工業(yè)設(shè)計(jì)理念在大型成套裝備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究

楊松 馬克林

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì);成套裝備;設(shè)計(jì)語言;設(shè)計(jì)元素;生產(chǎn)線

充分理解工業(yè)設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用方式和方法，是策略性地解決人、物與環(huán)境之間的關(guān)系，綜合各學(xué)科將技術(shù)、產(chǎn)品、消費(fèi)者緊密聯(lián)系在一起，創(chuàng)新性地提出解決問題方案，重構(gòu)產(chǎn)品可視化形象。所以，應(yīng)用工業(yè)設(shè)計(jì)理念貫穿于整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)與生產(chǎn)制造全過程，才能達(dá)到功能與審美的高度結(jié)合，才能提高產(chǎn)品的品質(zhì)與品位，滿足消費(fèi)群體和企業(yè)的不同追求目標(biāo)，帶動(dòng)行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

1工業(yè)設(shè)計(jì)理念概述

工業(yè)設(shè)計(jì)理念，強(qiáng)調(diào)藝術(shù)與技術(shù)的完美統(tǒng)一，設(shè)計(jì)的根本目的是人而不是產(chǎn)品，是以工學(xué)、美學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)為基礎(chǔ)對工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合性地將工業(yè)產(chǎn)品加以美化和功能化，通過綜合一系列學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用，使企業(yè)產(chǎn)品建立一種延續(xù)性和內(nèi)在的精神體現(xiàn)，完成產(chǎn)品的長期發(fā)展目標(biāo)并形成固定的產(chǎn)品形象。應(yīng)充分理解工業(yè)設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用方式和方法，是策略性地解決人、物與環(huán)境之間的關(guān)系，綜合各學(xué)科將技術(shù)、產(chǎn)品、消費(fèi)者緊密聯(lián)系在一起，創(chuàng)新性地提出解決問題方案，重構(gòu)產(chǎn)品可視化形象。所以，應(yīng)用工業(yè)設(shè)計(jì)理念貫穿于整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)與生產(chǎn)制造全過程，才能達(dá)到功能與審美的高度結(jié)合，才能提高產(chǎn)品的品質(zhì)與品位，滿足消費(fèi)群體和企業(yè)的不同追求目標(biāo)，帶動(dòng)行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

2大型成套裝備概述

2.1大型成套裝備的特征

大型成套裝備主要指生產(chǎn)線，包含了一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)到裝配及試驗(yàn)的全部環(huán)節(jié)，設(shè)備種類繁多，功能各不相同，由于企業(yè)規(guī)模和加工能力及技術(shù)限制，生產(chǎn)線中的各成套設(shè)備由不同企業(yè)生產(chǎn)。其中，加工生產(chǎn)類成套裝備主要由各個(gè)機(jī)器制造企業(yè)購買的設(shè)備裝配成套，每個(gè)企業(yè)設(shè)備具有各自的設(shè)計(jì)風(fēng)格及設(shè)計(jì)語言，工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用范圍較小;裝配及試驗(yàn)環(huán)節(jié)成套裝備生產(chǎn)線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)整線承包，以非標(biāo)設(shè)備為主，工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用廣泛。綜上，大型成套裝備的特點(diǎn)概括為大體量、設(shè)備種類多、風(fēng)格迥異、非標(biāo)設(shè)計(jì)。

2.2大型成套裝備的現(xiàn)狀

成套裝備為了滿足生產(chǎn)的需求，各個(gè)設(shè)備具有自身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)備之間形態(tài)差異較大，在功能上無法做到結(jié)構(gòu)形式的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。以壓裝設(shè)備為例，根據(jù)壓裝方向可分為立式和臥式壓機(jī)，根據(jù)壓裝動(dòng)力源可分為，氣動(dòng)、液壓、氣液增力、伺服電缸壓機(jī)等形式。由于組成成套裝備的各個(gè)設(shè)備分別購買，生產(chǎn)企業(yè)文化不同，設(shè)備種類不同，導(dǎo)致各設(shè)備的設(shè)計(jì)風(fēng)格迥異，組裝后導(dǎo)致成套裝備外觀形象雜亂無序。這種情況在我國的成套裝備生產(chǎn)中尤為突出，從工業(yè)設(shè)計(jì)角度分析成套裝備現(xiàn)狀：（1）裝備缺少美感，與生產(chǎn)制造環(huán)境不協(xié)調(diào)，嚴(yán)重破壞企業(yè)形象;（2）嚴(yán)重影響操作者的工作情緒，降低了工作效率，增加了操作危險(xiǎn)性;（3）差異化的設(shè)備外型缺少人機(jī)規(guī)劃，嚴(yán)重影響操作者對設(shè)備的適應(yīng)性，影響了裝配生產(chǎn)節(jié)奏;（4）制造粗陋、品質(zhì)低劣，產(chǎn)品形象不完整不突出，直接降低了市場競爭力。

3大型成套裝備的整合設(shè)計(jì)流程

一個(gè)好的工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品必須同時(shí)滿足功能全、性能好、精度高、操作舒適、造型美觀、形式新穎、安全環(huán)保等諸多要求，使得產(chǎn)品能在人的視覺范圍內(nèi)產(chǎn)生精神功能，使人得到美的享受，從而喜歡它、愛護(hù)它。大型成套裝備也應(yīng)滿足這些要求，需要打破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，融入工業(yè)設(shè)計(jì)理念和方法，貫穿整個(gè)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與研發(fā)全過程，整合工程設(shè)計(jì)和工業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容，協(xié)同合作，打造完美的成套裝備。

大型成套裝備覆蓋面廣，包含了各類產(chǎn)品的生產(chǎn)及裝配的整個(gè)過程。通過對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線中工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用的研究，總結(jié)合理的成套裝備整合設(shè)計(jì)流程。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線主要包括總裝線和分裝線及附屬工裝器具組成，如圖1所示。整線涵括物流系統(tǒng)、管理控制系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)及線上線下附屬壓裝機(jī)、擰緊機(jī)、檢測機(jī)、翻轉(zhuǎn)機(jī)等各種設(shè)備及工具，裝配設(shè)備種類繁多，且結(jié)構(gòu)形態(tài)各異。

在裝配生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)和制造的過程中，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程模式只考慮功能實(shí)現(xiàn)，沒有強(qiáng)調(diào)功能齊全、操作舒適、造型美觀和形式新穎等要求。工業(yè)設(shè)計(jì)的最大作用就是協(xié)同、整合及紐帶作用，以工業(yè)設(shè)計(jì)流程為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)不同工序設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)等進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，協(xié)調(diào)各設(shè)計(jì)部門之間的關(guān)系，進(jìn)而形成統(tǒng)一的設(shè)計(jì)整體，滿足好的工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的各種要求。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線的整合設(shè)計(jì)流程主要可分為五個(gè)階段：設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、分析研究、整合設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)輸出和加工制造，如圖2所示。主要探討分析研究、整合設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)輸出三個(gè)融合設(shè)計(jì)部分。

3.1分析研究

分析研究階段，充分考慮自身的設(shè)計(jì)和加工水平，考察企業(yè)對生產(chǎn)線的實(shí)際要求，在設(shè)計(jì)的過程中做到針對性設(shè)計(jì)，這樣才能設(shè)計(jì)出用戶滿意度高的產(chǎn)品;通過實(shí)地調(diào)研或網(wǎng)絡(luò)資源考研相同類別的裝備生產(chǎn)線，形成初步的設(shè)計(jì)定位。根據(jù)設(shè)計(jì)定位，確定整體的設(shè)計(jì)思路。

充分發(fā)揮工程設(shè)計(jì)和工業(yè)設(shè)計(jì)的各自優(yōu)勢，從分析研究階段開始，按照設(shè)計(jì)定位，分別從工程和工業(yè)設(shè)計(jì)角度充分考慮各個(gè)工位的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)定制非標(biāo)設(shè)備。根據(jù)調(diào)研內(nèi)容及技術(shù)協(xié)議要求，確定各個(gè)設(shè)備的功用，確定基本的結(jié)構(gòu)形式;根據(jù)裝配工藝要求，確定設(shè)備的布置方式，確定同線設(shè)備的設(shè)計(jì)語言的應(yīng)用。

綜合考慮各方面因素，工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)同工程設(shè)計(jì)完成初步設(shè)計(jì)方案的繪制，確定整體設(shè)計(jì)思路，初步形成生產(chǎn)線特色與形象體系，為下一階段整合設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。

3.2整合設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)思路，由工業(yè)設(shè)計(jì)完成生產(chǎn)線的整體形象設(shè)計(jì)方案，明確色彩體系、人機(jī)關(guān)系、設(shè)計(jì)語言等形象要素，之后交給工程設(shè)計(jì)完成工藝規(guī)劃、機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。結(jié)合設(shè)計(jì)定位要求對設(shè)計(jì)方案草圖進(jìn)行評審，確定各個(gè)設(shè)備形態(tài)特征是否滿足裝配產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及功能需求;確認(rèn)相鄰相近的產(chǎn)品設(shè)計(jì)語言的應(yīng)用情況。方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用企業(yè)人員進(jìn)行商務(wù)會(huì)審，確認(rèn)裝備是否滿足企業(yè)整體形象的要求。結(jié)合各方面意見，匯總分析，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)方案。

3.3設(shè)計(jì)輸出

細(xì)化設(shè)計(jì)方案，明確結(jié)構(gòu)形式，與應(yīng)用企業(yè)進(jìn)行技術(shù)交流，確定方案的可行性及方案效果是否滿足企業(yè)的個(gè)性化要求。一經(jīng)確認(rèn)，工業(yè)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)相互結(jié)合，對裝配生產(chǎn)線設(shè)備細(xì)化設(shè)計(jì)并最終形成加工制造圖紙;工程設(shè)計(jì)輸出生產(chǎn)圖紙，用于指導(dǎo)加工制造;工業(yè)設(shè)計(jì)輸出產(chǎn)品形象設(shè)計(jì)手冊，用于指導(dǎo)生產(chǎn)線機(jī)械設(shè)計(jì)和外觀形象的生成。

4工業(yè)設(shè)計(jì)理念在大型成套裝備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

大型成套裝備生產(chǎn)線根據(jù)裝配產(chǎn)品的不同可表現(xiàn)出不同的工藝布局方案及設(shè)備形態(tài)特征，為了保證裝配生產(chǎn)線的整體形象，需要工業(yè)設(shè)計(jì)思想和方法在其中得到充分地應(yīng)用。

4.1形象設(shè)計(jì)

企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造代表了一個(gè)企業(yè)的品牌形象，是企業(yè)文化的具體表現(xiàn)形式。每個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品都是基于其特有的產(chǎn)品分類。不同的產(chǎn)品分類源自用戶的需求，體現(xiàn)為產(chǎn)品及其族群的功能組合。在市場競爭中，企業(yè)通常以產(chǎn)品族群的分類實(shí)現(xiàn)品牌營銷的目的，所以，在大型成套裝配生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的過程中要注重產(chǎn)品的形象設(shè)計(jì)，既有不同產(chǎn)品族群的形象特點(diǎn)，又不失企業(yè)的整體風(fēng)格特征，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品各有特點(diǎn)又高度統(tǒng)一的品牌形象，使企業(yè)產(chǎn)品具有可識(shí)別性進(jìn)而形成大型裝備生產(chǎn)制造企業(yè)的品牌效用。

4.2造型設(shè)計(jì)

造型設(shè)計(jì)工作的基本要求：在滿足設(shè)備功能的基礎(chǔ)上保證裝配生產(chǎn)線整體造型設(shè)計(jì)相同或相通;建立工業(yè)設(shè)計(jì)體系，讓設(shè)計(jì)活動(dòng)參與到整個(gè)的設(shè)計(jì)流程中，保證造型風(fēng)格的統(tǒng)一。

結(jié)構(gòu)形態(tài)為了保證功能，大型成套裝備更加注重功能和結(jié)構(gòu)，因此在設(shè)計(jì)過程中必須以滿足功能以及結(jié)構(gòu)和可操作性作為主要因素，在造型上改動(dòng)的幾率很小，但在線體和設(shè)備之外的其他方面可以形成相同的設(shè)計(jì)風(fēng)格。如：設(shè)備的防護(hù)設(shè)施造型及功能性的統(tǒng)一，相同的防護(hù)高度，相同的人機(jī)操作界面;不同裝配單元的鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)語言的統(tǒng)一;安全警示類標(biāo)識(shí)的統(tǒng)一風(fēng)格，一致的應(yīng)用實(shí)施方式等。

造型設(shè)計(jì)的統(tǒng)一能夠保證線體的整體形象，避免讓人產(chǎn)生生產(chǎn)線是由不同設(shè)備的簡單堆疊的錯(cuò)覺。提取裝配線各個(gè)設(shè)備的造型元素進(jìn)行整合，形成生產(chǎn)線總體的設(shè)計(jì)風(fēng)格，形成具有生產(chǎn)線自身特點(diǎn)的形態(tài)特征，應(yīng)用于生產(chǎn)線的各個(gè)設(shè)備，完成生產(chǎn)線的系列化設(shè)計(jì)。以裝配生產(chǎn)線上設(shè)備壓機(jī)及擰緊機(jī)為例，壓機(jī)、擰緊機(jī)在功能上差異較大，但在基本的結(jié)構(gòu)形式上差別較小都有著基本的形態(tài)特征，在設(shè)計(jì)的過程中要統(tǒng)一考慮，根據(jù)工位特點(diǎn)選用相同形態(tài)造型的結(jié)構(gòu)形式，如圖3所示。

4.3色彩設(shè)計(jì)

工業(yè)產(chǎn)品的色彩設(shè)計(jì)，總體要求產(chǎn)品的物質(zhì)功能、使用環(huán)境和人的生理、心理達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在裝配生產(chǎn)線中設(shè)備色彩應(yīng)用不易過多，以免降低操作人員的視覺敏銳度和分辨能力，通常情況下裝配線各個(gè)設(shè)備體型較大，一般基礎(chǔ)框架多采用刺激性小的中性合灰色系，以減輕操作者心理上的沉重感及壓抑感。要形成整套設(shè)備的整體色彩體系，強(qiáng)調(diào)行業(yè)色彩、功能色彩和企業(yè)顏色的體現(xiàn)。同時(shí)，要注重關(guān)鍵部位的色彩配色，在設(shè)備的危險(xiǎn)區(qū)域及移動(dòng)部分應(yīng)采用符合國家通用標(biāo)準(zhǔn)的警示類色彩或能形成高對比的色系，如裝配設(shè)備的平移裝置，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的夾持機(jī)構(gòu)等。

4.4節(jié)奏化設(shè)計(jì)

大型成套裝配由不同種類的設(shè)備組成，在整線的設(shè)計(jì)過程中要注意相近、相鄰設(shè)備的節(jié)奏化設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過程中找到設(shè)備的共同規(guī)律，汲取設(shè)計(jì)元素，融入到裝備的設(shè)計(jì)工作中，在設(shè)備上重復(fù)應(yīng)用，通過整合將原來形態(tài)各異的單體設(shè)備組合起來，使設(shè)備形成陣列化效果或具有周期性的變化，使觀看者享受到一種節(jié)奏上的美感。

相近工位的節(jié)奏化設(shè)計(jì)，保證設(shè)備具有相同的操作高度，相同的人機(jī)界面，相同的警示裝置，避免操作工人在更換工位時(shí)對裝備的不適應(yīng)現(xiàn)象出現(xiàn)，保證了設(shè)備的安全操作。

4.5模塊化設(shè)計(jì)

產(chǎn)品模塊化具有簡化產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和提高裝配效率的優(yōu)點(diǎn)。將裝備進(jìn)行功能性分解，提取設(shè)備中共用元素進(jìn)行再設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品在非標(biāo)的情況下實(shí)現(xiàn)部件的標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品由多個(gè)共用的標(biāo)準(zhǔn)拼裝組成，其中標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊可應(yīng)用于其他設(shè)備，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的通用化原則，如壓機(jī)類設(shè)備大體可分為液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、壓裝系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立裝配，最終將各個(gè)系統(tǒng)組合成為完整的設(shè)備，其中功能相近的系統(tǒng)可應(yīng)用于其他設(shè)備的裝配過程中。

設(shè)計(jì)過程的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，不僅有利于整條裝配生產(chǎn)線設(shè)備的整齊劃一，使裝配設(shè)備具有統(tǒng)一中的規(guī)范美感和協(xié)調(diào)中的韻律美感，而且有利于促進(jìn)技術(shù)交流、提高整線的質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期、降低成本，從而增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。

5結(jié)語

隨著“中國制造”向“中國創(chuàng)造”地不斷深入，工業(yè)設(shè)計(jì)在機(jī)械制造過程中的比重逐漸加大，工業(yè)設(shè)計(jì)理念也逐漸在設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)。通過對發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線設(shè)計(jì)過程的分析，闡述工業(yè)設(shè)計(jì)理念在設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用方式，總結(jié)出適合大型成套裝配生產(chǎn)線的整合設(shè)計(jì)流程及方法，對提升大型成套裝備的整體形象及品質(zhì)有著積極的促進(jìn)作用，同時(shí)也為企業(yè)參與市場競爭提供源動(dòng)力。