陳 爭,高宇清,陳秉正

(長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012)

1 我國工程機械產(chǎn)品形態(tài)設計現(xiàn)狀分析

工程機械產(chǎn)品是我國裝備工業(yè)的重要組成部分。該類產(chǎn)品主要用于國防建設工程、交通運輸建設，能源工業(yè)建設和生產(chǎn)、礦山等原材料工業(yè)建設和生產(chǎn)、農(nóng)林水利建設、工業(yè)與民用建筑、城市建設、環(huán)境保護等領域。概括而言，凡土石方施工工程、路面建設與養(yǎng)護、流動式起重裝卸作業(yè)和各種建筑工程所需的綜合性機械化施工工程裝備，均屬于工程機械產(chǎn)品。

1.1 “陣痛期”中尋求突破

近年來，我國工程機械行業(yè)的經(jīng)濟形勢經(jīng)歷了從飛速增長——形勢低迷——溫順復蘇的漫長過程(見圖1)。在經(jīng)歷“盛宴”之后，行業(yè)面臨市場需求下降、社會存量增大的窘境。企業(yè)逐漸重歸理性，開始為適應經(jīng)濟調整尋找可持續(xù)發(fā)展道路。這一改革、轉型、探索的艱難時期，被稱為工程機械行業(yè)發(fā)展的“陣痛期”。

圖1 2006～2013年工程機械上市公司營業(yè)收入增長情況

1.2 “形態(tài)設計”中的不足

發(fā)展中的陣痛來自于行業(yè)的方方面面。盡管中國已成為全球制造大國，也涌現(xiàn)出“三一重工”、“徐工集團”、“中聯(lián)重科”、“南車集團”等諸多行業(yè)領軍企業(yè)，但從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”進軍的道路上，我國工程機械行業(yè)仍有待探索。國產(chǎn)工程機械產(chǎn)品在“形態(tài)設計”方面仍存在諸多不足：

(1) 同質化現(xiàn)象嚴重：所謂“同質化”是指由于同一類型、不同品牌的商品在性能、外觀、營銷方式上的模仿行為而導致的行業(yè)產(chǎn)品逐漸趨同的現(xiàn)象。處于 “同質化競爭”中的工程機械產(chǎn)品，無論制作手段、生產(chǎn)流程、外觀造型均趨于相同，讓行業(yè)進入“模仿怪圈”，這在很大程度上阻礙產(chǎn)品創(chuàng)新與發(fā)展。

(2) 產(chǎn)品缺乏“遺傳性”：國內(nèi)工程機械企業(yè)普遍關注企業(yè)建設規(guī)劃及市場銷售策略，但缺乏設計理念的長遠規(guī)劃。例如，國產(chǎn)工程機械產(chǎn)品的形態(tài)設計中缺乏企業(yè)的“遺傳性”——出自同一企業(yè)的產(chǎn)品往往在外形上毫無遺傳性征，最終導致產(chǎn)品缺乏整體感、延續(xù)性，很難建立成熟的品牌形象，樹立鮮明的產(chǎn)品風格。

(3) 亟待提升“細部設計”：盡管國產(chǎn)工程機械產(chǎn)品具備性價比的優(yōu)勢，但據(jù)調查, 國內(nèi)大型工程施工企業(yè)仍以使用進口設備為主。使用者認為國產(chǎn)設備易出現(xiàn)液壓件漏油、發(fā)動機動力不足、零部件易壞、零件為偽劣產(chǎn)品等不良現(xiàn)象，導致國產(chǎn)設備使用周期變短。而進口設備注重細節(jié)品質、信譽較好、質量有保證。由此可見，國內(nèi)設計團隊對于細部設計理論的重要性認知仍相對滯后。

2 工程機械產(chǎn)品的形態(tài)設計

形態(tài)即“形”和“態(tài)”。物體的外在形狀是一種視覺效果，而內(nèi)在結構則是一種情感的表達，屬于精神表達產(chǎn)品的形態(tài)設計涉及結構、功能、材料、工藝、人機工程、心理學等諸多學科，只有“物質形式”和“精神體驗”相結合，才能構成理想的產(chǎn)品。形態(tài)由造型、色彩、材質3個基本要素構成。在設計中，三要素受到技術條件、工作環(huán)境、企業(yè)文化等諸多因素的影響，因此，只有結合該類產(chǎn)品的特征，遵循設計原則，才能科學開展形態(tài)設計(見圖2)。

圖2 形態(tài)設計三要素

2.1 設計原則

工程機械產(chǎn)品的形態(tài)設計主要包括產(chǎn)品的機械機構、操作機構、覆蓋件以及各部件的銜接。該類產(chǎn)品的形態(tài)設計需遵循 “形態(tài)服從功能”、“符合人機工程學規(guī)律”、“形式美”3個基本原則(見圖3)。

(1) 形態(tài)服從功能：產(chǎn)品的“物質功能”是“精神功能”的基礎，在形態(tài)設計中，需從整體出發(fā)，注重體現(xiàn)產(chǎn)品“核心功能”，應明確理清各功能之間的從屬關系、并列關系，合理取舍。同時，考慮到工程機械產(chǎn)品特殊的野外作業(yè)環(huán)境，其造型需具備一定的體量感、結構設計應堅固利落。

(2) 符合人機工程學規(guī)律：人體工程學(ERGONOMICS)也稱人類工程學或工效學。該理論主張“設計應以人為本”。運用人體計測、生理、心理計測等手段和方法，研究人體結構功能、心理、力學等方面的內(nèi)容，以使設計適合人的身心活動需求．取得最佳的使用效能。如不同操作姿態(tài)下的不同人機工程數(shù)據(jù)：工程機械駕駛室高度與寬度的設計應滿足人體不同操作姿態(tài)。國外已研制成系列的標準模擬人為研究人機工程學服務；人機交互因素在設計中占有重要地位。例如界面設計中顯示區(qū)、操作區(qū)功能的合理劃分、布局以及機械零部件的操縱感等，都應遵循安全性、舒適性、方便性的要求，使產(chǎn)品符合操作者的身心發(fā)展， 達到“可用”、“易用”、“想用”理想的層面。例如在材質的觸覺方面具備親和性，在色彩、造型的視覺上具備安全性、識別性、警示性等。

(3)形式美：該原則屬于“精神功能”的范疇。隨著社會發(fā)展，在滿足使用功能的基礎上，市場越來越注重工程機械產(chǎn)品的審美需求。該原則要求在形態(tài)設計中合理規(guī)劃產(chǎn)品的尺度與比例，注重結構的對稱與均衡，在和諧統(tǒng)一的整體設計中，巧妙運用局部設計的節(jié)奏與韻律，細部設計應流暢過渡，與整體設計相呼應。

2.2 設計風格

圖3工程機械產(chǎn)品的形態(tài)設計原則

形態(tài)設計原則是設計的指導思想。依據(jù)工程機械產(chǎn)品的形態(tài)設計原則，其風格定位已十分明確：作為野外作業(yè)的工程機械產(chǎn)品在結構上應具備體量感、力量感、結構穩(wěn)固堅硬，符合安全性、便于操作；色彩簡潔明快，具備警示性及識別性，防止產(chǎn)生視覺疲勞、干擾操作；材質方面，應體現(xiàn)一定的時代感、科技感(見圖4)。

2.3 形態(tài)元素

在明確產(chǎn)品設計風格定位后，方可提取形態(tài)設計元素進行整體方案設計。設計過程應遵循從整體到局部，再由局部回歸整體的路線。

(1)造型：包涵點、線、面3要素，三者結合構成體。一般情況下，按照先體，后面，再局部(點、線)的設計步驟能更好地突出整體性，把握產(chǎn)品的尺度與比例?！绑w”元素由點、線、面三元素組成。工程機械產(chǎn)品的功能性、大體積以及復雜機構，設計中多采用“方體”、“圓柱體”等幾何體，“面”元素多以“方形”、“圓形”、“三角形”、“梯形”為主。營造完整、圓滿、力量、科技等視覺效果。在此基礎上，“點”、“線”元素的排布則主要充當“識別”、“裝飾”、“警示”的作用。

以三一重工的SY5405THB530C-8混凝土泵車為例(見圖5)：其產(chǎn)品由底盤、壁架系統(tǒng)、轉塔、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、泵送系統(tǒng)以及各部件組成。其外部的形態(tài)設計主要包括車頭、底盤、臂架系統(tǒng)、轉塔以及細部設計。該款泵車以“長方體”為整體造型、以“倒梯形”、“梯形”為臂架系統(tǒng)和磚塔結構、“圓形”車輪，再以不同顏色加以區(qū)分，功能分區(qū)明確、整體造型穩(wěn)重利落。

造型中的“線”是“點”運動的軌跡，也是“面”的邊緣。它們構成產(chǎn)品的外形輪廓，是造型中至關重要的藝術形式。線的數(shù)量、長短、寬窄、曲折賦予產(chǎn)品不同的情感和內(nèi)涵，如直線表現(xiàn)利落、平靜、莊嚴；折線表現(xiàn)動感、方向；粗線表現(xiàn)強勁、有力；曲線表達柔和、彈力等。工程機械產(chǎn)品的“線元素”(見圖6)在形態(tài)設計中既是“結構線”也是“裝飾線”。在描述機械組成結構的同時，運用色彩、曲直的對比形成視覺沖擊。

圖4工程機械產(chǎn)品的形態(tài)設計風格定位

圖5 三一重工SY5405THB530C-8混凝土泵車

圖6 工程機械產(chǎn)品的“線元素”

造型中的“點”有多與少的對比、大與小的變化、整體與碎點的比較、密集與疏散的導向性。這些不同類型的點在方向、面積、位置等方面體現(xiàn)出不同的情感、節(jié)奏、韻律(見圖7)。

(2) 色彩：色彩是一種視覺語言符號，與心理學有密切聯(lián)系。從色彩心理學的角度出發(fā)，工程機械產(chǎn)品宜采用大面積色塊強調機械機構的整體性，用對比強烈、明快的色彩進行功能分區(qū)、用鮮亮的顏色表達某些部件的警示作用，以降低視覺疲勞，減少誤操作。目前國內(nèi)外工程機械產(chǎn)品較多使用黃、紅、黑三色搭配，黃、灰、黑三色搭配，白色、藍色搭配。同時，色彩是表現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品“遺傳性”、建立品牌形象的重要手段。例如美國知名的卡特皮勒(Caterpillar)公司，從商標設計、產(chǎn)品設計甚至網(wǎng)頁設計的用色上，均采用黃、黑色搭配的標準色。這一手法使產(chǎn)品風格具有強烈的“家族遺傳性”，也使企業(yè)形象深入人心。

圖7 SY5405THB530C-8混凝土泵車點元素分析

(3) 材質：顧名思義，指材料的質感。材料的表面肌理帶給使用者觸覺，而材料的外觀形態(tài)則產(chǎn)生視覺效果。工程機械產(chǎn)品多采用玻璃、鋼材、橡膠制作，塑造堅固的結構，同時呈現(xiàn)產(chǎn)品的科技感、時代感。

2.4 確定整體方案

在對形態(tài)元素進行合理取舍后，工程機械產(chǎn)品的形態(tài)設計方案逐步明確。在表達整體結構、功能的前提下，該類產(chǎn)品的造型元素應以“簡潔”、“安全”、“人性化”為原則，運用色彩、線條、塊面的的結合，滿足“功能性”和“裝飾性”雙重需求。

2.5 從整體到局部——細部設計

確定整體方案后，設計者應將目光從“整體”投向“細節(jié)”。細部設計在形態(tài)設計中十分重要，但國內(nèi)對于“細部設計”理論的研究相對滯后，國產(chǎn)工程機械設備若能在細部處理上提高品質、豐富藝術性，不失為競爭的有力手段。工程機械產(chǎn)品的細部設計主要包括：構件連接處、可見的孔及間隙、產(chǎn)品的邊緣以及局部裝飾細部。構件連接處及可見的孔及間隙細部易導致安全隱患、容易藏污納垢，在設計中應盡量整合結構、運用圓滑、流暢的線條過渡；設備邊緣細部可適當進行圓角處理，提高安全性及美觀性；一些局部裝飾細部運用企業(yè)商標、幾何形狀等抽象形態(tài)符號增添藝術性(見圖8)。

圖8 卡特皮勒公司產(chǎn)品的“細部設計”

3 結 論

隨著科技水平高度發(fā)展，工程機械產(chǎn)品與其它人造物一樣，在滿足使用價值的同時也在追求具有表象的吸引力。綜上所述，工程機械企業(yè)應積極調整企業(yè)結構，轉化設計方式，通過多樣化的形態(tài)設計方法，提高產(chǎn)品品質、提升品牌價值，使優(yōu)良的形態(tài)設計成為突破發(fā)展瓶頸的重要手段。

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