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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)效率決定。因此，國內(nèi)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(jié)構(gòu)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(jīng)是英法兩國進行市場競爭的重要手段?？梢哉f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(zhuǎn)變?yōu)閷W校培訓的專業(yè)。到20世紀初，機床的外觀已經(jīng)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(zhuǎn)變?yōu)榧夹g與人文融合的現(xiàn)代化專業(yè)領域。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，當前的工業(yè)設計學不僅關注產(chǎn)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(jié)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(chǎn)品特色，提高產(chǎn)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(chǎn)品、過程、服務、系統(tǒng)等在全生命周期、多方面的品質(zhì)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(jīng)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(nèi)涵，因而在產(chǎn)品創(chuàng)新過程中協(xié)調(diào)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(diào)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(jīng)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(chǎn)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(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(jié)果應用在產(chǎn)品設計過程中。由于人因工程設計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，因此人因工程學以用戶為中心的設計(use卜centreddesign)為其指導思想。除了考慮產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(diào)以下原則：1)將人因與產(chǎn)品設計緊密結(jié)合。在整個產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)涵蓋物理、生理、心理等多個領域