后工业时代轧制装备视觉色彩设计浅析

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摘要：为提升轧制装备视觉形象,针对其色彩设计进行理论研究,并对色彩设计进行实践研究。在轧制装备技术形态需求基础上,将格式塔法则、色彩心理学等视觉设计原理运用到其色彩设计中,研究轧制装备色彩设计理论。将视觉设计原理与轧制装备的技术形态实现有机结合,生成轧制装备色彩设计理论方法,并对色彩理论进行实践研究。文章为提高轧制装备视觉形象识别性、审美性、文化性以及色彩与人机操作关系的优化提供了理论参考。

关键词：轧制装备；视觉形象；视觉设计原理；后工业时代；色彩

引言

现代钢铁工业发轫于19世纪初期,在20世纪得到大规模发展。两百年来,随着科学技术发展与国际市场变化,轧制装备发生了革命性变化和质的飞跃[1]。其间,轧制装备设计通常只重视对产品规格、力能参数、控制精度、年产量等性能方面因素的考量,而忽略对其视觉形象设计方面的考虑。21世纪后工业时代下的我国钢铁工业已进入全新发展模式,产品装备更新换代,工艺流程紧凑高效,更加向着绿色化、智能化方向发展,装备已具备质量性能好、技术含量高的特点,却仍存在外观笨拙、配色陈旧等问题,与其高精尖的技术特点十分不匹配。而轧制装备视觉形象设计在其视觉识别、人机优化、品牌影响等方面的功能效用愈发被时代所需。

一、概念阐述

（一）后工业时代。后工业社会,在20世纪中叶由美国哈佛大学教授D.贝尔首次提出,是一种人们依赖于信息,致力于发展服务业的社会形态。随着20世纪80年代电子信息技术的广泛发展与应用,人类迎来后工业时代。进入21世纪,我国也由工业化社会转向后工业化社会。后工业时代,是在工业发展到一定程度、具备优势地位后,由商品经济转向服务型经济,知识技术为社会主导因素的历史阶段,具有信息与科学技术飞速发展的鲜明时代特征[2]。

（二）轧制装备。轧制,是通过轧机使钢坯或钢锭发生塑性变形而制成钢材的过程。轧制装备直接决定钢铁行业发展进程,目前,约有90%的钢材都是经过轧制而成的。轧制装备,是指完成轧制生产所需要的相关机械设备,轧制装备的核心设备是轧机。轧机,依据其功能分为不同类型,如板带轧机、型钢轧机、钢管轧机、棒线材轧机等,它们分别用于将钢坯或钢锭轧制成钢板、型钢、钢管、棒材或线材。不同类型的轧机结构也具有各自特点,比如,板带轧机主要由机架、压下液压缸、辊系相关装置等部分组成。

（三）轧制装备视觉形象设计。轧制装备视觉形象是由轧制装备外观形式中所包含的视觉要素共同组成,轧制装备视觉形象设计是对其所包含的视觉要素进行设计,本文由其中色彩要素开展对轧制装备视觉形象设计的研究。

二、轧制装备视觉形象设计现状

进入后工业时代,钢铁工业在装备工艺、品种质量、节能环保等方面持续高速发展,轧制装备技术持续创新。主要体现在生产流程连续化紧凑化、产品品种多样化、性能高品质化、控制和管理信息化。如德国西马克设计的CSP薄板坯连铸连轧技术得到广泛推广和应用,2009年意大利阿维迪公司的ESP薄板坯无头连铸连轧生产线正式投产,大数据、物联网等核心智能制造技术被重视并相继应用到钢铁工业等。整个钢铁工业都在朝着绿色化与智能化方向发展。伴随着轧制装备技术不断取得进步和成熟,为轧制装备视觉形象设计提供了有利土壤,关于“形式追随功能”中的“功能”也不再只是工业时代下单一的生产功能,更有视觉识别性、审美性、文化性、人机交互性等附加性功能价值的体现。同时,客户对以上阐述中附加性功能价值的需求正在日益提高。在此时代背景下,目前国外轧制装备视觉形象设计略优于国内,但国内外轧制装备整体仍呈现出外形粗糙、笨重、缺乏视觉秩序性等问题,视觉形象设计发展严重滞后,显然已无法满足行业的发展需要[3]。

三、轧制装备视觉形象发展溯源与分析

19世纪以前,轧制装备设计处于起步阶段,且当时并没有成熟的涂装产品,几乎不存在视觉形象设计。进入19世纪,欧洲建成二辊可逆式中厚板轧机,美国建成三辊劳特式中厚板轧机和世界第一台四辊可逆式中厚板轧机,德国开始采用电动机代替蒸汽机驱动轧机。这期间轧制装备设计主要考虑功能性,虽然装备主体会进行简单喷漆,但轧制装备的视觉形象设计意识仍未成形,如图1所示。20世纪初到50年代,钢铁行业得到迅速发展,轧制装备在这一阶段最典型的特点是朝着大型化方向发展[4],轧制装备视觉形象设计的特点集中体现在涂装的色彩上。同时,因两次世界大战均发生在此时期,战争与和平成为这个时代的主题。当时多数机械装备,包括轧制装备的涂装均以军绿色为主色调,如图2所示,且这种视觉形象设计风格一直延续到20世纪末,至今我们仍能看到一些上个世纪生产的军绿色装备。20世纪50-90年代,技术发展推动钢铁行业加速扩张,轧制装备在这一阶段进行了很多结构设计创新。产能和能耗成为这一时期轧制装备的关键词,轧制装备技术方面出现突破性进展,这一时期具代表性的是无头轧制技术、连铸连轧技术和热处理装备技术等。与此同时,液压控制技术和PLC技术在这一时期得到迅速发展,对轧制生产自动化和产品质量的提升起到革命性作用[5]。随着技术发展,轧制装备在涂装上开始广泛采用带有科技元素的蓝色,如图3所示。同时,在满足功能的前提下,液压和电气系统的视觉形象设计已经引起了人们的重视,液压配管和电气控制系统布线条理性和相关颜色使用的规范性成为产品质量的重要考量指标,且一些颜色标识等相关标准在这一时期形成。进入21世纪,国内外在轧制装备涂装上,各设备供应商除了选取蓝、绿等传统颜色之外,在冷轧等工况相对较好的装备上也开始采用浅灰等具有时代感与科技感的色彩,控制系统界面多采用当今主流的扁平化设计理念,在液压或供水配管的分布、电气系统布线等造型组织方面也开始显露出对视觉秩序感的追求。就国内而言,目前全国钢铁企业都在推行5S管理体系,并且随着科技发展,产线自动化程度提高,生产现场的环境较之上世纪有很大改观,为装备的视觉形象设计创造了更好的技术条件[6]。综上分析,工业时代轧制装备视觉形象设计的发展会受各方面因素影响,如车间现场生产工况,并且轧制装备为生产性设备,其核心功能为高质高效的生产。在装备设计过程中,视觉形象设计一直没能引起足够的重视,力学、结构、能耗等技术方面成为主要考虑因素。进入后工业时代,信息与科学技术已飞速发展,工业装备无疑应是技术和设计的共同产物,设计赋能无处不在。在传统轧制装备的纯技术形态里加以视觉形象设计融入,以提高其视觉形象识别性、审美性与文化性,优化其人机操作关系,是轧制装备生产企业树立品牌形象,实施品牌战略的重要手段;是轧制装备朝着绿色化、智能化发展的时代需要。

四、轧制装备视觉形象设计理论与方法

纵观轧制装备视觉形象的发展历程,主要是一部色彩涂装的发展史。基于后工业时代下的轧制装备技术属性特点,其色彩设计可以在满足技术层面形态需求基础上,同时为轧制装备建立起良好视觉秩序与人机操作关系。可见,涂装色彩对轧制装备的影响不断提高与深化。因此,本文着重对轧制装备色彩视觉要素的设计进行理论与方法的研究,并运用色彩设计理论与方法进行设计实践研究。轧制装备,其构成要素分为材料、结构、形式、功能,其中以功能为核心,形式是材料与结构的外在表现,具有形式追随功能的特点。在轧制装备技术形态基础上,通过对其色彩视觉要素进行设计研究,将色彩理论、格式塔法则等视觉设计原理运用其中,实现技术与艺术的有机结合,优化人机功能,提高视觉识别性、审美性与文化性[7]。

（一）建立轧制装备视觉形象设计思维。“设计需要论”认为设计自始至终是为人设计的,轧制装备在满足生产需要的同时,还应满足人的需要,人的需要正是通过轧制装备视觉形象设计产生的附加价值和人机功能优化来满足。应建立起对轧制装备色彩视觉要素的设计意识,通过设计赋能,使其具备满足人的需求属性。视觉设计思维的建立,为开展轧制装备视觉形象设计提供了必要的思想意识基础[8]。

（二）色彩设计主体理论与方法。色彩在轧制装备视觉形象中的设计,应具有视觉识别功能、生理与心理功能、象征功能[9]。本文运用格式塔法则及相关视觉色彩理论构建轧制装备色彩设计理论与方法。“格式塔法则”,主要源于格式塔心理学,探讨整体及部分的有机关系,多用于视觉相关设计领域,包括：图形与背景、接近性和连续性、完整和闭合倾向、相似性等组织原则,它揭示了人类在接受事物形态时所蕴含的视觉心理内在规律。根据视觉组织原理,将上述格式塔法则与色彩心理学、生理学理论相结合,运用于轧制装备视觉色彩设计,形成如下理论与方法：1.轧制装备整体性色彩设计,奠定了其色彩主基调,根据其自身技术及其他方面属性等因素的综合考虑,其间不仅要考虑装备自身固有特征,还应考虑人的心理感受,而人的心理感受势必影响其行为,整体性色彩设计在此体现出了对人机交互性的影响。因此,对轧制装备进行整体性色彩定位,宜选择明度和纯度适中、中性及偏冷色调的色彩,如：蓝色、绿色、灰色等具有理性、冷静、高效、硬朗、敏锐特性的颜色,这符合轧制装备工业化、智能化、科技性特点,同时对人的心理产生积极作用。2.在保持色彩整体一致性的原则下,对轧制装备进行必要性区域划分设计,此划分可以是基于技术性或外观视觉性,以便于视觉的有效识别,可将同一功能属性区域或层级的色彩设计为同色相颜色,使其易被视为一个整体,不同功能区域或层级的区分则通过选择相邻色相或不同明度、纯度下的同一色相的色彩设计来实现。3.在同一功能属性区域或层级内部色彩设计中,利用“图形与背景”设计原则,将需要被强调的部分给予“图形与背景”关系中“图形”的属性设定,可将需要在视觉上加以强调的小面积区域做暖色设计处理,并与整体的中性偏冷色形成对比,而暖色在色彩空间感上具有前进性、体积膨胀感的视觉体验,可对其整体视觉色彩起到平衡与点缀作用。使其区域内部的色彩设计兼具功能的差异化和视觉的和谐统一性[10]。4.对于轧制装备整体而言的特殊功能部分或者需要被强调的部分,如：电气控制系统布线、液压或供水配管区域,通过色彩将其区分成矩形、三角形等常见简洁形状,可实现视觉形象的高识别度[11,12]。

（三）色彩设计外在影响因素。轧制装备的色彩设计还应考虑其在不同地域、文化背景下,色彩具有不同象征性,如受众群体可能具有不同色彩喜好与禁忌,以及装备与其使用环境的协调性和匹配度等因素。

五、轧制装备色彩设计实践

顺应后工业时代背景下轧制装备自动化、智能化、绿色化的发展趋势,运用本文所研究的轧制装备色彩设计理论与方法,对轧制装备进行色彩设计实践研究。拟定实践方案：以四辊板带轧机为例,依托其技术形态,将其分为机架、辊系相关装置、压下液压缸三个各自独立又相互统一的部分,进行视觉形象色彩设计。

（一）机架色彩设计。机架,很大程度上展示着轧机整体视觉形象,其色彩设计奠定了轧机色彩主基调,宜选择冷色系或冷色偏中性色系,符合轧机理性化、重量感、科技感的内在固有属性。偏冷不宜过冷,色彩越冷,其色彩心理的硬度感越大,若色彩过于冷峻则不免使人产生麻木生硬之感,缺乏包容性与创新性。因此,在理性的色彩基调中适度融入柔和的色彩心理元素对其进行调节十分必要。

（二）辊系相关装置色彩设计。辊系相关装置,作为轧机生产作业的主体结构,是轧机主色调的重点表达部分,其色相的选取无疑应保持在轧机整体色彩基调之内。同时,通过对辊系相关装置的色彩设计,对轧机固有属性起到进一步心理强化作用,进一步突出轧机的科技性。宜选择与机架颜色的相邻近色、或保持原有色相不变的情况下适当提高颜色纯度及降低明度来加大其色彩心理的硬度感与重量感,突出表达其强大的专业性能[13],使辊系相关装置的色彩设计成为轧机整体视觉色彩的核心。

（三）压下液压缸色彩设计。压下液压缸,其造型上略有特殊,它与轧机生产作业主体部分相互协作共同完成生产,可对其色彩设计做轧机局部区域的偏暖色处理,压下液压缸所占色彩区域面积相对较小,宜选取明度适中、纯度较高的暖色,使其具有色彩的前进性与体积膨胀感,起到对轧机整体性色彩的平衡与点缀作用[14]。通过上述分析,制订三套四辊板带轧机视觉形象色彩设计实践方案,如表1所示,设计效果如图4～6所示。基于冷色系色彩的属性及功能特点,冷色系色彩的明度对其心理色温影响不大,而其纯度对色温影响较大,根据冷色系色彩纯度越高,色彩心理冷感度越强的理论,对方案1到方案3做出如下总结分析：（1）关于机架色彩设定逐渐变冷而纯度逐渐降低,以保持其色彩心理的冷感度适当;（2）关于轧机辊系相关装置色彩设定,在保持与机架整体色彩基调相协调一致的基础上,适当地将色彩明度调低,用以增加其视觉心理色彩的重量感,与此同时,给予色彩纯度的提高,增加其色彩心理冷感度,从而强化其作为轧机生产主体部分的功能性与核心性;（3）关于压下液压缸的色彩设定,均选取了各自方案主体色的对比色系,即：明度适中、纯度较高的暖色系,为其融入了柔和的色彩心理元素,对轧机整体的冷色基调起到了均衡作用,对轧机整体性色彩设计起到了点缀效果。同时,在轧机色彩设计的过程里,还应考虑不同轧机生产企业品牌发展需要以及不同国家地区轧机使用者的文化需求,在符合大方向色彩设计的前提下及时做出必要调整处理。通过以上对四辊板带轧机拟定的色彩设计实践方案,不仅准确传达了轧制装备的固有属性特征,还提高了其视觉识别性、审美性、人机操作性。顺应了后工业背景下轧制装备视觉形象色彩设计需要,为其发展提供了理论与实践的参考。

六、结语

后工业时代下的钢铁工业已进入全新发展模式,轧制装备视觉形象设计正面临转型。本文通过对轧制装备视觉形象设计开展研究,使视觉设计原理与轧制装备技术形态实现有机结合,提出了相应设计理论与方法,为其视觉形象设计的发展提供理论参考,顺应了钢铁行业发展需要。轧制装备视觉形象设计理论与方法的研究及实践,使轧制装备具有更加高级、有视觉秩序感的色彩搭配。在明示层面上与轧制装备的功能属性更加匹配,在内涵层面上更加传达轧制装备高精尖的技术气质,在精神层面上更加与时俱进、面向未来、肩负科技创新的使命。

作者:赵海舟 姚远 邢建康 单位:燕山大学艺术与设计学院 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心