機床的工業(yè)設計(上)

1、2017年5月第46卷第5期機械設計與制造工程MachineDesignandManu蠡ctu血gEngineeringMay2017V0146No5D0l：l03969，jissn2095509x201705001機床的工業(yè)設計(上)衛(wèi)漢華1，張曙2(1香港理工大學工業(yè)中心，香港)(2同濟大學現(xiàn)代制造技術研究所，上海200092)摘要：外觀設計是高端機床產品開發(fā)和創(chuàng)新的重要一環(huán)。闡述了外觀造型如何塑造觀察者對機床產品特色的感知，并且通

2、過機床工業(yè)設計案例，闡述如何在機床產品系列中通過共通的外觀造型規(guī)律建立鮮明的品牌形象。關鍵詞：機床；工業(yè)設計；創(chuàng)新中圖分類號：TG659文獻標識碼：A文章編號：2095—509X(2017)05—000l—08l概述11工業(yè)設計的重要性我國工業(yè)界存在一種片面觀點，認為機床的價值僅由其加工能力和生產效率決定。因此，國內機床制造商并未對工業(yè)設計給予足夠重視，往往只是在機床的結構設計工作完成后，再對設計方案進行局部修飾和美化。在工業(yè)設計出現(xiàn)的

3、早期，通過美觀的造型吸引客戶曾是工業(yè)設計關注的主要點?；仡櫣I(yè)革命時期的歷史可以發(fā)現(xiàn)，機床的外觀造型曾經是英法兩國進行市場競爭的重要手段。可以說當年機械裝備的外觀設計需求，在某種程度上將工藝美術從學徒制的作坊式手藝轉變?yōu)閷W校培訓的專業(yè)。到20世紀初，機床的外觀已經充滿裝飾性的線條，其實例如圖1所示。、i～’’，‘‘一，一r一、、：：l_。_’一圖120世紀初壓力機的外觀設計第二次世界大戰(zhàn)期間，以美國為首的工業(yè)設計界引入工效和人機界面的研

4、究，以提高各種機械設備及器具的功能和效率，將工業(yè)設計從純粹的工藝美術學科轉變?yōu)榧夹g與人文融合的現(xiàn)代化專業(yè)領域。經過數(shù)十年的發(fā)展，當前的工業(yè)設計學不僅關注產品外觀和人機界面，同時也與材料學、心理學、市場學、環(huán)境學等現(xiàn)代學科有機結合，形成了以多科學為基礎的獨立學科。通過研究和利用各項技術和人為因素，創(chuàng)造獨特、鮮明、有實用價值的產品特色，提高產品的市場競爭力?，F(xiàn)代工業(yè)設計學是一門交叉學科。根據(jù)國際工業(yè)設計協(xié)會理事會(intemationalc

5、ouncilofsocietiesofindustrialdesign，ICSID)的定義，設計是提高產品、過程、服務、系統(tǒng)等在全生命周期、多方面的品質的創(chuàng)造性活動。因此，設計是令技術更人性化的核心創(chuàng)新要素，也是文化和經濟交流的關鍵因素川。由于工業(yè)設計具有跨越工程與人文兩個領域的內涵，因而在產品創(chuàng)新過程中協(xié)調技術和人為要素方面具有不可替代的作用，成功的工業(yè)設計對提高產品市場競爭力有重大的影響[2】。12數(shù)控機床與工業(yè)設計機床裝備屬于資本

6、貨品(capitalgoods)，其銷售過程較少受潮流、個人品味等主觀因素所影響，但并不代表機床制造企業(yè)不需要考慮人為因素。因為市場評論者、購買者、使用者、維護者的感受，均對機床產收稿日期：2016—09—19作者簡介：衛(wèi)漢華(1965一)，男，香港人，香港理工大學高級工程師，博士，主要研究方向為產品創(chuàng)新、項目管理。萬方數(shù)據(jù)2017年5月機床的工業(yè)設計(上)近年來，人機工程學的研究得到重視并取得了重大進展，演變成為嶄新的學科——人為因素

7、工程學(humanfactorsengineedng)，簡稱人因工程學。新學科反映了其研究涵蓋面與傳統(tǒng)人機工程學的差別：人因工程學研究的對象從勞動延伸至包括休息、學習、娛樂等一切人類活動；研究范圍也從人的物理活動延伸至生理、心理的人類行為現(xiàn)象和社會因素。其研究重點與其他學科的關系如圖4所示【3】。o理學圖4人因工程學與其他學科的關系人因工程學中的物理因素(physicalhumanfactors)相當于傳統(tǒng)人機工程學對人體能力和局限的研

8、究。物理因素研究依靠醫(yī)學和解剖學的支持，分析人體關節(jié)的活動范圍、運動速度和扭矩大小、肌肉的耐久度等物理量。生理因素(physiologicalhumanfactors)主要依托生理學的支持，分析人體在不同溫度、濕度、聲響、振動等環(huán)境中的能力和耐力變化，也包括研究人的各種感官能力和局限。認知因素(cognitivehumanfactors)主要應用認知心理學和社會心理學的研究成果，分析人在處理信息、理解、判斷等心理活動中的表現(xiàn)和局限，也研

9、究人在緊張、焦慮、疲勞等心理狀態(tài)下的反應效率和錯誤率。生理和心理因素的研究是二戰(zhàn)期間在研究戰(zhàn)斗人員的勢態(tài)感知、判斷、手腦協(xié)調等心理活動中發(fā)展起來的研究方向，一直對人機界面開發(fā)具有指導作用。社會因素(socialhumanfactors)是人因工程學中較為年輕的分支，主要研究人的經歷、崗位、自信等文化因素如何影響其勢態(tài)感知和判斷。社會因素的研究與社會學、市場學等社會科學的共同性較強，目前還處于發(fā)展階段。人因工程學所考慮的要素在不同產品上有

10、不同的體現(xiàn)。例如，各種人因設計要素在數(shù)控機床控制臺設計中的體現(xiàn)見表l。表1人因設計要素在控制臺設計中的體現(xiàn)物理因素顯示面板的高度是否配合不同操作員的體型，顯示”一面板角度調節(jié)鉸鏈的偏轉力是否適中，I。。嘗屏幕所顯示字體大小和反差在車間照明條件下是否容易閱讀，告警和提示聲響的音量是否足夠屏幕顯示各組數(shù)字的領域劃分是否明確，信息的顯認知因素眼程度是否與信息的重要性一致，告警聲響與提示聲響差異是否足以引起必要的警覺撲“I七I喜顯示信息所用的文

11、字和符號是否能被操作者正確理。解，操作者是否會輕視異常事件22人因工程設計原則聞人因工程設計是指將人因工程學的研究結果應用在產品設計過程中。由于人因工程設計需要處理的不單是產品的結構和性能，而且也在于是否能夠找出人與產品之間最佳配合，因此人因工程學以用戶為中心的設計(use卜centreddesign)為其指導思想。除了考慮產品功能以外，還考慮使用者、環(huán)境、人機界面等組成部分，從人的需要、處境和局限出發(fā)來開發(fā)設計方案。在開發(fā)產品的每個階

12、段都反復審視設計方案是否配合人的能力和局限。以人為中心的產品設計過秤如圖5所示圖5以人為中心的嚴品設計過程除了以人為中心外，人因工程設計還強調以下原則：1)將人因與產品設計緊密結合。在整個產品開發(fā)過程的每一階段都考慮人的因素。人因工程設計不應僅僅用于開發(fā)后期的除錯和對機床設計細節(jié)的修飾，而是貫穿到從產品的總體規(guī)劃一直到維護和培訓階段的整個開發(fā)過程，甚至全生命周期。2)反復改進設計。人因工程學研究成果雖然已經涵蓋物理、生理、心理等多個領域