工業設計理念在大型成套裝備設計中的應用探究

楊松 馬克林

關鍵詞：工業設計;成套裝備;設計語言;設計元素;生產線

充分理解工業設計理念的應用方式和方法，是策略性地解決人、物與環境之間的關系，綜合各學科將技術、產品、消費者緊密聯系在一起，創新性地提出解決問題方案，重構產品可視化形象。所以，應用工業設計理念貫穿于整個產品的設計開發與生產制造全過程，才能達到功能與審美的高度結合，才能提高產品的品質與品位，滿足消費群體和企業的不同追求目標，帶動行業的創新發展。

1工業設計理念概述

工業設計理念，強調藝術與技術的完美統一，設計的根本目的是人而不是產品，是以工學、美學、經濟學為基礎對工業產品進行設計，綜合性地將工業產品加以美化和功能化，通過綜合一系列學科知識的應用，使企業產品建立一種延續性和內在的精神體現，完成產品的長期發展目標并形成固定的產品形象。應充分理解工業設計理念的應用方式和方法，是策略性地解決人、物與環境之間的關系，綜合各學科將技術、產品、消費者緊密聯系在一起，創新性地提出解決問題方案，重構產品可視化形象。所以，應用工業設計理念貫穿于整個產品的設計開發與生產制造全過程，才能達到功能與審美的高度結合，才能提高產品的品質與品位，滿足消費群體和企業的不同追求目標，帶動行業的創新發展。

2大型成套裝備概述

2.1大型成套裝備的特征

大型成套裝備主要指生產線，包含了一個產品的生產到裝配及試驗的全部環節，設備種類繁多，功能各不相同，由于企業規模和加工能力及技術限制，生產線中的各成套設備由不同企業生產。其中，加工生產類成套裝備主要由各個機器制造企業購買的設備裝配成套，每個企業設備具有各自的設計風格及設計語言，工業設計應用范圍較小;裝配及試驗環節成套裝備生產線已經實現整線承包，以非標設備為主，工業設計應用廣泛。綜上，大型成套裝備的特點概括為大體量、設備種類多、風格迥異、非標設計。

2.2大型成套裝備的現狀

成套裝備為了滿足生產的需求，各個設備具有自身獨特的結構特點，設備之間形態差異較大，在功能上無法做到結構形式的標準化設計。以壓裝設備為例，根據壓裝方向可分為立式和臥式壓機，根據壓裝動力源可分為，氣動、液壓、氣液增力、伺服電缸壓機等形式。由于組成成套裝備的各個設備分別購買，生產企業文化不同，設備種類不同，導致各設備的設計風格迥異，組裝后導致成套裝備外觀形象雜亂無序。這種情況在我國的成套裝備生產中尤為突出，從工業設計角度分析成套裝備現狀：（1）裝備缺少美感，與生產制造環境不協調，嚴重破壞企業形象;（2）嚴重影響操作者的工作情緒，降低了工作效率，增加了操作危險性;（3）差異化的設備外型缺少人機規劃，嚴重影響操作者對設備的適應性，影響了裝配生產節奏;（4）制造粗陋、品質低劣，產品形象不完整不突出，直接降低了市場競爭力。

3大型成套裝備的整合設計流程

一個好的工業設計產品必須同時滿足功能全、性能好、精度高、操作舒適、造型美觀、形式新穎、安全環保等諸多要求，使得產品能在人的視覺范圍內產生精神功能，使人得到美的享受，從而喜歡它、愛護它。大型成套裝備也應滿足這些要求，需要打破傳統的設計流程，融入工業設計理念和方法，貫穿整個生產線的設計與研發全過程，整合工程設計和工業設計工作內容，協同合作，打造完美的成套裝備。

大型成套裝備覆蓋面廣，包含了各類產品的生產及裝配的整個過程。通過對汽車發動機裝配生產線中工業設計應用的研究，總結合理的成套裝備整合設計流程。

汽車發動機裝配生產線主要包括總裝線和分裝線及附屬工裝器具組成，如圖1所示。整線涵括物流系統、管理控制系統、鋼結構及線上線下附屬壓裝機、擰緊機、檢測機、翻轉機等各種設備及工具，裝配設備種類繁多，且結構形態各異。

在裝配生產線規劃設計和制造的過程中，傳統設計流程模式只考慮功能實現，沒有強調功能齊全、操作舒適、造型美觀和形式新穎等要求。工業設計的最大作用就是協同、整合及紐帶作用，以工業設計流程為基礎，強調不同工序設計、機械設計、電氣設計等進行有機結合，協調各設計部門之間的關系，進而形成統一的設計整體，滿足好的工業設計產品的各種要求。

汽車發動機裝配生產線的整合設計流程主要可分為五個階段：設計準備、分析研究、整合設計、設計輸出和加工制造，如圖2所示。主要探討分析研究、整合設計和設計輸出三個融合設計部分。

3.1分析研究

分析研究階段，充分考慮自身的設計和加工水平，考察企業對生產線的實際要求，在設計的過程中做到針對性設計，這樣才能設計出用戶滿意度高的產品;通過實地調研或網絡資源考研相同類別的裝備生產線，形成初步的設計定位。根據設計定位，確定整體的設計思路。

充分發揮工程設計和工業設計的各自優勢，從分析研究階段開始，按照設計定位，分別從工程和工業設計角度充分考慮各個工位的特點，設計定制非標設備。根據調研內容及技術協議要求，確定各個設備的功用，確定基本的結構形式;根據裝配工藝要求，確定設備的布置方式，確定同線設備的設計語言的應用。

綜合考慮各方面因素，工業設計協同工程設計完成初步設計方案的繪制，確定整體設計思路，初步形成生產線特色與形象體系，為下一階段整合設計打下良好基礎。

3.2整合設計

根據設計思路，由工業設計完成生產線的整體形象設計方案，明確色彩體系、人機關系、設計語言等形象要素，之后交給工程設計完成工藝規劃、機械設計、電氣設計等細節設計。結合設計定位要求對設計方案草圖進行評審，確定各個設備形態特征是否滿足裝配產品的結構及功能需求;確認相鄰相近的產品設計語言的應用情況。方案設計與應用企業人員進行商務會審，確認裝備是否滿足企業整體形象的要求。結合各方面意見，匯總分析，進一步完善設計方案。

3.3設計輸出

細化設計方案，明確結構形式，與應用企業進行技術交流，確定方案的可行性及方案效果是否滿足企業的個性化要求。一經確認，工業設計和工程設計相互結合，對裝配生產線設備細化設計并最終形成加工制造圖紙;工程設計輸出生產圖紙，用于指導加工制造;工業設計輸出產品形象設計手冊，用于指導生產線機械設計和外觀形象的生成。

4工業設計理念在大型成套裝備設計中的應用分析

大型成套裝備生產線根據裝配產品的不同可表現出不同的工藝布局方案及設備形態特征，為了保證裝配生產線的整體形象，需要工業設計思想和方法在其中得到充分地應用。

4.1形象設計

企業產品的設計與制造代表了一個企業的品牌形象，是企業文化的具體表現形式。每個企業的產品都是基于其特有的產品分類。不同的產品分類源自用戶的需求，體現為產品及其族群的功能組合。在市場競爭中，企業通常以產品族群的分類實現品牌營銷的目的，所以，在大型成套裝配生產線設計的過程中要注重產品的形象設計，既有不同產品族群的形象特點，又不失企業的整體風格特征，實現產品各有特點又高度統一的品牌形象，使企業產品具有可識別性進而形成大型裝備生產制造企業的品牌效用。

4.2造型設計

造型設計工作的基本要求：在滿足設備功能的基礎上保證裝配生產線整體造型設計相同或相通;建立工業設計體系，讓設計活動參與到整個的設計流程中，保證造型風格的統一。

結構形態為了保證功能，大型成套裝備更加注重功能和結構，因此在設計過程中必須以滿足功能以及結構和可操作性作為主要因素，在造型上改動的幾率很小，但在線體和設備之外的其他方面可以形成相同的設計風格。如：設備的防護設施造型及功能性的統一，相同的防護高度，相同的人機操作界面;不同裝配單元的鋼結構，設計語言的統一;安全警示類標識的統一風格，一致的應用實施方式等。

造型設計的統一能夠保證線體的整體形象，避免讓人產生生產線是由不同設備的簡單堆疊的錯覺。提取裝配線各個設備的造型元素進行整合，形成生產線總體的設計風格，形成具有生產線自身特點的形態特征，應用于生產線的各個設備，完成生產線的系列化設計。以裝配生產線上設備壓機及擰緊機為例，壓機、擰緊機在功能上差異較大，但在基本的結構形式上差別較小都有著基本的形態特征，在設計的過程中要統一考慮，根據工位特點選用相同形態造型的結構形式，如圖3所示。

4.3色彩設計

工業產品的色彩設計，總體要求產品的物質功能、使用環境和人的生理、心理達到協調統一。在裝配生產線中設備色彩應用不易過多，以免降低操作人員的視覺敏銳度和分辨能力，通常情況下裝配線各個設備體型較大，一般基礎框架多采用刺激性小的中性合灰色系，以減輕操作者心理上的沉重感及壓抑感。要形成整套設備的整體色彩體系，強調行業色彩、功能色彩和企業顏色的體現。同時，要注重關鍵部位的色彩配色，在設備的危險區域及移動部分應采用符合國家通用標準的警示類色彩或能形成高對比的色系，如裝配設備的平移裝置，翻轉機構的夾持機構等。

4.4節奏化設計

大型成套裝配由不同種類的設備組成，在整線的設計過程中要注意相近、相鄰設備的節奏化設計，在設計的過程中找到設備的共同規律，汲取設計元素，融入到裝備的設計工作中，在設備上重復應用，通過整合將原來形態各異的單體設備組合起來，使設備形成陣列化效果或具有周期性的變化，使觀看者享受到一種節奏上的美感。

相近工位的節奏化設計，保證設備具有相同的操作高度，相同的人機界面，相同的警示裝置，避免操作工人在更換工位時對裝備的不適應現象出現，保證了設備的安全操作。

4.5模塊化設計

產品模塊化具有簡化產品設計結構和提高裝配效率的優點。將裝備進行功能性分解，提取設備中共用元素進行再設計，使產品在非標的情況下實現部件的標準化，產品由多個共用的標準拼裝組成，其中標準化功能模塊可應用于其他設備，實現產品設計的通用化原則，如壓機類設備大體可分為液壓系統、電控系統、壓裝系統，各個系統獨立裝配，最終將各個系統組合成為完整的設備，其中功能相近的系統可應用于其他設備的裝配過程中。

設計過程的標準化、通用化，不僅有利于整條裝配生產線設備的整齊劃一，使裝配設備具有統一中的規范美感和協調中的韻律美感，而且有利于促進技術交流、提高整線的質量、縮短生產周期、降低成本，從而增強企業的競爭力。

5結語

隨著“中國制造”向“中國創造”地不斷深入，工業設計在機械制造過程中的比重逐漸加大，工業設計理念也逐漸在設計過程中體現。通過對發動機裝配生產線設計過程的分析，闡述工業設計理念在設計過程中的應用方式，總結出適合大型成套裝配生產線的整合設計流程及方法，對提升大型成套裝備的整體形象及品質有著積極的促進作用，同時也為企業參與市場競爭提供源動力。