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人们对事物的认识是与当时的科技和哲学思想相关的。工业产品是随着工业革命的发展而发展起来的,并且受到此阶段科技和哲学认识的制约。从工业革命时代一直到20世纪末。机械唯物主义是占据一定地位的,人们对事物的认识具有孤立、静止、片面的一面。而系统科学的出现给现代人的认识带上了一个新台阶。从系统科学的角度研究工业产品,将给产品的设计带来新的视野。
1 工业产品系统、元素与环境
工业产品是个复杂的系统,它由许多元素组成,同时又处于一定的环境中,受到各种因素的制约。同时工业产品系统与环境之间不断进行物质、能量、信息的交流,离开了环境,工业产品系统就成了孤立的、封闭的系统。因此,元素和环境对研究工业产品系统具有重要的意义。
1.1 工业产品系统概述
工业产品是否是系统,是否具有系统的特性?让我们先来看看系统的定义。一般系统论的创始人贝塔郎菲定义为:“处于相互关系中并与环境相互联系(从而形成组织整体)的元素的集合。”这说明,系统与环境的相互联系和作用,具有整体性的行为和功能。
每个工业产品都是由一定的元素组成的,各元素之间的相互联系和作用组成了一个新的整体,具有新的产品功能。如工业产品冰箱的各个组成部分由压缩机、冷凝器、温度控制器、箱体等,组成一个有机系统,就成了一个具有冷冻、保鲜功能的新产品。而如果把这些零件单独的扔在一起,就成不了特定的产品为人们所使用。这表明,工业产品是—个系统,它符合系统的一般定义,具有系统的普遍特性。因此,我们因从系统科学的角度对工业产品进行系统的考虑与研究,以便工业产品更好的为人类服务。
1.2 工业产品的元素
系统科学认为:“构成系统的最小组成部分或基本单元,即不可再细分或无须再细分的组成部分,称为系统的元素。”并且,“系统内部诸元素不是毫无关系的偶然地堆积在一起的,而是有着紧密的相互联系和相互作用,否则它就不是一个系统。”如冰箱中各元素(压缩机、冷凝器、温度控制器、箱体等)相互作用,通过物质、能量、信息的交流才使这个整体产生保鲜、冷冻新的功能,否则只是一堆普通的工业零件。
1.3 工业产品的环境
任何工业产品都存在于一定的环境中,并和环境保持着密切联系。长期以来,人们对产品环境的理解只是从产品使用的自然环境着手,把产品使用的地点当成了产品的唯一环境,而忽略了其他因素。这是简单的、线形的环境观。为了更加全面理解工业产品的环境,先来看看系统科学中环境的含义。“所谓系统的环境。指的是与系统组成元素发生相互影响、相互作用而又不属于这个系统的所有事物的总和。”这说明环境是系统之外所有与之相关联的事物。可见,产品的环境并非仅仅指产品使用的地方。而是产品系统之外的所有与它有关联的因素,包括自然、社会、经济等等因素。当我们分析产品与其环境的关系时,应当将产品作为其环境所构成的大系统的元素,从而使环境的功能最优化。
因此,工业产品系统、元素以及环境,这三者之间关系十分紧密。工业产品系统决定着产品元素,同时元素的组成制约着产品系统。环境对工业产品系统也起着极为重要的作用,产品通过与环境之间的物质、能量和信息交换,可以使产品自身更加稳定。从而给产品用户带来方便,给人类带来舒适的生存环境。
2 工业产品系统的功能
“凡系统都有自己的功能,这是功能的普遍性。”前文已说明工业产品是系统,那它就有功能。如手机的功能是通信,并且系统的功能不是单一的,而是有多种功能。手机不仅满足通信功能,还有娱乐功能等。
另外,“系统的功能还与环境有关。同-一系统对不同功能对象可能提供不同的功能服务。对象选择不当,系统无法发挥应有的功能,即所谓‘大材小用’。”冰箱具有保鲜冷冻的作用,但我们不能在夏天的时候把冰箱门打开来降低房间的温度。这会对产品系统功能的发挥产生不利的影响,从而影响产品的使用寿命。总之,系统的功能由元素、环境共同决定。
3 工业产品系统的特性
工业产品是一个复杂的整体,它由许多部分组成。由于人们长期受线性思维的影响,把工业产品看成是线性系统。在这种思想下,人们往往只注重产品的各个部分,而忽略了对各个部分之间关系的重视。工业产品作为一个有机整体,它主要有整体性和自组织性等特性。
3.1 工业产品的整体性
在工业产品设计中,往往有这种现象,设计师在遇到一个自己喜欢的结构或外观时,总喜欢把这种样式附加到其他产品中去,即便这种样式与该产品的功能不符合。为什么一个工业产品的组成部分均来自于其他经典产品样式,而整体效果却并不理想呢?那是因为工业产品系统的整体性强调的是综合性,目的是总的效果,而不是简单的组分叠加。设计师陷入了对产品局部功能的追求。而忽略了对整体的考虑,从而破坏整体功能。只有处理好各部分的关系,才能使产品的整体功能得以发挥。仅仅认识部分不可能真正地认识整体,单单从整体来把握对象而不深入到部分也不可能全面地认识整体,必须将两者统一起来。
3.2 工业产品的自组织性
在产品设计中,设计师经常抱怨,自己满意的设计作品却得不到市场的认可,只是主观的认为是消费者对产品的欣赏能力有问题。造成这种现象的原因是设计师没有认清产品自身的规律。把自己的意志当作产品本身的规律。工业产品作为系统,有它自己特定的规律。如果设计师能按照产品自身的规律去设计,那么上面的现象将会得到根本好转。
按工业产品自己的规律进行设计,在系统科学中称作自组织性。“自组织是开放系统在内外因素的非线性相互作用下,自发地组织起来,使系统从无序到有序,从低级有序到高级有序的活动。”并且“自组织表示系统的运动是自发地、不受特定外来干预地进行的。其自发运动是以系统内部的矛盾为根据、以系统的环境为条件的系统内部以及系统与环境相互作用的结果。”系统的自组织常常与系统的自发运动相联系,是系统本身存在的客观规律。工业产品系统的自组织作为一种客观现象体现在产品处在自发运动、自发地组织起来、自发地形成结构的过程之中。
4 系统科学的工业产品设计方法
4.1 工业产品的整体性设计
工业产品的整体性特性要求产品的整体性设计,整体性设计原则就是各组成元素相互协调,相互合作,平衡各个方面,而不是只求一点。我们在设计时应该从产品的各个组成部分构成的一个整体来研究产品的功能以及它的运转规律。那种只追求 经济不注重质量,或者只追求外观而不注重实用的产品都不是一个好的产品。只有各种元素相互和谐的产品才是好的产品,并且我们追求的是产品的整体优化。系统科学认为“优化是在一定条件下对系统的组织、结构和功能的改进,从而实现消耗最小而效率最高、效益最大的过程。”优化的最终目的是生成后的产品消耗最少、功能最大,使它在竞争中取得有利地位,否则就会被淘汰。这就要求设计师在设计时把握每个细节,做到产品整体最优化。
4.2 工业产品的自组织规律设计
工业产品系统的自组织规律是客观存在的,我们应该利用它。目前,产品的设计与开发大致分为6个阶段:
(1)方案的提出:寻求产品构思,是产品创新过程的一个必经阶段。
(2)可行性分析:包括市场需求分析,经济分析以及技术分析。
(3)样品开发:试制少量产品,看看在产品和工艺规格方面是否存在问题。
(4)设计审查:进行必要的修改,或者放弃。
(5)市场检验:通过市场检验确定顾客的接受程度。
(6)后续评估:确定是否需要对产品做一些改进。
以上是产品的设计开发流程,设计师应该按照产品的自组织规律来设计开发产品。协调好每一个步骤,而不是人为的干预其自组织规律,最后使其功能最大化。
4.3 对工业产品功能设计的要求
系统都具有功能,并且功能不是单一的。最主要的是以下几个功能:
目的功能:这是最简单也是最重要的功能,如前文提到的汽车的功能是代步,冰箱的功能是保鲜冷冻。这是产品的主要矛盾,在设计时尤其考虑这一点。
社会功能:这是针对产品的社会环境决定的。例如现在都讲究环保,在设计时就需要考虑这点,以满足人们的消费心理和国家政策。混合动力汽车和太阳能汽车就是最好的例子。另外。在社会功能中还具有文化功能。人类的设计活动所创造的产品已经不仅仅是一种物质性的存在,而且已经成为了一种重要的文化形式,产品可以传播文化。
审美功能:为避免视觉疲劳,产品在获得使用功能外,还应具有美观性。这样产品外观就非常重要:古典的、现代的、后现代的,以及产品的色彩都应在设计时考虑清楚,以满足不同用户需求。
人机工程:人对于产品来说是一个特殊的群体,因为人不仅是产品的设计者,更是产品的使用者。这就需要在设计时考虑人的因素,使人的生理尺度与产品尺寸协调起来,从而设计出更宜人、更有效的产品。
因此在设计产品时应注意以上这些功能的协调性,不是简单的功能叠加,而是对产品的整体考虑,以便获得产品功能优势最大化。
关键词:交互设计工业产品以人为本
1走近交互设计
历史的车轮前进不息,人类的发展也一步没有停过。进入21世纪,人类来到了信息时代,电子产品从人类生活的调味品变成了必须品。当人们满足了最基本的温饱物质要求后,开始追求更多的精神和情感上的满足,同时也不再满足于一致同一的审美观,而是开始探索个性化的产品。在大的市场经济导向的指引下,且基于人们迫切的需求,一种以用户体验为中心的产品交互设计氤氲而生。在许多设计师不断地实践和研究后发现,以人为本,容易操作。即,以用户的情感体验为核心,简单易懂,方便上手的产品,在市场中更有竞争力。且更加具有人性化和智能化的产品在未来的用户体验市场中才会占有更多的优势。诺曼在《设计心理学》中有提到交互设计优于普通的产品设计之处是其良好的互动功能,[1]让用户在使用产品的时候可以激发心里的情感体验,产生一种用户和产品的交流和沟通,这种浓郁的情感氛围就是交互设计更加注重用户需求所产生的。
2工业产品中的交互设计
2.1以人为本
在工业产品设计时,如若想要满足用户的情感体验。在考虑交互设计问题时就要以人为中心展开思考,把人的需要放在首要位置。时刻记住我们设计的一切是为用户服务的,要体现出人文关怀的精神。从人的生理学和心理学层面看,以人为本的关键在于减少人的体力负荷和劳累程度,减轻心理负担,通过设计和改进产品使得人们的生活和生产活动变得更加轻松和愉悦,以给人带来良好的心理体验。人机工程学就是人性化设计的技术实现手段,以人的心理为圆心,生理为半径,建立人和产品之间的和谐关系,最大限度挖掘人的潜能,综合平横地使用人的各方面机能,保护人的健康和提高生产效率。这也符合中国未来工业产品的要求:好用、务实、贴心、实惠。从社会层面考虑,就是要多考虑人的社会存在对工业设计的影响,这不仅仅局限于人的身心感到愉悦和轻松,还要联系到人对自我价值的实现和自我理想的追求以及对公平、公正、正义的渴望,对弱势群体的关注等。就比如城市中的无障碍设计,就是为了让残障人士能够像正常人一样使用设施,有一些专用通道和电梯,但这只是从生理角度的人性化设计,一方面体现了对残障人士的关怀,一方面也是一种歧视。因此,产生了“通用设计”,不会让残障人士觉得自己是被区别对待的,而是和正常人一样,使用同样的设施,真正达到对残障人士的心理关怀。从环境层面考虑交互设计,就是说设计必须考虑到大自然的协调以及人类的可持续发展。每一个消费者的物质需求都是对资源一定程度的浪费,以及环境的破坏,我们在满足自我发展的同时不能以牺牲自我赖以生存的环境为代价。要多考虑绿色设计、生态设计和非物质设计,走新型工业化道路。
2.2容易操作
一个好的工业产品设计是会说话的,他不需要过多的文字修饰和使用说明,方便操作,容易上手。因此在工业产品中加入交互设计这一要素主要的目的就是提高产品的可用性。比如,一个电动牙刷,作为工业产品,它的功能体现在清洁牙齿。也就是“可以使用”。它的“容易操作”呢?体现在它的学习和上手方面是否方便,是否适合于不同性别,不同年龄,不同层次的用户使用。因此,当想要更好的增加一个产品的交互性时,要在设计前对用户进行一个清晰的地位和划定并且做出大量的市场调研和实践分析。归纳出共同点和不同点,以便于进行有目的有针对性的设计,不会做无用功,毕竟好用的产品才是成功的产品。当然,以人为本和容易操作是分不开的,它们相互作用,互相制约,以人为本的前提是这个产品要满足用户的操作和使用。在满足了用户的使用需求后自然产品会给用户带来良好的情感体验。
3交互设计在未来工业产品中的应用展望
3.1更加人性化
设计,以人为本。工业设计的产生也是为了满足消费者的生活需求,而交互设计下的工业产品设计则强调消费者的情感需求。情感设计是交互设计的灵魂所在,也是设计中文化意象和价值体现的方式,交互设计对现代人的行为和观念存在着潜在的影响力,无论是对道德的表达还是情感的倾诉,交互设计很大程度上起着满足人类精神需求的作用,这也是交互设计在现代设计日益冷漠的人际关系背景下更加具有魅力的原因之一。在设计时候注重以人为本,能够达到让用户产生对产品的认同感的作用并且给用户带来精神上的慰藉。
3.2更加智能化
曾经的工业产品设计大多是处于一个被动的地位,它们被动的听从人们的需求,现如今随着交互设计的发展,越来越多的设计师开始主动出击,去了解人的需求。这一种主动采取反应的趋势在未来的工业产品上的表现就是产品更加具有智能化,科技含量越来越高,通过科学技术的方式方法解决用户的需求和消费者的问题。交互设计不但架起了人与产品之间的沟通桥梁,也使得未来的工业设计操作更加的科学、精准和便捷。
作者:晏定 单位:文华学院
贵州省中小企业主要分布在航空航天、装备制造、电子信息、优势原材料、烟酒、民族制药和特色食品加工等重点行业。由于受资金、规模、从业人员素质等方面的影响,发展一直受到很多制约,融资难、销售难、留人难、生存难,使得中小企业在成长路上步履艰难。我省中小企业在销售网络、品牌、宣传、人才、资金等诸多方面处于劣势,现在普遍的状况是:市场开拓能力弱、资金紧缺、技术创新能力弱、人才匮乏、信息闭塞、管理落后。如何能够克服上述困难的中小企业才能够成长壮大起来,如何帮助这些中小企业解决发展中的困难,对于贵州实施工业强省战略来讲至关重要。目前,贵州省中小企业工业产品设计分析过程中应用信息技术的情况大致分布如下:
(1)应用得不错的企业:目前达到这种水准的中小企业实在太少了,不到10%。而且大多还是只取得了局部的成功,整体成功的比例更小。
(2)用不好:约10%的企业用不好,这是需求问题,企业没有足够的准备来应对应用新技术之后的适应性问题,效益无法得到体现。许多企业上了信息化系统,不但没有为企业带来效益,反而还要花钱养活它。
(3)不会用:约20%的企业不会用,这是人才问题,大多数中小企业缺乏信息应用的人才,很多人对计算机、信息化有畏惧心理,导致很多企业面对信息化系统束手无策,无从下手,只好放弃。
(4)用不起:约20%的企业用不起,这是成本问题,信息化相关工作和种类软硬件、设备价格不菲,很多企业望而却步。
(5)不想用:约20%的企业不想用,这是意识问题,企业没有意识到信息化能够带来的好处和变化。
(6)暂不需要:约20%的企业暂时不用信息化也可以做得很好,即使做了信息化也产生不了太大的效益,企业暂时不需要。因此,贵州省中小企业在新产品、新技术、新工艺开发过程信息技术的实施成本和风险较大;软件跟不上企业的变化;信息资源和信息渠道的利用率不高。而贵州省中小企业工业产品设计分析技术服务平台可以很大程度上缓解中小企业新产品开发、新工艺改进的难处,提高中小企业的竞争力,因此帮助中小企业以较低成本实现信息化即是平台的主要工作。
2技术可行性
贵州省中小企业工业产品设计分析技术服务平台已建立了贵州省中小企业产品开发技术需求信息库,采集了全省300多家中小企业的技术需求和技术难题信息,并根据贵州省“十二五”规划方案和贵州省科技支撑工业十大产业振兴实施方案提出了当前我省电力产业、煤炭产业、装备制造业、冶金产业、有色产业、建材产业、烟酒产业、新兴产业及民族制药和特色食品(旅游商品)产业相关新产品开发关键技术需求50余项;围绕中小企业工业产品开发过程中所需的信息技术人才和管理人才,开展专业技术人才培训服务。主要服务类型如下:
(1)平台围绕贵州省中小企业产品设计和分析方面的需求,积极提供应用信息技术和先进制造技术服务,推进数字设计和生产制造一体化等先进制造模式,强化CAE、CAM、CAD、CAPP、PDM(4CP)等单元技术在中小企业产品设计、分析、优化、制造、管理等中的应用和创新,2011年,平台收录了150余家中小企业产品设计分析过程中的关键技术难题。对60余个新产品开发设计提供了数字设计分析技术服务。
(2)平台根据我省中小企业实际情况,利用成员单位公共科技资源,建设适用、有效的生产和管理系统,解决企业产品生产、管理等过程中主要瓶颈问题,提高产品创新能力和市场竞争能力。2011年,平台成员单位为中小企业提供专业技术服务60余项。
(3)平台通过整合资源,推动我省制造业信息化产学研合作,积极引进推广信息化先进技术;充分发挥制造业信息化专家组技术咨询、服务和指导作用,2011年,平台专家组对全省40余家中小企业信息化进行了技术指导和咨询服务。
(4)平台通过与教育部门、劳动部门的密切合作,充分利用各种社会资源,进一步加强信息化人才培训基地、培训中心建设,大力开展信息技术应用人才和生产技术人才的培训。平台成员单位2011年,举办制造业信息化培训期数总计524期,共计培训各类制造业信息化管理、技术人才6890人次,其中培训管理人才860人次,核心技术人才2568人次、其他技术人才3462人次。培训的内容包括:4CP、PDM、ERP、数控技术、电子商务、CRM系统、MES系统、网络计算与资源共享等制造业信息化相关的管理及应用技术。
3服务内容
3.1技术服务业务内容
(1)计算机辅助设计服务。计算机辅助设计技术(CAD,ComputerAidedDesign)是指在工程和产品设计中,以计算机作为工具,利用先进的设计软件,帮助工程师完成从总体设计、造型设计、结构设计到工艺过程设计等环节的一切实用技术的总和。计算机辅助设计技术能极大地提高设计质量、提高设计工作效率、缩短设计周期、降低产品成本。最大限度地降低了新产品研发风险。
(2)计算机辅助工程服务。计算机辅助工程(CAE,ComputerAidedEngineering)主要对设计对象进行仿真分析和评价预测,并对其进行综合优化设计,直至设计结果达到最优。将其与计算机辅助设计技术共同用于新产品研发,可以获得更优的研发成果。
(3)计算机辅助测试服务。计算机辅助测试(CAT,ComputerAidedTesting)在机械工程领域可进行动态参数测试、动态特性评价、信号分析与处理,可实现对机械设备远程运行状态监测与故障诊断。CAD、CAE、CAT三者有机结合用于新产品研发,所获得的成果在确保成果先进性、缩短研发周期、降低研发投入、控制研发风险等方面,是采用传统的设计方法与理论难以比拟的。
(4)信息与标准化服务。主要开展国内外机械行业经营管理、技术发展相关信息及相关标准的调研、搜集、分析研究、标准化人才培训等技术创新工作。并为各级政府、企(事)业单位、质检机构提供机械产品、设计开发、制造、体系认证、咨询等标准化政策信息、标准文献资料服务。
(5)工业设计服务。工业设计是以工业产品为主要对象,综合运用科技成果和工学、美学、心理学、经济学等知识,对产品的功能、结构、形态及包装等进行整合优化的创新活动。工业设计能为产品提供造型、色彩、功能、使用方式的优化解决方案、提高产品的附含价值和市场竞争力;能为企业提供视觉传播设计及优化方案,提高企业形象和企业产品的传播度。
(6)培训服务。目前,我省中小企业普遍缺乏既有高学历又有丰富实践经验的专业人才,企业急需的是具有扎实专业基础知识和基本技能,有丰富的产品设计经验,熟悉CAD/CAE/CAM等先进设计手段,对产品开发能起到关键作用的技术人才。企业希望能够针对技工和高层次的技术人员进行系统培训,以提高员工的理论知识和专业技能水平。因此,平台培训主要以工程技术人员、技工、高层次的技术人员和大学高年级学生为培训对象,在数字化设计领域,采用知识讲授与操作实训相结合的方法,开展各类专项培训,以解决实际工程问题和满足技术创新的需求,使学员在更多地、更好地、及时地了解国内外先进理论知识的基础上,全面地、高效地掌握分析问题,解决问题的方法。
3.2服务模式
依托贵州省中小企业工业产品设计分析技术服务平台的联盟单位,将先进的制造技术、信息安全技术、网站技术等集成,为我省中小企业工业产品提供数字化设计的全方位服务,提升企业的自主创新能力;为政府相关部门提供技术咨询服务;同时与大专院校、科研机构建立科研合作关系。加强专家团队打造。完善专家组建设,充分发挥专家的咨询、参谋作用,积极组织开展相关活动,包括企业需求调研、提供决策参考和咨询意见、培训等工作。平台采用政府引导、市场主导、企业化管理方式,根据不同要求,采片“中心组织+平台成员单位相关行业专家技术指导+企业派人参加”、“中心组织+平台成员单位技术开发+企干骨参加”、“政府安排+中心组织+企业参与”、“产学研相结合”等不同的服务模式进行服务。
3.3服务手段
充分利用平台的“导航”和“窗口”作用,整合全社会的科技资源和科技力量,广泛吸纳各专业技术服务机构(如科研单位、重点实验室、工程中心等)和专业技术人员加盟平台的建设与服务,分行业、专业、地域,建立和健全基于平台的科技公共服务网点。建立一支与平台建设和运行服务相适应的人才队伍。建立灵活、有效的用人机制,广揽各类优秀人才投身到科技创新公共服务中来。同时,建立科学的、符合科技创新公共服务工作特点的人才评价标准和培养方式;大力培养高层次的人才,开展从事科技创新公共服务有关工作的专业科技人员技能培训和在岗继续教育工作。大胆启用年轻人才并委以重任,通过挑战性的工作,满足他们的成就感,打造一支高素质、专业化的科技创新公共服务管理、技术与服务推广工作团队。加大宣传力度,营造良好的社会环境。加大平台建设与服务的宣传力度,形成公共资源共享的文化;大力宣传和弘扬科技创新创业资源共建共享的理念,提高社会公共资源的共享意识,通过平台的开放共享,创造社会成员享有使用科技资源和参与科技创新创业的公平机会。
规范服务流程,严格把好技术服务质量关。平台技术服务人员与服务对象沟通交流,明确需求、确定方向、达成合作意向、技术协议、项目实施、提交报告,从而保障技术服务的水平和质量。会员制推广服务策略。平台根据企业的共性技术需求,组织有关高校、科研院所以及相关企业,开发远程设计服务程序并通过会员制方式把程序提供给企业使用。这样,可以降低企业的软件购置及运行费用,为企业的产品创新做好技术及信息服务。
4结论
关键词:教师;学生;机械制图;动态教学;INVENTOR;网络;
1制图教学现状的分析
机械制图是职业中专校机电类学生的必修之课程,这门课程学的好坏将直接影响到他们将来的制图和识图能力,也将影响到未来专业发展之路,其重要性不言而喻。然而现在的大部分学生对这门课程采取了不肯学、厌学或者敷衍而学的态度,教学效果较差。
2制图教学存在的问题
面对基础较差空间思维能力严重缺乏的学生机械制图教学存在以下几点问题:(1)教师的应变能力有待提高。如今的专业教师在教学过程中主要先采取备好课,然后以教案为根本,以教学大纲为标准,以一定的课件资源为辅助教具进行常规化授教,而这样的教学方法对于中职生来说已经是在熟悉不过了,他们早已习惯了老师这样的教学方法,也厌倦了这种形式的教学过程,很容易产生敌对的情绪。(2)教学资源都是静态化资源。表面上看教师在教学过程中采用多种形式的教学资源,如PPT、视频、课件、微电影等丰富多彩的教学资源,但细细的分析这样的教学资源对于制图教学都是静态的资源,原来是什么样的课件就什么样课件,原来是什么样的视频就是什么样的视频,他们制作好后教师在使用的时候是不能更改的,一旦在教学过程中发生了学生难以理解的问题就只能反复播放并进行多次讲解。(3)学生学习积极性、创新性不高。到中专校来读书的学生大多数都是基础较差的孩子,他们对学习开始具有了抵触的情绪,而机械制图这门课程以前他们从未接触过,也没有较高空间思维能力,社会、企业的实践经验几乎等于零,但机械制图这门课程的要求又相对较高,教师在教学过程中还是采取以前惯有的教育教学方法模式,所以学生上课睡觉、玩手机、开小差、不做作业等就屡见不鲜了。
3制图教学创新教学模式的思考
2007年以来江苏省每年都举办了省级技能大赛,在大赛中老师们绽放了风采,同学们显示实力,一批批巾帼英雄、技能标兵、创新能手等高技能人才涌现出来。在教学中我把技能大赛工业产品设计(INVENTOR)和制图教学紧密结合起来,取得了较好的教学效果。课堂上出现了积极思维现象、你争我抢回答问题氛围、学生脱离书本技能大赛工业产品设计项目用于机械制图教学的探索与研究上课但做起作业得心应手,学生爱做作业爱问问题,产生了明显的课堂学习成就感,对待老师有着钦佩和尊敬之情,对自己未来的专业充满了希望。(1)技能大赛工业产品设计项目的新特点。工业产品设计项目是利用INVENTOR软件对产品进行设计造型、产品装配、部件设计、机器设计等并能动态产生工程图纸、效果图、动画视频。在设计过程中能根据设计过程中出现的错误及时更改,能在不同位置、不同方向进行零件的结构分析,是一项具有三维设计和二位作图等功能的高效软件。(2)工业产品设计与制图教学有机结合的新尝试。鉴于工业产品设计项目(INVENTOR软件)有如此这样大的功能,那么我们为什么不能利用这个软件的强大功能为我们的制图教学做的贡献呢?过去哪些固定的教学资源如PPT、教学视频、课件等都可以作为制图教学过程中主线,都可以它们为教学向导,而在教学过程中知其所以然的分析就可以用INVENTOR软件来完成这个任务,那么教师在授教中就变成了讲解、设问、动态操作、学生手机拍摄不懂的过程、讨论、质疑、教师用INVENTOR软件动态做出结果等过程,学校做出教师的视频动态教学资源并上传在校园网中数字化中心教学平台,学生回家做作业可以再次观看教师的动态教学过程,如有疑问可以在网络数字化教学平台上进行设问,继续和教师进行互动,教师在下次的课堂教学之前进行点评等等。(3)用INVENTOR软件辅助制图教学的流程模式(见图1)。动态教学模式流程的核心内容:1)以固定教学资源为教学主线引导整个教学过程;2)以工业产品设计项目INVENTOR软件为分析问题、解决问题的工具培养学生制图和识图的空间思维能力;3)以学生手机拍摄的教师用INVENTOR软件的动态教学过程照片为学生辅助学习手段,解决学生在学习过程中疑难问题;4)以学校数字化网络教学资源为平台,收集整理教师的动态教学过程资料,帮助学生课后自主化学习能力的提高;5)以INVENTOR软件辅助机械制图教学,使得教师边讲边实际操作。
4动态制图教学典型案例演示(部分核心内容)
案例----用形体分析法识读组合体视图。任务:(见图2)步骤一:学生思考----如何将上的工程图想象出组合体的实际模型步骤二:教师设问----这样的图形是什么形体呢?(见图3)步骤三:教师用INVENTOR软件现场动态做出结果(见图4)图1步骤四:教师继续设问-----这样的图形又是什么形体呢?(见图5)步骤五:同学们思考后教师用INVENTOR软件动态做出结果,师生共同讨论步骤六:如何将两个基本形体叠加成我们任务中实际模型呢。要求:1、同组同座位的同学相互讨论,得出他们的讨论结果2、选派一组同学到讲台上对着投影说给全班的同学听步骤七:教师继续用INVENTOR软件动态做出大家的讨论结果(见图7)步骤八:教师继续增加难度设问—如果再增加形体和孔槽呢,拓展同学门的空间思维(见图8)。要求:1、教师在原有图形基础上继续增加形体和孔槽,现场用软件做出效果;2、同学门在简单组合体基础上利用教师的动态演示得出复杂图形效果。
5动态教学实现的预期效果
关键词:OpenGL,三维物体,建模
0 引言
随着计算机技术的飞速发展,三维立体图象技术也得到了快速的发展,为虚拟现实技术提供了越来越好的软硬件环境,这为设计界广泛采用虚拟现实技术提供了有力的支持。
1 OpenGl简介
OpenGL即开放性图形库(Open Graphic Library)是一个三维的计算机图形和模型库,也似该领域的工业标准。它是一种高性能的开放式且功能强大的3D图像库,具有几百个指令和函数。OpenGL灵活方便的实现了二维和三维的高级图形技术,在性能上表现得异常优越,它具有建模、变换、光线处理、色彩处理以及动画等能力,在图形效果处理上增加了纹理映射、物体运动模糊效果和雾化效果等等。
2使用专业建模软件建模并向OpenGL转化
工业产品设计中的三维模型均是由3DS MAX等专业建模软件构造而成。但是由于3DS MAX交互性较差,而且3DS MAX模型的默认存储格式max,不易被交互性灵活的OpenGL所读取。因此,我们采用3DS MAX模型的另一种易于OpenGL读取的文件格式3ds作为三维模型的存储格式,然后将模型通过OpenGL导入三维场景并实现交互性操作。图2.1和图2.2所示的模型为在专业建模软件3D MAX中创建的两个模型。下面,具体介绍一下将3ds文件导入OpenGL的实现过程。
图2.1 变压器 图2.2 安全器材
2.13ds模型的数据结构
3DS格式文件是一种二进制数据文件,它由块(chunk)组成(见图2.3)。每个块包括块的索引(ID:Indentification)、块所包含的内容、块的组成以及下一个块的位置。论文大全。
图2.3 块结构图
在3DS文件中,判断1个块所存储的内容是由通过这个块的索引(ID)来实现的。不同类型的块具有不同的ID。3DS文件本身有1个主块(MainChunk),这个主块的ID为4D4D。主块始终出现在文件的开始处,通过对文件开始的两个字节内容进行判断,便可知道当前操作的文件是否为3DS文件,这样就可以避免打开不正确类型的文件。
为保证文件结构的完整性以及可操作性,不同的块在文件中是按一定的体系来存储的。在这个体系中,主块(Main Chunk)在最顶端,在主块之下嵌套了各个子块,并且子块之间也是相互嵌套的。这样,块与块之间的关系得到了体现,方便了读取。比如作为整个场景的环境设置(包括视点、光源、材质等)放在其他实体块的前面,对这些实体产生作用。图2.4简单描述了在3DS文件中块与块之间的相互关系。
图2.4 3ds文件结构
由图2.4可以看出,该体系结构和真实环境中的场景构造类似。在该体系结构中,EDIT-OBJECT块(ID为4000)特别重要。论文大全。因为它记录了所需要的各种三维实体的坐标、纹理等数据,正确地对它们进行操作是生成具有真实感图形的保证。
在3DS文件中,每个实体都是由三角形面片组成的。这样,一个三维模型(3DModel)包括一个或多个三维实体(3DObject),一个三维实体又由一个或多个面片(CFace)组成。在记录数据的时候,三维实体的块当中记录了一系列的三维空间坐标和二维纹理坐标,而每个面片块中则通过对这些坐标的索引来表示面片在空间中的位置以及对应的纹理。
材质块中记录了用于检索该材质的名称,如果材质是由文件来创建的,则包括文件名,否则记录材质的颜色。在三维模型当中记录了一个或多个材质(CMaterialInfo),在实体当中则通过对材质的索引来决定当前实体引用了哪个材质。
2.23ds数据模型的读取
根据以上对3DS数据模型结构的分析,能够应用面向对象的方法设计一种能方便、快速、准确对3DS文件进行读取的方法。图2.5是针对3DS文件中三维实体的组成情况而设计的类结构,由此解决3DS模型中数据的存储。
其中的CVector2类和CVector3类存储二维和三维数据,用于记录空间坐标以及纹理坐标。C3DModel类包含了整个三维模型,它由若干个三维实体(用C3Dobject存储)和若干个材质信息(用CmaterialInfo存储)组成。论文大全。C3Dobject中记录了组成这个实体的顶点数量、顶点坐标列表、面数量、纹理坐标列表以及这个实体的材质信息。CFace类记录了组成某个面的纹理坐标索引和地理坐标索引。
图2.5 类关系图
根据3DS文件中各个块之间的嵌套关系,设计了一种递归读取的方法。函数ReadChunk用于读取每个块的开头所记录的块索引(ID)和块的长度。在读取文件的第1个块时,通过索引来判断当前打开的是否为合法3DS文件(索引为4D4D),如果是,则通过调用ReadNextChunk函数将程序带入递归过程。
在ReadNextChunk函数中,同样首先需要调用ReadChunk来读取块索引和块的长度,由块索引来判断块的类型,由块的类型来决定如何读取接下来的数据。在这个过程当中,ReadChunk和ReadNextChunk将会被反复调用。
在读取一个块的时候,始终记录了当前块的大小以及已经读取的数据大小,这样通过比较这两个数值可以知道当前的嵌套块是否读取完成。例如,对于主块(Main Chunk),它贯穿文件的始终,因此,它的大小即代表整个文件的大小,它的结束也代表了这个三维模型的结束。前面说过,块与块之间是相互嵌套的,因此在主块(MainChunk)中就包括了其他的子块,而这些子块又可能包含其自已的子块。通过分别记录每个块的长度和已经读取的数据长度便可以正确控制块的读取顺序。图2.6是读取过程的流程图。
图2.6读取3DS文件的流程图
配合着OpenGL在计算机中生成的虚拟环境,程序将3ds文件读入虚拟环境的运行结果如图2.7所示。这样我们就可以很方便地将3D模型移植到其他的计算机平台当中,从而更好地对产品进行设计和分析。
图2.7 运行效果图
3 结束语
本文分析了基于OpenGL三维建模的实现方法, 使用专业软件建模,再转化为OpenGL程序的方法可以避免直接使用OpenGL建模的复杂工作,又可以通过OpenGL程序进行控制,且模型的外观也更精细,是一种很实用的建模方法。
目前,三维图像技术在军事、医药、商业和娱乐各个领域应用都非常广泛,研究三维建模技术对工业产品的进一步发展具有十分重大的意义。
参考文献
[1]向世明. OpenGL编程与实例[M]. 北京:电子工业出版社,1999
[2]Hearn D,Baker M P. 计算机图形学(第三版)[M]. 蔡士杰等译. 北京:电子工业出版社,2005
关键词:绿色设计 工业产设计 应用
引言
随着时代的变化和经济的发展,人们对产品设计的要求越来越高。在倡导环保理念的今天,绿色设计理念在工业产品设计中的渗透是多方面的。从根本上来说,绿色设计的理念属于理想主义设计中的一个环节。早在上世纪七十年代,绿色设计就已经在西方国家产生了燎原之势。随着生态环境的持续恶化,人们对绿色工业产品的设计需求也更加的明显。这也意味着人们对工业设计的品味有了更高的要求。
1 绿色设计的概述
绿色设计的思潮出现于上世界八十年代末期,它出现于“现代主义”设计理论之后。从规模上讲,绿色设计的风潮并不比别的设计风潮更大、更广。但是绿色设计最为可贵的在于它对设计观点和设计理念的阐述。深刻的跨越了世纪对二十一世纪设计理念产生了长远而深刻是影响。就目前来说,人们深刻的认识到同大自然和谐相处的重要性。绿色设计理念恰恰是顺应着人们的可持续发展需求发展壮大起来的。绿色设计的概念比较宽泛,总的来说,绿色设计就是追求一种在生产和消费环节对环境影响程度最小的设计。从狭义上来讲,绿色设计就是使用绿色技术的工业产品设计。从广义上来说,绿色设计的理念扩大到产品的设计、生产、消费以及衍生出来的绿色设计意识和、理念和习惯。绿色设计理念同中国古代“天人合一”的传统文化相符合。绿色设计所追求的目标就是使人同自然之间的和谐。
2 绿色设计在工业产品设计中的应用
绿色设计这种设计理念主要是从人与自然的和谐相处的角度出发尽量减少产品的生产以及消费环节对环境产生的影响。这种设计理念不单单是从技术的手段上来实现的,更重要的是带动广大消费者的绿色消费理念和习惯。在人们对于环境保护的呼声越来越高的今天,工业产品采用绿色设计,大打绿色环保牌的设计和营销理念正是一种强有力的应对市场竞争的武器。
(1)模块化设计。绿色设计的一种主要实现方法就是模块化设计,所谓的模块化设计就是指对产品的功能进行模块化的分割和处理,绿色设计在模块化设计中的表现为:模块化的工业设计组合可以最大化的利用产品,降低资源消耗,比如一个机器上的一组模块出现问题了,那么工作人员可以仅对这组模块进行置换,而不需要更换整台机器。相应的,由于这些机器都是由相同的模块组合起来的,所以机器之间的模块是通用的,无论是哪一台机器出现了问题,都可以将另外机器中的模块拿出来进行替换,以保证这台机器的正常使用。机器的模块化组合更方便于机器中模块的升级和更新,一旦机器中某一个模块的技术得到了更新和升级,那么工作人员只需使用新的具有高科技含量的模块对老的模块进行置换就可以了。此外,模块化的机器更利于机器的拆分、处理和回收。
(2)可拆卸设计。可拆设计是绿色设计理念的另外一种表现形式,在工业设计初期就考虑到机器的拆分和回收性。如果机器的体积庞大,可拆解设计的优势将能够更加完美的发挥出来。比如,工作人员可以将机器拆开,运输到目的地之后再进行组装。这样既便于运输,可以有效的降低运输成本,又能减少废弃物的产生,达到了节约资源、保护环境的目的。再者,经过可拆解设计的机器在进行回收处理的时候可以根据需要对某一块具有相同金属物质的模块进行回收处理,对于不可回收的部分可以进行焚烧或者是填埋处理。经过可拆卸设计的机器将会大大降低机器拆解的难度。
(3)长寿命设计。在确保机器运行安全和稳定的前提下使机器的工作寿命变长是长寿命设计的根本目的所在。机器的长寿命对于环境保护的积极作用是显而易见的,长寿命的机器减少了机器的淘汰率,提高了资源利用率,节约了资源消费、降低了能耗,有效的保护了环境。
绿色设计要求设计师们放弃对新奇设计方式的追求,转向简约和使用化设计。对于可以减少装饰的地方就尽量减少装饰,最大化的降低资源和能源消耗。绿色设计还要求设计出的产品风格更加的经典和实用,不要被消费者以外形设计过时的理由很快的淘汰掉使用绿色设计理念的产品。
结语
绿色设计不应当只停留在产品设计的口号上面,设计师应当顺应时代的潮流深刻的领会绿色设计的设计理念,并将这种理念同自己的专业设计知识很好的结合起来。为了达到绿色设计的目的,设计师应当对产品的原材料作出合理的要求,注意产品的造型设计,力求能够提供给消费者一种实用、环保并且耐用、美观的绿色设计产品。
参考文献
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工业设计是现代社会新发展起来的一门学科,它是随着社会的发展和人类文明的进步逐渐发展而成立的学科,是现代社会对美学追求的表现。抛开过去人们对产品质量的关注,工业设计在如今社会上更是成为占据市场的关键因素,它在现有的物质条件下创造出更能满足市场要求的产品,把产品的物质需求和外观要求进行完美的结合,给消费者带来良好的体验以适应市场的需要。工业设计是社会进步的重要体现。在1980年巴黎年会上国际工业设计协会联合会(ICSID)把工业设计定义为:“就批量生产的工业产品而言,凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格,叫做工业设计。”产品的设计目的决定着工业设计的原则,产品的设计是为了满足消费者的需求,迎合市场的需要,工业设计的原则也就是实用、美观、创新性和经济性,做到质量和美学的良好结合为原则。在工业设计的过程中,人机工程学的应用也占据着重要的地位。“人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素;研究人、机器及环境的相互作用;研究在工作中、家庭生活中和休闲时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。”人机工程学主要研究两个方面的内容:人机系统和人机界面。主要是良好的处理人、机器和环境之间的关系,为解决产品的可操作。
二、国内外工业设计的现状
工业设计是随着政治、经济、文化和科学技术水平的发展而发展的,工艺的进步和新材料的开发是工业设计的基础,同时受艺术风格和大众的审美指引发展方向。工业设计为社会带来了不可估量的社会效益和经济效益,受到各行各业的重视,然而工业设计在国内外的发展状况各不相同。在国外,工业设计被有些国家强制推行并具有法律的制约,对于企业来说,他们积极利用工业设计带来的良好商机来增强竞争力,积极地进行产品的开发和设计,苹果公司在世界的影响力便是一个典型的例子。工业设计在世界上已经是各国加强竞争力的一个有效途径和平台。在国内,工业设计正在随着经济的发展而迅速的崛起,政府相当支持设计机构模式,专业的工业设计公司也在全国各地迅速发展,“中国制造”也在向“中国创造”一步步地迈进,我国的工业在国际市场中的竞争力也大步提高。
三、通信产品设计的现状
随着社会的发展和科技的进步,通信产品设计周期在大大的缩短,设备的操作性和功能越来越丰富,然而产品的外观设计却跟不上产品功能的步伐,设计单调而缺乏创新;厂家之间为了寻找捷径相互借鉴抄袭同类产品的外观和形式,国内的产品同质化现象愈发严重。相对于国内工业设计的发展,国外的产品外观和质量同步发展,在保证外形简洁新颖的同时还不断在材料上研发和创新,充分考虑人机工程学给消费者带来良好的操作体验,工业设计达到了很高的水平。于是越来越多国内的设计厂家纷纷开始抄袭国外产品的设计,导致中国的“山寨”产品日益增多。我国的工业设计的发展步伐便相对落后,工业设计的研究与发展也就迫在眉睫了。
四、工业设计在通信产品设计中的应用
现如今国内的通信产品的设计压力越来越大,企业大多以生存为目的,多数在仿制国外的产品。而要想设计出能够占有大的市场份额并且收到良好的社会效果的产品,要通过充分而深入的市场调研、设计定位、创意构思、设计效果图、模型制作等过程,每一个步骤都要进行详细的分析和实施。还要将原本的工程结构设计转化为工业设计,使设计充分的结合艺术元素和大众的审美,把产品的质量和外观统一起来,并充分考虑人机工程学、美学、设计心理学等设计因素,还需要充分了解符号语言、价值概念和市场营销的理论知识,最终才能得出一个完整的产品设计。在充满竞争力的通讯产品市场,企业需要改变“通信产品设计只需要在工程技术上寻求突破”的旧观念,要在产品的设计上寻求突破,将产品的内在技术和外观设计相结合,以用户需求为出发点,为用户而进行设计,只有摒弃旧观念,不断接触新的设计理念,才能设计出能够在消费市场占据一席之地的通信产品。
五、优秀产品分析
目前通信领域产生了好多优秀的产品,如苹果公司的通信设备。苹果手机的设计可以说是将米斯.凡德罗提倡“Lessismore(少即是多)”的观念充分运用,无论是iPhone、iPod还是iMac,在苹果的产品上看不到一个多余的按键,简单至极。苹果产品设计合理到位,从产品的选材,设备圆角的弧度,边缘的手感,精妙的icon设计,到看不见的底层效率、甚至包括灯光亮度颜色不那么重要的小角色都经过高标准和严谨的设计,力求每一个细节都能保持水准,并与整体协调。从线以及形状上可以说是现代主义设计,比如正四边形,比例控制良好的矩形,在此基础上引入圆角,引领了时代的风尚。苹果手机的设计外观简洁,功能强大,它不是在形式追随功能亦或是功能追求形式上面权衡,而是在二者之中取得了一个平衡点,使二者都能满足消费者的需求。苹果的设计并不局限于产品外观,它的每一个环节都为消费者的体验精心打造的,任何环节都不让顾客感到迷茫或失望,用户拿到产品后,不需要看说明书便知该如何使用,无论是小孩或老人,都可以在苹果手机上找到属于他们的使用方式,用起来得心应手。在此基础上,它每一次的推陈出新,对旧版本功能的改进,都为用户准备了超出预期的惊喜。消费者了解产品的存在,去购买商品,并在生活中使用,苹果手机是以“为用户进行设计”为目的来推出每一件新产品。正因如此,它才得以在全球畅销,深受用户喜爱。
六、结语
关键词:色彩构成;配色规律;配色法则;工业产品设计
色彩在产品造型的设计中所具有的科学的、美感的、和谐的功能,色彩作为具有独立性的语言,具有理性和感性的双重属性。任何形式的设计作品的色彩是不能脱离作品的工艺、形体、空间、面积、体积、肌理、质感等要素,而且还要受到社会市场以及人的生理心理因素的限制。设计者要通过对这些因素的综合考虑和实践,使设计产品给使用者带来安全、高效、舒适、美感的使用感受,满足使用者对物质的需要的同时也给予其精神上的愉悦。
一、色彩构成在产品设计中的应用
色彩构成是色彩设计的基础,通过一定方式的组合和搭配形成最佳的色彩关系,在产品设计中,色彩的好坏会直接影响产品的呈现效果,从面对消费者的购买欲产生刺激。
(一)色彩的调和构成和产品设计。色彩的调和构成主要是由两种或者多种色彩和谐的进行搭配,通过色彩的调和可以将原本对比强烈的色彩和谐统一的存在于产品设计中,根据产品的不同功能和要求进行色彩的调和,从面使产品更大程度地满足客户的需求。
(二)色彩的联想和产品设计。色彩的联想主要是人们在看到某一色彩时会对其他事物产生相应的联想。在产品色彩设计时,设计师可以充分利用这一点来调节用户的情绪,从面使产品更好地表达出自身特点,给人们带来美的享受和放松
二、掌握工业产品的基本配色规律
任何产品,仅有良好的性能和优美的造型还不够,其色彩的设计也很重要。市场上功能和质量相同的同类产品很多,其造型也大体上相似,在这种情况下,色彩作为产品设计中极为重要的构成要素,其地位也就相当重要了。产品的色彩设计要求设计师必须了解市场和掌握产品设计的基本配色规律。
(一)产品的主调色要根据产品的功能来确定。根据产品的功能、使用目的、色彩的象征来决定产品的主调色,再根据主调色搭配其他的色彩,配色尽量做到少而精。
(二)产品的色彩设计应该考虑产品使用的环境和气候条件、温度等因素。如冰箱一般不适合用大红色,因为大红色会给人一种制冷效果特别差的感觉;而音响等要在黑暗环境中使用的产品就比较适合高明度的有彩色,这样容易识别。
(三)进行产品设计还应该注意产品的形状、质地与色彩的统一,借助色彩来进一步的加强造型,以质地来衬托色彩,同时色彩要要更好地反衬质地。但要注意在一件产品大面积的运用金属光泽色,不但会加大其成本,而且过强的金属反光会使用者产生疲劳感。
(四)要注意产品的视觉心理平衡作用。太亮、太暗或模糊不清的色彩,会由于刺激太强或过于单调而引起视觉神经的疲劳,所以尽量避免使用。
(五)产品的色彩要针对该产品的使用人群进行设计。不同的使用人群对色彩的要求也不相同,例如儿童用品、女性用化妆品、男性用物品、老年人用物品等都应该根据人群的不同进行不同的色彩设计。即使是同一类产品也应该根据消费者阶层的不同使用不同的色彩。
三、工业设计中色彩构成应用的法则
(一)简洁明了,组合得当。工业设计中的色彩应用,要遵循最为基本的一个法则就是简洁明了,组合得当。在当前,工业设计作品色彩效果好坏,不在于用色的多寡,更在于色彩选择及组合得当,应用上的巧妙,二、三个色可以获得最佳效果。从人们的视觉体验看,单纯、明确的产品往往比复杂、繁琐的产更易深化印象。用色少、组合巧、简洁的设计作品会让给人留下良好印象,达到以少胜多之视觉效果。
(二)重视并充分应用好形象色。设计是对具体事物的内容、特征及用途的形象的直接反映,色彩是当前商品形象最为重要的一个构成因素,表现内在商品的色彩就是形象色。其是人们在长期的感性认知积累,并从感性提升到理性所形成的某特定概念,反映到具体画面上就是传统的视觉心理。人们往往在见到形象色后就会有不同的信息反应,引起人们的联想,会如受到信号那般迅速明确商品的面目。可以看出,形象色有超乎产品形状外的感染力。
如产品设计中,往往用黑色、灰色等深色表示为男性所用,表现出庄重坚实(如图1);而用淡雅色彩表示适用于女性,展现出高贵、典雅(如图2)。
(三)关注产品色彩的应用潮流。在社会经济和文化生活日益发展的今天,社会及受众的喜好均有巨大变化,以往在工业设计领域,总体趋势就是图形的细微、精致,用色上的淡雅层次感。现今,已转变成用色少、简洁明了、单纯易懂、极具现代感的色彩格调,注重简而丰富的色彩美(如图3)。
(四)新颖创新的应用色彩。在市场经济和信息时代的当下,人们处在丰富多样的色彩刺激环境中,所以往往对色彩的偏好反应敏感,心理上更为追求新的色彩刺激,感官上则更享受新鲜色彩。这就要求在进行工业设计时,必须重视色彩的选择及组合,根据设计主题需要,创作出极具个性的、新颖的色彩格调,如此才可给人深刻印象(如图4)。
关键词:工业设计;DFM;设计管理;评价体系
中图分类号:TB472文献标识码:A文章编号:1672-3198(2007)10-0263-02
提出注塑产品的艺术创意与制造工艺相结合的设计方法,通过一系列从技术、工程、市场、管理和艺术等方面的设计管理,突破传统单一设计理念,突出工程技术和管理特性,为注塑产品的工业设计出行之有效的方法。
1产品可制造性
设计阶段就考虑产品的可制造性,即面向制造的设计(DFM),是并行工程的重要部分,其关键在于产品设计时就考虑到产品的可制造性;目的是设计产品易于制造和装配,在保证满足设计要求和功能前提下,降低产品成本,缩短产品开发周期。
很多DFM系统是基于零件的可制造性研究,其重点是考虑减少材料费用和制造费用,即考虑产品本身的可制造性。注塑产品DFM重视产品的结构对制造费用的影响,通过DFA(面向装配的设计)来简化产品结构,从而大幅度降低产品制造费用、装配费用,同时缩短产品制造,装配的周期,注塑产品DFM效果比单一零件DFM更显著、内容更为丰富和全面。所以,可制造性是对现实的制造工艺条件,满足用户要求的产品设计对制造资源的一种优化,产品可制造性主要涉及制造成本、时间、加工工艺性、装配工艺性等,而且各种因素对可制造性影响程度不同,所以注塑产品可制造性囊括模具设计、制造和装配,产品生产等全过程的所有因素。
2可制造性设计方法与实践
国内工业设计师普遍缺乏制造知识背景,很难理解注塑产品的功能和市场定位,设计产品尽管具有艺术创意,但从制造方面来看,可靠性不高甚至无法制造。国外工业设计起步早,水平非常高,其设计的可靠实现是以发达的制造水平为基础。参考国外的可靠设计方法,合理搭配设计和制造工艺,强化设计管理,突破以往单一设计理念,突出工程技术和管理特性,为注塑产品的工业设计提出一种行之有效的设计方法。
2.1可制造性设计方法
可靠设计方法是通过设计管理,从技术、工程、市场、管理和艺术等方面综合实施的设计过程,将材料选择、产品设计、模具设计、工艺选择结合成有机的整体,进行充分的信息沟通,信息共享,使设计工作在最短周期内、以最小成本获得设计目标的收敛和优化。通过图1所示的设计方法实施量化设计管理,该方法符合现代企业TQCS(交货期、质量、成本和服务)的竞争战略。
2.2可制造性设计实践
图2所示为电线缆扣,该产品是传统金属卡扣的替代品,其复合特性决定了产品定义是由技术特性的工程概念转化为以人为本的概念,构成了设计师、工程师、管理层和用户群体共同理解的基础。同时,产品定义的特性决定了市场定位,提供了生产管理决策,使设计从模糊需求转化为可测需求。
该产品的功能易用性复合了人性化使用设计特性,满足了表面接触、习惯因素和时尚元素;另外,产品的颜色、形体、表面等设计都是建立在用户体念的基础上,复合了工业设计的外形设计方法;材料选择热塑性塑料,不仅满足了产品的弹性要求,还确保回收再生的可靠,复合绿色设计与制造要求。
电线缆扣的孔、铰链、筋、圆角等结构的设计复合了产品结构设计、安全设计要求,便于安装、受力均匀,还满足产品的便利、安全标准的特殊要求。筋的设计为减少底部的应力,确保制造的可行性必须设计底部圆角,如图3(a)为圆角过小的分析结果,图3(b)为可靠结构。
3基于实例的可制造性评价体系
注塑产品工业设计的可制造性评价是对可靠性设计方法的评价,同时是对产品DFM技术的鉴定,所以具有非常重要的意义。
3.1评价指标
产品可制造性评价指标分为两种:技术指标、经济指标。可制造性评价体系如图4所示。
(1)技术指标技术评价主要是评价设计方案满足设计要求和技术性能要求的程度,包括可加工性和可装配性等。
(2)经济指标经济评价主要围绕产品设计方案的经济效益进行评价,包括方案的成本和周期等。可制造性中所包括的成本有物化劳动成本、活化劳动成本、利润、税金。周期是指产品整个开发周期的时间,但可制造性所包括的时间主要有:准备时间、加工时间、装配时间、调试时间等。
3.2基于实例的评价过程
基于实例推理的求解过程如图5所示,设计信息输入评价系统与从实例库中检索出实例信息进行比较,得到的权值大于设定的临界值判定为完全相似,否则为不完全相似或完全不相似。其中完全相似的情况极少发生;不完全相似与完全不相似也是根据实际情况给出一个临界相似度值,即相似度的下限值。不完全相似的信息经过修改,储存至实例库,使实例库具有学习和改进性;完全不相似的信息则判定为可制造性差,返回重新设计,以提高制造的可行性。
4结束语
面向注塑产品可制造性的进行深入研究,提出基于制造知识通过设计管理的方法,对产品可靠性进行模糊综合评价,在产品设计过程的早期就考虑制造因素,减少设计的反复,从而缩短产品开发时间,降低产品成本,提高产品质量。同时,设计了可制造性的评价体系,通过创建实例库,将设计信息与实例进行比较评价其技术性和经济性,确保注塑产品的模具设计、制造和装配,以及产品生产的可行性。
参考文献
[1]吴凤芳.工业产品造型设计模式的研究[J].山东工业大学学报,2001,31(5):441-445.