装备制造类产品工业设计品质提升研究

赵元绍　王赞　刘国平　孙海楠

摘要：

随着国家振兴装备制造业战略的推出，装备类产品的工业设计也逐渐受到重视，如何在装备制造类产品设计开发中更好地融入工业设计，提升其整体品质和价值，已经成为现今装备制造产业亟待解决的问题。本文通过研究装备制造类产品的工业设计导入模式和基本方法，总结此类产品工业设计工作的主要流程、关键环节以及设计实施中的一系列问题，尝试提出工业设计辅助装备制造产品提升整体品质的具体途径。

关键词：

装备制造 产品 工业设计 品质

当今时代，各个领域不断朝着全球一体化发展，竞争愈发激烈，一成不变的发展模式已不能满足国家发展的需要。而装备制造业处于产业链的核心环节，是国民经济和国民建设的重要支撑，是推动工业转型升级的关键引擎，当下中国的制造业正面临关键的十字路口，从生产驱动向创新驱动逐步转型是当务之急。目前，中国的工业设计还主要集中于轻工业领域，装备类产品的创新设计研究相对滞后，还有相当一部分老旧的装备制造类产品仍在使用中。装备制造类产品的创新设计作为创新发展的一个重要组成部分在中国还处于起步阶段，有很广阔的发展空间，全球一体化背景下，随着国家“一带一路”发展战略的提出，对整个装备制造业而言将酝酿巨大的市场机会。

因此，关于装备制造类产品创新设计研究是十分必要且必需的。

1.装备制造类产品设计特点

1.1产品本身特点

首先，装备制造类产品一般为既有产品，并且基本定型，设计师的可拓展空间有限。其次，这类产品功能较为明确，设计过程中功能优先是这类产品的出发点和落脚点。设计前期产品内部结构基本已经定型，且大都比较复杂，在设计过程中一般不会进行大的改动。另外，产品主要的设计材料基本是金属板材、型材，且多数产品体积较大，人机交互比较多，对人机设计考虑要求较高。产品本身的这些特点会决定其设计过程的一些特殊性，例如，设计时尽量避免丰富的曲面造型、考虑较多的人机因素等。

1.2设计者特点

装备制造类产品对设计者的水平要求较高，不仅要有良好的审美能力，而且需要对其材料、加工工艺、内部结构有较好的认知。这就要求设计者既具备系统的艺术设计理论基础又兼具工程理论基础。与已经较为成熟的轻工业电子产品设计相比，装备制造类产品的内部机构和原理复杂程度较高，在设计产品之前，需要对产品有一定的理解。很多不成熟的此类产品，往往是由于设计者本身两方面能力的不足或者不平衡，导致形式美感不佳或基本功能实现得不够完美。

1.3设计流程特点

装备制造类产品的工业设计的主要流程、导入模式与其他类产品基本相似，只是在某些方面有所侧重，具有自身的一些特点。一般而言，其设计流程分为四个阶段：设计规划阶段、设计草案阶段、设计深入阶段、设计验证实施阶段。

设计规划阶段主要是对需求的分析，市场调研，技术调研，以及可行性分析。这个阶段对于装备制造类产品尤为重要，期间需要对产品有一个详细的了解，以方便后续的设计。而其中更为重要的是技术调研，由于此类产品的特殊性，对结构、材料、工艺有很高的技术要求，如没有一个较好的认知，会给后续工作带来很大的麻烦。

设计草案阶段是根据前期的成果进行初步的方案设计。装备制造类产品的这个阶段可以不必把所有的细节和要求考虑在内，可以进行阶段性的思维发散，但大体的方向一定要有所把握。

设计深入阶段是将设计草案进行筛选、优化的阶段，是初步方案的具体化。装备类产品设计的这个阶段要细致地根据产品本身的结构、属性等特点进行设计，而且最好有结构设计师的参与，以便当结构或工艺与造型有所冲突时能够及时探讨解决方案，另外，可以在一些设计方面可以给予设计者好的意见或建议。

设计验证实施阶段主要是对设计方案加以验证并实施，是方案的执行阶段。对于装备制造类产品而言，由于多数体形较大，实物验证成本较高、周期长，前期验证往往靠主观经验和模型仿真。

由于产品设计的复杂性，设计流程往往是交叉和反复的，且会因产品不同而有所差异，要根据实际的状况进行取舍或侧重。

2.装备制造类产品工业设计关键环节

2.1结构、材料、加工工艺的研究

提升装备制造类产品工业设计的品质需要注重很多方面，而结构、材料、加工工艺的研究是其中的关键环节，这是功能和造型实现的基础。

装备制造类产品设计初期，需要对现有结构进行分析，确保后期设计不会对现有功能性结构有所影响。另外，设计师需要对此类产品常见的基本结构形式有所了解，例如常用的连接机构、旋转机构、组合机构等等，避免不必要的结构错误。设计材料与加工工艺是决定产品设计品质的另一个重要因素。装备制造类产品大多为壳体，设计材料中钣金及型材使用居多，加工工艺以折、弯、剪切、焊接、铆接等为主，这就给造型设计带来一定的局限性。设计师需要对这些材料和工艺下所产生的基本形态有所研究，以免设计无法实现或实现成本较高。

2.2造型美感的注入

工业设计是艺术与技术的平衡，而中国当前的装备制造业的设计理念还停留在简单的“形态为功能附属”的阶段。造型是设计成果化的主要载体，不仅能给人带来视觉冲击力，其表现出来的形态、风格会给人以美的感觉和艺术的享受。

当今社会，随着竞争的加剧，造型美感在装备制造类产品设计上的需求日益凸显。而形态的设计往往受到结构、力学、材料、工艺、生产条件等因素的限制，如何把握好形态与产品的匹配性，并在此基础上对形态进行艺术的设计，是此类产品设计的焦点问题。这就要求设计师有很好的艺术设计基础和较高的审美能力，能将造型美感恰如其分地注入产品中，实现形式与功能、艺术与技术的平衡。

2.3人机关系的实现

不同于一般电子消费类产品，装备制造类产品大多具有操作空间大、操作过程多样化、人机交互复杂等特点，这就决定了人机工程在此类产品设计过程中的重要性。

良好的人机关系体现在两个方面：一是生理上的匹配性，表现为静态、动态参数的匹配，使人在操作产品的时候不会出现生理上的不适。另一方面则是心理上的匹配性，使用者在使用过程中能表现出较好的心理状态，避免心理上疲劳、不舒适等状态的产生。这两方面都需要对使用过程、产品的交互界面进行细致的分析，才能进而得到最佳的数据来应用于后期的产品设计。

3.实例分析

对比装备制造类产品行业国内产品与国际顶级产品德国DMG（德玛吉）的差距，探讨提升国内此类产品工业设计品质提升的具体方法与途径，以下图为例：

通过对比研究发现，中国此类产品还处于模仿和学习阶段，整体风格而言，设计更趋于保守，多采用钣金折弯、拼焊工艺，导致设备造型方正、呆板；配色方面，国内行业不太注重颜色的选用，用色随意，致使产品观感沉闷、冷漠；人机交互方面仍局限于设备本身，未提高到以操作者为核心，缺乏亲近感。

反观国际顶级品牌DMG推出的系列产品，从工艺上而言，大胆采用钣金冲压工艺，为产品设计提供更多的可能性，造型灵活多变；配色使用精准考究，使产品整体观感更加前卫大胆，大大区别于其他同行业产品，形成自己独特的视觉风格；人机交互方面更加注重人与设备的关系，各部分设计例如开门方式、操作面板分布位置皆以操作者为中心分布，方便操作者对设备进行各类操作。

具体细节方面，按照产品设计适应人的行为习惯，国内产品观察窗较小、控制面板与观察窗位置分离，操作面板位置固定导致不能适应更多的操作场景，设备棱角过于锋利导致设备存在更多安全隐患。而德玛吉的产品设计，不论旋转滑动的开门形式和大面积全透明视窗，还是可调节高度、角度的操作面板，均以产品适应人的行为习惯为设计理念，时产品设计更具人性化。

4.结语

装备类产品工业设计品质的提升，不仅要有技术、方法、能力上的提高，更重要的是观念上和体制上的转变。要从根本上认识到工业设计之于装备制造类产品的重要性，才能从简单的“制造”走向“创造”。长此以往，未来装备制造业必能带动整个中国工业的发展。