工程設計概論

Engineering Design

Solidworks作品 Bad Design
Project I--電動牙刷 Project II--圖書館借書系統

 

SolidWorks作品

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開關蓋組合件 開關蓋(單) 開關蓋(雙) 螺絲
開關蓋(修邊) 不知名零件1(底) 不知名零件1(上) 蠟燭
燭台蠟燭組合件(側面) 燭台蠟燭組合件(上面) 花瓶 牙膏?

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Bad Design

1.改善產品-麥當勞紙袋 2.原產品問題
3.改善方法(從材料方面) 4.改善方法(從尺寸方面)
5.改善方法(從拿取方式方面) 6.未來改進方向

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Project I--電動牙刷

Abstract Introduction Mission Statement Customer Needs Analysis
External research Benchmarking Product Dissection Concepts generation
Black box model Concepts Selection Concepts Scoring Embodiment Design

Conclusions

Abstract

本次產品是以設計出一個攜帶方便的電動牙刷,

根據顧客的所需,以得知牙刷的設計重點在於外觀、功能、人體工學、衛生,

並根據其子項目利用AHP算出權重,並根據此權重分析出設計重要性的排名,

再根據專利查出規格,並拆解牙刷的個體分析,然後設計出創新的牙刷。

在分析的過程中,我們新設計和新的功能,

融入夜燈及流線型的日夜間皆適用的攜帶型牙刷。

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Introduction

現代人都注重口腔清潔,睡前起床一定刷牙,傳統使用牙刷清潔牙齒,

逐漸地電動牙刷的發明看起來似乎有效率多了,

但其實根據研究,只要正確的刷牙,其實牙刷與電動牙刷的清潔功能是相同的。

然而,對於不方便的人例如:像孕婦、老年人,電動牙刷還是較方便,較不怕清不到死角,

科技使牙刷符合人體工學也增加潔牙及保護功能, 因此電動牙刷也必須不斷進步以符合人們的需求。

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Mission Statement

現代人生活節奏越來越快,飲食習慣也較以往不同,

因此牙齒保健成為重要議題,為達到隨時飲食完能刷牙保持口腔清潔的目的,

隨身攜帶型的牙刷變成為我們設計主要重點,我們初步歸納出產品應具有以下特色:

1.音波震動
2.時尚流線型
3.壓力(感測)緊示燈
 4.內儲牙膏
5.電磁感應充電器(防觸電)
6.背磁握把(放置方便)

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Customer Needs Analysis

我們將顧客需求分為四個構面:(1)外觀、(2)功能、(3)人體工學、(4)衛生。

四個構面分別包含3744個共18個子項目(顧客需求)

藉由小組成員的使用經驗及綜合討論的結果,用兩兩比較的方式,

分別決定四個母項目的相對權重,以及其子項目的相對權重,再將其結合得到我們所要的總體比較。

詳細資料

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External research

專利一:電動牙刷刷頭

專利二:電動牙刷本體

專利三:電動牙刷用本體
專利四:含有把手之電動牙刷充電座
專利五:電動牙刷用之充電座

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Benchmarking

1.      Panasonic(EW-DS11):機體較小(16cm),外型設計類似口紅,功能較偏向攜帶型,但刷頭震動次數大於10000(/分鐘),表示在內部構造上精巧度不差,以及EW-DS11在外型上的時尚感頗受女性消費者喜愛。從網路上使用者經驗可以得知這款的細小刷頭與攜帶方便性評價不差。
2.      歌林(NTB-01B):此款最大特點就是採用杜邦超軟高彈力刷頭,能刷頭細小可深入牙縫較深處,而且防水範圍為全機體。
3.      羅密歐(HT-B201)HT-B201機體大小介於上面兩種,但刷頭震動頻率卻是最高,因此可能較適合牙體較穩定的使用者(老人、兒童可能較不適用),抗菌刷頭也是一個吸引人的防水範圍能包含整個機身較能免除觸電的問題,而刷頭採杜邦超軟彈力刷頭為目前市面上一種趨勢。

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Product Dissection

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Concepts generation

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Black box model

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Concepts Selection

Selection Criteria

A

彈性軟毛杯型刷頭

B

美白刷頭

C

伸縮型握把

D

背磁握把

E

內儲牙膏處

F

旅行充電器

Ease of handing

Ease of use

Readability of settings

metering accuracy

Durability

Ease of manufacture

Portability

0

+

+

0

0

0

+

0

0

0

0

-

-

0

+

+

+

0

0

0

+

0

+

+

0

0

-

-

+

+

0

0

0

-

+

0

0

0

0

0

0

0

Sum +’s

Sum 0’s

Sum -’s

3

4

0

0

5

2

4

3

0

0

3

4

3

3

1

0

7

0

Net Score

Rank

Continue?

3

2

Combine

-2

5

no

4

1

yes

0

4

no

2

3

Combine

0

4

no

Selection Criteria

G

乾電池

H

鋰電池

I

流線型

J

旋轉刷頭

K

音波震動

Ease of handing

Ease of use

Readability of settings

metering accuracy

Durability

Ease of manufacture

Portability

0

0

-

0

-

-

0

+

+

+

0

0

-

+

+

+

0

0

0

0

+

0

0

+

0

-

0

0

0

+

0

+

0

0

0

Sum +’s

Sum 0’s

Sum -’s

0

4

3

4

2

1

3

4

0

1

5

1

2

5

0

Net Score

Rank

Continue?

-3

5

no

3

2

Combine

3

2

Combine

0

4

no

2

3

Combine

旅行式充電器廣泛應用在市面上各種電器,因此我們以旅行式充電器當基準(全為0)


評比標準:ease of handingease of usereadability of settingsmetering accuracy
         durability
ease of manufactureportability


評比項目:彈性軟毛杯型刷頭、美白刷頭、伸縮型握把、背磁握把、內儲牙膏 
           
處、一般乾電池、鋰電池、流線型、旋轉刷頭、音波震動


由評比分數得知伸縮型握把在各方面分數為最高,

因此繼續下一階段scoring

而其中包括彈性軟毛刷頭、內儲牙膏處、鋰電池、外觀流線型、音波震動則排23名,

因此對此五個項目做combine,進行下一階段。

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Concepts Scoring

 

Concepts

 

A+E+H+I+K

伸縮型握把

Selection Criteria

Weight

Rating

Weighted Score

Rating

Weighted Score

Ease of handing

10%

4

0.4

3

0.3

Ease of use

25%

4

1

3

0.75

Readability of settings

10%

2

0.2

4

0.4

Dose metering accuracy

10%

3

0.3

2

0.2

Durability

15%

4

0.6

3

0.45

Ease of manufacture

10%

3

0.3

3

0.3

Portability

20%

3

0.6

3

0.6

Total Score

3.4

3.0

Rank

1

2

Continue?

Develop

No

因為我們目標為設計出一款攜帶型電動牙刷,

使用難易性、可攜性、耐用是比較重要的因素,

以及從網路上使用者經驗分享發現,

操作上的簡易度也佔使用者對產品很大的觀感,

而可攜帶性正是我們主要訴求,

所以我們對Ease of usePortabilityDurability各給與25%20%15%的權重。

而其他項目對我們產品設計訴求較為平均,因此都給予10%

最後,根據給予不同的權重,

我們採取Total Score較高的A+E+H+I+K項目,

當我們的主要concept目標,

彈性軟毛杯型刷頭、內儲牙膏處、鋰電池、流線型、音波震動。

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Embodiment Design

 

開關裝置:旋轉式,中間有個分界線,當順時針轉動時on,當逆時針轉動為擠出牙膏,且在旋轉處亦有防滑設計。
握把:本體為橢圓形,預計符合人體工學的流線型,且設計成極簡風格。
刷頭:設計成軟性杯型刷頭,更符合牙齒本體的形狀。
充電座:此為電磁感應充電處,因電磁感應充電接觸地方無金屬部分,長時間放在潮濕處較安全。

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Conclusions

電動牙刷設計重點在於外觀、功能、人體工學、衛生,

我們透過客戶需求調查了解需求,並拆解牙刷個體,分析其結構成分,

然後再透過概念產生、評比的方法,分析哪幾種在設計上會有比較大的重要性,

在分析的過程中,我們新設計有內儲牙膏、旋轉式開關及融入流線型的日夜間皆適用的攜帶型牙刷。

我們設記此款攜帶型電動牙刷有別於一般對電動牙刷體型大的印象,

也較不怕清不到死角,科技始終來自於人性,

因此電動牙刷也必須不斷進步以符合人們的需求以及具有藝術感。

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Project II--圖書館借書系統

Abstract Customer Needs Patent Search Benchmarking
Black Box Model Concept Generation Classification Tree Concept Selection

Abstract

去圖書館借書,是大多數學生會做也必須做的事情。

圖書館的借書、蒐尋書的流程雖稱不上是一種阻力,但還是沒有到非常方便的地步,

所以我們要改善圖書館借書的流程以及設施,讓所有的學生、民眾能夠輕易地借到自己想看的書,進而達到終生學習的目的。

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Customer Needs

用此矩陣連結顧客需求以及工程特性

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Patent Search

1.圖書館用之便利尋書架
2.標籤夾
3.檔案書籤同步
4.實體物件排序設備
5.無人圖書館集書盒
6.圖書館自動管理裝置
7.使用附有射頻辨識標籤之物品的庫存系統
8.用於辨別文獻之同名作者的系統及方法
9.射頻辨識(RFID)標籤

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Benchmarking

主要針對各大學網站圖書館搜尋介面及少數硬體設備進行比較,

快速檢索為在搜尋一開始時就可輸入名稱並選擇所需的書籍種類,

可幫助人們快速找到自己所需書籍,圖書類型分類則是搜尋到書後,可看到此書被歸類在哪一部分,

省電硬體是為節省能源所建置,在無人進入不需要光源時燈不會打開,

減少能源的浪費,並在感應到人進入後自動開啟,牌架為設置在書櫃上指示書籍索書號排序。

由上圖表格可發現,清雲大學的圖書館搜尋介面及硬體設備都相當齊全。

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Black Box Model

輸入電能、欲找書的人以及找書的信號,藉由一系列的轉換,輸出找到書的人以及完成借書的信號。

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Concept Generation

l   1:在每本書上加入RFID標籤,以及在書架上、閱讀桌上、暫時還書架上加入偵測器,可再查詢階段就能知道他大概的位置。

l   2:圖書館贊助一定比例金額給欲借閱新書籍者購買新書,規定依一定期間內為讀者所有,期限過後此書產權就歸為圖書館。

l   3:在書架的側面(走廊端)設置吊牌(類似高中班級的班牌),讓讀者在走廊即可清楚辨識所要找的書大概位置。

l   4:在書架內部(放書的小架上)設置燈號,當讀者從電腦確定要找書之後該書放置的書架就會啟動,而若同書架有多個人尋找則使用不同燈號區別(會在電腦查詢時的時候區別燈號,第二個查詢者要查時即會區別燈號)

l   5:做出一種APP,它內建圖書館的地圖,以及在圖書館內部建置一對應此APP的定位系統,使讀者能夠做導航的動作。

l   6:同時攜帶RFID借書證及欲借書刷出閘門時就可完成自動登記。

概念示意圖

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Concept classification tree

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Concept Selection

查詢過程

替代方案

找書過程

借書過程

總合

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