工業(yè)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化

1、工業(yè)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化中國(guó)紡織大學(xué)王繼成摘要本文從標(biāo)準(zhǔn)化的墓本概念出發(fā), 通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的美學(xué)功能及其與批童生產(chǎn)方式間聯(lián)來的分析, 閑明了標(biāo)準(zhǔn)化與工業(yè)設(shè)計(jì)間的密切聯(lián)來。提出應(yīng)按工業(yè)設(shè)計(jì)的要求制定和改進(jìn)產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)準(zhǔn)化的指導(dǎo)下, 運(yùn)用成組技術(shù)、模塊化設(shè)計(jì)等手段促進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)化是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ), 也是發(fā)展工業(yè)設(shè)計(jì)最有效、最經(jīng)濟(jì)的手段。關(guān)鍵詞工業(yè)設(shè)計(jì), 標(biāo)準(zhǔn)化, 美學(xué)功能, 人機(jī)工程學(xué), 成組技術(shù), 模塊化設(shè)計(jì)引言工業(yè)設(shè)計(jì)是以現(xiàn)代工業(yè)化的生產(chǎn)方式為前提的, 而產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化正是這種生產(chǎn)方式得以實(shí)現(xiàn)的先決條件, 因此工業(yè)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化有著不可分割的關(guān)系。為使工業(yè)設(shè)計(jì)思想能為眾多的工廠企業(yè)

2、接受, 為使工業(yè)設(shè)計(jì)不斷推陳出新的產(chǎn)品得以實(shí)際付諸生產(chǎn), 就必須研究如何以標(biāo)準(zhǔn)化為手段促進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展1、標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)化把衡量客觀事物的準(zhǔn)則稱之為標(biāo)準(zhǔn)。本文所涉及的“ 標(biāo)準(zhǔn)”則專指為產(chǎn)品的專業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中, 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是直接用以衡量產(chǎn)品質(zhì)量的尺度。它對(duì)產(chǎn)品的性能、規(guī)格以及檢驗(yàn)方法都作出了統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)定。是產(chǎn)品質(zhì)量特性的定量表現(xiàn), 是組織工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng), 進(jìn)行質(zhì)量管理的主要依據(jù)。而制定、審批、發(fā)布和貫徹實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的全部活動(dòng)過程就稱為標(biāo)準(zhǔn)化 。同屬標(biāo)準(zhǔn)化范疇的還有通用化和系列化。在實(shí)際生產(chǎn)中, 任何有助于生產(chǎn)出更多更好產(chǎn)品的技術(shù), 只有同時(shí)使成本達(dá)到最低才有意義。而標(biāo)準(zhǔn)化、系列化

3、、通用化就是這樣一種技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)化可確保產(chǎn)品獲得高質(zhì)量包括美學(xué)品質(zhì)的生產(chǎn)與檢驗(yàn), 并通過改進(jìn)操作與維修的連貫性和備用零件在規(guī)格、尺寸與質(zhì)量上的一致性而使產(chǎn)品在用戶使用的整個(gè)過程中, 維持其原有的質(zhì)量閉。產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中必須從設(shè)計(jì)一開始就注意貫徹的主要原則之一, 自然地就成為工業(yè)設(shè)計(jì)中必須注重與貫徹的主要原則之一。2、標(biāo)準(zhǔn)化的美學(xué)功能由于受標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格制約, 標(biāo)準(zhǔn)化的零部件如機(jī)械產(chǎn)品中的螺釘、螺母、軸承或具有標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)的零部件如齒輪、皮帶輪等都具有規(guī)整、統(tǒng)一的造型與尺度。這里, 正是標(biāo)準(zhǔn)化本身賦于了產(chǎn)品整齊一律的規(guī)整美與現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)緊密相連的技術(shù)美。在產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)中,

4、利用標(biāo)準(zhǔn)件在形狀與尺寸上的嚴(yán)格相似, 可以產(chǎn)生特殊的裝飾效果。例如, 有的機(jī)械產(chǎn)品在其表面故意暴露出按一定規(guī)律排列的螺釘頭部, 而令人感受到一種富于韻律變化的美感。產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不是絕對(duì)的隨著生產(chǎn)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步, 標(biāo)準(zhǔn)也在不斷完善、充實(shí)與提高。并因此影響產(chǎn)品的性能、尺寸與可靠性、美學(xué)及人機(jī)工程學(xué)方面的性質(zhì)如果進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 按照工業(yè)設(shè)計(jì)的要求作相應(yīng)的變化, 就更能充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化的美學(xué)功能、提高產(chǎn)品的美學(xué)品質(zhì)例如可以通過美學(xué)原則的運(yùn)用, 對(duì)某些與產(chǎn)品外觀影響較大的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件, 如螺釘、旋鈕、操作手柄、指示燈等的外觀造型加以改進(jìn), 以提高其美學(xué)品質(zhì)并使之使用方便、符合人機(jī)工程學(xué)的

5、要求讓標(biāo)準(zhǔn)件、通用件不僅能在勸能結(jié)構(gòu)方面實(shí)現(xiàn)規(guī)格化, 在色彩、線型風(fēng)格等方面也會(huì)有多種變型以適應(yīng)多種需要使在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí), 在造型風(fēng)格上選擇與其設(shè)計(jì)主體相和諧一致的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件。此外, 也可以通過美學(xué)原則的運(yùn)用, 使系列化的產(chǎn)品在造型風(fēng)格、主體色彩、形體構(gòu)成等方面實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一并形成獨(dú)特的風(fēng)格, 從而加強(qiáng)系列化產(chǎn)品間的內(nèi)在與外在聯(lián)系。為適應(yīng)工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展, 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)可以包括以下幾方面材料和材料規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化?？砂ㄍ繉愉摪?、鋼板、模鍛和滾軋材料、沖壓薄鋼板等,孔洞尺寸和聯(lián)接系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化出于美學(xué)目的的結(jié)構(gòu)與裝配件的標(biāo)準(zhǔn)化?？砂▽?duì)接合面掩飾方式的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于形狀尺寸、門框、附件和底座布局的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于棱角

6、形狀諸如發(fā)動(dòng)機(jī)蓋與車輪等細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn),輔助系統(tǒng)及其安裝, 包括管線的敷設(shè)裝置、安全系統(tǒng)并包括能確保產(chǎn)品外觀整潔和易為人們接受的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的標(biāo)準(zhǔn)化控制器, 包括控制面板布局、旋鈕、操縱桿、手輪、視覺指示器與報(bào)警裝置的標(biāo)準(zhǔn)化。這些結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)還必須按照人機(jī)工程學(xué)的要求, 并對(duì)其視覺上的美學(xué)效果進(jìn)行周密考慮后確定熱處理與表面修飾, 包括對(duì)適合某種操作方式的色彩選擇的標(biāo)準(zhǔn)化文字、符號(hào)與標(biāo)識(shí)形式的標(biāo)準(zhǔn)化基本零件, 包括螺釘、螺栓、管接頭、電氣連接等的標(biāo)準(zhǔn)化, 并同時(shí)考慮其美學(xué)與人機(jī)工程學(xué)的因素。3、標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)品生產(chǎn)方式產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式得以實(shí)現(xiàn)的先決條件, 也是工業(yè)設(shè)計(jì)能否為企業(yè)接受的關(guān)

7、鍵。工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)批量與工藝方法、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品成本間有著密切的關(guān)系生產(chǎn)批量大, 有利于采用先進(jìn)工藝、高效率的專用設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備, 也有利于組織專用流水線和自動(dòng)線生產(chǎn)。這不僅有助于改進(jìn)質(zhì)量、降低成本還能滿足成品視覺上的一致性。但不利的是其產(chǎn)品一經(jīng)定型生產(chǎn), 不容輕易更改, 故也易造成品種單一、“ 千僧一面”的局面一旦市場(chǎng)需求發(fā)生變化, 企業(yè)難以及時(shí)掉頭, 從而成為工業(yè)設(shè)計(jì)能否順利發(fā)展的一大障礙生產(chǎn)批量小, 從投資經(jīng)濟(jì)性角度考慮, 通常不宜配置專用的工藝裝備和設(shè)計(jì)專門的流水線而主要采用通用設(shè)備和通用工藝裝備, 組織工藝專業(yè)化的工段、小組進(jìn)行生產(chǎn)。由于采用通用設(shè)備生產(chǎn), 企業(yè)容易適應(yīng)產(chǎn)品改型、創(chuàng)

8、新的需要但這樣一來, 設(shè)備、工藝裝備的調(diào)整時(shí)間增加, 生產(chǎn)率難以提高, 導(dǎo)致產(chǎn)品成本增加, 同樣也阻礙了新產(chǎn)品的開發(fā)從工業(yè)設(shè)計(jì)的角度出發(fā), 這兩種生產(chǎn)方式究竟以哪種為主呢隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類物質(zhì)、精神文明程度的不斷提高, 人們對(duì)工業(yè)產(chǎn)品已不僅僅滿足于能用就行, 還對(duì)其造型、色彩和宜人性等方面提出了不同的要求具有同樣功能的產(chǎn)品再也不能以同樣的款式經(jīng)久不變地出現(xiàn)在市場(chǎng)上為了迎合消費(fèi)者的需要, 設(shè)計(jì)師必須不斷努力推陳出新, 不斷以新的款式、更好的性能來滿足不同口味的消費(fèi)者的需要與此相適應(yīng), 企業(yè)必須以更靈活的方式來發(fā)展多品種、中小批量的生產(chǎn)這也成為當(dāng)前機(jī)械制造企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)資料表明, 在工業(yè)發(fā)達(dá)

9、國(guó)家, 如美國(guó)、日本的企業(yè)中, 已有的產(chǎn)品是以中小批量的生產(chǎn)方式制造的這就產(chǎn)生了一個(gè)矛盾一方面不能放棄大批量生產(chǎn)的方式, 因?yàn)樗兄谄髽I(yè)提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本另一方面, 又希望發(fā)展多品種產(chǎn)品, 以適應(yīng)消費(fèi)者不斷變化的需要二者均關(guān)系到企業(yè)的生存與發(fā)展于是, 如何以大批量的生產(chǎn)方式發(fā)展多品種、中小批量的生產(chǎn), 如何尋求更先進(jìn)、更經(jīng)濟(jì)合理的生產(chǎn)組織方式, 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)批量的化小為大, 就成為人們渴求解決的間題, 也成為工業(yè)設(shè)計(jì)能否生存與發(fā)展的大問題借助于標(biāo)準(zhǔn)化, 才能夠通過成組技術(shù)與模塊化設(shè)計(jì)的思想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)成組技術(shù)成組_技術(shù)。叩是一種以零件結(jié)構(gòu)和工藝相似性為基礎(chǔ)的合理組織生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過程和生產(chǎn)過

10、程的方法成組技術(shù)成功地解決了生產(chǎn)批量化小為大的矛盾傳統(tǒng)的批量概念和生產(chǎn)組織方法是以某件具體產(chǎn)品為對(duì)象的, 生產(chǎn)批量的組成僅局限于某一具體產(chǎn)品的狹小范圍內(nèi)而成組技術(shù)則打破了產(chǎn)品間的界限, 充分利用不同產(chǎn)品的許多零件在結(jié)構(gòu)與工藝上的相似性與繼承性, 形成同族同組零件的“ 疊加批量”或“ 成組批量” 將多品種、不同產(chǎn)品的零件按其相似性特征和相似性程度進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭澐峙c組合, 形成大的生產(chǎn)批量批量的疊加擴(kuò)大, 使多品種、中小批量的生產(chǎn)也能像大批量生產(chǎn)方式一樣采用先進(jìn)技術(shù), 提高設(shè)備的專用化程度由于成組技術(shù)的這一特點(diǎn), 使企業(yè)仍能以大批量的穩(wěn)定生產(chǎn)方式來適應(yīng)多樣化、多變性的市場(chǎng), 從而大大提高了生產(chǎn)率。既

11、滿足了市場(chǎng), 又取得了經(jīng)濟(jì)效益為配合成組技術(shù)的全面實(shí)施, 首先在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中就要應(yīng)用成組技術(shù), 這就給工業(yè)設(shè)計(jì)提出了新課題運(yùn)用美學(xué)上變化中求統(tǒng)一的原則, 可賦于產(chǎn)品零部件間以更大的相似性。無論是傳統(tǒng)的批量化生產(chǎn)方式還是成組技術(shù)指導(dǎo)下的批量化生產(chǎn)方式, 它們都是以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化為前提的。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化不僅適于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品, 也適合以小批量制造或具有相似結(jié)構(gòu)的分類產(chǎn)品的生產(chǎn)如成組技術(shù)組織的生產(chǎn)這樣, 不僅有助于改進(jìn)質(zhì)量、降低成本, 還能滿足視覺上的一致性, 符合統(tǒng)一與變化的美學(xué)原則模塊化設(shè)計(jì)普通的磚塊可以說是最為人們所熟知的、能用于不斷創(chuàng)新的單元模塊了。用不同的方式組合單元模塊, 就可表現(xiàn)不

12、同的造型形象這樣, 利用標(biāo)準(zhǔn)模塊穩(wěn)定的批量化生產(chǎn)同樣能夠獲得多品種的產(chǎn)品。例如在設(shè)計(jì)吸塵器時(shí), 可以根據(jù)吸塵器的功能要求, 把全部結(jié)構(gòu)分解為若干個(gè)具有特定基本功能的結(jié)構(gòu)模塊。如動(dòng)力模塊、貯塵倉模塊和吸塵嘴模塊。然后, 將這些模塊進(jìn)行不同的組合, 即可獲得不同造型的吸塵器如圖。這種組合方式可以不必象標(biāo)準(zhǔn)化那樣嚴(yán)格,模塊也不必完全相同實(shí)際上, 模塊設(shè)計(jì)也就是組件的創(chuàng)造。利用模塊可以創(chuàng)造出不同的組件。這些組件可以有不同的大小與功能, 但都必須具備能互相組合的特點(diǎn)?；蛘哒f所有模塊的結(jié)合結(jié)構(gòu)必須標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品的視覺質(zhì)量和人機(jī)工程學(xué)特點(diǎn)具有很大的影響。模塊化設(shè)計(jì)基本上是一個(gè)將模塊單元按某種秩序組合

13、起來的過程。可稱之為積木式組合。例如某些控制儀表就是按照類似于檔案柜上的抽屜單元有秩序地組合而成的。但若過分拘泥于標(biāo)準(zhǔn)單元模塊的規(guī)整組合, 又會(huì)產(chǎn)生過于強(qiáng)烈的秩序感, 而使造型過于統(tǒng)一, 顯得呆板。一位英國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)師這樣說“ 如果沒有秩序, 會(huì)使我們的感覺不知所措但如果沒有變化, 又會(huì)使我們的感覺無動(dòng)于衷”圖因此, 如果在上述過于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)中引入即使很小的變化, 也會(huì)有助于提高產(chǎn)品的視覺鑒賞性。這是在模塊化設(shè)計(jì)中應(yīng)予注意的一個(gè)問題。另一種模塊化設(shè)計(jì)是得利用具有不同功能的標(biāo)準(zhǔn)單元模塊進(jìn)行的。將具有不同功能的模塊結(jié)合在一起, 可提供不同的用途。如各種印染設(shè)備就是由一些基本單元機(jī)根據(jù)需要進(jìn)行不同組合

14、而形成的聯(lián)合機(jī)。每種單元機(jī)都各有其獨(dú)立的功能, 如軋車、平洗槽、蒸箱等當(dāng)組成不同的聯(lián)合機(jī)后可滿足不同織物的練漂、染色、印花、整理的需要又如英國(guó)一家公司生產(chǎn)一種制造軟糖料和牛奶軟糖的機(jī)器。原來的設(shè)計(jì)是將不同功能, 如燒煮、冷卻、攪拌和分離等合并在同一臺(tái)機(jī)器上的。后來又被重新設(shè)計(jì)成不同功能模塊的集合。每種模塊只承擔(dān)一種功能, 成為功能模塊每種功能模塊又設(shè)計(jì)出一系列不同的規(guī)格尺寸這樣的單元模塊既能單獨(dú)使用, 又能組合成系統(tǒng)。各個(gè)功能模塊還可按不同方式組合成整體單元, 以滿足各種不同的需要。組合時(shí),只需將功能模塊裝配在標(biāo)準(zhǔn)化的、獨(dú)立的和低成本的基礎(chǔ)框架上就成從而代替了龐大、復(fù)雜并要求綜合設(shè)計(jì)的過程。模

15、塊化的設(shè)計(jì)方式對(duì)技術(shù)發(fā)展也有一定作用。在模塊的設(shè)計(jì)中, 允許對(duì)每個(gè)獨(dú)立的模塊進(jìn)行改進(jìn)與提高, 而又同時(shí)保持互換性不變。這一事實(shí)同時(shí)表明標(biāo)準(zhǔn)化并不束縛產(chǎn)品升級(jí)換代的發(fā)展。模塊設(shè)計(jì)的另一方面是要設(shè)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)件, 以供裝配上不同的模塊單元, 而產(chǎn)生多種不同的變型。這種基礎(chǔ)件在結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有足夠的功能, 以便應(yīng)付在使用與操作過程中所能預(yù)料的各種變化。例如在機(jī)床模塊化設(shè)計(jì)中, 在基本相同的基礎(chǔ)件結(jié)構(gòu)上選用不同的模塊, 可以構(gòu)成跨系列的產(chǎn)品。模塊的設(shè)計(jì)還要特別注意尺寸的系列化、規(guī)格化。為減少設(shè)計(jì)工作與加工制造的工序與設(shè)備, 應(yīng)合理確定模塊單元的分割如某公司生產(chǎn)的六氣缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī), 經(jīng)過模塊化的再設(shè)計(jì)后, 使模塊單元的變型由三百種降低到二十五種, 并同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)外型修飾的標(biāo)準(zhǔn)作了類似改進(jìn), 。由于改進(jìn)了基礎(chǔ)件, 雖然模塊單元數(shù)明顯降低, 但仍能組合成必要的系列,滿足廣泛的要求。在一些高技術(shù)產(chǎn)品中, 如汽輪機(jī)或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的模塊化設(shè)計(jì), 還可得到意外的收獲這時(shí),這種設(shè)計(jì)方式還鼓勵(lì)了專業(yè)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性。由于每個(gè)人主要只對(duì)自己設(shè)計(jì)的那部分模塊單元負(fù)責(zé), 他就能集中精力于該模塊單元從而有助于優(yōu)化產(chǎn)品的性能與成本但為了保證由各模塊單元裝配成的整體必須滿足的美學(xué)要求, 作為裝配體一部分的模塊單元就應(yīng)該從整體出發(fā)考慮自身的美學(xué)品質(zhì)。以使各模塊單元既能