工业设计与标准化

1、工业设计与标准化中国纺织大学王继成摘要本文从标准化的墓本概念出发, 通过对标准化的美学功能及其与批童生产方式间联来的分析, 闲明了标准化与工业设计间的密切联来。提出应按工业设计的要求制定和改进产品的技术标准在标准化的指导下, 运用成组技术、模块化设计等手段促进工业设计的发展。标准化是现代工业化生产的基础, 也是发展工业设计最有效、最经济的手段。关键词工业设计, 标准化, 美学功能, 人机工程学, 成组技术, 模块化设计引言工业设计是以现代工业化的生产方式为前提的, 而产品结构的标准化正是这种生产方式得以实现的先决条件, 因此工业设计与标准化有着不可分割的关系。为使工业设计思想能为众多的工厂企业

2、接受, 为使工业设计不断推陈出新的产品得以实际付诸生产, 就必须研究如何以标准化为手段促进工业设计的发展1、标准与标准化把衡量客观事物的准则称之为标准。本文所涉及的“ 标准”则专指为产品的专业生产服务的技术标准在产品的生产过程中, 技术标准是直接用以衡量产品质量的尺度。它对产品的性能、规格以及检验方法都作出了统一的技术规定。是产品质量特性的定量表现, 是组织工业生产活动, 进行质量管理的主要依据。而制定、审批、发布和贯彻实施标准的全部活动过程就称为标准化 。同属标准化范畴的还有通用化和系列化。在实际生产中, 任何有助于生产出更多更好产品的技术, 只有同时使成本达到最低才有意义。而标准化、系列化

3、、通用化就是这样一种技术。标准化可确保产品获得高质量包括美学品质的生产与检验, 并通过改进操作与维修的连贯性和备用零件在规格、尺寸与质量上的一致性而使产品在用户使用的整个过程中, 维持其原有的质量闭。产品的标准化、系列化和通用化是现代工业生产中必须从设计一开始就注意贯彻的主要原则之一, 自然地就成为工业设计中必须注重与贯彻的主要原则之一。2、标准化的美学功能由于受标准的严格制约, 标准化的零部件如机械产品中的螺钉、螺母、轴承或具有标准化结构的零部件如齿轮、皮带轮等都具有规整、统一的造型与尺度。这里, 正是标准化本身赋于了产品整齐一律的规整美与现代工业技术紧密相连的技术美。在产品的造型设计中,

4、利用标准件在形状与尺寸上的严格相似, 可以产生特殊的装饰效果。例如, 有的机械产品在其表面故意暴露出按一定规律排列的螺钉头部, 而令人感受到一种富于韵律变化的美感。产品的技术标准不是绝对的随着生产的发展、技术的进步, 标准也在不断完善、充实与提高。并因此影响产品的性能、尺寸与可靠性、美学及人机工程学方面的性质如果进一步对产品的技术标准, 按照工业设计的要求作相应的变化, 就更能充分发挥标准化的美学功能、提高产品的美学品质例如可以通过美学原则的运用, 对某些与产品外观影响较大的标准件、通用件, 如螺钉、旋钮、操作手柄、指示灯等的外观造型加以改进, 以提高其美学品质并使之使用方便、符合人机工程学的

5、要求让标准件、通用件不仅能在劝能结构方面实现规格化, 在色彩、线型风格等方面也会有多种变型以适应多种需要使在设计产品时, 在造型风格上选择与其设计主体相和谐一致的标准件、通用件。此外, 也可以通过美学原则的运用, 使系列化的产品在造型风格、主体色彩、形体构成等方面实现统一并形成独特的风格, 从而加强系列化产品间的内在与外在联系。为适应工业设计的发展, 产品结构的标准可以包括以下几方面材料和材料规格的标准化。可包括涂层钢板、钢板、模锻和滚轧材料、冲压薄钢板等,孔洞尺寸和联接系统的标准化出于美学目的的结构与装配件的标准化。可包括对接合面掩饰方式的标准关于形状尺寸、门框、附件和底座布局的标准关于棱角

6、形状诸如发动机盖与车轮等细节结构的标准,辅助系统及其安装, 包括管线的敷设装置、安全系统并包括能确保产品外观整洁和易为人们接受的设计准则的标准化控制器, 包括控制面板布局、旋钮、操纵杆、手轮、视觉指示器与报警装置的标准化。这些结构的标准还必须按照人机工程学的要求, 并对其视觉上的美学效果进行周密考虑后确定热处理与表面修饰, 包括对适合某种操作方式的色彩选择的标准化文字、符号与标识形式的标准化基本零件, 包括螺钉、螺栓、管接头、电气连接等的标准化, 并同时考虑其美学与人机工程学的因素。3、标准化与产品生产方式产品结构的标准化是现代工业化生产方式得以实现的先决条件, 也是工业设计能否为企业接受的关

7、键。工业产品的生产批量与工艺方法、生产效率、产品成本间有着密切的关系生产批量大, 有利于采用先进工艺、高效率的专用设备和自动化设备, 也有利于组织专用流水线和自动线生产。这不仅有助于改进质量、降低成本还能满足成品视觉上的一致性。但不利的是其产品一经定型生产, 不容轻易更改, 故也易造成品种单一、“ 千僧一面”的局面一旦市场需求发生变化, 企业难以及时掉头, 从而成为工业设计能否顺利发展的一大障碍生产批量小, 从投资经济性角度考虑, 通常不宜配置专用的工艺装备和设计专门的流水线而主要采用通用设备和通用工艺装备, 组织工艺专业化的工段、小组进行生产。由于采用通用设备生产, 企业容易适应产品改型、创

8、新的需要但这样一来, 设备、工艺装备的调整时间增加, 生产率难以提高, 导致产品成本增加, 同样也阻碍了新产品的开发从工业设计的角度出发, 这两种生产方式究竟以哪种为主呢随着科学技术的发展和人类物质、精神文明程度的不断提高, 人们对工业产品已不仅仅满足于能用就行, 还对其造型、色彩和宜人性等方面提出了不同的要求具有同样功能的产品再也不能以同样的款式经久不变地出现在市场上为了迎合消费者的需要, 设计师必须不断努力推陈出新, 不断以新的款式、更好的性能来满足不同口味的消费者的需要与此相适应, 企业必须以更灵活的方式来发展多品种、中小批量的生产这也成为当前机械制造企业发展的趋势资料表明, 在工业发达

9、国家, 如美国、日本的企业中, 已有的产品是以中小批量的生产方式制造的这就产生了一个矛盾一方面不能放弃大批量生产的方式, 因为它有助于企业提高生产率、降低生产成本另一方面, 又希望发展多品种产品, 以适应消费者不断变化的需要二者均关系到企业的生存与发展于是, 如何以大批量的生产方式发展多品种、中小批量的生产, 如何寻求更先进、更经济合理的生产组织方式, 实现生产批量的化小为大, 就成为人们渴求解决的间题, 也成为工业设计能否生存与发展的大问题借助于标准化, 才能够通过成组技术与模块化设计的思想实现这一目标成组技术成组_技术。叩是一种以零件结构和工艺相似性为基础的合理组织生产技术准备过程和生产过

10、程的方法成组技术成功地解决了生产批量化小为大的矛盾传统的批量概念和生产组织方法是以某件具体产品为对象的, 生产批量的组成仅局限于某一具体产品的狭小范围内而成组技术则打破了产品间的界限, 充分利用不同产品的许多零件在结构与工艺上的相似性与继承性, 形成同族同组零件的“ 叠加批量”或“ 成组批量” 将多品种、不同产品的零件按其相似性特征和相似性程度进行适当的划分与组合, 形成大的生产批量批量的叠加扩大, 使多品种、中小批量的生产也能像大批量生产方式一样采用先进技术, 提高设备的专用化程度由于成组技术的这一特点, 使企业仍能以大批量的稳定生产方式来适应多样化、多变性的市场, 从而大大提高了生产率。既

11、满足了市场, 又取得了经济效益为配合成组技术的全面实施, 首先在产品设计中就要应用成组技术, 这就给工业设计提出了新课题运用美学上变化中求统一的原则, 可赋于产品零部件间以更大的相似性。无论是传统的批量化生产方式还是成组技术指导下的批量化生产方式, 它们都是以产品结构的标准化为前提的。产品结构的标准化不仅适于大批量生产的产品, 也适合以小批量制造或具有相似结构的分类产品的生产如成组技术组织的生产这样, 不仅有助于改进质量、降低成本, 还能满足视觉上的一致性, 符合统一与变化的美学原则模块化设计普通的砖块可以说是最为人们所熟知的、能用于不断创新的单元模块了。用不同的方式组合单元模块, 就可表现不

12、同的造型形象这样, 利用标准模块稳定的批量化生产同样能够获得多品种的产品。例如在设计吸尘器时, 可以根据吸尘器的功能要求, 把全部结构分解为若干个具有特定基本功能的结构模块。如动力模块、贮尘仓模块和吸尘嘴模块。然后, 将这些模块进行不同的组合, 即可获得不同造型的吸尘器如图。这种组合方式可以不必象标准化那样严格,模块也不必完全相同实际上, 模块设计也就是组件的创造。利用模块可以创造出不同的组件。这些组件可以有不同的大小与功能, 但都必须具备能互相组合的特点。或者说所有模块的结合结构必须标准化模块化设计对产品的视觉质量和人机工程学特点具有很大的影响。模块化设计基本上是一个将模块单元按某种秩序组合

13、起来的过程。可称之为积木式组合。例如某些控制仪表就是按照类似于档案柜上的抽屉单元有秩序地组合而成的。但若过分拘泥于标准单元模块的规整组合, 又会产生过于强烈的秩序感, 而使造型过于统一, 显得呆板。一位英国工业设计师这样说“ 如果没有秩序, 会使我们的感觉不知所措但如果没有变化, 又会使我们的感觉无动于衷”图因此, 如果在上述过于严谨的系统中引入即使很小的变化, 也会有助于提高产品的视觉鉴赏性。这是在模块化设计中应予注意的一个问题。另一种模块化设计是得利用具有不同功能的标准单元模块进行的。将具有不同功能的模块结合在一起, 可提供不同的用途。如各种印染设备就是由一些基本单元机根据需要进行不同组合

14、而形成的联合机。每种单元机都各有其独立的功能, 如轧车、平洗槽、蒸箱等当组成不同的联合机后可满足不同织物的练漂、染色、印花、整理的需要又如英国一家公司生产一种制造软糖料和牛奶软糖的机器。原来的设计是将不同功能, 如烧煮、冷却、搅拌和分离等合并在同一台机器上的。后来又被重新设计成不同功能模块的集合。每种模块只承担一种功能, 成为功能模块每种功能模块又设计出一系列不同的规格尺寸这样的单元模块既能单独使用, 又能组合成系统。各个功能模块还可按不同方式组合成整体单元, 以满足各种不同的需要。组合时,只需将功能模块装配在标准化的、独立的和低成本的基础框架上就成从而代替了庞大、复杂并要求综合设计的过程。模

15、块化的设计方式对技术发展也有一定作用。在模块的设计中, 允许对每个独立的模块进行改进与提高, 而又同时保持互换性不变。这一事实同时表明标准化并不束缚产品升级换代的发展。模块设计的另一方面是要设计出标准化的基础件, 以供装配上不同的模块单元, 而产生多种不同的变型。这种基础件在结构上应具有足够的功能, 以便应付在使用与操作过程中所能预料的各种变化。例如在机床模块化设计中, 在基本相同的基础件结构上选用不同的模块, 可以构成跨系列的产品。模块的设计还要特别注意尺寸的系列化、规格化。为减少设计工作与加工制造的工序与设备, 应合理确定模块单元的分割如某公司生产的六气缸柴油发动机, 经过模块化的再设计后, 使模块单元的变型由三百种降低到二十五种, 并同时对发动机外型修饰的标准作了类似改进, 。由于改进了基础件, 虽然模块单元数明显降低, 但仍能组合成必要的系列,满足广泛的要求。在一些高技术产品中, 如汽轮机或喷气发动机的模块化设计, 还可得到意外的收获这时,这种设计方式还鼓励了专业设计人员的创造性。由于每个人主要只对自己设计的那部分模块单元负责, 他就能集中精力于该模块单元从而有助于优化产品的性能与成本但为了保证由各模块单元装配成的整体必须满足的美学要求, 作为装配体一部分的模块单元就应该从整体出发考虑自身的美学品质。以使各模块单元既能