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

1、造型與工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的銜接研究以金融機具類產(chǎn)品設(shè)計為例論文摘要：結(jié)合實際新產(chǎn)品開發(fā)工程，分析和討論了新產(chǎn)品開發(fā)過程中因造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢而存在的典型問題。從設(shè)計流程、設(shè)計人員知識結(jié)構(gòu)和設(shè)計工具等方面給出了解決上述問題的有效對策。最后通過一個實際產(chǎn)品開發(fā)案例檢驗了應(yīng)對措施的有效和合理性。論文關(guān)鍵詞：造型設(shè)計,結(jié)構(gòu)設(shè)計,銜接引言隨著市場經(jīng)濟的迅速開展，工業(yè)設(shè)計已成為新產(chǎn)品設(shè)計與開發(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)計部門的根底上獨立出專門的工業(yè)設(shè)計部門，主要司職新產(chǎn)品的外觀設(shè)計與開發(fā)，旨在提升企業(yè)產(chǎn)品的形象和競爭力。新產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)，往往需要包括技術(shù)研發(fā)、工

2、業(yè)設(shè)計、市場營銷等多個部門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。但在實際工程的操作中，由于部門人員之間知識結(jié)構(gòu)差異、工程管理失誤等等因素的影響，常常會出現(xiàn)部門工作銜接不良，開發(fā)工作反復(fù)的情況，結(jié)果將直接影響新產(chǎn)品開發(fā)的進程與產(chǎn)品的品質(zhì)。其中，工業(yè)設(shè)計和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢的問題是較為突出的。近年來，我們參與了多項金融機具類產(chǎn)品的開發(fā)工作，在工程中遇到了諸多設(shè)計銜接問題，也積累了一定經(jīng)驗。1金融機具類設(shè)計工程常出現(xiàn)的問題1.1因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局的不合理導(dǎo)致造型設(shè)計工作將錯就錯。局部金融機具類產(chǎn)品由于技術(shù)創(chuàng)新度較高，此類產(chǎn)品開發(fā)初期，并沒有現(xiàn)成案例可直接借用，這其實對工程設(shè)

3、計人員提出了較高的要求。在實際操作中，多數(shù)工程設(shè)計人員由于自身知識結(jié)構(gòu)的限制，設(shè)計產(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)，樣機一旦試制成功，決策層即召集工業(yè)設(shè)計人員對其樣機進行外殼設(shè)計，或者說在功能樣機的外面穿件漂亮衣服;。該設(shè)計流程乍一看并無太大問題，可仔細(xì)分析后，其實存在較多的隱患。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，屬于機器為本的設(shè)計，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，功能樣機試制成功后，往往傾注了工程設(shè)計人員大量的心血，企業(yè)為此也付出大量時間和資金，工業(yè)設(shè)計人員在此時提出一些結(jié)構(gòu)布局上的改動意見，難以得到應(yīng)有的重視，

4、結(jié)果只好在樣機的根底上做外觀設(shè)計，硬著頭皮把工程往前推進。后期產(chǎn)品投放市場，用戶提出種種操作的問題之后，企業(yè)才不得不修正原有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局，對產(chǎn)品進行較大的改動，顯然，為此付出的代價是沉重的。1.2造型設(shè)計不符合工程設(shè)計要求導(dǎo)致造型反復(fù)修改。金融機具產(chǎn)品處理現(xiàn)金包括紙鈔和硬幣的過程多為動態(tài)模式，因此該類產(chǎn)品的內(nèi)部元器件以機械運動機構(gòu)為主，電路板等電子元器件為輔。工程設(shè)計人員在對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計時，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)將一些機構(gòu)、電子元器件合理布局。在這一過程中，工程設(shè)計人員為了實現(xiàn)最小化，對元器件進行了多項排列組合的嘗試，付出了艱辛的勞動。因此，

5、如果工業(yè)設(shè)計師對于功能樣機的現(xiàn)有尺寸不加縝密考慮，任意的進行造型尺寸放大，即使造型設(shè)計方案非常出彩，也會被企業(yè)決策層要求與現(xiàn)有功能樣機尺寸配合，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)計進行被動調(diào)整。結(jié)果不僅延誤了產(chǎn)品開發(fā)進程，而且前期完美的設(shè)計創(chuàng)意也會因反復(fù)的調(diào)整遭到破壞，降低了產(chǎn)品造型質(zhì)量。另外，金融機具類產(chǎn)品外型尺寸變化很大，從小型驗鈔機到大型清分機，對應(yīng)到今后生產(chǎn)面臨的材料與成型工藝問題，設(shè)計師應(yīng)充分予以考量，否那么造型設(shè)計方案如果無法實現(xiàn)，或者實現(xiàn)的代價過高制造本錢過高，就得不償失了。1.3造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的數(shù)據(jù)無法交流。產(chǎn)品開發(fā)工作絕不是單打獨斗的事情，整個開發(fā)過程中需要

6、各部門、各專業(yè)人員密切配合有效合作。其中，設(shè)計數(shù)據(jù)交流順暢與否成為首當(dāng)其沖的問題。實際工程操作中，工業(yè)設(shè)計人員多使用面向造型設(shè)計的軟件工具，如三維軟件：Rino，3Dmax二維軟件：Photoshop、CorelDRAW、Illustrator等。這些軟件的優(yōu)勢是充分考慮到造型設(shè)計的思維模式，有利于造型設(shè)計人員迅速將造型創(chuàng)意表達出來，但缺點是其模型或圖紙缺少三維數(shù)據(jù)，即使可以通過一些中間格式如iges導(dǎo)入到工程軟件中，一些簡單的造型特征如直線、圓弧可以直接提取，但對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，這一過程能否原本的表達出造型人員的創(chuàng)意就很值得疑心了。1.4工業(yè)設(shè)計人員在產(chǎn)

7、品開發(fā)后期無法或疏于介入導(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。實際工程操作中，效果圖在得到客戶認(rèn)可后，工業(yè)設(shè)計師退出產(chǎn)品開發(fā)工作的情況經(jīng)常發(fā)生。事實上，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)計師的參與跟單。比方產(chǎn)品上的平面設(shè)計包括產(chǎn)品的控制面板、產(chǎn)品LOGO、產(chǎn)品上其他文字與符號、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，但對于產(chǎn)品整體造型來說具有畫龍點睛的作用。正是這些細(xì)小之處的處理顯現(xiàn)出設(shè)計師的獨具匠心與職業(yè)精神。2針對上述問題采取的對策導(dǎo)致造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢的原因來自多方面。有設(shè)計人員本身知識范圍的限制

8、問題、有設(shè)計經(jīng)驗和技能的問題、設(shè)計工具的問題、設(shè)計溝通以及設(shè)計管理的問題等等。因此我們主要從這些方面提出應(yīng)對策略：2.1對企業(yè)的材料供給、自身或外協(xié)制造能力進行一次周密的調(diào)研。在造型設(shè)計正式開始之前，設(shè)計人員結(jié)合調(diào)研情況認(rèn)真地、全面地考慮下游設(shè)計，不僅有利于明確現(xiàn)有的設(shè)計材料、設(shè)計條件、設(shè)計限制，更有利于造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的銜接。2.2擴展造型設(shè)計人員工程領(lǐng)域的知識。工業(yè)設(shè)計的設(shè)計流程環(huán)節(jié)很多，與歐美的設(shè)計界精細(xì)的設(shè)計分工不同，我國制造型企業(yè)對于設(shè)計人員的要求比擬全面。因為實際的設(shè)計工程中，工業(yè)設(shè)計師要經(jīng)常與其它部門工程師如：電子工程師、結(jié)構(gòu)設(shè)計師等設(shè)計人員進行溝通協(xié)調(diào)，才能順利進行設(shè)計活動。

9、這就要求造型設(shè)計師除了具有本專業(yè)的知識外，對相近的工程領(lǐng)域的知識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)計人員知識欠缺帶來的設(shè)計沖突，甚至導(dǎo)致整個設(shè)計工程的失敗與擱置。2.3主動運用工程技術(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)計的羈絆。當(dāng)造型設(shè)計師掌握這些技術(shù)要點之后，完全可以主動運用在造型設(shè)計之中，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)銜接問題的同時，帶動了外觀造型的創(chuàng)新。例如模具中的分型線，通過巧妙的設(shè)計可以成為產(chǎn)品形態(tài)中線;的視覺要素；適當(dāng)?shù)膱A角設(shè)計既可以滿足熱塑性材料的成型流動性，又可成為重要的造型特征等等。2.4運用

10、面向制造的輔助設(shè)計軟件進行造型設(shè)計。工業(yè)設(shè)計人員應(yīng)加強工程軟件如Pro/E、SolidWorks、UG等的學(xué)習(xí)和運用。設(shè)計實踐證明，工業(yè)設(shè)計工程大局部時間都消耗在設(shè)計修改階段。而造型設(shè)計不滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求是導(dǎo)致造型方案反復(fù)修改的主要原因。如果造型設(shè)計人員在概念方案階段運用了工程軟件建模，這將有利于實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接，便于后續(xù)與制造工程師溝通，提高設(shè)計方案修改效率。甚至還可及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題，防止后期因可制造性問題帶來的工程損失。2.5材料及外表工藝的合理運用推動造型設(shè)計。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)計人員共同關(guān)注的問題。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)計人員只對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)計之初需要考慮適合批量生產(chǎn)的設(shè)計及成形方法。因此造型設(shè)計師本身除了對既有的材料與技術(shù)要有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識外，對于最新的生產(chǎn)技術(shù)及材料加工方面的新知也必須了如指掌，以便運用于新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計。如今材料科學(xué)技術(shù)的進步，各種新材料與外表處理技術(shù)不斷推陳出新，設(shè)計師所面對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)計在產(chǎn)品設(shè)計的工作上越來越復(fù)雜，也越來越重要。假設(shè)是設(shè)計師不能合理的運用新材

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)品的時機。2.6通過有效的設(shè)計管理協(xié)調(diào)銜接工作。從管理的層面上來看，造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢可以通過有效的設(shè)計管理來解決。比方說，企業(yè)管理層首先要明確開發(fā)產(chǎn)品是屬于本錢主導(dǎo)還是設(shè)計主導(dǎo)的類型。對于本錢主導(dǎo)的產(chǎn)品，造型設(shè)計應(yīng)絕對服從制造本錢上的限制，而設(shè)計主導(dǎo)型的產(chǎn)品造型設(shè)計的自由度相對寬松，結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)積極配合造型設(shè)計促成概念方案的實現(xiàn)。除此之外，設(shè)計管理人員還負(fù)責(zé)處理設(shè)計與其它管理體系的關(guān)系，使各專業(yè)設(shè)計人員能夠相互協(xié)調(diào)，將開發(fā)出優(yōu)良產(chǎn)品作為各部門共同的工作目標(biāo)。3實例驗證筆者參與了一款新型紙鈔計數(shù)與鑒別儀的開發(fā)設(shè)計工程，我們將上述解決造型設(shè)計與

13、結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接問題的對策在該工程中進行了運用。通過與客戶溝通，我們了解到該產(chǎn)品對于制造本錢控制嚴(yán)格，結(jié)構(gòu)限制很大，今后產(chǎn)量較大。在工程進行之前我們通過對客戶制造能力調(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)計的銜接，我們也采用了該平臺進行造型設(shè)計圖2。最終設(shè)計結(jié)果(圖3)。圖1點鈔機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2基于結(jié)構(gòu)的外形設(shè)計圖3最終外形效果整個產(chǎn)品開發(fā)工程周期從工業(yè)設(shè)計介入開始計算，僅用了一個月時間。因造型設(shè)計不符合結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計修改只有少數(shù)的幾個細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。應(yīng)對造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢的設(shè)計謀略得到了較好驗證。參考文獻1 李宗斌,陳富民. 產(chǎn)品開發(fā)的可制造性設(shè)計方法. 制造業(yè)設(shè)計技術(shù). 2000(2): 17-19.2 陳士昀. 工業(yè)設(shè)計師所具備之塑料材料加工專業(yè)知識范圍之研究. 中國臺灣銘傳大學(xué), 2003.3 蔡正欣,奚立峰. 基于可制造性的現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)方法. 機械設(shè)計與研究. 2004, 20(5): 71-73.4 Ho