产品设计筹划撰写指南（一）：结构设计

又到年底啦，年度总结你准备好了没？复盘2019年，你的收成有多少，发展有多少？

今年的职业生涯里，我创造了一个很随意马虎被忽略的东西，很多产品朋友对其的态度都是又爱又恨，那便是“文档”。
产品开拓韶光紧张的情形下，很多人就选择敷衍了事，由于“内容都装在脑筋里嘛”，等到项目复盘，或者产品出问题了，再想要回过分来看看当时是收到若何的需求，又是怎么定的方案，就常常是抓瞎，只好回溯不靠谱的影象，结果也每每是项目的进展偏离最开始的目标，不出问题还好，一出问题项目组成员相互扯皮。

文档的有无是一方面（产品生命周期里详细涉及哪些文档，可以参考下我之前的文章《我的PM进阶之路》），文档的内容充足程度决定了它能否真的具有帮你查缺补漏的浸染。
很多的产品经理都是入行没多久，大学以及事情中也没有受到良好的文档撰写干系的培训，写出的文档良莠不齐：根本好些乐意思考的产品经理，写出的内容还算切实有物；刚刚打仗所处行业、根本差的的产品经理，写出的文档常常是丢三落四，抓不住重点。

实在文档的撰写是一门大学问，我也说不上精通，不过产品生涯里也在一直的磨砺这方面的能力，多少有了点积累。
回顾19年，对我事情影响最大的，还是“产品设计方案”，数次救我于水火，也数次陷我于尴尬。

对付硬件产品而言，产品设计方案的撰写是一个别系性工程，概因硬件产品本身涉及面很广，从硬件设计、软件设计、构造设计到工业设计，方方面面都包含在内。
若要写出一份合格的文档，能起到提要挈领和虔诚记录的浸染，就必须要做到八个字——“细致深入，清晰易懂”。

我操持用一系列文章来有重点的先容产品设计方案的几大板块，不但是和大家磋商该当套用若何的模板，更主要的是帮助大家理解产品设计时该当把稳的要点。
须要时候记住，文档是为产品做事的，我们是产品经理而不是文档经理。

本日所讲紧张环绕“构造设计”进行，后续还有“硬件设计”和“软件设计”，敬请期待，欢迎来踩。

一、设计概述

通过构造设计概述，文档阅读者能快速产生直不雅观印象，把握产品的设计理念。
因此在进行详细设计解释前，须要对基本构造设计思想做出阐述：

剖析该产品的构造需求，以及硬件、工业设计对构造设计的限定和定位；解释构造的基本设计思路和环保哀求，包括可拆卸性、可回收性和节能哀求；简要解释通过何种构造形式实现硬件、工业设计等方面的基本需求。

二、性能设计1. 热设计

硬件产品在利用时总是会发热的，热量紧张来自于电流。
通电器件上的导体，其内阻虽然很小但总是客不雅观存在的。
因此，电流利过导体时会花费一部分的电能，转化为热能使导体温度升高，并加热周围的别的物质。

产品正常的发热是许可的，但即便是正常运行的设备，如果没有做好热设计，使得热量累集不散，温度持续升高，一定条件下会导致过热，影响产品性能，乃至导致产品破坏。

紧张有以下影响：

电子元器件：高温可使半导体元件热击穿，可使电子元器件的性能变劣；绝缘材料：温度过高，有机绝缘材料将会变脆老化，绝缘性能低落，材料的利用寿命也将缩短；电打仗：温度过高，电打仗两导体间打仗电阻明显增加，温度迅速升高，乃至会使触头发生熔焊。

不过，设计精确、生产精确、正常运行的设备，其最高温度和周围环境温度之差（即最高温升）总是处于许可范围内的。
系统内不同模块的许可温升有一定差别，产品热设计的终极目的便是保障系统的温升始终处于合理范围内。
而这须要做到两点，模块级别的散热和系统级别的散热。

以是在撰写热设计方案时，须要从以下三点动手：

模块的散热哀求：明确模块对散热流量/流速及散热心况的哀求。
特殊是对付外购模块，若其本身不具备散热能力，需系统为其供应散热，则须要将该项作为鉴别验证项目，必要时可以哀求供应商供应剖析测试报告（用于对该模块散热需求的合理性和精确性进行剖析）；系统的散热或加热办法：给出系统应采取的散热办法和担保低温启动的加热办法，散热办法有自然散热、强制风冷、热交流器等；加热办法紧张有薄膜加热片；系统散热保障性哀求：包含冗余设计和掩护安全性设计两点解释。
冗余设计是指散热系统在局部性故障时，别的部分仍能担保产品的散热安全；掩护安全性设计，是指散热系统整体或部分失落效时，在许可的掩护韶光内担保产品安全运行的方法。

2. 噪声掌握设计

部分硬件产品因其内部包含噪声源，运行时并不总是安定悄悄的。
机器腕表的齿轮啮合音，无人机的风翼呼啸音，AGV的电机旋转音等，大小不一。
有的噪音在利用时很难察觉，完备融入环境底噪；而有的产品，由于没有做好噪声掌握，时常给用户体验带来负面影响。

机器噪声按机理的不同分为以下三类：

空气动力性噪声：由气体振动产生，紧张来源是风扇；机器性噪声：由固体振动产生，紧张来源是齿轮、轴承和壳体振动；电磁性噪声：由电磁振动产生，紧张来源是电动机、发电机和变压器。

对付一样平常消费级产品而言，风扇是紧张噪声源。
噪声常以分贝(dB)来作为评价标准，每升3dB噪声就约扩大一倍，超过50dB就会使民气乱如麻。
噪声掌握设计的终极目的便是保障产品的噪声始终处于能被用户接管的门限值以下。

而这须要重点解释以下三点：

噪声上限标定：参考《噪声掌握设计规范》，并根据产品利用环境、干系噪声标准（如ISO7779）及国内外竞品的综合剖析，来确定产品的噪声上限；噪声源的掌握：从风扇选型、风扇转速掌握和风扇本身噪声等方面进行设计与剖析（以空气动力性噪声为主进行剖析）；噪声传播的掌握：紧张是从风道的设计出发进行剖析，风道的利害直接决定了风阻的大小。
风阻极大影响了风扇叶片的振动及其产生的噪音，同时影响了空气流经阻碍物表面时气流分离引起压力变革而产生的噪音。

3. 三防（防霉、防潮、防盐雾）设计

严厉的环境条件会引起硬件产品中金属和非金属材料发生堕落、老化、性能显著低落等各方面的毁坏。
现在的“三防”因此提高产品的环境可靠性为目标，包括防霉、防潮、防盐雾、防老化等各种内容，其终极目的是防止堕落。

霉菌、湿润和盐雾对付产品的影响存在一定的差异：

霉菌：对付绝缘材料和工程塑料构造件的影响最大，易破坏底材，改变材料绝缘性能；湿润：对付产品整体的影响都很大，易全面提高各种堕落的强度；盐雾：对付金属电镀构造件的影响最大，易产生电化学堕落，导致锈蚀。

构造件根据运用环境不同可分为Ⅰ型和Ⅱ型，前者是指直接暴露在自然环境中并受到雨、雪、日光和风沙直接浸染，后者恰好相反。
产品可能包含一种或两种构造件，三防设计须要完成各构造件材料及其表面防护层的设计选用方案，并对其可行性进行剖析。
三防设计的终极目的是提高产品的可靠性并延长产品利用寿命。

总的来说须要涵盖以下两个方面：

材料及加工工艺选用：需分别解释各型构造件所哀求利用的材料种类，对付非金属材料应把稳选用防霉型材料，不理解材料防霉性能时应哀求供应厂家防霉实验报告。
一样平常来说，不锈钢材料较铁合金材料有较高的耐候性；防锈铝LF6较一样平常的硬铝有更高的耐堕落性；FR-4型覆铜板性能优于一样平常PCB印刷板材；硅橡胶比丁晴橡胶耐候性更好……各材料的表面防护方法：分别解释不同材料的Ⅰ型和Ⅱ型构造件应采取的表面处理办法；同时应供应各种表面防护方法所应达到的防护性能指标。
一样平常来说，金属材料有阳极氧化、表面发黑等转化膜防护方法，也有电镀金属、喷涂金属、搪瓷、喷漆等覆层防护方法；PCB须要印制阻焊膜，组装调试完成后两面喷涂“三防漆”；电缆在连接处灌胶或套上热缩套管……

4. IP防护设计

某些硬件产品在利用时会碰到较为苛刻的环境，如雨水景象、浴室及沙漠环境，常见的便是智好手机。
这是苹果官方的解释：

iPhone XS和iPhone XS Max可防溅、抗水、防尘，在受控实验室条件下经测试，厥后果在IEC 60529标准下达到IP68级别（在最深2米的水下勾留韶光最长可达30分钟）。
防溅、抗水、防尘功能并非永久有效，防护性能可能会因日常磨损而低落。

IP防护等级即为防水防尘等级，以IP67为例，根据GB4208-2008，这一等级有两层含义：

IP6X表示，外壳在对固体异物进入的防护等级上可达到“尘密”级，即设备能完备防止尘埃进入，设备在扬尘环境下可正常事情；IPX7表示，外壳在防止水进入的防护等级上可达到“防短韶光浸水影响”级，即设备在浸入深1m的水下30min后，仍可正常事情。

当然防水防尘等级也并非越高越好，毕竟等级越高，所须要的本钱越高。
一样平常来说IP5X等级的防尘就不会引起电气间隙、电弧等问题（会影响连接器等的打仗）；IPX6等级的防水即可防滴漏、防水喷溅。
IP56级别的消费级产品可以知足绝大多数人的需求。
IP防护设计的终极目的是在掌握本钱的条件下尽可能提高产品的可靠性及耐用性。

因此须要撰写以下三个方面内容：

防尘：根据IPXX的总体哀求，给出密封构造设计方案；同时根据构造设计和热设计，解释在非密封处（如透风口）加装防尘物的方法。
其余，对付危害较大的“细尘”，通过常规手段进行防护的效果有限，以是须要解释如何通过产品内模组的布局和热设计综合考虑进行防尘；防水：根据IPXX的总体哀求，解释防滴漏、防水喷溅的构造设计方案，以及密封、构造排水等方法。
综合考虑产品各种接口的构造形式，防水密封材料的选择，防水接插件的选用，材料的抗老化性等各种成分；防异物：对付室外产品，须要解释如何防止人为或自然性的毁坏。

5. 屏蔽设计

硬件产品受强电设备滋扰或系统内部的电磁影响（含射频器件的硬件）造成性能低落或不能事情，是电磁滋扰最为常见的危害，破坏效应归纳起来紧张为：

高压击穿：当器件吸收电磁能量后可转化为大电流，在高阻处也可转化为高电压，可能引起接电、部件或回路间的电击穿，导致器件破坏或瞬间失落效；受瞬变滋扰：器件可能因功率过大的瞬变电压造成短路破坏；若能量不敷，瞬变电压不敷以急速破坏部件，但会使其性能低落、影响功能、丢失数据；反复的瞬变电压还会造成器件潜伏性的破坏征象；浪涌冲击：微波能量在金属壳体上感应产生脉冲大电流，像浪涌一样在壳体上流动。
壳体上的缝隙、孔洞及外露引线会将一部分浪涌电流引入壳内电路，就足以使内部的敏感器件破坏；影响电路正常事情：电磁滋扰对仿照电路的影响随滋扰强度的增大而增大，直接影响事情性能；对数字电路，电磁滋扰随意马虎导致旗子暗记电平的变革，从而影响数据传输的准确性。

电磁屏蔽的事理是由金属屏蔽体通过对电磁波的反射和接管来屏蔽辐射滋扰源的影响。
金属屏蔽体一样平常采取铁、铜（洋白铜）等高磁导率的材料，同时设计成盒、壳等封闭壳体。
屏蔽设计的终极目的是保护产品内部敏感器件，同时降落内部电磁滋扰源对系统内外的影响。

因此须要撰写以下三个方面内容：

确定屏蔽需求：根据产品EMC设计方案哀求，提出整机构造屏蔽需求；描述屏蔽方案：解释屏蔽的级别（机柜级屏蔽、模块级屏蔽等），屏蔽体的方案（或者解释采取哪种标准模块）。
金属屏蔽体的焊接形式（单件式、两件可拆卸式、卡扣式等），是否预留散热孔（孔径及孔间距等参数）须要明确解释。

6. 安全设计

构造安全是常常被忽略的一点，但是一旦产品涌现问题，每每就能追溯到安全设计不合规范的地方，因此还是要加以关注：

根据产品所在行业的安全标准（如IEC60950、EN60950、UL1950、GB4943-2000等），解释产品的构造防火外壳、非金属材料的阻燃等级、产品的稳定性和强度、电连续性能以及电气间隙、警示标签方案等特性应符合这些标准中的规定。

三、交互设计

产品在其全体生命周期中时候在与人产生联系。
对付设计、生产、包装、运输，利用、售后、丢弃、回收中的任一阶段而言，产品总因其自身的特性，与人产生或好或坏的交互。
因此我们不仅须要关注产品的设计属性，还要关注产品的“交互属性”。
当然对付不同产品，可以有选择有重点的就以下几点进行阐述。

1. 整机可装置性设计

在这里先给大家先容一下“面向制造的设计”(Design for Manufacturing, DFM)。
DFM是产品全生命周期设计的主要内容，是天下上比较前辈的新产品开拓可制造性剖析技能。
实施DFM的目的是使设计的产品易于制造，易于装置，在知足用户需求的条件低落低本钱，缩短开拓周期。

DFM内容很深很广，我们在这里可以重点关注整机可装置性设计，详细如下：

整机装置过程剖析：确定主要的装置点，并给出指标哀求（如尺寸、重量、公差等）；走线和走纤剖析：解释布线哀求；提出走线走纤路径和空间哀求（如走线空间哀求，旗子暗记线之间是否相互滋扰以及如何防滋扰的哀求）；提出外露线缆的保护材料哀求；确定线缆的固定方法。

2. 包装运输设计

这里包含两层观点，包装和运输。
很多产品如索尼PS4主机，一样平常在家中固定位置摆放利用后基本不须要携带外出，故厂家仅供应包装盒作为运输时的收纳保护；而对付如大疆Mavic Mini无人机此类产品，因用户对付便携性和易携带性的主要需求，还准备了一个定制的包装盒，能够妥善收纳各大小配件并供应一定的保护。

总的来说，产品受众、利用办法的不同，决定了包装运输设计的大略单纯程度。

进行包装运输设计的解释时，须要关注以下两点：

明确产品的基本特色，明细如下：

产品化学易损性：有机/无机材料、有/无表面防护哀求；产品物理易损性：产品形状、最大形状尺寸、重量、重心肠位、可承压位置、可固定位置等；产品强度及易损性：易碎品、精密品、坚固品；包装形式：工业包装（运输包装）和商业包装（发卖包装）均要解释，含包装材料、包装数量解释。

解释产品包装防护哀求：包括防水、防潮、防静电、防震、防霉、防虫、防尘、防辐射、防盗、危险品、军品等。

3. 可掩护性设计

大家都不肯望自己买的硬件产品是一次性用品，以是必须要对产品的可掩护性加以关注，不仅是提升产品寿命提高用户粘性，也能减少产品的售后本钱。

紧张有以下两个层面：

（1）解释状态指示：解释产品的告警灯（如果有的话）或其他告警办法所表明的产品状态，供应大略单纯掩护方法清单；

（2）指明需掩护的部分（包含两个方面）：

需定期改换（清洁）的部分：解释防尘单元/易损器件的洗濯/改换办法，最小的洗濯/改换间隔期，洗濯/改换办法及其哀求；需掩护的部分：解释风扇、单板、易破坏器件线缆等的掩护，解释这些模块的掩护需求和哀求、限定条件等。

理解背后的道理，借助框架模板，通过反复的演习才可以提高产品设计方案的撰写水平。

希望本篇指南能帮助你稍加深入理解构造设计时需把稳的要点，进而提升文档水平。
共勉。

本文由 @Smile 原创发布于大家都是产品经理。
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