，可接受性限制採取以下形式：
•圖紙公差中指定的尺寸（幾何）控件 •
圖紙上註明的材料和鍍層規格
•圖紙上規定的外觀缺陷排除標準 •
功能規格如圖紙所示
• 確定零件文檔某些方面的“關鍵” 性質。
服務該組織負責產品功能的維修，保修和退貨。它們有助於確定設備現場問題的
解決方案。
EPE 設計人員通過設計合理的過程來拆卸和維修產品，從而與此組織相交。
當然，設計可靠的設計將減少維修的理由。還可以提供確定產品濫用的方法。
項目管理該組織負責跟踪以下項目：
• 時間分配– 遵守約定的最後期限
• 資源分配
• 優先級管理（針對單個項目以及相對於爭奪相同資源的項目）
• 符合產品規格
• 實現成本目標
• 項目報告情況
EPE 設計人員通過報告機械零件責任的所有單獨行項目的時間和資源估算
與該組織相交。首先從產品概念化，設計、原型設計和測試開始，直到後續的最
終版本文檔。隨著里程碑的實現，時間和資源的估計也會更新。
高層管理人員包括負責該項目並需要了解該項目的任何人。項目更新將在項目期
間的特定時間提供給該小組。高層管理人員將為項目提供領導力和遠見。
EPE 設計器以間接方式與高層管理人員相交。項目狀態的報告在任何時候
都是相關的，通常是通過項目經理提供的。
1.3 產品要求
確定成功是滿足或超過項目要求的問題。這是一個簡單的聲明，但實際上在相互
關聯的方面非常複雜。
如果項目達到了目標，則可以確定為成功。這些目標可以通過以下一份或
多項書面文件解決。
產品要求文檔（ PRD）該文檔可以使用多種名稱（因公司而異）。基本上，這是
試圖指定產品基本功能的“合同” 。它可以像幾個參數一樣簡單，也可以極其複
雜。它可以包含：
（ a）在什麼樣的產品將實現為客戶的描述-它通常也無法精確地規定的產品將如
何工作。也就是說，關於“如何從這裡到達那裡” 的細節並不明確。該描述使用
的是產品“最終外觀” 上的文字，而不是“內部工作原理” 的細節。後續文檔（或
規格）也可以指定產品的詳細信息。同樣，在產品的市場營銷和工程設計間達成
協議。 PRD 的內容詳細信息可能有所不同。這是（應該）更新，該項目的過程中，
作為元素得到修訂或增加。在每次整體產品審查時，都應該在設計與 PRD 的符合
程度上進行比較。
（ b）產品如何與客戶互動的說明。這個會包括：
• 如何向客戶顯示信息或如何從客戶向產品獲取信息。這可以是視覺，聽覺或觸
覺的。
• 產品的各種接口，例如連接器，開關或按鈕。
• 用於向客戶提供信息的標籤或圖標。
（ c）產品各個組成部分的說明。也就是說，如果產品（正在設計的產品）需要
其他設備或電纜才能在較大的系統中運行，則將需要描述“系統” 的各個部分。
因此，人們將需要圍繞該產品（正在設計）的確切內容“劃界” 。給客戶的“交
付物” 到底是什麼？（ d）表明產品的最終美學（外觀）。
實體和工業設計通常都非常詳細。（ e）產品將在其中運行和存放的環境
的清單。包括溫度，衝擊，跌落，振動，濕度，出水保護，運輸條件，海拔高度
和特定的腐蝕性氣氛。（ f）產品需要通過的任何標準的清單。其中包括安全和
法規標準，例如安全性保險商實驗室（ UL），電動勢電磁干擾（ EMI）的聯邦通
信合規性（ FCC）以及當今設計世界中真正存在的數百種其他合規性標準。其中
一些標準是針對特定國家/地區的，而另一些則在全球範圍內被接受。顯然，與
醫療，食品或兒童玩具有關的任何事情都將通過自己的嚴格測試標準。
內部測試報告這些表示積極的測試結果。這些測試結果表明 PRD 中的要求及通關。
如果尚未通過測試，則將啟動行動計劃以改進產品並進行進一步的測試。
初始客戶的報告這是“ alpha” 或“ beta” 測試，其中客戶反饋為正面或負面。
希望客戶從產品中獲得可衡量的價值。當此“實際” 反饋可用時，可以對產品進
行合理的改進。 “ Alpha” 測試通常由內部模擬實際客戶的人員完成，而“ beta”
測試通常在將現有客戶發貨給實際（付費）客戶之前進行。
項目管理報告
（ a）支出（預期與實際）。這包括薪金，固定設備，工具等的支出。對支出的
監控可以導致對真實成本的分析。
項目的“投資回收期” 以及對未來項目費用的更好預測。（ b）里程碑日期的狀
態（預期的與實際的）：與費用一樣，對項目實現其時間承諾的監控程度可以表
明該項目的真正“投資回收期” 。分析未達到里程碑的位置可以為將來的項目提
供更好的預測。
可以通過以下方式對“成功” （隨著產品在現場的成熟）進行持續的分析：
質量保證報告其中包含有關客戶滿意度和保修退貨的信息：必須迅速解決產品的
任何問題或問題，以保護公司在行業中的聲譽。如果需要進行修訂，則必須立即
執行。因此，如果客戶滿意度達到一定的可靠性水平，則產品設計團隊將獲得成
功。
從項目的所有學科中分析“經驗教訓” ：每個項目都將包含本可以做得更好的項
目。應努力不斷改進。應該有一種方法可以收集產品設計過程中每個人有關需要
改進哪些項目的反饋。這將提高未來項目的成功率。有關此主題的更多信息，請
參見第 5 章。 13 。
預期銷售額與實際銷售額。銷售數字可以表明該項目的成功– 從某種意義上說，
市場營銷已經預測了對產品的需求，工程/運營已將產品交付給客戶，並且客戶
確實（確實）對產品進行了估價。或者，在相反的情況下，銷售額可能會低於預
期（預測）。發生這種情況可能有多種原因（例如）：
• 產品並非（確切地）滿足客戶的需求（價格太高/性能功能太低）。
• 產品進入市場為時已晚，也就是說，將產品投入市場花費的時間太長，客戶現
在有了更好的選擇。
• 產品進入市場為時過早（ “早期採用者” 不足）。當產品的技術與（當時）客
戶的價值不匹配或其他支持技術尚不可用時，就會發生這種情況，這將使該特定
產品完全有用。
• 低可靠性。
以上所有原因都應放在“競爭舞台” 上。也就是說，大多數產品在其市場
中都有競爭。客戶將根據對性能，價格和質量的需求選擇購買。新技術解決方案
必須與舊解決方案競爭。
在產品發佈時很難獲得所有數據來確定產品設計工作的“成功” 程度。在
以下情況下，產品設計通常會增加成功的風險：
• 里程碑完成日期被不合理地縮短了。
•設計中包含大量的全新組件。 •
對項目的更改（添加）以難以控制的速度發生。
成功的設計簡單描述為：
1.按規格運行
2.按計劃時間表按時交貨
3.按預計成本交貨
當然，項目可以超越的功能，交付提前的時間，也許甚至以更低的成本。
這將是值得慶祝的原因（儘管需要進行一些檢查以弄清“事實” 與“可預測因素”
不匹配的原因）。
然而，在上述用於成功設計的“簡單陳述” 的背後，有一些非常大的含義，
而並非那麼“簡單” 。讓我對以上三個變量進行一些分解。這三個方面在幾個層
面上相互關聯。
1.3.1 規範功能
規格有多種形式。它們可以是書面文件，會議記錄，甚至是口頭指示。項目創建
規格的方式因公司而異，實際上在公司內部也可能有所不同。同樣，您（特定的
設計師）可以進入整個項目的各個階段。因此，沒有任何一種特定的方式可以使
工作描述向 EPE 設計者展現。
儘管 EPE 設計人員最終不負責設置全部產品要求（在規範中），但設計人
員的輸入至關重要。 EPE 設計人員將負責提供有關設計限制可以走多遠的信息。
例如，如果“產品要求” 確定的衝擊等級最大為 40 g，則 EPE 設計人員必須對
可能的衝擊等級或已經達到的衝擊等級進行一些研究（或一些初始測試）。因此，
最初是提議 40 g 級別的， EPE 設計者必須同意該級別或提出不同級別的論點。
甚至可能會同意更高的 g 量。同樣，如果規範中的成本目標似乎過於激進， EPE
設計者必須在其預算部分中做一些“功課” ，以向項目規範提供合理的數據。
EPE 設計師需要關注的重要項目是寫下規格說明以及項目的各個成員之間
的後來的協議（正式或非正式）。例如，讓我們說一般的任務是設計可移動磁盤
驅動器模塊之一。這是導致其“成功設計” 的一些可能情況。
任務（示例）：可移動磁盤驅動器模塊方案 1：最少的輸入（給設計者） – 規範
的開始
這將意味著在進行設計時只需要口頭信息即可（如上所述）。設計人員可
能會繼續尋找會影響設計的項目，例如：
1.將驅動器卸下多少次？只是為了維護還是它更像一天一次來保護數據？
2.模塊可以設計多大？
3.模塊（在基本單元中）是否有現有的開口？
4.磁盤驅動器是否有電擊問題（電擊的等級如何）？
5.此模塊是否可以在其他基本單元中使用？
此時必須考慮這些問題，以便就如何進行設計達成共識。現在應該舉行正
式或非正式會議（通訊）以獲取答案，即使當前答案“目前未知” 。
在這一點上做的重要的項目是為設計師創造他/她自己的設計寫下什麼是
“工作規範” 是已知的（和未知）關於設計。現在，每次在與項目有關的人員
的同意下（此時），都可以根據需要對文檔（再次創建規範）進行必要的修訂。
此時的文檔不必太長。例如，在我們啟動的磁盤驅動器示例中，它可以盡可能簡
潔：
項目：磁盤驅動器模塊作者：（設計人員）
修訂級別： 1（日期）
•設計要求： –
磁盤驅動器模塊將在 20 g 的衝擊負荷下運行。
– 磁盤驅動器模塊將承受 100 g 的衝擊負載（不工作）。
– 磁盤驅動器模塊附近的周圍空氣最高溫度為 30°C（操作）。
以上僅僅是本規範的開始，但是正如已知的（指定的）更多內容，設計人
員可以繼續進行。之所以可以繼續進行設計，是因為設計者現在已經對成功有了
一些想法，也就是說，設計是否通過了旨在確定設計是否通過規格的測試。在此
“方案” 中，只需最少的輸入，就肯定會添加規範，並且與該項目有關的許多人
都需要審閱並批准該規範。但是，設計者至少可以繼續取得一些進展或顯示一些
設計選項。
• 方案 2：完整規範
該規範描述了詳細的所有機械設計的要求。（該規範實際上詳細描述了設
計中所有設計元素的所有要求，不僅是機械部分，而且我們將在此處集中說明機
械要求。）它將包括： •
產品說明
• 產品財務
• 產品排程
它將在其設計要求中包括以下所需的詳細信息：
• 模塊可直接插入背板以滿足電源和信號要求
• 模塊可在非金屬表面上滑動，以方便進入/退出
（加上大量其他要求，包括環境，人體工程學，電氣接口，機構認可，所
需測試等）
• 方案 3：工作規範
該規範是（到目前為止）設計人員遵守的最常見的規範。規範的完整性介
於“完整” 和“無意義” 規範之間（場景 1 和 2）。對於工作規範，項目經理通
常對設計約束有一定的了解，但尚未全面審查所有方面。現在，該規範處於“變
更控制” 之下，也就是說，在項目的開始階段就經常對其進行更新，並且任何變
更或增補將由項目人員負責並負責簽名。隨著項目的成熟，對重大變更進行嚴格
的審查，因為這些變更會極大地影響項目的完成日期。
1.3.2 準時按計劃進度交付
在項目期間準備各種時間表。每個（由項目團隊批准的）進度表都是當前項目進
度表的“快照” 。重要的第一個時間表是用於證明項目合理性的時間表。該進度
表將被用作項目的“淨現值” （ NPV）。該 NPV 項目進度表將包括以下方面的最
佳估計：
• 完成項目所需的人力資源（在給定日期之前）
• 完成項目所需的資金（在給定日期之前）
• 產品的預期銷售以及以什麼價格出售（如果在給定日期之前銷售產品）
• 產品的預期銷售成本（如果在給定日期之前銷售產品）
因此，如果該項目在其預期日期（即進度表當前指出的日期）之前完成，
則該項目具有預期的“價值” 。
但是，在項目進行過程中，各種注意事項可能會發生變化。他們可以：
• 出現技術問題，改變了原始設計的實施。
• 從事項目變更的人員（特定成員或團隊規模）。
• 修改項目範圍（增加或減少）。
• 隨著項目的進行，修訂各種項目組成部分的成本。
隨著每個（以上）考慮因素的變化，項目團隊將開會確定其對整個項目進
度的影響，並查看其如何影響項目的淨現值。決定以修訂後的 NPV 繼續該項目或
中止該項目。通常，隨著項目時間的延長，與該擴展相關的費用會更多，並且淨
現值會降低。
回到將“成功” 確定為“按時交付給項目進度表” 之後，每個項目都可以
通過剖析任何延長時間進度表的原因來分析它們是否確實按“按時交付給項目
進度表” 交付了該項目。如果被認為是“合理的” ，則該項目在這方面可以被認
為是成功的。
1.3.3 按預期成本交貨
正如時間表可以更改（在上述 1.3.2 節中）一樣，產品的成本或設計和交付該產
品所需的成本也可以更改。成本可能會因以下原因而發生變化：
• 修改了完成項目所需的人力資源。
• 完成項目所需的資本資源被修改。
• 修訂了產品的預期銷售成本。
因此，正如進度表更改並確定更改是否“合理” 和“符合” ，項目成本也
可能以類似方式更改。如果確定項目成本的更改是“符合且合理的” ，則從成本
角度來看，該項目可以被認為是成功的。
當然，上述三個因素（規格，時間和成本）都需要在項目期間和之後進行
分析。第 13 章（持續改進）探討了確定項目是否可以視為“成功” 的其他方面。
有關產品成本核算的更多信息，請參見 1.7 關於工程經濟。
1.4 草繪與細節
EPE 設計人員必須知道何時在以下兩種模式之間切換：
• 素描：這是一個非常快速的構思階段。通常用鉛筆完成（不要使用橡皮，這會
減慢思考過程）。沒有詳細說明這些似乎完全適合這些草圖。規模並不是很重要。
稍後再說。獲得了其他人的反饋。速度是這裡的重點。設計師在紙上有了很多選
擇，因此可以決定幾個選擇的缺點。
• 細部化：即提供“一定數量” 的細部。所需的細節量取決於情況的嚴重性或獨
特性。在草圖階段中，一切正常，您已經“遮蓋了” 可能的絆腳石項目。您已完
成此操作以加快整個設計過程，但是現在在詳細信息模式下，需要進行更嚴格的
分析。在“詳細模式” 下，您可以準確地計算出設計中的一些關鍵部分。細節通
常需要 CAD 設計，以提供真實的幾何圖形並根據情況進行縮放。同樣，至關重要
的是，設計審查對於迅速沿著同意的設計道路繼續進行至關重要。
我想繼續討論基本佈局，並假設我們正在研究一種全新的設計。許多概念
將適用於延續或修改設計。另外，我想繼續進行設計討論，就好像我們仍處於“草
圖階段” 一樣。
1.5 設計評論
除了在“草圖” 和“詳細” 模式之間來回移動（如上）外，設計師還需要對何時
讓設計團隊中的其他人審閱或評論他們的設計（無論處於何種階段的設計）有紮
實的感覺。這些設計審查中的一些是非常正式的，而其他設計審查可能是非常非
正式的。
正式設計評審通常是按照項目進度計劃中的計劃里程碑進行的。他們包括
設計團隊的特定成員，並由這些成員明確簽署。
非正式的設計評審是偶爾和/或自發進行的。就像設計師去下一個辦公室並
要求同事檢查或在設計師認為足夠接近設計問題或已有經驗的少數人中召開簡
短會議一樣簡單具有類似的設計。
關於設計評論的一些一般性評論：
1.參加會議，並註意參加會議的人。
2.（至少，粗略地）記錄所提出的所有（相關）問題。
3.可能邀請不熟悉基本設計的人參加設計審查。他們可以是公司內其他部門或部
門的人員。有時，當他們從不同的角度查看問題時，此人可以在問題上添加不同
的“觀點” 。
4.簡要回顧設計的主要目標。
5.設計者已經考慮了提出的一些想法；那是很好，請按照您的原理快速進行。
6.有些想法（最初）似乎沒有價值或不“切合實際” 。只是注意他們繼續前進；
您可能稍後會看到該值。
7.您將從設計評審中獲得價值– 如果您“開放” ，它總是會發生的。感謝所有相
關人員，因為他們為您提供了他們的見識和經驗。
8. 將您在會議上的筆記發布給與會人員和整個項目團隊。這將記錄您和其他人
採取的進一步行動，以使設計取得進展。要求您的設計審查團隊提供進一步的意
見。
1.6 溝通
溝通是設計成功的必要條件。該句話本身是正確的，但值得進行更充分的討論。
1.6.1 溝通目的
交流的目的是傳達有關設計的信息。之所以需要這樣做，是因為信息可以提供問
題的答案，記錄當前存在的設計以及記錄設計的演變。交流可以書面，電影或口
頭形式進行。書面文件的形式為：
• 規格
•圖紙 •
項目會議記錄/時間表
• 筆記本中的筆記
• 特定於項目或程序的電子郵件（任何數字通信）
電影文檔是項目過程，測試和事件的攝像機記錄。口頭交流是使項目進入
完成狀態的任何語言。所有重要的口頭交流都需要以書面形式進行，以便項目的
所有成員都可以審查這些交流。
1.6.2 溝通的價值
良好的溝通將使項目更加成功。良好的溝通具有以下屬性：
• 準確– 信息真實，並有測試/文檔支持。
• 簡潔– 信息直截了當，沒有過多的措辭。
• 分佈式– 分發給所有需要信息的人員。
• 快速-信息迅速傳播。
• 提供解決方案– 為問題提出解決方案，可以加快解決過程。
1.6.3 通信鏈中的鏈接
交流的目標之一是將信息提供給需要信息的人。如 Sect 1.2 中所示。項目團隊
可以包含很多學科。電子郵件分發和文檔控制分發很容易創建。 EPE 設計師應該
在項目團隊的所有相關人員之間做出決定，這些人對於做出需要做出的決定至關
重要，並且僅出於不同身份的這些人。
1.7 工程經濟
不討論工程經濟學的基本原理，就不可能完成關於成功設計的章節。在幾乎所有
的工作中， “付出什麼代價” 都是最重要的考慮因素。在許多產品設計中，它將
成為產品成功或失敗的主要原因之一。第 4 章將討論成本與時間與規格之間的
權衡，但是現在，讓我們開始討論，指出 EPE 設計人員必須能夠提供成本信息和
一些收支平衡分析。在參考文獻中指出： “如果一個工程項目要成功滿足人類的
需求，則其設計和運行必須保證物理和經濟上的可行性。 ”
由於成本是如此重要，因此設計師需要：
1.注意什麼成本目標（對於單個零件還是整個零件）組裝用於設計。
2.注意所設計零件的材料和工藝選擇。 EPE 設計者有責任提出各種選擇，以通過
（也許）在功能上進行折衷來達到（或降低）成本目標。設計人員在任何情況下
都不應在任何安全考慮上妥協。必須將所有選項清楚地呈現給管理層，以便可以
全面確定所有折衷方案。這是 EPE 設計師為產品整體設計帶來的最重要的創造力
元素之一。
3.為適合產品整個生命週期的材料和過程提出解決方案。與成熟生產相比，某些
解決方案可能更適合早期生產（上市時間非常關鍵）。
4.根據訂購的適當數量，將成本信息提供給項目團隊，以使這一重要指標始終眾
所周知。
讓我們來看一個例子。如第一章所示。在圖 4 中，提到了是否“工具化” 零件的
選擇。可以通過以下方式分析這種類型的問題：（每種情況下每月需要 200 個零
件）
• 選擇 A：供應商 A 的非工具零件成本為 5.00 美元
• 選擇 B：設計工具零件，並讓供應商 T 製作工具。成本估算：加工零件成本為
$ 1.00，加工成本為$ 4000.00
模具成本和新零件成本在什麼時間等於舊零件成本？這就是所謂的“收支平衡
點” 。
答：這很容易計算或繪製（見圖 1.1 ）：
（ $ 5 /份 x “ M ” 個月 x 200 份/月） = （ $ 1 /份 x “ M ” 個月 x 20 0p 藝術/月） + $ 4000
“ M” 顯示為 5 個月。因此，選擇 B（工具版本）與選擇 A（非工具版本） “收
支平衡” 需要 5 個月的時間。
5 個月的總費用為：
ChoiceA = $ 5 /零件 x 200 零件/月 x 5 個月= $ 5000

圖 1.1 加工與非加工零件的收支平衡點

ChoiceB = （ $ 1 /零件×200 零件/月×5 個月） + $ 4000 = $ 5000
5 個月後，對於工具 B 的 Choice B，總成本將減少。顯然，如果產品生產了 5
個月或更長時間，我們將選擇對零件進行加工。但是，上述“經濟現實” 實際上
有一些複雜之處。選項 B 的費用（上述）不包括：
1.設計和記錄工具零件的成本。
2.競標該工具並確定供應商 T 是最佳工具的成本供應商。
3.對工具零件進行原型製作的成本（在批准工具圖紙之前部分）。
4.批准工具零件的第一篇文章的費用（我們在此假設第一篇文章已獲得批准– 希
望不需要任何工具修改，因為這將是額外的費用）。
5.測試工具零件的成本（作為未工具零件的替代品）。
6.“用完” 未使用工具的零件並切換到使用工具的零件的成本。（該零件所在的
裝配體是否應標上日期代碼以記錄更換事項？）
7.模具的成本。也就是說，工具的成本為$4000 實際價值超過$4000。
如果不將 4000 美元提供給工具製造商，則對公司而言將是賺錢的興趣。
“簡單利息” 計算將獲得 4000 美元的利息（按 2％/年計）： 4000 美元×0.02 / 12
個月×5 個月（收支平衡時間） = 33 美元。但是，這裡的問題可能是：
公司用 4000 美元能做些什麼，而不是僅僅創造 33 美元的單利呢？也許他
們可以將其投資到新產品的開發中，該產品可以產生更多的收入，或者將其用於
另一個可以帶來更多收入的項目的其他工具上。是的，這並不簡單。
在上面的七個項目中，設計和記錄工具零件的成本並不是一筆小數目。如
果設計，文檔製作和原型製作需要 1 週的時間，則在設計人員的時間內，使用工
具化零件可能會使公司損失 1000 美元（例如，每週工資為 1000 美元）。
大多數公司在“收支平衡” 分析中不會“考慮” 上述七個項目，但是在某
些情況下值得考慮。
設計人員需要熟悉的另一個術語是“投資回報率” 或簡稱為 ROI。這類似
於前面所述的“收支平衡點” ，但提出的問題略有不同。在與上述相同的問題中
（選擇 A 和 B），該問題將提出：
4000 美元的工具降低 5 美元零件的單價的投資回報是多少？一旦知道了新
的加工件價格（ 1 美元）並訂購了數量（例如，每月= 200 個零件/月），則 ROI
= 5 個月。因此，基本上 4000 美元的投資回報將為 5 個月。
本章小結第 1 章向我們介紹了電子產品外殼的設計。由於我們並不孤單，因此
本章還定義了設計中涉及的其他主要團隊及其通常的功能。本章向我們介紹瞭如
何將設計視為“成功” ，以及設計如何滿足（或超過）定義的產品要求。
本章將帶您進入幾個“設計方案” ，從“完全定義” 的規範到簡約的規範，
我們應有盡有。
我們定義了以“素描” 或“高度詳細” 模式進行設計的方式。討論了一般
設計過程中設計評審和良好溝通路徑的需求。
最終，工程經濟學的主題開始了。這將在第一章中進一步放大。

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