基于PIS的綜采工作面巷道監(jiān)控中心工業(yè)設(shè)計(jì)

摘" 要：為提升國(guó)產(chǎn)智能制造裝備的品牌競(jìng)爭(zhēng)力，研究適合智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)、兼顧外觀設(shè)計(jì)和價(jià)值塑造的產(chǎn)品形象系統(tǒng)（PIS）設(shè)計(jì)方法。首先，遵循品牌認(rèn)知過(guò)程，提出基于認(rèn)知心理學(xué)的PIS設(shè)計(jì)層次模型，從低到高依次是識(shí)別層、體驗(yàn)層和記憶層，并給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)；其次，順應(yīng)智能制造的發(fā)展趨勢(shì)，明確面向智能制造裝備PIS設(shè)計(jì)的基本流程及其所需考慮的要素；最后，以煤礦綜采工作面巷道監(jiān)控中心的工業(yè)設(shè)計(jì)為例，應(yīng)用所提出的方法進(jìn)行企業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐，塑造獨(dú)特、高效、值得信賴(lài)的產(chǎn)品形象，并大幅提升品牌形象，可為智能制造裝備的工業(yè)設(shè)計(jì)提供理論參考及實(shí)例借鑒。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品形象系統(tǒng)；工業(yè)設(shè)計(jì)；智能制造裝備；PIS設(shè)計(jì)層次模型；品牌競(jìng)爭(zhēng)力

中圖分類(lèi)號(hào)：TB47" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）25-0137-04

Abstract： In order to enhance the brand competitiveness of domestic intelligent manufacturing equipment， the design method of product image system（PIS） which is suitable for intelligent transformation and upgrading， appearance design and value shaping is studied. Firstly， following the process of brand cognition， a hierarchical model of PIS design based on cognitive psychology is proposed， which is the recognition layer， experience layer and memory layer from low to high， and the corresponding evaluation indexes are given. Secondly， in accordance with the development trend of intelligent manufacturing， make clear the basic process and elements of PIS design for intelligent manufacturing equipment. Finally， taking the industrial design of roadway monitoring center of fully mechanized coal mining face as an example， the proposed method is applied to the practice of enterprise innovative design， which creates a unique， efficient and trustworthy product image， and greatly improves the brand image， thereby can provide theoretical reference and example reference for the industrial design of intelligent manufacturing equipment.

Keywords： product image system; industrial design; intelligent manufacturing equipment; PIS design hierarchy model; brand competitiveness

目前，全球制造業(yè)呈現(xiàn)智能化、高端化、綠色化、自動(dòng)化、服務(wù)化和品牌化6個(gè)重要趨勢(shì)[1]。工信部調(diào)研顯示，智能制造裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)模近3萬(wàn)億元。雖然我國(guó)智能制造試點(diǎn)示范工作取得了較為顯著的帶動(dòng)效應(yīng)，但多數(shù)企業(yè)特別是中小企業(yè)智能制造發(fā)展仍面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的困難。工業(yè)設(shè)計(jì)作為創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)力，與智能制造深度對(duì)接非常緊迫，能夠促進(jìn)硬科技成果轉(zhuǎn)化、價(jià)值提升，推動(dòng)整個(gè)智能制造行業(yè)的量變和質(zhì)變。

產(chǎn)品形象設(shè)計(jì)是以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為核心而展開(kāi)的系統(tǒng)形象設(shè)計(jì)，更大限度地滿(mǎn)足個(gè)體和社會(huì)的需求而獲得普遍的認(rèn)同感[2]。產(chǎn)品形象（PI）包括外觀特征和內(nèi)在品質(zhì)，承載了產(chǎn)品的功能價(jià)值和情感價(jià)值，是人們對(duì)產(chǎn)品印象的總和。

PI是近年來(lái)CI研究拓展的新領(lǐng)域，我國(guó)學(xué)者對(duì)此進(jìn)行基礎(chǔ)理論的探索及應(yīng)用[3-7]，還針對(duì)不同行業(yè)開(kāi)展PI設(shè)計(jì)研究[8-17]，但主要局限于視覺(jué)識(shí)別層次。王雪潔等[18]分析了PI與PIS的內(nèi)涵與實(shí)質(zhì)，初步提出機(jī)械產(chǎn)品形象系統(tǒng)設(shè)計(jì)（PIS）理論模型的構(gòu)架。楊道陵[19]介紹了PIS的基本概念、總體構(gòu)架，重點(diǎn)闡述4個(gè)建構(gòu)階段及其主要內(nèi)容。楊丹丹[20]運(yùn)用視覺(jué)識(shí)別實(shí)驗(yàn)的方法，研究品牌戰(zhàn)略下PI的塑造方式，以某電氣企業(yè)為實(shí)踐案例，從理念、行為、視覺(jué)3個(gè)層面進(jìn)行PI設(shè)計(jì)。

綜上所述，我國(guó)特別缺乏適合智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)、兼顧外觀設(shè)計(jì)和價(jià)值塑造的產(chǎn)品形象系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，亟需面向智能制造的工業(yè)設(shè)計(jì)方法支撐。

文中建構(gòu)基于認(rèn)知心理學(xué)的PIS設(shè)計(jì)層次模型，明確面向智能制造裝備的PIS設(shè)計(jì)基本流程及其要素，并據(jù)此進(jìn)行煤礦綜采工作面巷道監(jiān)控中心的工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐。

1" PIS設(shè)計(jì)層次模型

人們的認(rèn)識(shí)一般遵循從無(wú)到有、由淺到深的過(guò)程，對(duì)品牌認(rèn)知也是如此，主要經(jīng)歷4個(gè)層級(jí)：品牌認(rèn)識(shí)、品牌理解、品牌記憶和品牌態(tài)度。

認(rèn)知心理學(xué)的奠基者Newell和Simon認(rèn)為人腦是由感應(yīng)器、反應(yīng)器、記憶和加工器4部分組成的“信息加工系統(tǒng)”，提出一個(gè)簡(jiǎn)要的模型表示信息的輸入、編碼、加工、存儲(chǔ)過(guò)程[21]（圖1）。

認(rèn)知心理學(xué)家唐納德·A·諾曼將情感化設(shè)計(jì)及其目標(biāo)劃分為3層：本能層、行為層和反思層，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)水平依次是視覺(jué)層次、交互層次和思維層次，建議產(chǎn)品設(shè)計(jì)者利用概念模型提供一個(gè)清晰的、可以記憶和理解的映射[22]。

文中以上述理論為依據(jù)，建構(gòu)產(chǎn)品形象系統(tǒng)設(shè)計(jì)的層次模型，從低到高依次是識(shí)別層、體驗(yàn)層和記憶層（圖2），給出各層級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)識(shí)別度（子指標(biāo)：辨識(shí)度、愉悅度和品牌關(guān)聯(lián)度）、體驗(yàn)度（子指標(biāo)：易用度、舒適度和可靠度）和記憶度（子指標(biāo)：認(rèn)同度、滿(mǎn)意度和聯(lián)想度）。

2" 面向智能制造裝備的PIS設(shè)計(jì)流程

智能制造裝備行業(yè)是制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、技術(shù)進(jìn)步的重要保障和國(guó)家綜合實(shí)力的集中體現(xiàn)。隨著在重點(diǎn)領(lǐng)域的突破、智能制造裝備在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和穩(wěn)定性等方面的提升，國(guó)產(chǎn)智能制造裝備在下游制造業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)品定位逐步向高端化、定制化轉(zhuǎn)型。

智能制造具有復(fù)雜性、系統(tǒng)性、高度的靈活性和定制化能力，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)是長(zhǎng)期持續(xù)的過(guò)程，客戶(hù)對(duì)智能制造的產(chǎn)品需求呈現(xiàn)多樣化、差異性等特征。不僅需要智能制造裝備企業(yè)不斷保持技術(shù)創(chuàng)新，也對(duì)產(chǎn)品供給能力提出更高要求。因此，具備智能制造裝備解決方案而非單一產(chǎn)品的企業(yè)將更具競(jìng)爭(zhēng)力。

產(chǎn)品家族化PF（Product Family）是實(shí)現(xiàn)品牌產(chǎn)品差異化的有效設(shè)計(jì)方法，通過(guò)產(chǎn)品DNA建立共性并規(guī)劃單品個(gè)性實(shí)現(xiàn)PF目標(biāo)，最終呈現(xiàn)產(chǎn)品形象識(shí)別（PI）。

但對(duì)于復(fù)雜的、定制的智能制造裝備，客戶(hù)是企業(yè)而非消費(fèi)者，產(chǎn)品家族化設(shè)計(jì)較難。如何滿(mǎn)足不同客戶(hù)的定制化需求并體現(xiàn)個(gè)性，又能凸顯智能制造裝備企業(yè)的品牌辨識(shí)度和統(tǒng)一性，是一個(gè)值得研究的課題。

文中在PIS設(shè)計(jì)層次模型的基礎(chǔ)上，明確面向智能制造裝備的PIS設(shè)計(jì)的基本流程，分為5個(gè)階段，并列出每階段應(yīng)考慮的要素（圖3）。

3" 設(shè)計(jì)實(shí)例

煤炭是我國(guó)能源的基石，煤礦開(kāi)采一直是危險(xiǎn)的作業(yè)，礦難頻發(fā)。目前，全球礦業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)新的智慧革命，采礦工程邁入遙控化、智能化、甚至無(wú)人化階段，將礦工從艱苦的工作環(huán)境中解脫出來(lái)，由“前線(xiàn)”轉(zhuǎn)為“后方”，變成各類(lèi)機(jī)器設(shè)備的“統(tǒng)領(lǐng)者”。煤炭開(kāi)采技術(shù)裝備發(fā)展以澳大利亞、德國(guó)和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家為主導(dǎo)，當(dāng)智能化采掘設(shè)備與自動(dòng)調(diào)度決策集為一體，即形成“智能化開(kāi)采工作面”。

智能化開(kāi)采是煤礦安全高效生產(chǎn)的重要手段，也是煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、工業(yè)技術(shù)改革的核心?！笆濉逼陂g，我國(guó)煤炭行業(yè)已研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的綜采成套裝備智能系統(tǒng)，根據(jù)技術(shù)現(xiàn)狀提出了“無(wú)人操作、有人巡視”的智能化開(kāi)采生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)了綜采成套裝備巷道及地面控制的智能化遠(yuǎn)程控制開(kāi)采。

文中根據(jù)PIS設(shè)計(jì)的層次模型、基本流程，以采煤工作面巷道監(jiān)控中心為例，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐。

3.1" 客戶(hù)需求挖掘與分析

通過(guò)調(diào)研、觀察、訪(fǎng)談等方法，發(fā)現(xiàn)煤礦綜采設(shè)備行業(yè)智能化發(fā)展的3大痛點(diǎn)。

3.1.1" 綜采設(shè)備形象辨識(shí)度低

國(guó)產(chǎn)煤炭綜采類(lèi)設(shè)備普遍注重性能和效率，但對(duì)造型設(shè)計(jì)不夠重視，有些設(shè)備的重要部件外露，缺乏美感和安全防護(hù)，宜人性較差，品牌識(shí)別度較低。與發(fā)達(dá)國(guó)家的同類(lèi)設(shè)備相比，形象品質(zhì)存在較大差距，缺乏國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

3.1.2" 綜采設(shè)備故障率高

綜采設(shè)備屬于重型機(jī)械設(shè)備，多存在操作復(fù)雜程度較高，震動(dòng)性、噪聲與沖擊力較大等問(wèn)題。加之工作環(huán)境比較惡劣，位于幾百米以下的地面深處，悶熱潮濕、粉塵多、光線(xiàn)弱，導(dǎo)致設(shè)備容易老化、故障率高。但井下大型綜采設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)不完善，很難在第一時(shí)間查出故障點(diǎn)，需要停機(jī)檢修，影響正常生產(chǎn)。

3.1.3" 下游煤礦企業(yè)對(duì)智能化認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一

我國(guó)煤礦智能化開(kāi)采處于起步階段，領(lǐng)先客戶(hù)愿意嘗試轉(zhuǎn)型升級(jí)，但對(duì)于定制國(guó)產(chǎn)設(shè)備比較慎重，不大信任產(chǎn)品可靠性。部分地區(qū)的煤礦企業(yè)尚未認(rèn)識(shí)到智能化是煤炭行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，有畏難情緒和消極心理，持觀望態(tài)度。

因此，亟需工業(yè)設(shè)計(jì)提升煤炭綜采設(shè)備的整體品質(zhì)和價(jià)值、品牌競(jìng)爭(zhēng)力，賦能?chē)?guó)內(nèi)煤礦企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

3.2" 產(chǎn)品形象設(shè)計(jì)定位

綜采工作面巷道監(jiān)控中心集檢測(cè)、控制、通信于一體，具有采集、處理、分析、決策和輸出數(shù)據(jù)等功能，能夠?qū)略O(shè)備智能監(jiān)測(cè)和集中控制，實(shí)現(xiàn)工作面信息管理、智能化生產(chǎn)過(guò)程，保證多種設(shè)備高效、協(xié)調(diào)、安全地運(yùn)行。

北京天瑪智控科技有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“天瑪智控”）對(duì)巷道監(jiān)控中心進(jìn)行全新的工業(yè)設(shè)計(jì)。根據(jù)客戶(hù)需求、天瑪智控的品牌理念，得出巷道監(jiān)控中心的PIS設(shè)計(jì)定位——明凈、高效、值得信賴(lài)的智能化開(kāi)采管控服務(wù)專(zhuān)家。設(shè)備分為防護(hù)罩、內(nèi)部操作臺(tái)2部分，先外后內(nèi)進(jìn)行造型設(shè)計(jì)、人機(jī)界面設(shè)計(jì)。

3.3" 造型識(shí)別設(shè)計(jì)

文中以天瑪智控的企業(yè)文化為基礎(chǔ)，合理地運(yùn)用CI，打造獨(dú)特的企業(yè)PI。首先從企業(yè)LOGO中提取產(chǎn)品視覺(jué)符號(hào)，簡(jiǎn)化得到產(chǎn)品造型的基礎(chǔ)視覺(jué)元素。延續(xù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)涂裝的推演過(guò)程，重組得到造型的主要特征元素（圖4）。

然后運(yùn)用形式美法則進(jìn)行產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)（圖5），主要特征元素位于視覺(jué)中心，所占面積較大，大氣醒目。將斜面倒角作為輔助特征元素，用秩序美感體現(xiàn)智能裝備的高科技感，形態(tài)簡(jiǎn)潔美觀、尺度宜人。巷道監(jiān)控中心位于平板列車(chē)上，便于移動(dòng)。

配色上，門(mén)窗采用灰色，鈑金件涂裝企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)色藍(lán)色和白色，進(jìn)一步增強(qiáng)品牌識(shí)別度，彰顯明凈、高效、領(lǐng)先的科技創(chuàng)新型企業(yè)的品牌意象。

3.4" 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)原理，對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部的人機(jī)交互裝置進(jìn)行空間布局設(shè)計(jì)（圖6），將8塊顯示屏幕、液壓支架遠(yuǎn)程操作臺(tái)、采煤機(jī)操作臺(tái)等布置在操作區(qū)域中部，便于人員觀察操作，操作區(qū)可容納2名操作人員。

顯示裝置的人機(jī)界面設(shè)計(jì)要保證人機(jī)之間的信息能夠迅速準(zhǔn)確地交流，提高工作效率?？紤]人視線(xiàn)及整體操作臺(tái)高度，上屏幕角度設(shè)定為12°?？紤]人視線(xiàn)角度及臺(tái)面寬度，下屏幕角度設(shè)定10°（圖7）。

控制器應(yīng)優(yōu)先布置在人的手和腳活動(dòng)便捷、反應(yīng)快的位置，多個(gè)控制器按照操作順序、功能分區(qū)合理地布置。按鍵的形態(tài)、大小、顏色根據(jù)其用途分區(qū)，便于快速識(shí)別。緊急制動(dòng)裝置與其他控制裝置保持一定的距離，形狀色彩特別醒目，有利于保障安全。

3.5" 產(chǎn)品形象設(shè)計(jì)的綜合評(píng)價(jià)

對(duì)客戶(hù)的管理者、員工發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷，從識(shí)別層、體驗(yàn)層、記憶層3個(gè)層次構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用五級(jí)量表對(duì)巷道監(jiān)控中心的PIS設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：識(shí)別度4.6，體驗(yàn)度4.5，記憶度4.3，表明產(chǎn)品形象系統(tǒng)設(shè)計(jì)贏得了客戶(hù)的認(rèn)同、滿(mǎn)意和信任。

4" 結(jié)論

基于智能制造亟需工業(yè)設(shè)計(jì)理論支撐成果轉(zhuǎn)化、價(jià)值提升的大背景，首先遵循品牌的認(rèn)知過(guò)程，根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)的信息加工系統(tǒng)模型、情感化設(shè)計(jì)理論，提出PIS設(shè)計(jì)的層次模型，給出評(píng)價(jià)指標(biāo)；在此基礎(chǔ)上，明確面向智能制造裝備的PIS設(shè)計(jì)流程、應(yīng)考慮的要素；并將理論研究應(yīng)用于企業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)煤礦綜采設(shè)備行業(yè)智能化發(fā)展的3大痛點(diǎn)問(wèn)題；并以天瑪智控的品牌理念及標(biāo)識(shí)為基礎(chǔ)，進(jìn)行綜采工作面巷道監(jiān)控中心的工業(yè)設(shè)計(jì)，塑造了明凈、高效、值得信賴(lài)的產(chǎn)品形象驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性，為智能制造裝備的工業(yè)設(shè)計(jì)提供新方法和實(shí)例借鑒。

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