童立超

(中國電子科技集團公司第五十四研究所 河北石家莊 050081)

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，現(xiàn)代人類越來越重視產(chǎn)品的質(zhì)量和含義。人們追求造型優(yōu)美、質(zhì)量上乘、人機關系良好的產(chǎn)品。在市場競爭激烈的背景下，企業(yè)目前亟待解決的重要性問題主要涉及要保證產(chǎn)品的外形連貫，同時提高其技術升級，或者保證擁有不同功能的產(chǎn)品在形態(tài)上具有統(tǒng)一性。工業(yè)設計的核心是創(chuàng)新，從使用方式、材料、生產(chǎn)、組裝、用戶體驗層面、服務方式、外觀等多個方面不斷求創(chuàng)新，并更好地為人服務，達到企業(yè)與市場的統(tǒng)一。具體來說，企業(yè)首先需要了解市場的實際需求，對產(chǎn)品實施生產(chǎn)以及技術升級。其次，要結(jié)合市場信息，對企業(yè)進行優(yōu)化。提高設計能力與技巧，可增強企業(yè)的信譽，提高企業(yè)活力，促進企業(yè)發(fā)展。產(chǎn)品系列化能夠有效整合產(chǎn)品，使產(chǎn)品實現(xiàn)統(tǒng)一的標準，可增強企業(yè)創(chuàng)新能力。企業(yè)需要認真調(diào)研同一類型產(chǎn)品在市場方面的研發(fā)與銷售的實際情況，并結(jié)合自身企業(yè)的技術以及工藝從各個方面進行研究，從而提高產(chǎn)品的性能、外觀造型，使其尺寸結(jié)構(gòu)較為合理?？傮w來說，利用產(chǎn)品系列化設計可以規(guī)范產(chǎn)品規(guī)格混亂的現(xiàn)象，同時也對產(chǎn)品的未來發(fā)展趨勢起到有效規(guī)劃的作用。對于企業(yè)來說，上述內(nèi)容不僅可以保證滿足消費者對于產(chǎn)品的不同類、層級等多樣性的要求，也可提高企業(yè)自身管理水平，推動高新技術的發(fā)展，使企業(yè)適合市場發(fā)展需求，不斷增強其規(guī)模。

1 工控機箱的產(chǎn)品屬性與設計要求

1.1 產(chǎn)品屬性

在條件惡劣的環(huán)境中，我們通常使用工控機箱實施操作，例如在擁有較多灰塵以及噪音的工作環(huán)境中。工控機箱的主板主要涉及底板以及CPU卡。該產(chǎn)品具有一定抗輻射能力、抗灰塵能力，具有良好的抗腐蝕性以及抗振動性能，同時還具備一定的抗擠壓能力。因此，被廣泛用在環(huán)境較為惡劣的工作場合，例如：廣泛應用在航海領域、化工電廠領域、地下作業(yè)、礦廠等各種環(huán)境下工作。工控機箱在散熱方面，性能也比較優(yōu)良，具有較好的可擴展性，穩(wěn)定性能好較，因此，也被廣泛地應用在電視臺、廣播電臺、軍隊等多種領域中[1]。

工控機箱的標準規(guī)格高度單位為U，一般常規(guī)的有1U、2U、3U、4U等[2]。

隨著科研模式由項目研制向產(chǎn)品研制的逐漸過渡，以技術平臺和產(chǎn)品平臺為核心的發(fā)展思路逐漸樹立。作為產(chǎn)品平臺組成部分的工業(yè)設計，其重要性也逐漸浮現(xiàn)出來。工業(yè)設計既包括對產(chǎn)品的色彩、造型等方面的表達，也包括人機工程等更深入的應用。產(chǎn)品一旦賦予了工業(yè)設計的力量，就會插上競爭力的翅膀：合理的色彩搭配、精美的產(chǎn)品造型、友好便捷的人機交互都會讓用戶對產(chǎn)品留下深刻的印象，可以說工業(yè)設計將會成為產(chǎn)品的核心競爭力之一。

1.2 設計要求

根據(jù)機箱的常用類型，初步?jīng)Q定對1U～6U的機箱進行外形尺寸的系列化設計。基本系列是寬度采用一個尺寸，深度采用兩個尺寸。如果基本尺寸部門滿足要求，還有一個擴展系列供選用。擴展系列只是深度增加，寬度和基本系列保持一致[3]。

通用機箱的工業(yè)設計主要是針對鈑金和銑制拼接式機箱的外形進行工業(yè)設計，主要包括前面板、把手、蓋板和側(cè)面的造型設計。機箱工業(yè)設計的另一項重要內(nèi)容是機箱內(nèi)部的線束和零部件的固定方式的研究。這主要涉及人機工程的范圍，主要目的是結(jié)構(gòu)形式如何便于后續(xù)的整機裝配，例如螺釘選用組合螺釘，再如壓鉚在底板上固定板卡和部件的螺柱要選用內(nèi)螺紋的，而不是外螺紋的，等等。

其中，機箱和包裝箱的工業(yè)設計，不是針對某一兩種機箱進行的特定工業(yè)設計，而是對通用機箱進行的家族式工業(yè)設計，也就是對通用機箱的造型和色彩等各個方面提出工業(yè)設計的要求使其具備典型特征，這些典型特征要通過樣機來進行展示。有了這些工業(yè)設計要求后，具體的機箱設計可以參照執(zhí)行，使其具備統(tǒng)一的風格[4]。

2 工控機箱統(tǒng)型設計原則

機箱工業(yè)設計的原則是：造型簡潔、大方、有設計感；色彩穩(wěn)重、搭配協(xié)調(diào)；人機工程方面要方便用戶使用。

通用機箱外形尺寸的設計原則是：在現(xiàn)有各機箱常用尺寸的基礎上進行歸納整理，選出常用的外形尺寸，形成系列。通用機箱外形尺寸的設計原則是：在現(xiàn)有各機箱常用尺寸的基礎上進行歸納整理，選出常用的外形尺寸形成系列。

機箱通用件的設計原則是：對常用零部件進行通用化設計，使其成為系列，并能夠適用于不同項目的機箱，設計師直接選用，不再單獨設計。根據(jù)機箱內(nèi)常用零部件的情況，主要針對把手、蓋板、接地柱、掛軸、松不脫大同螺釘、支柱等常用零部件進行通用化、系列化的設計，形成系列貨架產(chǎn)品，方便設計師直接選用[5]。

包裝箱的設計原則是：結(jié)合通用機箱的系列化尺寸，并只針對常用的紙質(zhì)包裝箱和木質(zhì)包裝箱進行設計。包裝箱的圖案要簡潔大方，并能突出體現(xiàn)企業(yè)形象。

國內(nèi)關于工業(yè)設計的理論研究也在不斷地深入，其中清華大學柳冠中教授認為，“有目的的造型”是設計者必須恪守的原則?！霸O計”將更多以整合性、集成性的概念加以定義。“設計不僅僅是生意，而還應為人類可持續(xù)生存繁衍擔當。”要有“服務設計”的思維，既要發(fā)揮“服務設計”是創(chuàng)造和拉動中國市場和社會進步的新的強大力量，也要運用“服務設計”是聯(lián)合現(xiàn)代科技創(chuàng)新，實現(xiàn)共創(chuàng)共贏的新的有力工具，還要將服務設計作為中國乃至世界文化和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的活力[6]。

3 工控機箱統(tǒng)型設計分析

3.1 綠色化

21世紀，我們正處于世界百年未有之大變局的大背景下，全球面臨著眾多亟待解決的問題。新時代我國社會主要矛盾已經(jīng)變成人民日益增長的美好生活需求同發(fā)展不平衡、不充分之間的矛盾，促進可持續(xù)發(fā)展成為全球下一階段的重要課題。可持續(xù)發(fā)展就是要使社會、經(jīng)濟、政治、生態(tài)環(huán)境、資源等各方面共同發(fā)展，要既能夠滿足現(xiàn)代人的實際需求，同時也給后代留下充足的發(fā)展空間。實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，既要提高經(jīng)濟發(fā)展，同時也要保護人類賴以生存的大氣、水資源、土地資源、森林資源、海洋資源、淡水資源等各種自然資源，保證資源的可持續(xù)利用，能夠為后代提供永續(xù)發(fā)展的空間。因此，在現(xiàn)代化的設計過程中，我們也應著重突出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提倡綠色設計、環(huán)保設計、健康設計、適度設計的原則。

所以，在工業(yè)設計中，綠色設計不僅僅表現(xiàn)在綠色材料的選擇，回收利用，還包括加工工序是否符合要求、包裝是否浪費、材料是否被完全利用。產(chǎn)品造型設計上就需要加入這些方面的思考。例如：通過小面積的削銑量來展示產(chǎn)品造型，減少不必要的加工成品和材料成本就是體現(xiàn)綠色化設計理念的方式。

3.2 人性化

產(chǎn)品終究是服務于人，所以“以人為本”的設計是不可缺少的設計理念。好的設計應該有兩個重要特征：可視性及易懂性。也就是說，產(chǎn)品在設計過程中不僅僅要滿足工程設計的實際需求，同時，還需要格外注重消費者的整體體驗，要保證產(chǎn)品在設計過程中能夠提高人機互動的質(zhì)量，同時也要做到形式美。我們在做設計過程中，要遵循以人為本的設計理念，有效面對市場帶來的壓力以及挑戰(zhàn)，企業(yè)需著重分析用戶的實際需求、用戶的消費能力、用戶采取的行為方式。之后，保證采用科學合理的設計，以期最大程度滿足消費者的實際需求、消費者的消費能力以及消費者的行為方式。

3.3 交互設計體現(xiàn)人與產(chǎn)品的聯(lián)系

交互設計主要是以用戶為中心，結(jié)合用戶的實際需求，注重用戶的行為以及過程，在此設計過程中，主要強調(diào)過程性思考，涉及手段主要采用流程圖與狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖以及故事板。最重要的是了解軟件與硬件原型實現(xiàn)的評估技術與技巧方式。

交互設計在于定義人造物的行為方式（the“interaction”，即人工制品在特定場景下的反應方式）相關的界面。交互設計作為一門關注交互體驗的新學科在20世紀80年代產(chǎn)生了，它由IDEO的一位創(chuàng)始人比爾·摩格理吉（Bill Moggridge）在1984年一次設計會議上提出，他一開始給它命名為“軟面（Soft Face）”，由于這個名字容易讓人想起和當時流行的玩具“椰菜娃娃（Cabbage Patch doll）”，他后來把它更名為“Interaction Design”，即交互設計。

綜合來看，未來工業(yè)產(chǎn)品的交互設計會與人們的日常生活息息相關，信息技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、嵌入式技術可以為其提供技術支撐，傳感器、微型處理器在產(chǎn)品中的實際使用，可以在一定程度上提高交互設計的智能化水平，提高其響應速度，使工業(yè)產(chǎn)品更加智能，朝著人性化方向發(fā)展。另外，智能化交互產(chǎn)品在未來的發(fā)展方向中，可以以解讀人的行為、交互意圖以及習慣，可使其做到精準的預判。在未來，工業(yè)產(chǎn)品設計必須將人性化交互放在首要位置進行創(chuàng)新，使其能夠為人民服務，符合人們的實際需求，從多視角寬領域分析人的需求與生活習慣，在發(fā)展中使其能夠滿足人的多元化需求，保證人文、產(chǎn)品與科技有效融合。

4 工控機箱統(tǒng)型設計實踐

4.1 市場調(diào)研

項目前期進行了大量的調(diào)查研究，一方面通過對所內(nèi)各部門走訪調(diào)研、研究討論，了解到各部門的機箱外觀風格特征和對機箱的具體使用要求，找到設計切入點；另一方面，針對現(xiàn)在市場上現(xiàn)有的各種品牌、各個類型的機箱產(chǎn)品的外觀特征，進行了研究分類?？偨Y(jié)到所內(nèi)機箱的部分問題：面板排布、產(chǎn)品顏色等無法形成統(tǒng)一化的表現(xiàn)；對現(xiàn)有市場上的調(diào)研了解結(jié)合目前的項目情況，定制了針對機箱外觀設計的設計思路：整體外觀簡潔，要有一定規(guī)范化的面板排布規(guī)則，有代表性的元素符號形成統(tǒng)一化體現(xiàn)，配色的整體表達符合現(xiàn)在市場的審美習慣。

4.2 頭腦風暴

通過對實際產(chǎn)品進行分析可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀的產(chǎn)品往往是設計師將自身情感直接表現(xiàn)到產(chǎn)品中，而用戶則是在使用產(chǎn)品過程中去感受設計師所傳達到這種情感，即設計師要通過產(chǎn)品與消費者之間進行對話，讓用戶通過產(chǎn)品獲得某種特定的情感體驗，對于這種設計的需求已經(jīng)成為了一種趨勢。

注重在機箱的設計中融入有意義的表達，關注產(chǎn)品本身的意義價值，設計出讓用戶擁有完美體驗的機箱。對于該產(chǎn)品的設計研究，將功能與造型相結(jié)合，符合人對工控機箱的需求，讓人在使用產(chǎn)品時更便捷。所以，從產(chǎn)品的統(tǒng)一化元素符號找到突破點：尋找與機箱有關的詞語，進行思維發(fā)散，再將詞語轉(zhuǎn)化為圖案造型，這樣一個富有語意表達的工控機箱，更符合現(xiàn)代人類的需求。

4.3 草圖繪制

草圖階段就是初始化表達設計或者形體概念的階段，充滿了可以繼續(xù)推敲的可能性和不確定性，但是應該能夠表達初期的意向和概念。針對發(fā)散思維，總結(jié)挑選，將詞語轉(zhuǎn)化為初步草圖表現(xiàn)，在這一階段是表現(xiàn)設計價值最重要的一步，草圖階段需要考慮到產(chǎn)品的尺寸約束、加工需求、創(chuàng)意表達等。具體如圖1所示。

圖1 草圖繪制

4.4 建模表現(xiàn)

三維建模就是建立模型，就是為了理解事物而對事物做出的一種抽象，是對事物的一種無歧義的書面描述。建立系統(tǒng)模型的過程，又稱模型化。建模是研究系統(tǒng)的重要手段和前提。凡是用模型描述系統(tǒng)的因果關系或相互關系的過程都屬于建模。

基于設計師對現(xiàn)代市場的產(chǎn)品造型把控，把繪制的草圖造型篩選修改，確定了外觀方案并將方案用直觀的方式表達出來。

設計說明：靈感來源于電路板布線，從中提煉出直線、短線和折線這3 根線。“三”是一個量詞，通常用來表達多，這里利用直線和折線來表達通信信號的傳輸，上下中心對稱的方式也表達相互傳輸?shù)囊粋€寓意。四角做倒角，體現(xiàn)穩(wěn)固的感覺，表達出產(chǎn)品獨特的力量。

圖2是工控機箱設計圖。

圖2 工控機箱設計圖

4.5 產(chǎn)品模塊化、系列化表現(xiàn)

模塊化設計首先需要對不同功能、不同規(guī)格的產(chǎn)品實施功能分析，其次需進行劃分與設計功能模塊在此過程中，可以利用模塊的不同選擇以及不同組合，構(gòu)建出新的產(chǎn)品以此來解決市場的不同需求。首先，模塊化設計的功能單元式模塊具備一定的獨立性，也就是說可以對模塊實施獨立的設計，修改儲存、調(diào)試、制造等各種功能，這也有利于不同企業(yè)開展不同的生產(chǎn)。其次，它具有一定的互換性，因為接口部分的尺寸、結(jié)構(gòu)、參數(shù)等各方面的標準化，可使其實現(xiàn)比較容易的互換，以期保證滿足不同產(chǎn)品的實際需求。最后，還具有一定的通用性，可實現(xiàn)不同系列產(chǎn)品之間的模塊通用。通過將產(chǎn)品各部件分開來，模塊化處理，更加方便維修更換，節(jié)省了大量的產(chǎn)品成本和維修成本。

此方案通過幾條等寬線條的造型組合，一方面符合產(chǎn)品簡潔大方的設計要求，另一方面也降低了加工成品。提煉電路板的布線線路，表達通信的語意，也符合工控機箱的產(chǎn)品屬性。中間大面積的留白，也可以適配各部門的安裝需求，具有較強的兼容性，并進行統(tǒng)一化表達，具體情況如圖3所示。

圖3 工控機箱系列設計圖

5 結(jié)論

針對工控機箱外觀設計，造型簡潔、大方，還包括融合人機工程的原理，使產(chǎn)品不僅在外觀上可以做到最優(yōu)也極大程度地方便用戶使用，文章提供了一套設計方案，使其具備統(tǒng)一的風格。主要表現(xiàn)在：（1）產(chǎn)品外觀整體風格統(tǒng)一，造型元素保持一致，均使用線條的設計元素。（2）統(tǒng)型規(guī)劃面板排布：面板設計基于人機尺寸、人體視覺習慣和使用過程等方面，統(tǒng)一將設備名稱置于左上方便查看；產(chǎn)品LOGO置于右下；屏幕置于正中部分統(tǒng)一視覺中心；將按鍵置于右側(cè)符合人體操作習慣；指示燈和開關鍵位于左側(cè)一上一下；方便上柜時多個機箱統(tǒng)一打開、關閉；將開關部分和屏幕按鍵部分左右分開，區(qū)域劃分明確，防止誤操作。（3）綜合考慮了產(chǎn)品的外觀風格、使用環(huán)境、流行趨勢、行業(yè)特點等，產(chǎn)品顏色選擇了經(jīng)典黑。