技術(shù)與藝術(shù)一體化設計系統(tǒng)開發(fā)與第三代簡一大理石的研制＊

李志林 楊君之 梁燕珍

（1佛山市簡一陶瓷有限公司 廣東 佛山 528000）（2佛山市金甲環(huán)保科技有限公司 廣東 佛山 528000）

前言

佛山是世界上最大的建筑陶瓷生產(chǎn)基地，是中國建筑陶瓷的領頭羊。然而，與世界發(fā)達國家相比，仍然存在有很大的差距。產(chǎn)品價格就是其中一個重要方面的體現(xiàn)。在國際市場上，目前佛山生產(chǎn)的墻地磚只有意大利、西班牙等國家同類產(chǎn)品的二分之一到三分之一。產(chǎn)品設計是產(chǎn)品價值提升的重要手段，但模仿和抄襲別人的產(chǎn)品一直是國內(nèi)陶瓷企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的主流，目前市場上有至少超過70%以上的產(chǎn)品是靠模仿和相互抄襲生產(chǎn)的，而僅有不到30%的產(chǎn)品屬于自主設計的。近年來，隨著中國企業(yè)越來越多地參與世界貿(mào)易，許多陶瓷企業(yè)不但注重新產(chǎn)品的研發(fā)，而且已經(jīng)意識到產(chǎn)品自主設計的重要性。

自主設計在國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)中仍處于起步階段，產(chǎn)品設計著重于追求單一的外觀效果，缺乏考慮生產(chǎn)、應用等綜合因素，特別是節(jié)能減排因素。而且設計程序和人員的配合不對應，設計過程的技術(shù)、美觀、應用3大部分相互脫節(jié)（見圖1）。因此，經(jīng)常造成產(chǎn)品功能過剩，或者缺乏文化個性，或者與應用環(huán)境不相稱等情況。

針對這些情況，筆者總結(jié)了近年來企業(yè)產(chǎn)品設計的經(jīng)驗，分析和學習了意大利同行在產(chǎn)品設計方面的方法，憑著對市場的銳覺和勇于創(chuàng)新的精神，在企業(yè)原有設計的基礎上，研發(fā)出了一套產(chǎn)品自主設計的快速工作體系——技術(shù)與藝術(shù)一體化設計系統(tǒng)，實現(xiàn)能夠科學地對產(chǎn)品功能、工藝方法、應用環(huán)境、節(jié)能減排、色彩造型、文化內(nèi)涵等因素的進行優(yōu)選和設定。并計劃將“第三代簡一大理石”作為該系統(tǒng)的第一個實踐范例，利用該設計系統(tǒng)完成產(chǎn)品系列的設計和研發(fā)任務。

圖1 目前陶瓷企業(yè)產(chǎn)品設計體系

1 設計系統(tǒng)的開發(fā)思路

“技術(shù)與藝術(shù)一體化設計系統(tǒng)”主要由系統(tǒng)硬件、標準化平臺、工作軟件、設計機構(gòu)4大部分組成（見圖2）。

圖2 “技術(shù)與藝術(shù)一體化設計系統(tǒng)”的構(gòu)成

圖3 “技術(shù)與藝術(shù)一體化設計系統(tǒng)”的工作原理

設計系統(tǒng)的核心是將技術(shù)設計、藝術(shù)設計、應用設計等諸多因素進行綜合考慮，然后獲得最佳的產(chǎn)品方案后再付之研制，這樣不但可有效地提高新產(chǎn)品研發(fā)的效率，更重要的是能夠有效地利用資源，使產(chǎn)品和生產(chǎn)過程的節(jié)能減排因素得到充分的優(yōu)化。

圖4 設計系統(tǒng)能夠同時綜合考慮和處理諸多因素

2 設計系統(tǒng)的開發(fā)與建立

除了在原有設計體系基礎上進行調(diào)整、補充完善之外，關(guān)鍵需要完成以下3個方面的重點工作。

2.1 系統(tǒng)的整體設計

本項目系統(tǒng)的整體設計遵循“大理石開發(fā)1234原則”，明確了產(chǎn)品的高端定位和節(jié)能減排要求，對產(chǎn)品的技術(shù)和藝術(shù)因素進行事前控制，從而實現(xiàn)對原材料選擇、生產(chǎn)過程控制、應用環(huán)境配合的最大優(yōu)化。本項目設計系統(tǒng)除了配備必要的硬件以外，還需要通過標準化平臺建立、設計軟件的開發(fā)、管理程序的制定、設計人員的分工配合等方面，構(gòu)成了整體工作系統(tǒng)。

2.2 色標庫的建立

標準化平臺是本項目實施的重要環(huán)節(jié)之一。在目前企業(yè)的研發(fā)中，由于釉料、顏料沒有標準化，顏色和配方也沒有標準化，每次對色都要重新調(diào)整配方，效率很低，浪費資源，而且同批次產(chǎn)品往往對不上原有的顏色，不但造成產(chǎn)品色號多，而且造成產(chǎn)品圖案容易失真。另一方面，由于陶瓷顏料煅燒后的顏色與原態(tài)顏色不一樣，在沒有標準化和電腦記錄在案的情況下，設計人員、研發(fā)人員往往需要憑自己的經(jīng)驗判斷產(chǎn)品的色彩，也是造成設計失真的重要原因之一。

通過選擇標準化程度高、產(chǎn)品穩(wěn)定的供應商，實現(xiàn)釉用原料、釉用顏料的第一道標準化，再根據(jù)產(chǎn)品類別確立基礎釉料配方，以及制作色標（3 000～5 000個）和顏色配方，輸入電腦系統(tǒng)建成色標庫，設計人員只需要調(diào)用電腦素材就可以獲得色彩和配方的結(jié)果（見圖5）。

圖5 色標庫建立示意圖

2.3 設計軟件的開發(fā)

本項目的另一個創(chuàng)新點就是自主開發(fā)了“JJ－設計1號”應用軟件，雖然未能實現(xiàn)完全依靠電腦完成產(chǎn)品設計工作，但相對傳統(tǒng)的設計方式，已經(jīng)有了突破性的進步。

“JJ－設計1號”是在通用設計軟件的基礎上，專門針對陶瓷產(chǎn)品設計而開發(fā)的，不但具有3D－MAX、CAD、CRW等功能，而且可以將圖片立體化（見圖6）。

圖6 “JJ－設計1號”軟件主要功能

3 實施效果

“技術(shù)與藝術(shù)一體化設計系統(tǒng)”的成功開發(fā)，為新產(chǎn)品的研發(fā)提供了重要的技術(shù)支持。利用本項目的技術(shù)，我們同時研發(fā)了“第三代簡一大理石”系列產(chǎn)品，實現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新、自主設計、產(chǎn)品研發(fā)同步推進的科研思路。

表2 “第三代簡一大理石”設計研發(fā)效果

“第三代簡一大理石”仿真度很高，將天然石材厚重的質(zhì)感、自然的肌理、柔和的通體、活而有序的紋理等特性表現(xiàn)得淋漓盡致，獲得了“不是天然，勝似天然”的美學效果。

通過“技術(shù)與藝術(shù)一體化設計系統(tǒng)”，我們從原料、工藝、配方以及整個生產(chǎn)過程都建立了全面的、系統(tǒng)的變形控制技術(shù)與管理標準，使第三代簡一大理石平整度完全達到了天然石材的水平，實現(xiàn)了無縫鋪貼，整體鋪貼效果邁上了一個新臺階。

“第三代簡一大理石”在獲得獨特裝飾效果的同時，較好地實現(xiàn)了節(jié)能減排，生產(chǎn)過程冷加工廢棄物減少約15%，綜合能耗降低了10%以上。

4 生產(chǎn)工藝流程

圖7 “第三代簡一大理石”生產(chǎn)流程圖

5 原料組成及配方

5.1 坯用原料

坯用原料的化學組成如表3所示。

表3 部分坯用原料化學成分（質(zhì)量%）

5.2 坯料配方

坯料的化學組成如表4所示。

表4 坯料化學成分（質(zhì)量%）

5.3 釉用原料

釉用原料的化學組成如表5、表6所示。

表5 部分主要釉用原料化學成分（質(zhì)量%）

表6 主要釉料配方組成（質(zhì)量%）

6 主要工藝參數(shù)

6.1 漿料制備工序

表7 漿料工藝參數(shù)

6.2 粉料制備工序

表8 粉料工藝參數(shù)

6.3 沖壓成形工序

表9 成形工藝參數(shù)

6.4 釉料制備工序

表10 釉漿工藝參數(shù)

6.5 干燥工序

表11 干燥工藝參數(shù)

6.6 施釉工序

表12 施釉工藝參數(shù)

6.7 燒成工序

表13 燒成工藝參數(shù)

7 產(chǎn)品標準及性能

經(jīng)檢測，產(chǎn)品各項指標符合GB／T 4100－2006標準，放射性符合GB 6566－2001標準中A類裝飾材料要求（詳見產(chǎn)品質(zhì)量檢驗報告）。

表14 產(chǎn)品主要性能指標

8 結(jié)語

“技術(shù)與藝術(shù)一體化設計系統(tǒng)”的研發(fā)成功，突破了傳統(tǒng)產(chǎn)品設計的局限，實現(xiàn)了技術(shù)、藝術(shù)設計因素的事前控制和最大優(yōu)化，有效地提高了企業(yè)的產(chǎn)品自主設計能力，實現(xiàn)了企業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略意圖。

“第三代簡一大理石”質(zhì)感明亮，裝飾效果豐富多彩、自然流暢，在防污、防滑性能上取得了質(zhì)的提升。產(chǎn)品同時具有非常獨特的視覺效果，質(zhì)感豐潤又透明交融，顏色明亮華麗，且層次感強，具有立體層次效果，更便于與不同色彩的家具飾品搭配，成為天然石材在室內(nèi)使用的替代品。其既可以適用于室內(nèi)地面、內(nèi)墻鋪貼，也可以適用于外墻裝飾，應用場合非常廣泛。

1 楊輝，黃仲明.保持陶瓷企業(yè)在質(zhì)量管理體系有效運行的幾個關(guān)鍵因素.全國性建材核心期刊——陶瓷，2012（10）：11～13

2 孫慶利.Excel在三元系統(tǒng)代數(shù)配料改進法中的應用.全國性建材核心期刊——陶瓷，2010（6）：30～32