導語：工業設計在工程機械的應用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

0引言

在產品同質化現象嚴重、市場競爭日趨激烈的今天，產品的競爭力已不再由技術性因素唯一確定，品牌、外形及設計風格等工業設計領域考慮的因素已成為影響購買行為的重要因素[1]。在一般機電產品的設計中，消費者對產品在美學上的主觀感受往往是影響用戶滿意度的關鍵因素，蘋果的iMac電腦就預示著一場“計算機的美學革命”[2]。工業設計的思想與方法已成為小型機電產品提高附加價值與競爭力的主要手段，在這些產品的設計中扮演著舉足輕重的作用。隨著技術的發展與進步，近年來在大型軌道交通工具的設計與制造中，工業設計也逐漸進入技術人員的視野，并越來越體現出其意義與價值。在高速列車的設計制造領域，國內幾家主要企業都先后成立了專門的工業設計部門，著力培養工業設計團隊，科研院校也已展開針對列車內室的情感化設計等軟性技術的研究[3]。然而，在大型鐵路養護機械軌道車的設計中，基于技術的工程設計仍然是其重心所在，基本沒有出于工業設計的考慮，在此背景下本文以國內某軌道車制造企業為研究對象，探討工業設計的思想與方法在大型工程機械制造企業的應用問題。

1某軌道車制造企業的設計現狀分析

JY重型工程機械有限公司是國有鐵路控股公司，目前已成為軌道車輛、電氣化鐵路施工維修檢測車輛、大中型養路機械及輕軌地鐵維修車輛四大產品系列的專業生產廠家，是我國在軌道車制造行業的龍頭企業。JY公司沿用了我國制造業傳統的“串行設計”[4]工作模式，其軌道車設計流程如圖1所示。設計工作從產品規劃開始，在決定了產品功能與技術要求之后就進行產品結構設計，然后進行加工工藝設計、模具設計與制造工作，與此同時進行車輛電氣系統的設計，檢測合格之后就進行產品試制，如果滿足要求就進入量產環節。上述產品設計流程是基于JY公司的一系列職能部門的，分別是工程機械研究所、技術應用部、信息技術部及試驗檢測中心等，這些部門中集中了鐵道車輛、鐵道電氣化、工程機械、流體力學、自動控制、技術經濟等專業的技術人員，把開發智能化、高科技含量的新產品作為公司的宗旨。從JY公司的設計模式可以發現，其工作重心是技術創新、結構設計、工藝規劃及電氣設計，而這些都是技術導向的工作，從設計思想上進行考察，即是典型的“機器中心論”[5]設計思想。這種設計思想與工業設計“以人為本”的設計思想完全相反，在設計中以機器系統的有效性和運行效率為標準，設計往往變成機械設備的簡單堆砌，沒有整體的考慮與規劃，需要什么功能就增添什么設備，經常導致設計的反復。另外，由于各職能部門相互之間的獨立性，很容易造成“信息孤島”而使信息流通不暢，使產品開發周期延長、開發成本居高不下。近年來，JY公司注意到顧客需求多樣化的傾向，采用了CAD輔助設計手段，初步建立了公司的產品數據管理系統（PDM），以此提高產品開發的效率。然而，這些措施仍然是基于技術的考慮，設計思想沒有發生根本的轉變，導致產品在很多細節方面都顯得粗糙與缺乏設計，使產品的綜合競爭力大打折扣，這就凸顯出工業設計的重要性。

2工業設計思想的引入與實現

簡單的說工業設計的思想就是“以人為本”，把用戶需求作為產品開發的原動力，通過設計解決用戶碰到的問題，使產品更有用、更好用和更高效率。人和機器有著本質的區別，人有著生理與心理的種種限制，人的注意資源有限，人有情緒的干擾，人不可能像機器一樣長時間檢測多個信息源而不出差錯，反復的機械勞動往往造成人注意力的減退。以人為本的設計思想正是基于此的考慮，在設計中要求根據人的生理限制合理地設計機械系統的尺寸，同時要考慮人的認知與行為特性進行控制器、顯示器的布局與分組設計，另外車輛的色彩與室內的照明設計也要考慮人的心理感受。工業設計的引入，可以在很大程度上改變JY公司的設計現狀，工業設計的思想在軌道車的造型設計、涂裝設計、作業空間設計、操作界面設計、內室環境設計等方面（見圖2）得以實施，并從整體上提高JY公司產品設計的品質。通過工業設計可以改變軌道車造型設計一成不變的局面。在高速列車及地鐵、輕軌的設計領域，富有時代象征意義及體現本地傳統文化特色的車輛造型層出不窮，給人們帶來了很多驚奇，而鐵路養護軌道車的造型則沒有什么大的變化，在這方面工業設計將有更大的發揮空間；車輛涂裝是軌道車外形設計的重要部分，多年來我國軌道車的涂裝設計一直保持著大型機械常見的黃色，車輛色彩不僅具有警示作用，而且對人具有很強的心理暗示，在涂裝設計中應綜合考慮色彩的工效學與心理作用兩方面的影響，好的涂裝設計可以提升車輛的整體設計水準；同時，軌道車是鐵路養護工人工作的場所，其操作界面設計有著特殊的重要地位，而目前的設計對于控制器和顯示器的功能布局、編碼形式、交互方式、顯示方式、信息分組等問題幾乎沒有考慮，這不但降低了操作界面的工效學效果，而且不利于操作人員的職業健康，如目前JY公司生產的軌道車扶梯一般都設計成垂直的，不但不便于使用，而且有一定的安全隱患，而這正是工業設計要解決的問題；另外，內室環境與作業空間的設計都屬于軌道車的內環境設計問題，利用工業設計的方法可以從人體測量數據、人的認知與行為特性入手進行分析，保證設計不但符合功能的要求，而且滿足人的心理與情感需求。

3基于工業設計的軌道車設計程序與方法

工業設計的大部分工作在產品設計的前期進行，即產品規劃階段，從用戶需求研究開始到貫穿產品開發的全過程，基于工業設計的軌道車設計程序如圖3所示。整個軌道車的設計程序可以分為四個階段，分別是用戶需求研究、方案設計、詳細設計及檢測和試制。用戶需求研究和方案設計階段是軌道車工業設計的重點。用戶需求的研究整體上可分為兩種方式，一種是從無到有的研究，就是順向工程。在研究中，可采用現場觀察用戶操作、設計調查及實驗研究的方法，找到用戶需求的關鍵點；另一種是從有到無的研究，就是逆向工程，對已有的設計進行模型重建工作，然后在人機關系計算機仿真分析系統（如Jack軟件）中進行模擬分析，從中找到現有設計不符合人機工程學要求的所在。其中，設計調查主要采用問卷調查的方式，目的是調查用戶潛在的價值觀念、思維方式、行為方式、情感訴求等內容；實驗研究主要是對用戶視覺特性的研究，因為人類的視覺可以反映其大部分思維活動，因此用對用戶視覺特性的研究來反映其思維與認知特性，常用的實驗器材是眼動儀及行為分析工具。通過對用戶操作的觀察、設計調查及實驗研究，可以建立用戶模型，并提出符合用戶需求的設計建議。在用戶研究與人機關系仿真分析的基礎上，可以明確定義設計定位，用于指導后續的方案設計工作。方案設計階段主要完成軌道車造型、涂裝、人機界面、內室環境及作業空間的創新設計工作，采用工業設計的方法進行方案構思，并從眾多方案中擇優進行詳細設計。詳細設計的工作與JY公司目前的設計模式的差別主要是，方案設計與詳細設計是并行設計的關系，詳細設計的各個階段，如結構設計、工藝設計及模具設計也是并行設計的關系，改變了以往一個部門設計完成之后轉給另一個部門的工作方式，圖3中用雙向箭頭進行表示。

4面向工業設計的工程機械制造企業流程再造

為了實現方案設計與詳細設計階段的并行工作，在原有職能部門的基礎上需要對JY公司進行流程再造，設置專門的設計部門，其與其他職能部門級別一樣，隸屬于公司董事會，在具體的產品開發項目中以設計部門組織的設計專案組形式進行運作。設計專案組的成員可以流動，隨著設計進程的發展，可以靈活安排各專業的人員進入專案組，也可以針對具體的設計內容去掉某些專業的人員，如圖4所示。在用戶研究階段，可以將市場營銷人員納入設計專案組，協同工業設計人員、用戶研究人員及人機工程專家共同研究用戶需求；在方案設計階段，去掉營銷人員，將機械設計與工程設計人員納入專案組，這樣可以在產品方案設計時就綜合考慮技術的可實施性，減少設計的反復，縮短產品開發周期；在詳細設計階段，去掉專門的用戶研究人員，而納入工藝設計人員，使結構設計、工藝設計與電氣系統的設計并行進行，符合并行設計的要求；在檢測與試制階段，可以去掉人機工程專家，加入模具設計與檢測人員。產品開發項目完成之后，設計專案組可以臨時解散，技術人員回到原來的職能部門，待下一個設計項目開展時重新組建。需要注意的是，在整個軌道車的開發過程中，工業設計人員始終參與設計專案組，確保工業設計的思想在產品開發的每個環節都得以貫徹落實，把設計作為一種企業資源來利用，用工業設計的手段創造產品的附加價值，進而提升產品的競爭力。這種形式有利于開發系列化的產品，用工業設計保留優秀的產品基因，最終形成JY公司的品牌形象。

5結束語

目前，JY公司已設置了專門的工業設計部門，正在展開軌道車工業設計程序的實踐工作，在具體的產品項目中嘗試設計專案組的效果。下一步的研究工作主要集中在具體設計項目的組織與實施上，例如如何進行體現中國設計傳統的軌道車車體設計，以區別于國外的產品，并形成JY公司自己的產品形象等。本文對JY公司的工業設計導入與實施情況進行了分析和總結，希望能為我國的工程機械制造業發展工業設計提供一個可參考的范例。