Глоссарий. Основные термины в промышленном дизайне и инжиниринге

Что имеют в виду, когда говорят: «промышленный дизайн», «дизайн продукта», «эргономика устройства», «инжиниринг»? Расшифровываем. Часть 1 — промдизайн, эргономика и инжиниринг.

Промышленный дизайн (также промдизайн, индустриальный дизайн) — это процесс проектирования физических изделий (вещей, приборов, устройств), включающий разработку внешнего вида, подбор материалов и выбор технологий производства. При этом обязательно учитываются эргономика, функционал изделий, пользовательский опыт и ограничения производства.
Это значит, что вещь должна быть не только красивой, но и удобной для использования, полезной, пригодной для изготовления и иметь приемлемую себестоимость.

Коротко: промышленный дизайн — это проектирование функциональных, удобных и эстетичных товаров для массового производства, от смартфонов до автомобилей. Практически все вещи, которые нас окружают, создаются командами промышленных дизайнеров.

Дизайн продукта — проектирование изделия, ориентированное в первую очередь на исследование потребностей пользователей и решении их проблем, а также бизнес-цель — увеличение продаж.

В отличие от промышленного дизайна, который сфокусирован на разработке внешнего вида вещей и их физической оболочки, дизайн продукта охватывает почти весь жизненный цикл изделия: от исследования «болей» пользователя до ежедневного использования и утилизации.

Понятия «промышленный дизайн» и «дизайн продукта» часто смешивают или путают Запомнить разницу легко: дизайн продукта — широкое понятие, или стратегия, промышленный — узкое (тактика).

Дополним: термин все чаще применяют не только к разработке физических, но и цифровых продуктов — приложений, веб-сайтов, программного обеспечения.

Он же дизайн, ориентированный на человека, а также человекоцентричный дизайн.  Подход в дизайне, основанный на выявлении реальных потребностях пользователей и их поведении, предпочтениях, а также сценариях использования вещи.

Коротко: сначала устанавливают, какие люди будут пользоваться вещью, в какой ситуации, какие у этих людей есть привычки, какие они обычно испытывают трудности при использовании продукта, и только потом придумывают решение, а не наоборот.

Принцип человеко-ориентированного дизайна активно разрабатывался в системе «Кансей инжиниринг» (Kansei/Affective engineering) в 1970-х годах. Одним из первых проектов, где был применен этот подход, стал автомобиль Mazda MX-5 Miata (1989 год).

При разработке машины в первую очередь учитывалось ее эмоциональное воздействие на водителя: например, как он ощущает поездку, как воспринимает звук мотора и взаимодействует с автомобилем. Неспроста в авто премиум-класса особое внимание уделяют даже звуку, с которым закрывается дверь. 

На основе принципа кансей были переосмыслены и перепроектированы холодильник Sharp, фотоаппарат Sharp, экскаватор Komatsu, упаковка для косметических продуктов Deesse’s и многие другие объекты.

Дизайн-исследования — это систематический сбор и анализ данных о пользователях, их поведении, мотивах, проблемах (иногда говорят «болях») и среде использования продукта. Исследования позволяют понять, как человек взаимодействует с вещами.

Результат сбора этих данных — конкретные факты и требования, на основе которых принимаются дизайнерские и инженерные решения: например, форма ручки, усилие нажатия кнопки, расположение разъёмов, материал корпуса.
В дизайн-исследования могут входить такие методы, как глубинные интервью (CustDev), антропометрические измерения, юзабилити-тестирование (живое взаимодействие с физическим прототипом или макетом продукта), анализ продуктов конкурентов и др.

Например, прежде чем спроектировать погружной блендер, проектировщики выясняют, как люди достают устройство из кухонного ящика, как держат, что делают после использования, какие обычно неудобства испытывают (брызги жидкости, слишком короткий шнур питания и пр.).

Дизайн-исследования нужны для того, чтобы в итоге получился удобный и функциональный продукт, которым можно начать пользоваться, почти не читая инструкцию к нему.

Дизайн-стратегия — это долгосрочный план, который определяет направление развития продукта на несколько лет вперед. Эта стратегия связывает внешний вид и функциональность продукта с бизнес-целями компании и ожиданиями пользователей. 

Она отвечает на вопросы: «Для кого мы делаем продукт? Чем он лучше аналогов? Какой будет наша узнаваемая фишка во всех моделях?». В отличие от промышленного дизайна (тактика: как сделать удобно), дизайн-стратегия — это выбор направления и приоритетов.

В дизайн-стратегию входят анализ рынка (например, большая часть чайников — белые или серебристые, а мы сделаем красный), выбор целевой аудитории (занятые люди — чтобы они, поднимаясь на лифте, могли через интернет дать команду IoT-чайнику вскипятить воду), формирование ДНК бренда (чайник обтекаемой формы, без выступающих углов), а также фиксация компромиссов (жертвуем дешевизной, но выигрываем в эргономике). 

Стратегия также задаёт правила по цветам, материалам и обработке поверхности (CMF).

Пример: вместо того чтобы делать очередную белую пластиковую коробочку, которую пользователи прячут за шкаф, была выбрана дизайн-стратегия «датчик как элемент декора». Результат — минималистичный плоский корпус из дорогих материалов, похожий на дизайнерский аксессуар. Бренд пожертвовал себестоимостью (условно: продукт получился на 40% дороже плана), но выиграл в узнаваемости и продажах.

CMF (Color, Material, Finishing) — область промышленного дизайна, отвечающая за цветовые, тактильные и декоративные характеристики продукта. CMF работает на уровне сенсорного восприятия: как продукт выглядит, ощущается и даже «звучит» при касании.

Почему это важно? CMF напрямую формирует эмоциональную связь с пользователем и влияет на восприятие ценности продукта. Грамотный CMF повышает привлекательность, вовлеченность пользователей и конкурентные позиции продукта на рынке, в то время как непродуманные цвета и дешевые материалы могут обесценить даже технически сильный продукт. Такие компании как Volkswagen, Samsung, Philips, Nokia, Nothing имеют собственные CMF-отделы.

Если совсем просто: цвет (какой оттенок), материал (металл, пластик, ткань, силикон) и обработка поверхности (гладкая, шероховатая, рифленая, матовая или глянцевая).

Например, дорогой автомобиль отличается от бюджетного не только техническими характеристиками, но и тем, как ощущается покрытие руля, материалом обивки сидений, отделкой салона.

Пользовательский опыт / User Experience (UX) — опыт взаимодействия пользователя с продуктом на всех этапах его жизни: от распаковки до утилизации.

Понятие UX сегодня используется в основном применительно к веб-разработке, но оно относится к любым физическим продуктам — от доводчика двери до промышленного станка. UX включает удобство использования, понятность, эмоции и даже реакцию на мелочи — радует продукт или разочаровывает. Например: легко ли его мыть, не скользит ли его ручка в мокрых пальцах.

Например, пользовательский опыт (UX) кофемашины — это ответы на вопросы: удобно ли заливать в нее воду? Понятно ли, куда вставлять капсулу, с первого взгляда? Легко ли мыть машину? Не работает ли она слишком шумно? Если есть хотя бы один отрицательный ответ, то UX у кофемашины плохой. Даже если кофе она делает отличный 🙂

Подход к проектированию с учётом производства, сервиса и надёжности изделия. 

Это целое семейство подходов, где «Х» означает что-то важное. Например, DFM (Design for Manufacturing) — разработка для производства, DFA (Design for Assembly — разработка для быстрой сборки продукта и т.д. 

Допустим, если вы проектируете корпус пылесоса с защёлками вместо винтов (DFA), то время его сборки сокращается с условных 5 минут до 30 секунд.

Инжиниринг продукта — это разработка конструкции изделия: разнообразные расчеты (например, на прочность, растяжение), выбор материалов, готовых (так называемых покупных) компонентов, технологий производства, компоновки, проверку работы электроники (если имеется), 3Д-моделирование в САПР (CAD), установление допусков, подготовку конструкторской документации, BOM-спецификаций и пр.

Если дизайн отвечает за внешний вид вещи, то инжиниринг — за ее функциональность и возможность изготовления. Например, дизайнер предложил красивый тонкий цельнометаллический корпус ноутбука, но без вентиляционных отверстий. Инженеры рассчитают тепловыделение компонентов устройства и либо потребуют изменить дизайн, либо спроектируют альтернативные способы охлаждения.

Эта стадия разработки продукта превращает дизайн-концепцию в физическое изделие, пригодное для производства.

3D-моделирование — это создание трёхмерной цифровой копии изделия в специализированном программном обеспечении (САПР, или CAD). Модель показывает форму, размеры, пропорции и пространственное расположение деталей. Промышленные дизайнеры часто разделяют 3Д-модели на два основных вида. 

• Визуализационные (дизайнерские) модели — используются для презентаций, рендеров и согласования внешнего вида продукта. В них, как правило, нет точных размеров (однако соблюдены пропорции), могут отсутствовать какие-то элементы или их проработка. Допустим, дизайнеры представляют заказчику варианты внешнего вида прибора, но в разъемы в модели обозначены только условно. Прорабатывать детально нет смысла, пока непонятно, выберет ли клиент именно этот вариант. 

• Инженерные (конструкторские) CAD-модели — содержат точные размеры, допуски, материалы и информацию о сборке. Именно по таким моделям изготавливают детали на станках. Например, в CAD-модели шестерни проработано все: точные размеры (диаметр, ширина, габариты и форма зубьев), допуски на отверстие, шероховатость поверхности и материал.

Коротко: 3Д-моделирование — это создание цифрового макета вещи. Для оценки внешнего вида изделия достаточно эскизов и дизайнерской модели. Для промышленного изготовления нужна уже конструкторская. Однако для 3Д-печати (например, макета) подходят и та, и другая.

CAD-моделирование (моделирование в САПР, системах автоматического проектирования) — это создание точных цифровых 3Д-моделей изделия: с реальными размерами, допусками, проработкой деталей. CAD-моделирование — узкий вид 3Д-моделирования. Иногда CAD-модели называют конструкторскими.

Например, в CAD-модели корпуса ручного измерительного прибора проработано всё, начиная от толщины стенок и внутренних посадочных места под плату до уклона стенок и отверстий под винты.

CAD-модели обязательно нужны для запуска производства изделия, однако их одних недостаточно: изготовителю нужно предоставить полный комплект конструкторской документации.

Инженерные расчёты — это компьютерное моделирование физических процессов для проверки инженерных решений до создания реального прототипа.

CAE (Computer-Aided Engineering) позволяет найти слабые места продукта виртуально, не изготавливая и затем не ломая физические прототипы. Например, CAE покажет, треснет ли пластиковый корпус при падении с метровой высоты, может ли возникнуть перегрев платы и где именно, протечет ли в корпус жидкость, выдержит ли деталь нагрузку и пр.

Коротко — CAE позволяет выявлять критические дефекты продукта еще на этапе проектирования, а не после изготовления образца.

CAE может включать расчеты на прочность (FEA — Finite Element Analysis, метод конечных элементов) и деформацию, тепловые, вибрационные, динамические, термомеханические и другие расчеты.

Конструкторская документация (КД) — это комплект чертежей, 3D-моделей, спецификаций и текстовых требований, по которым изготавливают и собирают изделие. Обычно в комплект КД входят:

• сборочные чертежи (assembly);
• чертежи каждой детали;
• спецификации (BOM) со списком всех компонентов;
• требования к допускам и посадкам;
• требования к покрытиям, термообработке, шероховатости;
• условия приёмки и контроля качества.

Чем полнее комплект КД, тем выше шансы на то, что продукт хорошо сделают с первого раза, и он будет выглядеть так, как вы ожидаете.

Иногда конструкторскую документацию нужно адаптировать под требования конкретного производства — такое тоже бывает.

Ведомость материалов / Bill of Materials (BOM) — структурированный список всех компонентов изделия. BOM включает электронные компоненты, детали корпуса, крепёж, покупные элементы (моторы, датчики, дисплеи), а также упаковочные материалы и инструкции. Ошибка в BOM (например, неверное количество или артикул) остановит производство или приведёт к браку. 

BOM обязательно входит в комплект конструкторской документации.