论水刺法非织造布生产线成套设备造型创新设计

梁文婧 马彧

摘要：就目前纺织机械设备设计领域，存在的产品之间缺乏链接要素，忽视产品整体造型把控问题进行分析。通过对纺织机械造型设备造型特征的研究，基于产品造型的技术体系模型，以实际课题为例进行实践论证，对纺织机械设备造型设计项目实践具有重要的意义。

关键词：工业设计 纺织机械设备 非织造布 造型设计

引言

我国纺织机械制造行业发展态势相对平稳，产品种类齐全，可以满足纺织行业多方面的生产需求，技术水平及自主研发创新能力的日益提高。目前，传统的制造业和贸易模式正在转型，通过创新来获得发展新动力是企业生存的必然路径。随着纺织机械技术已经达到较高水平，市场对其要求也越来越高，在产品的硬件条件相当的情况下，市场消费力越来越多体现在产品的造型设计上。中国企业一直持续OEM（原始设备制造）的常规发展路线，虽然眼前带来的效益显著，但实质给中国品牌推动力并非明显，从长远发展的角度思考，着力从OEM提升到OBM（自创品牌）是中国企业必经之路。根据设计性质将具有创造性质的设计称为“全新设计”，具有改良性质的设计称为“创新设计”，综合两者执行及发展因素，企业在品牌战略中应当以创新设计为主导。进而，创新设计实施难度相对较小，设计模式更具有持续性，在完整的产品生命周期内更为及时地提供解决方案，不仅为企业品牌赋予形象，提高其辨识度，而且精细化设计提升产品品质，让消费者形成情感认同，提升其忠诚度。随着技术、工艺等的进步以及近年来工业设计的发展展现出来的显著成效，企业也逐步意识到工业设计渗透产品研发可以提升产品竞争力，但是企业在设备设计方面过多的只是关注单个机床产品造型，从而忽视了对产品整体系列特征的把控，存在对同时期产品型号组合的造型特征研究缺失等问题。

一、纺织机槭设备造型特征

纺织机械品牌通过产品造型的特定造型特征及型号组合形成的生产线整体形象来强化对品牌的印象，且以造型的升级变化为载体展示企业产品的更新换代。产品通过特有的造型、色彩、比例等来表达区别于其他品牌产品的独特性与品牌自身产品的统一性。因此对研究提升纺织机械生产线成套设备整体形象，以造型特征为手段具有很高的可行性与必要性。造型特征主要是指人们根据客体所共有的特性抽象出的概念，区别于其他物品的显著特点形成产品的造型特征，是作为具有标志性、区别性、可辨识性的显著形态特点。造型特征分成三个具有审美意义的主要元素：艺术元素（elements of art）、语义元素（semantic elements）、技术元素（technical elements”。在设计过程中所涉及的，如形态、色彩、尺度、比例、形式美等美学法则划分为艺术元素范畴；通过产品外在视觉形态的设计揭示或暗示产品的内部结构及更多文化内涵，使用户高效理解和操作的形态语言划分为语义元素；支撑美学元素及语义元素在产品上实现正确的表达，如材料属性、加工工艺、结构形式等。产品设计实践中，造型特征的分类和造型元素的分解可以辅助设计师认知设计对象的特性。

纺织机械设备造型特征直观的表现为点、线、面、体等元素特征的大小、位置及比例等对产品设备形态的描述，针对纺织机械设备，产品形态通过视觉所传达给人的信赖感，表现为稳重、条例及结实的语义传达。产品造型更新满足更多人的喜爱很大程度取决于时代背景，简洁的产品造型成为主流，同时简洁的造型突出功能操作，传达给人以高效易操作的语义，最大程度地满足使用者的使用需求，增强使用者的工作效率。企业依靠利润生存，满足产品功能及技术水平的前提下降低生产成本，简洁的造型降低了工艺的复杂性，相较于繁复的设计为企业节约了成本，提升利润空间。

造型特征中色彩要素更多地傳达象征价值，且一定程度上传达实用价值。在纺织机械生产环境中，色彩辅助本体传达功能，除安全色传达的功能语义外，色彩所传达给人的感觉应当与产品功能相一致，企业纺织机械设备所应用的生产环境声音嘈杂、温度较高、多毛絮、单调乏味，易使操作者产生烦躁情绪，产品的色彩规划在设计中起到至关重要的作用。厂房环境中的色彩多采用明快的浅色调，机器本体的色彩选择综合考虑其功能性、环境性及流行性，适合选择绿色调或蓝色调的点缀色，浅灰色或驼灰色主体色彩，以及适当的深灰色增强机器的结实感。通过三套色的引用增强产品的层次感，色彩辅助产品形态表达功能性的同时，优化设备生产线整体形象，减轻劳动者的疲劳集聚及提升工人的工作效率。

纺织机械是纺织工业的生产手段和物质基础，其技术水平、质量和制造成本，都直接关系到纺织工业的发展，突出表现为工艺性、连续性、成套性的特点，产品的结构形式、功能和使用方式、使用情境很大程度上决定了其形态的主要特征。纺织机械在从事生产整个过程中，服从工艺流程的连续性运作生产，根据各工艺流程配置成套机器，并按照工艺要求将机型排列次序、机台数量之间形成固定关系。纺织机械设备的成套性不仅存在于一个工厂中，也存在于厂与厂之间。在实际环境当中，需要依据各个车间的空间排布，在环境中形成一个整体，考虑人的视觉角度要素对目标产品造型特征以及品牌形象要素植入进行分析。

二、产品造型的技术模型

审美特征的处理是直观的形式创造，是一个情感和认知过程，充分发挥设计师的内在专业知识、实践经验及设计师的创造性，进而在实际的生产加工中对技术元素进行研究达到最优效果。And reasen等人提出了“技术体系”（technical systems）理论（如图1），将设计问题从抽象到具象、从轮廓到细节两个维度进行分解，将目标设计对象及设计过程分为流程、功能、机构、部件四个层次，是一种促进实际应用和结构化问题解决的方法，是一种更具操作性的设计认知关系。提出了机器系统不同领域层次之间因果关系的模型：（1）在过程与功能之间：机床的技术原理决定了机器要实现的功能。（2）在功能和机构之间：功能是由机器内的机构配合操作完成的。（3）机构和部件之间：机构主要由机器部件执行。

三、实例应用

根据产品造型的技术体系模型，以水刺法非织造布生产线设备为案例，基于纺织机械设备造型特征及技术体系模型对目标机型设备及设备组合进行造型特征研究，并根据实际情况对生产线设备的所需设计要素进行层级分析，旨在通过对该生产线设备造型进行设计以体现成套设备家族化、系列化特征。水刺法非织造布生产线流程中依次配置抓取（或称量）、预开松、混合、精开松、末道棉箱、气压棉箱、梳理、水刺、轧车、烘燥、卷绕、分切等工序，运用水刺工艺即将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上，使纤维相互缠结在一起，从而使纤网得以加固而具备一定强力。设备配置为：喂棉称量机、混棉帘子开棉机、开棉机、称量喂给机、精开棉机、梳理机、交叉铺网机、多辊牵伸机、水刺机、圆网烘燥机、卷绕机、热风黏结机、电气控制系统及防护设施。

将生产线设备作为统一的、整体的造型分析，根据“技术体系”模型对生产线设备按照流程、功能、机构、部件四个层次进行分类归纳。流程层：生产线工作流程及生产工艺主导了机组主要造型轮廓；功能层：每一台设备完成工作流程当中的一道工序，具备生产中的一项独立功能，既存在于整条生产线，又是一个独立的个体，同样可以细分为几大功能区，以喂棉称量机为例，可主要分为喂棉区、棉箱、电控箱以及机型标识；机构层：置物台、机身钣金外壳、传送带、视窗、门、形象标识、警示标识；部件层：把手、通风孔、铰链、螺钉孔位、装饰条、操控面板、型号、LOGO、铭牌。对影响产品外观造型的元素进行层次化提取，从而使产品能够形成以品牌形象为基础的统一性，同系列关联性，个体产品各自独有的造型保持独立性。在此基础上，实现产品之间的连接防护功能的同时对衔接形态连贯性进行设计。

（一）流程层：纺织机械产品整体形态以功能为主导，设计风格倾向于简洁的直线造型风格，增加产品力量感的同时也使得在实际生产环境中造型更加整体，在机器加工上降低工艺复杂性，加工方便从而在一定程度上节约成本。产品造型遵循形式美法则，保持个体产品造型独立性的同时，并通过对产品与产品之间衔接部分的设计来平衡机器与机器之间的体量关系，运用视知觉中的视觉平衡原理，对物理尺寸进行调整，从而使产品在二维和三维角度具有相同的视觉重量，实现整体造型的协调性，满足功能的同时，优化产品的空间展示效果。

产品色彩以浅灰（PANTONE 420）为主色，深灰（PANTONE 445）和绿色（PANTONE 368）为辅色，黄色（PANTONE 123）为警示色，企业标识颜色选择红金（PANTONE 2314）。机身主体为浅灰色，深灰色作为辅助色，起到分割形态以及通过色彩特性平衡整体形态重量感，绿色属于安全色范畴，具有特殊的语义和象征意义，所以在机器上的使用更为谨慎控制运用，主要运用在门窗把手等位置，确保应用位置的所传达的语义与色彩语义不冲突，并作为辅助色起到活跃整体色彩氛围作用，在整体环境中通过色彩明度、彩度及色相的差异辅助产品整体形态形成丰富的视觉层次感。

（二）功能层：产品根据功能属性分区，造型协助功能传达语义，在满足不影响机器功能参数要求的条件下进行创新设计。纺织机械设备造型以功能为主导，传统的设备造型普遍存在各功能区造型不协调等问题。生产线各设备独立完成—项工序，根据工艺技术要求将每一台设备根据工作流程进行功能分区，进而产品形态形成分区，并通过产品形态设计传达产品语义，进行合适的语义传达，方便工人操作及观察设备运作情况。基于整体造型风格一致的条件下将形态进行细分，有助于提高设计的可行性。同样的方法适用于设计之前的实地调研阶段，有助于设计师充分理解原始产品。

（三）机构层：水刺法非织造布生产线中的很多设备内部需要平整，钣金加工多为外翻钣金加工，很多零件裸露在外面，将钣金外壳二次折弯和部分区域焊接的方式，不仅起到加强钣金强度的作用，同时起到遮挡裸露螺钉的作用。桥形元素为企业标志性元素，寓意：望峰则攀，遇水而桥，将桥形元素变形运用在机器上，比如方形视窗进行45°切角的样式等。视窗窗门的结构样式选择單次折弯样式，将形象元素植入的同时增强机构强度，方便加工。形象标识作为直观的识别符号，包括企业标识及机型标识，在实际设计中对字体及尺寸进行规范设计，字体风格与机器整体形象风格统一，通过建立两者之间的共性元素来提高平面元素与产品造型风格的一致性，从而促进提升企业形象及品牌形象；应用方式兼顾牢固度、美观性、加工成本及施工难度，选择采用丝网印刷的方式。警示标识遵循设计设计需求、人机工程学及设计心理学中视觉流程的客观规律来进行布局。综合设计设备机构层所包含的内容，从而执行完成设备功能任务。

（四）部件层：通过对产品部件的规范或设计从而对机器机构形成防护。把手采用标志性的桥形造型，规范把手宽度为40mm，主要分为内嵌式、外置式及单板折弯式三种形式，综合考虑不同使用方式及产品美观性的需求，形式规格的规范既方便加工又使得机器之间形成呼应。通风孔采用20mmx20mm方孔，上下间距为5mm标准，在保证通风量等条件要求下进行排布，并通过开孔数量变化形成45°切角样式，艺术元素呼应同时传达品牌文化内涵。铰链分为内置铰链、外置铰链、插销式铰链等，根据每种铰链的工作方式确定适用范围。桥形绿色装饰条采用丝网印刷或钣金安装的方式。操控面板样式根据具体操作需求一般为按键、屏幕及按键屏幕组合式三种样式，分别针对具体情况，对面板贴膜进行设计，规范操作界面满足人机工程学，方便工作人员准确操作。型号及LOGO的放置位置根据整体流程布局进行排布，方便信息摄取且避免同一观察视角信息重复率过高产生的杂乱感。

最终与企业工程师沟通交流，对方案中的问题进行整改，例如视窗小门的结构，视窗小门无法安装加强筋，钣金进行单次弯折的门型存在强度不够的问题，使用过程中门会发生变形；光电安装杆的设置问题，会根据现场需要对其位置进行上下左右调整。在不违背整体风格一致性的前提下，兼顾标准件采购、制造成本、机器组装及后期维护等问题对方案进行整改完善，使方案满足制造可行性。

结语

本文以简化的技术体系模型为框架将设计问题分解，由整体过渡到细节，逐层进行艺术、语义及技术层面分析。以水刺法非织造布生产线设备设计为例，通过有效设计方法，使得产品之间相互呼应，将生产线设备形成一个有机整体，突出了企业品牌形象，形成产品家族化。通过对设计到成品过程的后期跟进，与工程师进行交流讨论，修改部分结构或形式，选择最优化的方案实现产品的最终效果，并在企业投入生产期间跟进数据采集，从而为产品细化升级提供帮助。