裝備制造類產(chǎn)品工業(yè)設計品質(zhì)提升研究

趙元紹　王贊　劉國平　孫海楠

摘要：

隨著國家振興裝備制造業(yè)戰(zhàn)略的推出，裝備類產(chǎn)品的工業(yè)設計也逐漸受到重視，如何在裝備制造類產(chǎn)品設計開發(fā)中更好地融入工業(yè)設計，提升其整體品質(zhì)和價值，已經(jīng)成為現(xiàn)今裝備制造產(chǎn)業(yè)亟待解決的問題。本文通過研究裝備制造類產(chǎn)品的工業(yè)設計導入模式和基本方法，總結(jié)此類產(chǎn)品工業(yè)設計工作的主要流程、關鍵環(huán)節(jié)以及設計實施中的一系列問題，嘗試提出工業(yè)設計輔助裝備制造產(chǎn)品提升整體品質(zhì)的具體途徑。

關鍵詞：

裝備制造 產(chǎn)品 工業(yè)設計 品質(zhì)

當今時代，各個領域不斷朝著全球一體化發(fā)展，競爭愈發(fā)激烈，一成不變的發(fā)展模式已不能滿足國家發(fā)展的需要。而裝備制造業(yè)處于產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，是國民經(jīng)濟和國民建設的重要支撐，是推動工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關鍵引擎，當下中國的制造業(yè)正面臨關鍵的十字路口，從生產(chǎn)驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動逐步轉(zhuǎn)型是當務之急。目前，中國的工業(yè)設計還主要集中于輕工業(yè)領域，裝備類產(chǎn)品的創(chuàng)新設計研究相對滯后，還有相當一部分老舊的裝備制造類產(chǎn)品仍在使用中。裝備制造類產(chǎn)品的創(chuàng)新設計作為創(chuàng)新發(fā)展的一個重要組成部分在中國還處于起步階段，有很廣闊的發(fā)展空間，全球一體化背景下，隨著國家“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略的提出，對整個裝備制造業(yè)而言將醞釀巨大的市場機會。

因此，關于裝備制造類產(chǎn)品創(chuàng)新設計研究是十分必要且必需的。

1.裝備制造類產(chǎn)品設計特點

1.1產(chǎn)品本身特點

首先，裝備制造類產(chǎn)品一般為既有產(chǎn)品，并且基本定型，設計師的可拓展空間有限。其次，這類產(chǎn)品功能較為明確，設計過程中功能優(yōu)先是這類產(chǎn)品的出發(fā)點和落腳點。設計前期產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本已經(jīng)定型，且大都比較復雜，在設計過程中一般不會進行大的改動。另外，產(chǎn)品主要的設計材料基本是金屬板材、型材，且多數(shù)產(chǎn)品體積較大，人機交互比較多，對人機設計考慮要求較高。產(chǎn)品本身的這些特點會決定其設計過程的一些特殊性，例如，設計時盡量避免豐富的曲面造型、考慮較多的人機因素等。

1.2設計者特點

裝備制造類產(chǎn)品對設計者的水平要求較高，不僅要有良好的審美能力，而且需要對其材料、加工工藝、內(nèi)部結(jié)構(gòu)有較好的認知。這就要求設計者既具備系統(tǒng)的藝術設計理論基礎又兼具工程理論基礎。與已經(jīng)較為成熟的輕工業(yè)電子產(chǎn)品設計相比，裝備制造類產(chǎn)品的內(nèi)部機構(gòu)和原理復雜程度較高，在設計產(chǎn)品之前，需要對產(chǎn)品有一定的理解。很多不成熟的此類產(chǎn)品，往往是由于設計者本身兩方面能力的不足或者不平衡，導致形式美感不佳或基本功能實現(xiàn)得不夠完美。

1.3設計流程特點

裝備制造類產(chǎn)品的工業(yè)設計的主要流程、導入模式與其他類產(chǎn)品基本相似，只是在某些方面有所側(cè)重，具有自身的一些特點。一般而言，其設計流程分為四個階段：設計規(guī)劃階段、設計草案階段、設計深入階段、設計驗證實施階段。

設計規(guī)劃階段主要是對需求的分析，市場調(diào)研，技術調(diào)研，以及可行性分析。這個階段對于裝備制造類產(chǎn)品尤為重要，期間需要對產(chǎn)品有一個詳細的了解，以方便后續(xù)的設計。而其中更為重要的是技術調(diào)研，由于此類產(chǎn)品的特殊性，對結(jié)構(gòu)、材料、工藝有很高的技術要求，如沒有一個較好的認知，會給后續(xù)工作帶來很大的麻煩。

設計草案階段是根據(jù)前期的成果進行初步的方案設計。裝備制造類產(chǎn)品的這個階段可以不必把所有的細節(jié)和要求考慮在內(nèi)，可以進行階段性的思維發(fā)散，但大體的方向一定要有所把握。

設計深入階段是將設計草案進行篩選、優(yōu)化的階段，是初步方案的具體化。裝備類產(chǎn)品設計的這個階段要細致地根據(jù)產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)、屬性等特點進行設計，而且最好有結(jié)構(gòu)設計師的參與，以便當結(jié)構(gòu)或工藝與造型有所沖突時能夠及時探討解決方案，另外，可以在一些設計方面可以給予設計者好的意見或建議。

設計驗證實施階段主要是對設計方案加以驗證并實施，是方案的執(zhí)行階段。對于裝備制造類產(chǎn)品而言，由于多數(shù)體形較大，實物驗證成本較高、周期長，前期驗證往往靠主觀經(jīng)驗和模型仿真。

由于產(chǎn)品設計的復雜性，設計流程往往是交叉和反復的，且會因產(chǎn)品不同而有所差異，要根據(jù)實際的狀況進行取舍或側(cè)重。

2.裝備制造類產(chǎn)品工業(yè)設計關鍵環(huán)節(jié)

2.1結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝的研究

提升裝備制造類產(chǎn)品工業(yè)設計的品質(zhì)需要注重很多方面，而結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝的研究是其中的關鍵環(huán)節(jié)，這是功能和造型實現(xiàn)的基礎。

裝備制造類產(chǎn)品設計初期，需要對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行分析，確保后期設計不會對現(xiàn)有功能性結(jié)構(gòu)有所影響。另外，設計師需要對此類產(chǎn)品常見的基本結(jié)構(gòu)形式有所了解，例如常用的連接機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、組合機構(gòu)等等，避免不必要的結(jié)構(gòu)錯誤。設計材料與加工工藝是決定產(chǎn)品設計品質(zhì)的另一個重要因素。裝備制造類產(chǎn)品大多為殼體，設計材料中鈑金及型材使用居多，加工工藝以折、彎、剪切、焊接、鉚接等為主，這就給造型設計帶來一定的局限性。設計師需要對這些材料和工藝下所產(chǎn)生的基本形態(tài)有所研究，以免設計無法實現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)成本較高。

2.2造型美感的注入

工業(yè)設計是藝術與技術的平衡，而中國當前的裝備制造業(yè)的設計理念還停留在簡單的“形態(tài)為功能附屬”的階段。造型是設計成果化的主要載體，不僅能給人帶來視覺沖擊力，其表現(xiàn)出來的形態(tài)、風格會給人以美的感覺和藝術的享受。

當今社會，隨著競爭的加劇，造型美感在裝備制造類產(chǎn)品設計上的需求日益凸顯。而形態(tài)的設計往往受到結(jié)構(gòu)、力學、材料、工藝、生產(chǎn)條件等因素的限制，如何把握好形態(tài)與產(chǎn)品的匹配性，并在此基礎上對形態(tài)進行藝術的設計，是此類產(chǎn)品設計的焦點問題。這就要求設計師有很好的藝術設計基礎和較高的審美能力，能將造型美感恰如其分地注入產(chǎn)品中，實現(xiàn)形式與功能、藝術與技術的平衡。

2.3人機關系的實現(xiàn)

不同于一般電子消費類產(chǎn)品，裝備制造類產(chǎn)品大多具有操作空間大、操作過程多樣化、人機交互復雜等特點，這就決定了人機工程在此類產(chǎn)品設計過程中的重要性。

良好的人機關系體現(xiàn)在兩個方面：一是生理上的匹配性，表現(xiàn)為靜態(tài)、動態(tài)參數(shù)的匹配，使人在操作產(chǎn)品的時候不會出現(xiàn)生理上的不適。另一方面則是心理上的匹配性，使用者在使用過程中能表現(xiàn)出較好的心理狀態(tài)，避免心理上疲勞、不舒適等狀態(tài)的產(chǎn)生。這兩方面都需要對使用過程、產(chǎn)品的交互界面進行細致的分析，才能進而得到最佳的數(shù)據(jù)來應用于后期的產(chǎn)品設計。

3.實例分析

對比裝備制造類產(chǎn)品行業(yè)國內(nèi)產(chǎn)品與國際頂級產(chǎn)品德國DMG（德瑪吉）的差距，探討提升國內(nèi)此類產(chǎn)品工業(yè)設計品質(zhì)提升的具體方法與途徑，以下圖為例：

通過對比研究發(fā)現(xiàn)，中國此類產(chǎn)品還處于模仿和學習階段，整體風格而言，設計更趨于保守，多采用鈑金折彎、拼焊工藝，導致設備造型方正、呆板；配色方面，國內(nèi)行業(yè)不太注重顏色的選用，用色隨意，致使產(chǎn)品觀感沉悶、冷漠；人機交互方面仍局限于設備本身，未提高到以操作者為核心，缺乏親近感。

反觀國際頂級品牌DMG推出的系列產(chǎn)品，從工藝上而言，大膽采用鈑金沖壓工藝，為產(chǎn)品設計提供更多的可能性，造型靈活多變；配色使用精準考究，使產(chǎn)品整體觀感更加前衛(wèi)大膽，大大區(qū)別于其他同行業(yè)產(chǎn)品，形成自己獨特的視覺風格；人機交互方面更加注重人與設備的關系，各部分設計例如開門方式、操作面板分布位置皆以操作者為中心分布，方便操作者對設備進行各類操作。

具體細節(jié)方面，按照產(chǎn)品設計適應人的行為習慣，國內(nèi)產(chǎn)品觀察窗較小、控制面板與觀察窗位置分離，操作面板位置固定導致不能適應更多的操作場景，設備棱角過于鋒利導致設備存在更多安全隱患。而德瑪吉的產(chǎn)品設計，不論旋轉(zhuǎn)滑動的開門形式和大面積全透明視窗，還是可調(diào)節(jié)高度、角度的操作面板，均以產(chǎn)品適應人的行為習慣為設計理念，時產(chǎn)品設計更具人性化。

4.結(jié)語

裝備類產(chǎn)品工業(yè)設計品質(zhì)的提升，不僅要有技術、方法、能力上的提高，更重要的是觀念上和體制上的轉(zhuǎn)變。要從根本上認識到工業(yè)設計之于裝備制造類產(chǎn)品的重要性，才能從簡單的“制造”走向“創(chuàng)造”。長此以往，未來裝備制造業(yè)必能帶動整個中國工業(yè)的發(fā)展。