機(jī)床的工業(yè)設(shè)計(jì)(上)

1、2017年5月第46卷第5期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程MachineDesignandManu蠡ctu血gEngineeringMay2017V0146No5D0l：l03969，jissn2095509x201705001機(jī)床的工業(yè)設(shè)計(jì)(上)衛(wèi)漢華1，張曙2(1香港理工大學(xué)工業(yè)中心，香港)(2同濟(jì)大學(xué)現(xiàn)代制造技術(shù)研究所，上海200092)摘要：外觀設(shè)計(jì)是高端機(jī)床產(chǎn)品開(kāi)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(duì)機(jī)床產(chǎn)品特色的感知，并且通

2、過(guò)機(jī)床工業(yè)設(shè)計(jì)案例，闡述如何在機(jī)床產(chǎn)品系列中通過(guò)共通的外觀造型規(guī)律建立鮮明的品牌形象。關(guān)鍵詞：機(jī)床；工業(yè)設(shè)計(jì)；創(chuàng)新中圖分類號(hào)：TG659文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095—509X(2017)05—000l—08l概述11工業(yè)設(shè)計(jì)的重要性我國(guó)工業(yè)界存在一種片面觀點(diǎn)，認(rèn)為機(jī)床的價(jià)值僅由其加工能力和生產(chǎn)效率決定。因此，國(guó)內(nèi)機(jī)床制造商并未對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)給予足夠重視，往往只是在機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作完成后，再對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行局部修飾和美化。在工業(yè)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的

3、早期，通過(guò)美觀的造型吸引客戶曾是工業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)注的主要點(diǎn)?；仡櫣I(yè)革命時(shí)期的歷史可以發(fā)現(xiàn)，機(jī)床的外觀造型曾經(jīng)是英法兩國(guó)進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要手段。可以說(shuō)當(dāng)年機(jī)械裝備的外觀設(shè)計(jì)需求，在某種程度上將工藝美術(shù)從學(xué)徒制的作坊式手藝轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)校培訓(xùn)的專業(yè)。到20世紀(jì)初，機(jī)床的外觀已經(jīng)充滿裝飾性的線條，其實(shí)例如圖1所示。、i～’’，‘‘一，一r一、、：：l_。_’一圖120世紀(jì)初壓力機(jī)的外觀設(shè)計(jì)第二次世界大戰(zhàn)期間，以美國(guó)為首的工業(yè)設(shè)計(jì)界引入工效和人機(jī)界面的研

4、究，以提高各種機(jī)械設(shè)備及器具的功能和效率，將工業(yè)設(shè)計(jì)從純粹的工藝美術(shù)學(xué)科轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)與人文融合的現(xiàn)代化專業(yè)領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，當(dāng)前的工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)不僅關(guān)注產(chǎn)品外觀和人機(jī)界面，同時(shí)也與材料學(xué)、心理學(xué)、市場(chǎng)學(xué)、環(huán)境學(xué)等現(xiàn)代學(xué)科有機(jī)結(jié)合，形成了以多科學(xué)為基礎(chǔ)的獨(dú)立學(xué)科。通過(guò)研究和利用各項(xiàng)技術(shù)和人為因素，創(chuàng)造獨(dú)特、鮮明、有實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品特色，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?，F(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)是一門交叉學(xué)科。根據(jù)國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)理事會(huì)(intemationalc

5、ouncilofsocietiesofindustrialdesign，ICSID)的定義，設(shè)計(jì)是提高產(chǎn)品、過(guò)程、服務(wù)、系統(tǒng)等在全生命周期、多方面的品質(zhì)的創(chuàng)造性活動(dòng)。因此，設(shè)計(jì)是令技術(shù)更人性化的核心創(chuàng)新要素，也是文化和經(jīng)濟(jì)交流的關(guān)鍵因素川。由于工業(yè)設(shè)計(jì)具有跨越工程與人文兩個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)涵，因而在產(chǎn)品創(chuàng)新過(guò)程中協(xié)調(diào)技術(shù)和人為要素方面具有不可替代的作用，成功的工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有重大的影響[2】。12數(shù)控機(jī)床與工業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)床裝備屬于資本

6、貨品(capitalgoods)，其銷售過(guò)程較少受潮流、個(gè)人品味等主觀因素所影響，但并不代表機(jī)床制造企業(yè)不需要考慮人為因素。因?yàn)槭袌?chǎng)評(píng)論者、購(gòu)買者、使用者、維護(hù)者的感受，均對(duì)機(jī)床產(chǎn)收稿日期：2016—09—19作者簡(jiǎn)介：衛(wèi)漢華(1965一)，男，香港人，香港理工大學(xué)高級(jí)工程師，博士，主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品創(chuàng)新、項(xiàng)目管理。萬(wàn)方數(shù)據(jù)2017年5月機(jī)床的工業(yè)設(shè)計(jì)(上)近年來(lái)，人機(jī)工程學(xué)的研究得到重視并取得了重大進(jìn)展，演變成為嶄新的學(xué)科——人為因素

7、工程學(xué)(humanfactorsengineedng)，簡(jiǎn)稱人因工程學(xué)。新學(xué)科反映了其研究涵蓋面與傳統(tǒng)人機(jī)工程學(xué)的差別：人因工程學(xué)研究的對(duì)象從勞動(dòng)延伸至包括休息、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)等一切人類活動(dòng)；研究范圍也從人的物理活動(dòng)延伸至生理、心理的人類行為現(xiàn)象和社會(huì)因素。其研究重點(diǎn)與其他學(xué)科的關(guān)系如圖4所示【3】。o理學(xué)圖4人因工程學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系人因工程學(xué)中的物理因素(physicalhumanfactors)相當(dāng)于傳統(tǒng)人機(jī)工程學(xué)對(duì)人體能力和局限的研

8、究。物理因素研究依靠醫(yī)學(xué)和解剖學(xué)的支持，分析人體關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍、運(yùn)動(dòng)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(xué)的支持，分析人體在不同溫度、濕度、聲響、振動(dòng)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(rèn)知因素(cognitivehumanfactors)主要應(yīng)用認(rèn)知心理學(xué)和社會(huì)心理學(xué)的研究成果，分析人在處理信息、理解、判斷等心理活動(dòng)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(yīng)效率和錯(cuò)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(shì)態(tài)感知、判斷、手腦協(xié)調(diào)等心理活動(dòng)中發(fā)展起來(lái)的研究方向，一直對(duì)人機(jī)界面開(kāi)發(fā)具有指導(dǎo)作用。社會(huì)因素(socialhumanfactors)是人因工程學(xué)中較為年輕的分支，主要研究人的經(jīng)歷、崗位、自信等文化因素如何影響其勢(shì)態(tài)感知和判斷。社會(huì)因素的研究與社會(huì)學(xué)、市場(chǎng)學(xué)等社會(huì)科學(xué)的共同性較強(qiáng)，目前還處于發(fā)展階段。人因工程學(xué)所考慮的要素在不同產(chǎn)品上有

10、不同的體現(xiàn)。例如，各種人因設(shè)計(jì)要素在數(shù)控機(jī)床控制臺(tái)設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)見(jiàn)表l。表1人因設(shè)計(jì)要素在控制臺(tái)設(shè)計(jì)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(diào)節(jié)鉸鏈的偏轉(zhuǎn)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(lǐng)域劃分是否明確，信息的顯認(rèn)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(jué)撲“I七I喜顯示信息所用的文

11、字和符號(hào)是否能被操作者正確理。解，操作者是否會(huì)輕視異常事件22人因工程設(shè)計(jì)原則聞人因工程設(shè)計(jì)是指將人因工程學(xué)的研究結(jié)果應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中。由于人因工程設(shè)計(jì)需要處理的不單是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能，而且也在于是否能夠找出人與產(chǎn)品之間最佳配合，因此人因工程學(xué)以用戶為中心的設(shè)計(jì)(use卜centreddesign)為其指導(dǎo)思想。除了考慮產(chǎn)品功能以外，還考慮使用者、環(huán)境、人機(jī)界面等組成部分，從人的需要、處境和局限出發(fā)來(lái)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方案。在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的每個(gè)階

12、段都反復(fù)審視設(shè)計(jì)方案是否配合人的能力和局限。以人為中心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)秤如圖5所示圖5以人為中心的嚴(yán)品設(shè)計(jì)過(guò)程除了以人為中心外，人因工程設(shè)計(jì)還強(qiáng)調(diào)以下原則：1)將人因與產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊密結(jié)合。在整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的每一階段都考慮人的因素。人因工程設(shè)計(jì)不應(yīng)僅僅用于開(kāi)發(fā)后期的除錯(cuò)和對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的修飾，而是貫穿到從產(chǎn)品的總體規(guī)劃一直到維護(hù)和培訓(xùn)階段的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，甚至全生命周期。2)反復(fù)改進(jìn)設(shè)計(jì)。人因工程學(xué)研究成果雖然已經(jīng)涵蓋物理、生理、心理等多個(gè)領(lǐng)域