工业设计理念在大型成套装备设计中的应用探究

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　　关键词：工业设计;成套装备;设计语言;设计元素;生产线
　　充分理解工业设计理念的應用方式和方法，是策略性地解决人、物与环境之间的关系，综合各学科将技术、产品、消费者紧密联系在一起，创新性地提出解决问题方案，重构产品可视化形象。所以，应用工业设计理念贯穿于整个产品的设计开发与生产制造全过程，才能达到功能与审美的高度结合，才能提高产品的品质与品位，满足消费群体和企业的不同追求目标，带动行业的创新发展。
　　1工业设计理念概述
　　工业设计理念，强调艺术与技术的完美统一，设计的根本目的是人而不是产品，是以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行设计，综合性地将工业产品加以美化和功能化，通过综合一系列学科知识的应用，使企业产品建立一种延续性和内在的精神体现，完成产品的长期发展目标并形成固定的产品形象。应充分理解工业设计理念的应用方式和方法，是策略性地解决人、物与环境之间的关系，综合各学科将技术、产品、消费者紧密联系在一起，创新性地提出解决问题方案，重构产品可视化形象。所以，应用工业设计理念贯穿于整个产品的设计开发与生产制造全过程，才能达到功能与审美的高度结合，才能提高产品的品质与品位，满足消费群体和企业的不同追求目标，带动行业的创新发展。
　　2大型成套装备概述
　　2.1大型成套装备的特征
　　大型成套装备主要指生产线，包含了一个产品的生产到装配及试验的全部环节，设备种类繁多，功能各不相同，由于企业规模和加工能力及技术限制，生产线中的各成套设备由不同企业生产。其中，加工生产类成套装备主要由各个机器制造企业购买的设备装配成套，每个企业设备具有各自的设计风格及设计语言，工业设计应用范围较小;装配及试验环节成套装备生产线已经实现整线承包，以非标设备为主，工业设计应用广泛。综上，大型成套装备的特点概括为大体量、设备种类多、风格迥异、非标设计。
　　2.2大型成套装备的现状
　　成套装备为了满足生产的需求，各个设备具有自身独特的结构特点，设备之间形态差异较大，在功能上无法做到结构形式的标准化设计。以压装设备为例，根据压装方向可分为立式和卧式压机，根据压装动力源可分为，气动、液压、气液增力、伺服电缸压机等形式。由于组成成套装备的各个设备分别购买，生产企业文化不同，设备种类不同，导致各设备的设计风格迥异，组装后导致成套装备外观形象杂乱无序。这种情况在我国的成套装备生产中尤为突出，从工业设计角度分析成套装备现状：（1）装备缺少美感，与生产制造环境不协调，严重破坏企业形象;（2）严重影响操作者的工作情绪，降低了工作效率，增加了操作危险性;（3）差异化的设备外型缺少人机规划，严重影响操作者对设备的适应性，影响了装配生产节奏;（4）制造粗陋、品质低劣，产品形象不完整不突出，直接降低了市场竞争力。
　　3大型成套装备的整合设计流程
　　一个好的工业设计产品必须同时满足功能全、性能好、精度高、操作舒适、造型美观、形式新颖、安全环保等诸多要求，使得产品能在人的视觉范围内产生精神功能，使人得到美的享受，从而喜欢它、爱护它。大型成套装备也应满足这些要求，需要打破传统的设计流程，融入工业设计理念和方法，贯穿整个生产线的设计与研发全过程，整合工程设计和工业设计工作内容，协同合作，打造完美的成套装备。
　　大型成套装备覆盖面广，包含了各类产品的生产及装配的整个过程。通过对汽车发动机装配生产线中工业设计应用的研究，总结合理的成套装备整合设计流程。
　　汽车发动机装配生产线主要包括总装线和分装线及附属工装器具组成，如图1所示。整线涵括物流系统、管理控制系统、钢结构及线上线下附属压装机、拧紧机、检测机、翻转机等各种设备及工具，装配设备种类繁多，且结构形态各异。
　　在装配生产线规划设计和制造的过程中，传统设计流程模式只考虑功能实现，没有强调功能齐全、操作舒适、造型美观和形式新颖等要求。工业设计的最大作用就是协同、整合及纽带作用，以工业设计流程为基础，强调不同工序设计、机械设计、电气设计等进行有机结合，协调各设计部门之间的关系，进而形成统一的设计整体，满足好的工业设计产品的各种要求。
　　汽车发动机装配生产线的整合设计流程主要可分为五个阶段：设计准备、分析研究、整合设计、设计输出和加工制造，如图2所示。主要探讨分析研究、整合设计和设计输出三个融合设计部分。
　　3.1分析研究
　　分析研究阶段，充分考虑自身的设计和加工水平，考察企业对生产线的实际要求，在设计的过程中做到针对性设计，这样才能设计出用户满意度高的产品;通过实地调研或网络资源考研相同类别的装备生产线，形成初步的设计定位。根据设计定位，确定整体的设计思路。
　　充分发挥工程设计和工业设计的各自优势，从分析研究阶段开始，按照设计定位，分别从工程和工业设计角度充分考虑各个工位的特点，设计定制非标设备。根据调研内容及技术协议要求，确定各个设备的功用，确定基本的结构形式;根据装配工艺要求，确定设备的布置方式，确定同线设备的设计语言的应用。
　　综合考虑各方面因素，工业设计协同工程设计完成初步设计方案的绘制，确定整体设计思路，初步形成生产线特色与形象体系，为下一阶段整合设计打下良好基础。
　　3.2整合设计
　　根据设计思路，由工业设计完成生产线的整体形象设计方案，明确色彩体系、人机关系、设计语言等形象要素，之后交给工程设计完成工艺规划、机械设计、电气设计等细节设计。结合设计定位要求对设计方案草图进行评审，确定各个设备形态特征是否满足装配产品的结构及功能需求;确认相邻相近的产品设计语言的应用情况。方案设计与应用企业人员进行商务会审，确认装备是否满足企业整体形象的要求。结合各方面意见，汇总分析，进一步完善设计方案。
　　3.3设计输出
　　细化设计方案，明确结构形式，与应用企业进行技术交流，确定方案的可行性及方案效果是否满足企业的个性化要求。一经确认，工业设计和工程设计相互结合，对装配生产线设备细化设计并最终形成加工制造图纸;工程设计输出生产图纸，用于指导加工制造;工业设计输出产品形象设计手册，用于指导生产线机械设计和外观形象的生成。 　　4工业设计理念在大型成套装备设计中的应用分析
　　大型成套装备生产线根据装配产品的不同可表现出不同的工艺布局方案及设备形态特征，为了保证装配生产线的整体形象，需要工业设计思想和方法在其中得到充分地应用。
　　4.1形象设计
　　企业产品的设计与制造代表了一个企业的品牌形象，是企业文化的具体表现形式。每个企业的产品都是基于其特有的产品分类。不同的产品分类源自用户的需求，体现为产品及其族群的功能组合。在市场竞争中，企业通常以产品族群的分类实现品牌营销的目的，所以，在大型成套装配生产线设计的过程中要注重产品的形象设计，既有不同产品族群的形象特点，又不失企业的整体风格特征，实现产品各有特点又高度统一的品牌形象，使企业产品具有可识别性进而形成大型装备生产制造企业的品牌效用。
　　4.2造型设计
　　造型设计工作的基本要求：在满足设备功能的基础上保证装配生产线整体造型设计相同或相通;建立工业设计体系，让设计活动参与到整个的设计流程中，保证造型风格的统一。
　　结构形态为了保证功能，大型成套装备更加注重功能和结构，因此在设计过程中必须以满足功能以及结构和可操作性作为主要因素，在造型上改动的几率很小，但在线体和设备之外的其他方面可以形成相同的设计风格。如：设备的防护设施造型及功能性的统一，相同的防护高度，相同的人机操作界面;不同装配单元的钢结构，设计语言的统一;安全警示类标识的统一风格，一致的应用实施方式等。
　　造型设计的统一能够保证线体的整体形象，避免让人产生生产线是由不同设备的简单堆叠的错觉。提取装配线各个设备的造型元素进行整合，形成生产线总体的设计风格，形成具有生产线自身特点的形态特征，应用于生产线的各个设备，完成生产线的系列化设计。以装配生产线上设备压机及拧紧机为例，压机、拧紧机在功能上差异较大，但在基本的结构形式上差别较小都有着基本的形态特征，在设计的过程中要统一考虑，根据工位特点选用相同形态造型的结构形式，如图3所示。
　　4.3色彩设计
　　工業产品的色彩设计，总体要求产品的物质功能、使用环境和人的生理、心理达到协调统一。在装配生产线中设备色彩应用不易过多，以免降低操作人员的视觉敏锐度和分辨能力，通常情况下装配线各个设备体型较大，一般基础框架多采用刺激性小的中性合灰色系，以减轻操作者心理上的沉重感及压抑感。要形成整套设备的整体色彩体系，强调行业色彩、功能色彩和企业颜色的体现。同时，要注重关键部位的色彩配色，在设备的危险区域及移动部分应采用符合国家通用标准的警示类色彩或能形成高对比的色系，如装配设备的平移装置，翻转机构的夹持机构等。
　　4.4节奏化设计
　　大型成套装配由不同种类的设备组成，在整线的设计过程中要注意相近、相邻设备的节奏化设计，在设计的过程中找到设备的共同规律，汲取设计元素，融入到装备的设计工作中，在设备上重复应用，通过整合将原来形态各异的单体设备组合起来，使设备形成阵列化效果或具有周期性的变化，使观看者享受到一种节奏上的美感。
　　相近工位的节奏化设计，保证设备具有相同的操作高度，相同的人机界面，相同的警示装置，避免操作工人在更换工位时对装备的不适应现象出现，保证了设备的安全操作。
　　4.5模块化设计
　　产品模块化具有简化产品设计结构和提高装配效率的优点。将装备进行功能性分解，提取设备中共用元素进行再设计，使产品在非标的情况下实现部件的标准化，产品由多个共用的标准拼装组成，其中标准化功能模块可应用于其他设备，实现产品设计的通用化原则，如压机类设备大体可分为液压系统、电控系统、压装系统，各个系统独立装配，最终将各个系统组合成为完整的设备，其中功能相近的系统可应用于其他设备的装配过程中。
　　设计过程的标准化、通用化，不仅有利于整条装配生产线设备的整齐划一，使装配设备具有统一中的规范美感和协调中的韵律美感，而且有利于促进技术交流、提高整线的质量、缩短生产周期、降低成本，从而增强企业的竞争力。
　　5结语
　　随着“中国制造”向“中国创造”地不断深入，工业设计在机械制造过程中的比重逐渐加大，工业设计理念也逐渐在设计过程中体现。通过对发动机装配生产线设计过程的分析，阐述工业设计理念在设计过程中的应用方式，总结出适合大型成套装配生产线的整合设计流程及方法，对提升大型成套装备的整体形象及品质有着积极的促进作用，同时也为企业参与市场竞争提供源动力。
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