智能裝備工業(yè)設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀與價值分析

白銘玉　鄭剛強　柳灝

摘要：智能裝備隸屬于高端裝備范疇，工業(yè)設(shè)計對提升智能裝備產(chǎn)品附加值意義重大。為闡明工業(yè)設(shè)計的巨大價值，引導(dǎo)智能裝備工業(yè)設(shè)計的發(fā)展方向。綜合運用文獻檢索、案例分析等方法，歸納了國內(nèi)外智能裝備工業(yè)設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢。通過解析裝備造型設(shè)計、涂裝設(shè)計、人機交互設(shè)計、文化內(nèi)涵注入、譜系DNA塑造等要素，闡明了工業(yè)設(shè)計對提升智能裝備產(chǎn)品附加值的作用與價值。

關(guān)鍵詞：高端裝備 智能裝備 工業(yè)設(shè)計 設(shè)計價值

中圖分類號：TB47 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1 003-0069（2017）05-0049-03

引言

高端裝備是指具有高技術(shù)含量、高工藝水平、高經(jīng)濟價值、高附加值的先進工業(yè)設(shè)施設(shè)備，涉及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展所需的相關(guān)裝備。高端裝備制造業(yè)是以高新技術(shù)為引領(lǐng)，處于價值鏈高端和產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，決定著整個產(chǎn)業(yè)鏈綜合競爭力的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系的脊梁與高地，是推動工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的引擎。大力推進發(fā)展高端裝備制造業(yè)，是提升我國產(chǎn)業(yè)核心競爭力的必然要求，是搶占未來經(jīng)濟和科技發(fā)展制高點的戰(zhàn)略選擇，對于加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、實現(xiàn)由制造業(yè)大國向強國轉(zhuǎn)變具有重要戰(zhàn)略意義。推進高端裝備發(fā)展離不開工業(yè)設(shè)計的支撐。目前國內(nèi)高端裝備工業(yè)設(shè)計研究尚處于起步階段，急需進行相關(guān)設(shè)計理論與實踐探索。

智能裝備是高端裝備的重要類型之一。所謂智能裝備，是指具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，它是先進制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。21世紀是彰顯個性化的時代，人們紛紛規(guī)避、逃離極其枯燥乏味的生產(chǎn)線工作。在不久的未來，智能裝備必將成為工業(yè)的主導(dǎo)力量。目前大部分裝備產(chǎn)品的功能已經(jīng)實現(xiàn)，但極度缺乏文化藝術(shù)品味。風(fēng)格單一，沉悶古板，無法給人帶來視覺上的沖擊與享受，使人感到乏味無趣。這個問題工程師和藝術(shù)家都無法解決，必須通過工業(yè)設(shè)計手段由設(shè)計師來解決。需要依靠設(shè)計者根據(jù)市場需求把藝術(shù)文化與審美內(nèi)涵融入工程技術(shù)，即：藝術(shù)（創(chuàng)意思維和審美創(chuàng)造）+技術(shù)（工程結(jié)構(gòu)與工藝實現(xiàn)）=產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新。

一、我國智能裝備工業(yè)設(shè)計現(xiàn)狀分析

中國政府的“十二五”規(guī)劃提出裝備制造業(yè)“調(diào)整轉(zhuǎn)型、創(chuàng)新升級”戰(zhàn)略，并制定了“推進裝備制造業(yè)由大變強”的目標(biāo)。作為裝備制造業(yè)的核心和關(guān)鍵，高端裝備制造業(yè)被列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了“肥沃土壤”。實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年的行動綱領(lǐng)——《中國制造2025》規(guī)劃的推出，更是使高端裝備制造業(yè)迎來了歷史發(fā)展的新機遇。在中國制造業(yè)努力從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變過程中，“中國設(shè)計”不可或缺。

智能裝備作為高端裝備的重要代表，其工業(yè)設(shè)計發(fā)展在國內(nèi)尚處于起步階段。智能裝備制造企業(yè)長期重技術(shù)輕設(shè)計，造成制造技術(shù)日趨成熟，但工業(yè)設(shè)計水平卻較為落后。智能裝備不同于一般民用產(chǎn)品，其設(shè)備造型的可變空間小，對產(chǎn)品機電智能一體化協(xié)調(diào)性和技術(shù)的安全可靠性要求很高。整體來看，智能裝備工業(yè)設(shè)計設(shè)計水平遠滯后于裝備結(jié)構(gòu)與機電系統(tǒng)的設(shè)計。

近年來，國內(nèi)已有企業(yè)在智能裝備工業(yè)設(shè)計方面展開探索，并取得了一些成功案例。例如：廣州市大業(yè)產(chǎn)品設(shè)計有限公司設(shè)計的三寶智能機器人（如圖1），充分考慮了人機交互，將融合多項高新技術(shù)的智能機器人賦予可愛憨厚的形象，使其可融入大眾生活環(huán)境，更好為人服務(wù)；引力工業(yè)設(shè)計有限公司設(shè)計的這款數(shù)控機床（如圖2），擺脫了傳統(tǒng)智能機械裝備笨重呆板的外觀，富有科技感的配色和對邊緣簡單而巧妙的修飾，使得整體效果更為美觀且給人以智能、安全、前沿的視覺感受；昆明機床研發(fā)制造的TK6920B數(shù)控落地銑鏜床和KHC63臥式加工中心（如圖3）獲得iFig.計大賽產(chǎn)品設(shè)計獎，是中國機床的外觀設(shè)計獲得國際設(shè)計大獎?wù)J可的代表性案例；中車株機公司于2016年組建軌道交通裝備國家級工業(yè)設(shè)計中心，大膽探索，為我國的軌道交通設(shè)備在工業(yè)設(shè)計方向上投入研發(fā)，助力我國軌道交通設(shè)備更好地走向世界舞臺。

以上案例作為智能裝備工業(yè)設(shè)計的可貴探索，為國內(nèi)智能裝備工業(yè)設(shè)計發(fā)展提供了參考。同時也顯示出裝備制造技術(shù)與工業(yè)設(shè)計的共融將是未來智能裝備發(fā)展的必然之路。

二、國外智能裝備工業(yè)設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

縱觀國際，發(fā)達國家的智能裝備與工業(yè)設(shè)計的融合程度較深。智能制造裝備的設(shè)計已有大量的案例積累，有些國家已形成了自己的設(shè)計風(fēng)格與特色，并集中體現(xiàn)在其主要品牌的代表裝備上。

美國作為國際智能制造思想的發(fā)源地之一，政府高度重視智能制造的發(fā)展，將智能裝備的發(fā)展定位為21世紀占領(lǐng)世界制造技術(shù)領(lǐng)先地位的基石。以通用電氣公司為例，通用電氣公司（GE-General Electric）是世界上最大的多元化服務(wù)性公司。其產(chǎn)品注重系統(tǒng)規(guī)劃，在進行創(chuàng)新設(shè)計的同時，兼顧安全性、操作性、耐用性、效益性、服務(wù)性等方面。從而生產(chǎn)出技術(shù)前沿且易于被大眾所接受的產(chǎn)品。工業(yè)設(shè)計在此之中起到了不可或缺的作用。其Revolution CT設(shè)備（如圖4）是該公司醫(yī)療設(shè)備中的代表性產(chǎn)品之一。傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備往往給人“冷冰冰”的距離感，無形中增加了身體有恙的病人心中的不安與緊張。本款設(shè)備在外觀設(shè)計上進行創(chuàng)新，通過木質(zhì)紋路裝飾，整體給人以親近感而又不失高端氣質(zhì)。GE公司的電氣設(shè)備在國際上深受好評，除了其前沿的科技研發(fā)外，人性化的外觀設(shè)計也有效提升了企業(yè)的品牌價值。

日本的智能裝備在國際上受到好評，在亞洲更是處于領(lǐng)先地位。具有代表的品牌有東芝、日立、三菱重工、馬扎克等。其特點是注重人性化設(shè)計，基于對人類行為方式的深入研究。如馬扎克數(shù)控機床（如圖5）不但整體視覺效果大氣美觀，在細節(jié)設(shè)計上也充分考慮人機界面設(shè)計。使用了易讀性更好的大型視窗，工作區(qū)充分考慮操作者與機器接近性以便讓工件更為容易安裝等，以設(shè)計手段有效提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率及操作的舒適與安全性。

德國也是制造業(yè)強國，代表性的裝備制造企業(yè)有西門子、通快（Tmmpf）等機械和電氣設(shè)備生產(chǎn)商。由西門子和工業(yè)設(shè)計公司共同設(shè)計的數(shù)字化乳腺成像平臺Mammomat Inspiration（如圖6）于2009年獲得了IF和紅點兩項設(shè)計大獎。這套系統(tǒng)是用于乳腺癌早期檢測的，除了功能卓越，設(shè)計師使用了可自由變換色彩的LED玻璃面板，以便為患者提供營造舒適、放松的氛圍。

從國外智能裝備工業(yè)設(shè)計研究現(xiàn)狀來看，智能裝備設(shè)計呈現(xiàn)出系統(tǒng)化、人性化、科技化、國際化的發(fā)展趨勢。

三、智能裝備工業(yè)設(shè)計的價值分析

當(dāng)前階段，智能裝備的發(fā)展往往由工程師主導(dǎo)。主要關(guān)注技術(shù)的吸收與創(chuàng)新，倡導(dǎo)工程技術(shù)的先進性。常常忽略產(chǎn)品的人性化需求、審美特征、文化內(nèi)涵等要素。特別是我國，高度重視工程領(lǐng)域創(chuàng)新而忽視了工業(yè)設(shè)計的深度協(xié)調(diào)研究。忽略了工業(yè)產(chǎn)品外觀造型設(shè)計和人機交互設(shè)計對企業(yè)品牌形象塑造、提升產(chǎn)品附加值、增強市場競爭力的重要作用。設(shè)計創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)價值鏈中具有增值潛力的重要環(huán)節(jié)之一，是展現(xiàn)國家現(xiàn)代文明程度、創(chuàng)新能力和綜合國力的重要標(biāo)志。隨著全球經(jīng)濟變化及市場需求發(fā)展，市場主體對各類裝備的審美及人性化需求快速提升。需求方已不僅滿足于裝備功能與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)，而對造型設(shè)計及人機交互提出了更高要求。具體而言，工業(yè)設(shè)計可通過裝備造型設(shè)計、涂裝設(shè)計、人機交互設(shè)計、文化內(nèi)涵注入、譜系DNA塑造對智能裝備進行整體優(yōu)化與提升。

（一）外觀造型優(yōu)化可凸顯智能裝備的品質(zhì)感

外觀造型是裝備結(jié)構(gòu)與功能的物化體現(xiàn)，優(yōu)秀的外觀造型可凸顯智能裝備的品質(zhì)感，從而達到優(yōu)秀功能與優(yōu)美形式的統(tǒng)一。

在技術(shù)相對成熟的智能裝備產(chǎn)業(yè)中，國內(nèi)外不同品牌產(chǎn)品的功能、質(zhì)量等正逐步趨同，產(chǎn)生“同質(zhì)化”競爭。而通過外觀造型優(yōu)化凸顯智能裝備的品質(zhì)感，從而打造差異化產(chǎn)品、提升品牌特性，成為創(chuàng)造品牌價值、制造設(shè)計差異、贏得核心市場競爭的重要手段。

智能裝備外部造型和內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)存在緊密聯(lián)系：即形式和功能是一種交織融合、不可分割的狀態(tài)。智能裝備的造型設(shè)計不是單純的外包裝，而是依附于裝備的工程結(jié)構(gòu)、通過協(xié)調(diào)裝備的功能、確定裝備產(chǎn)品語意，最終從造型上體現(xiàn)出設(shè)計特征，從而凸顯并提升裝備的品質(zhì)感。

以中科天工智能裝備有限公司研發(fā)的智能高速機為例，其第一代產(chǎn)品僅是依照工程結(jié)構(gòu)進行了簡單包裝。方正的外形和單調(diào)的配色給人以乏味、沉重的視覺以及心理感受，沒有體現(xiàn)出高品質(zhì)、高科技、高價值的特點。后期改良設(shè)計仍然依附于裝備的工程結(jié)構(gòu)，并未在整體外形上做出顛覆性的改變。但根據(jù)其功能要求（如使用過程中部分內(nèi)部流程需可視化、裝備個別部分需要經(jīng)常開啟維修等），重新對外形細節(jié)和配色加以優(yōu)化。以大方塊為主要元素，配合相互呼應(yīng)的簡約把手，采用白色主體和深色可視窗，配以富有科技感的色彩，最終呈現(xiàn)出穩(wěn)重不沉重、簡約不簡單的品質(zhì)感。

（二）涂裝設(shè)計創(chuàng)新可增強智能裝備的視覺魅力

研究表明人所感知的外部信息，有80%通過視覺傳達給大腦。產(chǎn)品外觀需要滿足消費者的情感化審美需求，才能吸引其來體驗產(chǎn)品進而購買和使用。雖然高端智能裝備的發(fā)展重心在于其自動化、智能化等先進的制造和信息技術(shù)帶來的功能便利。但是用戶對于智能裝備的需求，除了功能上有“痛點”，視覺體驗和心理上也一樣有“痛點”。而這卻往往被裝備制造商所忽視，需要工業(yè)設(shè)計師通過涂裝設(shè)計創(chuàng)新來增強智能裝備的視覺魅力。

這里提到的在智能裝備外形上的涂裝設(shè)計，并非強調(diào)花哨的色彩搭配、過多的圖案應(yīng)用或是浮夸的藝術(shù)創(chuàng)作。而是結(jié)合裝備的屬性與整體造型契合，理性卻不失創(chuàng)新地進行色彩與圖案的搭配與運用。

Smart EVO（如圖7）是獲得2015紅點獎的一款十分靈活便攜的X射線系統(tǒng)。它的涂裝與它的結(jié)構(gòu)分布相契合，以黑白相間配合紅色圖案點綴，產(chǎn)生獨具一格的視覺節(jié)奏感。對其可觀的銷量產(chǎn)生了非常積極的影響。

（三）交互設(shè)計優(yōu)化可提升智能裝備的操控性

智能裝備工業(yè)設(shè)計并不局限于外觀的改良與優(yōu)化，其交互性和體驗性亦不容忽視。一個完整的設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)包括對人機界面交互、操控方式、裝備維修與保養(yǎng)、操控屏的信息交互的設(shè)計等。

當(dāng)前的智能裝備交互界面大多由工程技術(shù)人員基于功能需求進行界面設(shè)計。在設(shè)計時往往注重功能與技術(shù)卻不能兼顧用戶體驗與使用感受。造成人機交互和操控方式重點不夠突出、操作方式不夠明朗、反饋不充分等問題。導(dǎo)致用戶不能很快形成“思維-動作”鏈。而設(shè)計師恰恰可以通過專業(yè)知識進行調(diào)研，搭建合理的信息架構(gòu)，將用戶需求以人性化的形式通過交互設(shè)計滿足，做到“以人為本”。

德瑪吉數(shù)控機床（如圖8）是當(dāng)今國際智能裝備生產(chǎn)領(lǐng)域的代表性品牌，在工業(yè)設(shè)計方面同樣可視為行業(yè)佼佼者。其生產(chǎn)的裝備除了整體形象美觀、典雅、時尚外，交互設(shè)計也十分人性化。操作平臺和可視窗的高度、角度、大小均符合人機工程學(xué)要求。給操作者帶來了舒適的使用體驗。

（四）文化內(nèi)涵注入可提升智能裝備的文化品位

當(dāng)前大部分機械產(chǎn)品的文化融入程度很低，這對我國機械產(chǎn)品在國內(nèi)外的銷量產(chǎn)生了直接影響。智能裝備是前沿科學(xué)、工程技術(shù)的成果展現(xiàn)，往往具有科學(xué)理性的氣質(zhì)。但是設(shè)計師可以用感性的思維洞察其中隱藏的文化內(nèi)涵，也許并非具體物象，而是一種氣魄、韻味、寓意或某種情懷。設(shè)計師應(yīng)將這些人文因素歸結(jié)為文化藝術(shù)、人文理念、民族傳統(tǒng)文化或是師法自然的呈現(xiàn)。以設(shè)計手法把文化內(nèi)涵融入冰冷的科技產(chǎn)品，為其注入精神內(nèi)核，提升智能裝備的文化藝術(shù)品位，增強其人文內(nèi)涵。賦予裝備感性氣質(zhì)，可使科技產(chǎn)品在傳播過程中附加以文化的傳揚，這種形式是科技與文化最好的結(jié)合，也是“設(shè)計價值”的重要體現(xiàn)。

北京的Vincross奇弩科技研發(fā)的全地形六足機器人HEXA（如圖9），采用仿生設(shè)計手法，模仿蜘蛛的形態(tài)。不僅使機器人可以完成諸如爬樓這樣的高難度動作，作為在家中使用的智能機器人，這樣靈動可愛的造型傳遞了一種熱愛生活的態(tài)度以及師法自然的思維。

（五）譜系DNA塑造可提升智能裝備的品牌價值

目前大量裝備成品的外觀較為簡單化和直接化。這種普遍性，導(dǎo)致了同類智能裝備的品牌特征難以辨別，降低了消費者對產(chǎn)品形象的認知度。因此，需要通過設(shè)計手段提高不同企業(yè)的智能裝備的品牌識別性。

每一個企業(yè)都有其自己的DNA特點與風(fēng)格，使其可應(yīng)用于相關(guān)品類的產(chǎn)品，從而形成統(tǒng)一風(fēng)格的系列化產(chǎn)品。工業(yè)設(shè)計可先了解相關(guān)企業(yè)文化、設(shè)計理念與智能裝備的基本內(nèi)涵；然后尋找設(shè)計創(chuàng)意的文化、藝術(shù)、仿生、仿物等理念來源。結(jié)合創(chuàng)意來源，挖掘深層理念，使其從產(chǎn)品本身體現(xiàn)出來。以便樹立行業(yè)品牌形象建設(shè)，提升產(chǎn)品附帶的品牌價值，從而使品牌的視覺DNA得以延續(xù)，增強企業(yè)競爭力。

中科天工智能裝備有限公司的管道探測機器人在使用過程中需要配合操作儀、繞線器及滾輪包裝（如圖10）使用。作為系列產(chǎn)品，選擇金色、銀色、黑色和企業(yè)VI中的橘色作為基本色，以折線弧形為主要元素形成系列DNA特點。這樣智能裝備本身附帶了其品牌的特征，在使用過程中形成良好的企業(yè)口碑。日積月累將會提高品牌的識別度，提升其品牌價值。

結(jié)論與展望

目前我國正從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”過渡。在提升創(chuàng)新能力過程中多注重產(chǎn)品的適應(yīng)性、實用性與創(chuàng)新性，往往忽視產(chǎn)品的美觀性與觀賞性。導(dǎo)致缺少視覺魅力與消費吸引力。某種程度上降低了裝備的品質(zhì)感。交互設(shè)計方面不能把用戶的使用體驗作為根據(jù)，裝備不夠人性化。由于缺乏自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計，造成智能裝備的文化附加值很低。很多智能裝備缺乏明確的DNA特征，未能提升品牌價值，形成品牌效應(yīng)。為應(yīng)對當(dāng)下國內(nèi)外多元化的市場競爭。設(shè)計創(chuàng)新、制造品牌差異、追求人性化是在競爭中謀求生存發(fā)展的重要手段。工業(yè)設(shè)計將成能為我國從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”邁進的重要支撐力量。