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基于工程机械产品外观设计的研究 摘要文章通过导入工业设计在现存工程机械领域中所发挥的作用，提出了如何在设计把握整 体风格、运用人性化设计方法及开展色彩计划，研究结果对改变工程机械产品的面貌、增加产 品竞争优势具有实践意义。 关键词工程机械产品,外观 ,工业设计 1 引言 经过多年的发展， 我国工程机械市场已成为全球最具发展活力的市场，预计 2010 年、2020 年的年均增长率将分别为 17.17% 和 10.31% ，将远远高于全球工程机械市场的平均增长率， 面对这样的发展机遇，我国工程机械产品如何在完全以科技、性能为发展评判标准的基础上融 入更多的美的元素，如何引入工业设计作为改变国际市场开拓乏力状况的有效手段，成为如今 一项复杂的系统化工作。 本文从工程机械领域中企业对工业设计的认识观入手, 从思想根源上寻找开展这一系统工 作的切入点 , 主要探索为什么工程机械产品外观设计的发展远远跟不上其性能、结构的进步的原 因，并结合具体的设计案例和设计操作方法，说明为什么需要改变某些对于设计的认识观念以 及改进的方法。 2 外观设计在中国工程机械领域的存在状态 在中国工程机械产品的领域里，外观设计往往是作为工程技术人员自主研发技术或仿制国 外技术以后的一个附加环节，也正是因为这样的观念，导致了外观设计在工程机械产品生产的 整个流程中处于一个次要的地位。而解决“外观设计”这一问题的最常见的一种方法就是 仿制，如果说这在过去生产力匾乏的中国，我们还可以将其解释为“不得以而为之”的话，那 么，在今天制造业水平取得长足进步的情况下，我们在这一问题上的停步不前不仅造成了国内 品牌产品形象的严重退化，而且还为企业带来了越来越棘手的知识产权纠纷问题。如我们最常 见的一种情况：某品牌机械产品因外观设计与国外同类产品存在很大程度上的雷同而涉及知识 产权纠纷，直接导致其产品无法跨出国门，损失了广泛的国际市场乃至影响国内销售的前景。 从宏观领域上来看，如果此类情况是国内工程机械领域的一个普遍问题的话，这必然导致中国 工程机械产品在世界范围内综合竞争力的缺失。 第 1 页 另一个更为严峻的现实问题是：中国在逐步取消对工程机械产品的保护关税，同时，国外 厂商也在不断进驻中国并进行本土化的设计制造以求缩小与中国产品价格上的差距，并在潜移 默化中引导着用户消费意识、消费观念的提升。通过对国内工程机械行业从业人员的调研中很 容易发现一个不争的事实：随着用户购买力的不断增强，性能和价格不再是唯一考虑的因素， 外观设计的考量在用户心中占有越来越重要的地位。 3 工程机械领域中的工业设计观念 事实上，今天的工业设计师在工程机械领域去呼吁外观设计，其实早已不是一种完全的开 拓性的行为，因为，很多富有前瞻性的企业家已经意识到了这个问题，否则也不会出现如前所 述的知识产权纠纷之类的事件，但是很多时候，企业常把外观设计工作的不足解释成为企业产 品外观造型的人才或方法的缺失，总是寄托于仅仅靠改进几款产品的外观造型就能造就理想的 产品形象、提升产品价值、改善企业面临的销售困境。其结果常常是屡战屡败，因为问题的归 结其实并不在乎于几个具体的设计方案，而是一个完整统一且延续的产品形象，一个明确长远 的工业设计观念。那么，作为工业设计师，刻不容缓最需要做的应该是在机械工程领域里去灌 输一种对外观设计认识的长远发展观，机械工程产品与电子产品等其它领域一样，需要形成独 立的产品形象和品牌形象；需要一体化新产品开发、用户价值研究和产品机会研究1 ；需要一 个多样化的设计团队； 需要做一些富有前瞻性的设计储备工作，因为市场存在一个永恒的定律： 利润永远属于市场的先导者而非跟进者。而作为企业，就应该放弃急功近利的设计观念，切实 将长远发展的设计观念与方法应用于生产实践2 ， 才能为真正为突破中国工程机械制造业现有 的局面且创作出具有国际水准的高价值产品作出切实的工作。 4 工程机械产品的设计实践 在对工程机械产品展开设计之前，找出现存产品的不足是一项首当其冲的工作，尤其是对 于外观设计“从模仿发展起来的国内机械行业”，因为在模仿的过程中，常常由于受到知识产 权问题和工艺的限制而导致最后的设计呈现出一种“貌似”而绝非“神似”，这主要表现在几 个方面：一是为节约成本，常将生动的曲线条改成呆板的直线，使得整体形式陈旧、单调，缺 少审美情趣；二是混乱的结构线常导致形体比例不协调、布局松散、视觉稳定性不强；三是因 为对外观设计的“知其然而不知其所以然”，导致在设计中缺少人机工程操作的舒适性与合理 性的考虑， 尤其是人机界面的设计考量；四是缺少科学的色彩计划和色彩组合方案、色调灰暗， 缺乏感染力，五是商标和标牌等附件普遍缺少符合时代特征的设计感，且布局不合理、缺乏规 第 2 页 整性。针对这些客观存在的问题，我们可以通过从几个新的角度来认识工程机械产品来探索解 决的方法。 4.1 如何认识工程机械产品的整体造型风格的分类 工程机械产品是一个非常广泛的领域，但在这个广泛的领域里，其设计同样也存在着一定 的互通点，任何产品都可以归纳为点、线、面、体四个基本要素，由这四个基本要素组成的整 体形式可以产生不同的性格，既可以是和谐平静的、也可以是动态紧张的3 。而我们大致可将 其整体形态分成三种：曲面造型、直面造型和斜面造型（如图 1 ），这三种特征带给使用者的 感觉是各不相同的。 图 1: 从左至右分别为曲面造型、直线造型和斜面造型 以曲面、曲线为基调的造型给人圆润、活泼、流畅、亲切、安全的感觉；以直面、直线为 基调的造型在一定程度上最易贴合加工工艺的要求，也符合使用者对产品高精度、高速度、 高 效率的心理定位，往往给用户以规整、均衡、严肃庄重、统一大气的感觉；而以斜面为基调的 造型则是在面与面的转折和过渡方面占有更大优势，其丰富的变化打破了造型由于过于简洁而 造成的沉闷感，并赋予了产品更多的内涵，让用户体会到生气、活力、轻巧的感受。虽然从设 计体验的角度来说，这三种造型各有千秋，但这并不意味着在设计的工程中，对此三种形式， 我们只能选择其一，很多时候，为了顾及使用者审美体验的变化，满足特定的设计需要，设计 着重点也可以从功能转向情感，毕竟一件优秀的机械产品不仅要在迎合使用者使用需求的同时 最大限度地发挥其语意功能，也应顾及到使用者在使用过程中的心理需求，比较实用的设计方 法就是在有了一个清楚的设计定位的基础上，在特定的部分将三种有机的融合起来，表现出一 种对立与统一、比例与尺度的形体关系，而其中最关键的问题在于把握整体形态的张力与转折 的过渡和变化。 值得一提的是，不论是小的机械工具还是一个大型的数控机床，其整体造型都必须具有同 一性 ( 如图2) ，在设计的创意阶段就应该精心策划商标和标牌等这些附件，将其纳入到外观设 计的整体中， 根据视觉传达的原则和不同产品、不同机型的具体外部结构，对其在实际涂装于 第 3 页 产品时的面积和位置认真规划，以避免等设计完成以后再马马虎虎地贴牌或草率添加部件的设 计，最终导致各部件过分的凌乱和松散，失去了一个工程机械产品最起码应该具备的整体感和 鲜明的形体轮廓。 图 2 :2007 年 IDEA 获奖作品 - 系列五金工具 4.2 如何体现工程机械产品中的人性化设计原则 工程机械产品是一个与使用者、使用环境息息相关的领域，其使用过程中，产品所发挥的 功能、带给使用者的心理体验会直接影响用户对其设计的评价，因此，外观设计的观念应该把 一味的推崇技术、围绕技术展开设计转变成以技术为制动力、以用户为中心的设计，而围绕着 这样的前提，“人机工程学”就是一个必要的考虑，一般情况下，在这个问题中，设计者首先 想到的必然是部件本身的恰当尺寸和使用视角、部件与部件之间的合理结构，毕竟这两个因素 会直接关系到工程机械产品的使用性能，但仅仅依靠这两个因素是绝对不能确保设计出的工程 机械产品完全符合“以人为本”的设计原则，设计师还需要引入“宜人性”的设计观念，采用 定性研究方法， 探索人的情感和认知因素, 考虑到人在使用工程机械产品时一个特定周期内的身 体状态和心理体验4 ， 5 。 譬如说工程机械产品中最为常见的一种部件把手，把手有大小、长短之分，虽然使用 的功能相近，但对使用者施力的要求却不尽然，对于长而大的把手来说，其设计安装的高度没 有太多限制，只要把手抓握位置能包括最佳控制区，且安放得美观大方即可；而对于短把手来 说，除了需要安装在最佳控制区内以外，还应设计在被施力物重心偏下的位置，这样才能尽量 使手腕保持自然状态，手与小臂处于一条直线上，避免因手腕长时间或反复弯曲而引起的肌肉 静态施力所导致肌肉酸胀引发误操作。 又如很多大型的工程机械产品如叉车、挖掘机等等，都有一个操作空间，这个操作空间往 往都是非常狭小的，但是操作人员却常常需要在如此狭小的空间内长时间的工作，设计时去考 虑操作者可能面临的诸多不适是很必要的。为了防止操作者因空间狭小而导致腿部疲劳，设计 者需留出相对较大的下部空间来缓解这个问题；为了防止操作者因常时间处于一个颠簸的工作 第 4 页 环境中而导致脊背劳损，设计者可在操作者的座位上装设减震装置；为了适应身高不同的操作 员，设计师还可以在此类产品的主要部分设计得“因人而异”，根据可调原则在各部分之间设 计不同的配置尺寸。这些细节处理的方法都能有效提升产品的附加值。 以上只是两个常见的问题案例，针对不同的工程机械产品所提出须解决的问题是还有很多， 如踏板、手柄、操作面板、储物空间等等，但“以人为本”的设计原则是互通的5 ，力求让操 作人员使用方便、舒适，以提高其工作效率。 4.3 如何有效地开展色彩计划 色彩作为设计的一个重要元素，不应该只是外形设计的附加，它应该与线条、材质、外观 结构等元素一样，在设计的一开始纳入到设计的整体中进行的科学的规划，发挥它独特的感染 力来增强产品的特征。和其它类别的产品一样，在对工程机械产品的色彩进行具体分析考虑的 时候，首先仍旧是要确定一个主色调，即以一种色彩为主，其它色彩为辅，这将有利于产品的 统一和谐；其次是选择一个主色调，近年来，随着人们认识领域的拓展，用户对色彩的认可越 来越宽泛，对色彩刺激的需求越来越深刻，所以相对于以往人们对工程机械产品沉闷、灰暗的 印象，设计师可以有一个较大的突破，譬如说选择一些明度较高的色彩（黄色、橙色、绿色、 红色等）、小范围内的应用补色、多个色彩组合等等，都能比较容易地让用户产生耳目一新的 视觉感观，不论是采用何种方式，原则上还是力求单纯醒目，强调整体感；接下来就是如何运 用主色与辅助色的问题了。设计师运用色彩的目的除了美化产品以外，强化产品的功能和结构 也是色彩设计的重要目的，所以辅助色就可用于一些非常重要的附件，譬如说易发生误操作处、 把手处、控制处、电源处、观察处、分割线等等，起到一个良好的强化作用（如图 3 ）。 图 3 : 局部色彩的运用案例 在这里谈到的开展色彩计划的方式只是一些常用的设计手法，它并不意味着是必然的和全 第 5 页 面5 ， 6 ，比如为了体现某种工程机械产品的轻巧灵活和科技含量高，也可以使用灰白、米黄 等色彩；而一些高难度作业的工程机械产品，为了体现其安全可靠，选择深铁蓝或黑色则更为 恰当。不管如何开展色彩计划，根本上都是在加强产品特征的同时，力求创造一种协调的人机 关系，给使用者亲切、舒适、安全、愉悦的使用体验。 5 结束语 如今，站在我国工程机械产品质量已达到国际水平的高性能基础之上，再结合工业设计的 理论方法和技术，提高该类产品的使用可靠性、舒适性和美观性来获得市场竞争中的巨大优势， 必将成为我国工程机械产品在国际竞争中谋求发展的又一契机。 6 致谢 感谢工业设计教研室对本项目试验工作的支持。 参考文献 1 kenneth R. 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