造型與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的銜接研究-以金融機(jī)具類產(chǎn)品設(shè)計(jì)為例

1、造型與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的銜接研究以金融機(jī)具類產(chǎn)品設(shè)計(jì)為例論文摘要：結(jié)合實(shí)際新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程，分析和討論了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中因造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢而存在的典型問(wèn)題。從設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)人員知識(shí)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)工具等方面給出了解決上述問(wèn)題的有效對(duì)策。最后通過(guò)一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品開(kāi)發(fā)案例檢驗(yàn)了應(yīng)對(duì)措施的有效和合理性。論文關(guān)鍵詞：造型設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),銜接引言隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速開(kāi)展，工業(yè)設(shè)計(jì)已成為新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)之一。不少企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)部在傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門(mén)的根底上獨(dú)立出專門(mén)的工業(yè)設(shè)計(jì)部門(mén)，主要司職新產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，旨在提升企業(yè)產(chǎn)品的形象和競(jìng)爭(zhēng)力。新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，往往需要包括技術(shù)研發(fā)、工

2、業(yè)設(shè)計(jì)、市場(chǎng)營(yíng)銷等多個(gè)部門(mén)的密切合作和通力配合，才能為企業(yè)推出功能卓越、外觀優(yōu)雅的優(yōu)良產(chǎn)品。但在實(shí)際工程的操作中，由于部門(mén)人員之間知識(shí)結(jié)構(gòu)差異、工程管理失誤等等因素的影響，常常會(huì)出現(xiàn)部門(mén)工作銜接不良，開(kāi)發(fā)工作反復(fù)的情況，結(jié)果將直接影響新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的進(jìn)程與產(chǎn)品的品質(zhì)。其中，工業(yè)設(shè)計(jì)和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢的問(wèn)題是較為突出的。近年來(lái)，我們參與了多項(xiàng)金融機(jī)具類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工作，在工程中遇到了諸多設(shè)計(jì)銜接問(wèn)題，也積累了一定經(jīng)驗(yàn)。1金融機(jī)具類設(shè)計(jì)工程常出現(xiàn)的問(wèn)題1.1因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局的不合理導(dǎo)致造型設(shè)計(jì)工作將錯(cuò)就錯(cuò)。局部金融機(jī)具類產(chǎn)品由于技術(shù)創(chuàng)新度較高，此類產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期，并沒(méi)有現(xiàn)成案例可直接借用，這其實(shí)對(duì)工程設(shè)

3、計(jì)人員提出了較高的要求。在實(shí)際操作中，多數(shù)工程設(shè)計(jì)人員由于自身知識(shí)結(jié)構(gòu)的限制，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的觀念與目標(biāo)主要從滿足產(chǎn)品的技術(shù)功能與適合制造方面出發(fā)，樣機(jī)一旦試制成功，決策層即召集工業(yè)設(shè)計(jì)人員對(duì)其樣機(jī)進(jìn)行外殼設(shè)計(jì)，或者說(shuō)在功能樣機(jī)的外面穿件漂亮衣服;。該設(shè)計(jì)流程乍一看并無(wú)太大問(wèn)題，可仔細(xì)分析后，其實(shí)存在較多的隱患。首先，前期結(jié)構(gòu)布局可能滿足產(chǎn)品根本技術(shù)功能與可制造性方面的要求，屬于機(jī)器為本的設(shè)計(jì)，可是在是否滿足人的操作需求方面仍有值得商榷的地方。其次，功能樣機(jī)試制成功后，往往傾注了工程設(shè)計(jì)人員大量的心血，企業(yè)為此也付出大量時(shí)間和資金，工業(yè)設(shè)計(jì)人員在此時(shí)提出一些結(jié)構(gòu)布局上的改動(dòng)意見(jiàn)，難以得到應(yīng)有的重視，

4、結(jié)果只好在樣機(jī)的根底上做外觀設(shè)計(jì)，硬著頭皮把工程往前推進(jìn)。后期產(chǎn)品投放市場(chǎng)，用戶提出種種操作的問(wèn)題之后，企業(yè)才不得不修正原有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行較大的改動(dòng)，顯然，為此付出的代價(jià)是沉重的。1.2造型設(shè)計(jì)不符合工程設(shè)計(jì)要求導(dǎo)致造型反復(fù)修改。金融機(jī)具產(chǎn)品處理現(xiàn)金包括紙鈔和硬幣的過(guò)程多為動(dòng)態(tài)模式，因此該類產(chǎn)品的內(nèi)部元器件以機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為主，電路板等電子元器件為輔。工程設(shè)計(jì)人員在對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到最小化原那么，在保證產(chǎn)品技術(shù)功能的前提下，在最小的空間內(nèi)將一些機(jī)構(gòu)、電子元器件合理布局。在這一過(guò)程中，工程設(shè)計(jì)人員為了實(shí)現(xiàn)最小化，對(duì)元器件進(jìn)行了多項(xiàng)排列組合的嘗試，付出了艱辛的勞動(dòng)。因此，

5、如果工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)于功能樣機(jī)的現(xiàn)有尺寸不加縝密考慮，任意的進(jìn)行造型尺寸放大，即使造型設(shè)計(jì)方案非常出彩，也會(huì)被企業(yè)決策層要求與現(xiàn)有功能樣機(jī)尺寸配合，一旦出現(xiàn)尺寸干預(yù)，造型方案那么不得不屈服于工程設(shè)計(jì)進(jìn)行被動(dòng)調(diào)整。結(jié)果不僅延誤了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)程，而且前期完美的設(shè)計(jì)創(chuàng)意也會(huì)因反復(fù)的調(diào)整遭到破壞，降低了產(chǎn)品造型質(zhì)量。另外，金融機(jī)具類產(chǎn)品外型尺寸變化很大，從小型驗(yàn)鈔機(jī)到大型清分機(jī)，對(duì)應(yīng)到今后生產(chǎn)面臨的材料與成型工藝問(wèn)題，設(shè)計(jì)師應(yīng)充分予以考量，否那么造型設(shè)計(jì)方案如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)，或者實(shí)現(xiàn)的代價(jià)過(guò)高制造本錢過(guò)高，就得不償失了。1.3造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)無(wú)法交流。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作絕不是單打獨(dú)斗的事情，整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要

6、各部門(mén)、各專業(yè)人員密切配合有效合作。其中，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)交流順暢與否成為首當(dāng)其沖的問(wèn)題。實(shí)際工程操作中，工業(yè)設(shè)計(jì)人員多使用面向造型設(shè)計(jì)的軟件工具，如三維軟件：Rino，3Dmax二維軟件：Photoshop、CorelDRAW、Illustrator等。這些軟件的優(yōu)勢(shì)是充分考慮到造型設(shè)計(jì)的思維模式，有利于造型設(shè)計(jì)人員迅速將造型創(chuàng)意表達(dá)出來(lái)，但缺點(diǎn)是其模型或圖紙缺少三維數(shù)據(jù)，即使可以通過(guò)一些中間格式如iges導(dǎo)入到工程軟件中，一些簡(jiǎn)單的造型特征如直線、圓弧可以直接提取，但對(duì)于變化豐富的曲面造型特征，工程結(jié)構(gòu)人員不得不重新建模，這一過(guò)程能否原本的表達(dá)出造型人員的創(chuàng)意就很值得疑心了。1.4工業(yè)設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)

7、品開(kāi)發(fā)后期無(wú)法或疏于介入導(dǎo)致產(chǎn)品造型品質(zhì)下降。工業(yè)設(shè)計(jì)師的工作不應(yīng)該僅僅是出一張二維或三維產(chǎn)品效果圖。實(shí)際工程操作中，效果圖在得到客戶認(rèn)可后，工業(yè)設(shè)計(jì)師退出產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作的情況經(jīng)常發(fā)生。事實(shí)上，即使整體外觀方案定案之后，后期仍有許多工作需要工業(yè)設(shè)計(jì)師的參與跟單。比方產(chǎn)品上的平面設(shè)計(jì)包括產(chǎn)品的控制面板、產(chǎn)品LOGO、產(chǎn)品上其他文字與符號(hào)、產(chǎn)品色彩的把握、產(chǎn)品外表質(zhì)感與肌理的控制等，這些工作看似細(xì)微瑣碎，但對(duì)于產(chǎn)品整體造型來(lái)說(shuō)具有畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用。正是這些細(xì)小之處的處理顯現(xiàn)出設(shè)計(jì)師的獨(dú)具匠心與職業(yè)精神。2針對(duì)上述問(wèn)題采取的對(duì)策導(dǎo)致造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢的原因來(lái)自多方面。有設(shè)計(jì)人員本身知識(shí)范圍的限制

8、問(wèn)題、有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技能的問(wèn)題、設(shè)計(jì)工具的問(wèn)題、設(shè)計(jì)溝通以及設(shè)計(jì)管理的問(wèn)題等等。因此我們主要從這些方面提出應(yīng)對(duì)策略：2.1對(duì)企業(yè)的材料供給、自身或外協(xié)制造能力進(jìn)行一次周密的調(diào)研。在造型設(shè)計(jì)正式開(kāi)始之前，設(shè)計(jì)人員結(jié)合調(diào)研情況認(rèn)真地、全面地考慮下游設(shè)計(jì)，不僅有利于明確現(xiàn)有的設(shè)計(jì)材料、設(shè)計(jì)條件、設(shè)計(jì)限制，更有利于造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的銜接。2.2擴(kuò)展造型設(shè)計(jì)人員工程領(lǐng)域的知識(shí)。工業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程環(huán)節(jié)很多，與歐美的設(shè)計(jì)界精細(xì)的設(shè)計(jì)分工不同，我國(guó)制造型企業(yè)對(duì)于設(shè)計(jì)人員的要求比擬全面。因?yàn)閷?shí)際的設(shè)計(jì)工程中，工業(yè)設(shè)計(jì)師要經(jīng)常與其它部門(mén)工程師如：電子工程師、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師等設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，才能順利進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)。

9、這就要求造型設(shè)計(jì)師除了具有本專業(yè)的知識(shí)外，對(duì)相近的工程領(lǐng)域的知識(shí)也要有所了解或深入的學(xué)習(xí)，這可以防止一些由于設(shè)計(jì)人員知識(shí)欠缺帶來(lái)的設(shè)計(jì)沖突，甚至導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)工程的失敗與擱置。2.3主動(dòng)運(yùn)用工程技術(shù)元素去創(chuàng)造產(chǎn)品形態(tài)。工程技術(shù)特別是制造技術(shù)上一些特殊要求并非都是造型設(shè)計(jì)的羈絆。當(dāng)造型設(shè)計(jì)師掌握這些技術(shù)要點(diǎn)之后，完全可以主動(dòng)運(yùn)用在造型設(shè)計(jì)之中，既能美化產(chǎn)品外觀造型，又能滿足了工程技術(shù)的要求，在解決了造型與結(jié)構(gòu)銜接問(wèn)題的同時(shí)，帶動(dòng)了外觀造型的創(chuàng)新。例如模具中的分型線，通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)可以成為產(chǎn)品形態(tài)中線;的視覺(jué)要素；適當(dāng)?shù)膱A角設(shè)計(jì)既可以滿足熱塑性材料的成型流動(dòng)性，又可成為重要的造型特征等等。2.4運(yùn)用

10、面向制造的輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)。工業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)工程軟件如Pro/E、SolidWorks、UG等的學(xué)習(xí)和運(yùn)用。設(shè)計(jì)實(shí)踐證明，工業(yè)設(shè)計(jì)工程大局部時(shí)間都消耗在設(shè)計(jì)修改階段。而造型設(shè)計(jì)不滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求是導(dǎo)致造型方案反復(fù)修改的主要原因。如果造型設(shè)計(jì)人員在概念方案階段運(yùn)用了工程軟件建模，這將有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)接，便于后續(xù)與制造工程師溝通，提高設(shè)計(jì)方案修改效率。甚至還可及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，防止后期因可制造性問(wèn)題帶來(lái)的工程損失。2.5材料及外表工藝的合理運(yùn)用推動(dòng)造型設(shè)計(jì)。材料與外表處理工藝的選取是工程技術(shù)人員與工業(yè)設(shè)計(jì)人員共同關(guān)注的問(wèn)題。不同之處是，工程技術(shù)人員主要考慮的是材料的性能，如力學(xué)性能

11、、化學(xué)性能等；而大多數(shù)工業(yè)設(shè)計(jì)人員只對(duì)材料的性能有初步的了解，主要考慮的是材料的質(zhì)感，如何去表現(xiàn)產(chǎn)品的美感。然而，工業(yè)設(shè)計(jì)師并非藝術(shù)家，所使用的材料與外表工藝除了滿足美學(xué)要求之外還必須符合批量生產(chǎn)的要求，在造型設(shè)計(jì)之初需要考慮適合批量生產(chǎn)的設(shè)計(jì)及成形方法。因此造型設(shè)計(jì)師本身除了對(duì)既有的材料與技術(shù)要有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識(shí)外，對(duì)于最新的生產(chǎn)技術(shù)及材料加工方面的新知也必須了如指掌，以便運(yùn)用于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。如今材料科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種新材料與外表處理技術(shù)不斷推陳出新，設(shè)計(jì)師所面對(duì)的是比以往更加千變?nèi)f化的材料與加工生產(chǎn)技術(shù)，使得工業(yè)設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工作上越來(lái)越復(fù)雜，也越來(lái)越重要。假設(shè)是設(shè)計(jì)師不能合理的運(yùn)用新材

12、料和外表工藝，那么將喪失許多改善產(chǎn)品甚至創(chuàng)新產(chǎn)品的時(shí)機(jī)。2.6通過(guò)有效的設(shè)計(jì)管理協(xié)調(diào)銜接工作。從管理的層面上來(lái)看，造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢可以通過(guò)有效的設(shè)計(jì)管理來(lái)解決。比方說(shuō)，企業(yè)管理層首先要明確開(kāi)發(fā)產(chǎn)品是屬于本錢主導(dǎo)還是設(shè)計(jì)主導(dǎo)的類型。對(duì)于本錢主導(dǎo)的產(chǎn)品，造型設(shè)計(jì)應(yīng)絕對(duì)服從制造本錢上的限制，而設(shè)計(jì)主導(dǎo)型的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的自由度相對(duì)寬松，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)積極配合造型設(shè)計(jì)促成概念方案的實(shí)現(xiàn)。除此之外，設(shè)計(jì)管理人員還負(fù)責(zé)處理設(shè)計(jì)與其它管理體系的關(guān)系，使各專業(yè)設(shè)計(jì)人員能夠相互協(xié)調(diào)，將開(kāi)發(fā)出優(yōu)良產(chǎn)品作為各部門(mén)共同的工作目標(biāo)。3實(shí)例驗(yàn)證筆者參與了一款新型紙鈔計(jì)數(shù)與鑒別儀的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工程，我們將上述解決造型設(shè)計(jì)與

13、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接問(wèn)題的對(duì)策在該工程中進(jìn)行了運(yùn)用。通過(guò)與客戶溝通，我們了解到該產(chǎn)品對(duì)于制造本錢控制嚴(yán)格，結(jié)構(gòu)限制很大，今后產(chǎn)量較大。在工程進(jìn)行之前我們通過(guò)對(duì)客戶制造能力調(diào)研，與客戶共同商定使用ABS與PC工程塑料注塑成型的主要制造工藝?？蛻籼峁┝嗽敿?xì)結(jié)構(gòu)圖solidwork格式圖1，為了便于后期與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的銜接，我們也采用了該平臺(tái)進(jìn)行造型設(shè)計(jì)圖2。最終設(shè)計(jì)結(jié)果(圖3)。圖1點(diǎn)鈔機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2基于結(jié)構(gòu)的外形設(shè)計(jì)圖3最終外形效果整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程周期從工業(yè)設(shè)計(jì)介入開(kāi)始計(jì)算，僅用了一個(gè)月時(shí)間。因造型設(shè)計(jì)不符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)修改只有少數(shù)的幾個(gè)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。應(yīng)對(duì)造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢的設(shè)計(jì)謀略得到了較好驗(yàn)證。參考文獻(xiàn)1 李宗斌,陳富民. 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的可制造性設(shè)計(jì)方法. 制造業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù). 2000(2): 17-19.2 陳士昀. 工業(yè)設(shè)計(jì)師所具備之塑料材料加工專業(yè)知識(shí)范圍之研究. 中國(guó)臺(tái)灣銘傳大學(xué), 2003.3 蔡正欣,奚立峰. 基于可制造性的現(xiàn)代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究. 2004, 20(5): 71-73.4 Ho