淺談機械設計與工業設計的關系

程世利+董小飛

摘要：雖然很多高校開設了工業設計專業，但是仍然存在很多錯誤的理解。通過闡述機械設計以及工業設計視角下的新產品開發設計的一般流程，論述了機械設計與工業設計的區別與聯系。機械設計和工業設計不應互相排斥，而應該進行學科融合共同發展，這樣才能最大限度地激發創新活力。

關鍵詞：工業設計；機械設計；產品開發；方案；專業

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）10-0087-02

一、引言

機械設計作為機械工程的重要組成部分，在我國高等教育中占據著重要的地位，相對于其他學科發展歷史較長，形成了比較完備的課程培養體系。然而，技術完善并不意味著必然獲得商業上的成功；與新產品開發設計密切相關的工業設計，在一定程度上反映了一個國家的工業技術水平[1]；我國的工業設計發展歷史較短，很多人對其本質及重要性認識不足，甚至存在很大的誤區。

《普通高等學校本科專業目錄（2012年）》將“工業設計”（專業代碼：080205）專業設置在工學之下的機械類，對應于原工學學位的部分；而對應于原文學學位的部分則設置在藝術學之下的設計學類，名稱為“產品設計”（專業代碼：130504）[2]。新專業目錄要求工業設計專業學生具備相當的自然科學知識，尤其是機械學科的知識，以便為機電產品的創新設計提出切實可行的創新性方案。

國內工業設計專業大多是在藝術類院系開設并發展起來的，時至今日也有很多高校仍然開設于藝術院系，因此在很多人的觀念中，工業設計就是外觀設計，是純藝術的專業，與機械關系不大。筆者認為這種觀點是錯誤的，至少也是不全面的。外觀設計絕不是工業設計的全部，把外觀設計等同于工業設計是不正確的。

針對這一狀況，本文從機械設計與工業設計的角度分別闡述了新產品設計開發的一般程序，說明工業設計與機械設計的關系以及工業設計在機械產品開發過程中的作用和地位。

二、新產品開發設計的一般流程

1.機械設計的一般流程。從機械工程的角度來講，機械設計沒有固定的設計流程，需要視實際情況而定。機械設計的一般流程簡述如下[3]：（1）產品規劃：確定設計對象，展開相關的調研和預測，論證新產品開發的必要性以及可行性；明確設計目標完成設計任務書。（2）總體方案設計：根據設計任務書，進行功能目標分解尋求功能原理解法；擬定總體方案，進行執行系統、傳動系統等設計形成多種可行性方案。對各可行方案進行運動規律、機構型式、造型以及色彩等方面的設計。對各可行方案進行評價，選擇最優方案。（3）結構設計：擬定傳動系統、執行系統的具體方案。設計零部件的結構，確定零部件之間的相對位置及聯接方式；確定零件的材料、尺寸公差等技術要求。繪制總裝圖、部裝圖及零件圖，編制設計說明書。（4）施工工藝設計：進行加工與裝配工藝的設計。制定零件的加工工藝流程以及檢驗標準，必要時還需進行專用工具、夾具以及模具的設計。制定裝配、調試、性能測試的技術文件。確定產品包裝、運輸、安裝等方面的要求以及使用說明書。（5）改進設計：進行樣機試制并進行試驗測試，做出評定，提出改進意見。通過小批量生產試銷，獲取用戶的使用意見，進行改進設計。

2.工業設計視角下產品設計的一般流程。工業設計視角下的產品設計程序目前沒有統一的定義，大多數學者的觀點是產品設計程序可以由如下四個階段組成：（1）確認需求：發現需要解決的問題，查閱相關資料；分析市場需求以及商機，制訂可行性計劃，并對融資問題進行研究制訂合理計劃等方面的準備工作。（2）研究分析：深入進行資料的收集與分析；開展市場調查、競爭產品分析、產業發展分析、預期消費群體等研究工作，進行產品造型意象定位以及形態分析，并考慮人因、產品結構、材料和功能等因素，研究與本產品相關的專利與法律文件，制訂詳細的發展計劃或設計規范。（3）整合發展：此階段由如下三部分構成：①構想概念發展：充分運用創意法則或相關工具，提出多種可行的解決方案。②造型整合發展：根據前期制定的設計要求進行產品造型設計，并進行視覺性篩查制訂出最佳修正方案；通過制作立體模型、運用評估以及細部修正等手段，最終確定產品的外形并且繪制外觀尺寸圖。③工程規劃發展：進行細部設計，獲取精確的工程圖面數據進而制作準確的功能模型。為保證數據的可靠性，需完成整體結構、材料以及使用性進行研究或者試驗。如果各項指標數據達到設計要求則可形成最終的工程技術資料，開展小批量試生產。（4）設計評估：這一階段的內容一般在造型整合發展過程階段同時進行。當構念、圖面以及模型評估時需依據先前制定的設計規范，運用恰當的評估工具或方法，篩選出可行方案；進行小批量試產試銷階段，需要通過使用情況調查或者市場接受度調查為大量生產以及營銷提供必要的準備工作。

三、工業設計與機械設計的關系

通過機械設計與工業設計視角下產品設計的一般流程的比較可以看出，二者在總體上是類似的，均始于需求終于產品，但是二者之間也絕不是可以相互替代的，在內容上也是各有側重。機械設計側重于應用自然科學知識來對機械的工作原理、結構形式、力和能量的傳遞與轉化方式、各個零件的材料和形狀尺寸等各個方面進行創新性的構思、分析計算并形成詳細規范的技術文件。工業設計狹義上是產品設計，是為了滿足某一特定要求，創造性構思出一個切實可行的解決方案，并且明確其采用的技術手段，涵蓋了一切使用現代化的技術手段進行設計、生產和服務的全過程。

機械設計的產品規劃概念設計階段涵蓋了工業設計視角下產品設計的確認需求階段、研究分析階段、整合發展階段中的構想概念發展階段。二者完成的內容是一致的，但是產品設計更細致、更具體，論證更充分也更專業。機械設計的總體方案設計階段與結構技術設計階段對應于產品設計的造型整合發展階段與工程規劃發展階段，這一部分是傳統的機械工程師的工作領域，對相關人員的專業要求，需要扎實寬廣的專業知識和豐富的實踐經驗，是工業設計專業人員難以勝任的工作階段。機械設計的改進設計階段部分等同于產品設計的設計評估階段，二者相互融合效果更佳。

在產品設計開發的整個流程中，涉及到機械工程、電工電子學、美學、心理學等多學科的知識。傳統的機械專業無法涵蓋以上的全部內容，尤其是美學、心理學。而無論是工業設計專業還是產品設計專業在自然科學知識方面則相對薄弱，如機械工程、電工學；雖然開設了相關課程但是在深度和廣度上，無法滿足獨立進行產品開發設計的全部需要。如果兩者能夠互相結合、取長補短則可以很好的完成產品設計開發的任務。工業設計專業人員可以避免自然科學知識深度不夠的問題，機械專業人員則可以解決藝術美學方面的不足。更重要的是，競爭已經由價格的競爭、質量的競爭進入到了設計的競爭，通過工業設計可以在現有的技術條件下實現產品的系列化與多樣化，滿足不同客戶、不同消費群體的個性化需求。畢竟在追求個性化的今天，單純的依靠機械設計很難提高產品的市場競爭力。

四、結論

通過分析可以看出，工業設計與機械設計是具有密切聯系的，二者如果能夠取長補短、優勢互補可以極大的提高創新活力，推動企業的發展和社會的進步。教育部2012年的專業目錄中界定了工業設計的工科性質，在培養方案設置上需要考慮開設機械原理、機械設計等機械專業的主干課程，盡管在深度和難度上還需要降低要求。另一方面，傳統的機械類專業，應適當開設一些工業設計方面的課程，至少是一些選修課程，同時不應排斥工業設計。這兩方面應該相互結合、相互促進、共同發展。

參考文獻：

[1]薛澄岐,裴文開,錢志峰,等.工業設計基礎[M].南京:東南大學出版社,2012.

[2]蔣曉,張振東.工業設計與產品設計的比較[J].CAD/CAM與制造業信息化,2014,(10):26-29.

[3]朱龍英.機械設計[M].北京:高等教育出版社,2012.

[4]程能林.工業設計概論[M].北京:機械工業出版社,2013.

On the Relationship between Mechanical Design and Industrial Design

CHENG Shi-li,DONG Xiao-fei

(School of Mechanical Engineering,Yancheng Institute of Technology,Yancheng,Jiangsu 224051,China)

Abstract:Although the industrial design major have been set up in many colleges and universities nowadays,there is still a lot of misunderstanding about it. The difference and connection between mechanical design and industrial design are discussed,by the means of illustrating the general flow of new product development design from the perspective of mechanical design and industrial design. In order to stimulate the vitality of innovation to the maximum extent,mechanical design and industrial design should to integrate with each other and develop together,instead of mutually exclusive.

Key words:industrial design;mechanical design;product development;scheme;major