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机械设计与工业设计的关系

 论文栏目:工业设计论文     更新时间:2017/4/26 16:20:22   

摘要:虽然很多高校开设了工业设计专业,但是仍然存在很多错误的理解。通过阐述机械设计以及工业设计视角下的新产品开发设计的一般流程,论述了机械设计与工业设计的区别与联系。机械设计和工业设计不应互相排斥,而应该进行学科融合共同发展,这样才能最大限度地激发创新活力。

关键词:工业设计;机械设计;产品开发;方案;专业

一、引言

机械设计作为机械工程的重要组成部分,在我国高等教育中占据着重要的地位,相对于其他学科发展历史较长,形成了比较完备的课程培养体系。然而,技术完善并不意味着必然获得商业上的成功;与新产品开发设计密切相关的工业设计,在一定程度上反映了一个国家的工业技术水平[1];我国的工业设计发展历史较短,很多人对其本质及重要性认识不足,甚至存在很大的误区。《普通高等学校本科专业目录(2012年)》将“工业设计”(专业代码:080205)专业设置在工学之下的机械类,对应于原工学学位的部分;而对应于原文学学位的部分则设置在艺术学之下的设计学类,名称为“产品设计”(专业代码:130504)[2]。新专业目录要求工业设计专业学生具备相当的自然科学知识,尤其是机械学科的知识,以便为机电产品的创新设计提出切实可行的创新性方案。国内工业设计专业大多是在艺术类院系开设并发展起来的,时至今日也有很多高校仍然开设于艺术院系,因此在很多人的观念中,工业设计就是外观设计,是纯艺术的专业,与机械关系不大。笔者认为这种观点是错误的,至少也是不全面的。外观设计绝不是工业设计的全部,把外观设计等同于工业设计是不正确的。针对这一状况,本文从机械设计与工业设计的角度分别阐述了新产品设计开发的一般程序,说明工业设计与机械设计的关系以及工业设计在机械产品开发过程中的作用和地位。

二、新产品开发设计的一般流程

1.机械设计的一般流程。从机械工程的角度来讲,机械设计没有固定的设计流程,需要视实际情况而定。机械设计的一般流程简述如下[3]:(1)产品规划:确定设计对象,展开相关的调研和预测,论证新产品开发的必要性以及可行性;明确设计目标完成设计任务书。(2)总体方案设计:根据设计任务书,进行功能目标分解寻求功能原理解法;拟定总体方案,进行执行系统、传动系统等设计形成多种可行性方案。对各可行方案进行运动规律、机构型式、造型以及色彩等方面的设计。对各可行方案进行评价,选择最优方案。(3)结构设计:拟定传动系统、执行系统的具体方案。设计零部件的结构,确定零部件之间的相对位置及联接方式;确定零件的材料、尺寸公差等技术要求。绘制总装图、部装图及零件图,编制设计说明书。(4)施工工艺设计:进行加工与装配工艺的设计。制定零件的加工工艺流程以及检验标准,必要时还需进行专用工具、夹具以及模具的设计。制定装配、调试、性能测试的技术文件。确定产品包装、运输、安装等方面的要求以及使用说明书。(5)改进设计:进行样机试制并进行试验测试,做出评定,提出改进意见。通过小批量生产试销,获取用户的使用意见,进行改进设计。2.工业设计视角下产品设计的一般流程。工业设计视角下的产品设计程序目前没有统一的定义,大多数学者的观点是产品设计程序可以由如下四个阶段组成:(1)确认需求:发现需要解决的问题,查阅相关资料;分析市场需求以及商机,制订可行性计划,并对融资问题进行研究制订合理计划等方面的准备工作。(2)研究分析:深入进行资料的收集与分析;开展市场调查、竞争产品分析、产业发展分析、预期消费群体等研究工作,进行产品造型意象定位以及形态分析,并考虑人因、产品结构、材料和功能等因素,研究与本产品相关的专利与法律文件,制订详细的发展计划或设计规范。(3)整合发展:此阶段由如下三部分构成:①构想概念发展:充分运用创意法则或相关工具,提出多种可行的解决方案。②造型整合发展:根据前期制定的设计要求进行产品造型设计,并进行视觉性筛查制订出最佳修正方案;通过制作立体模型、运用评估以及细部修正等手段,最终确定产品的外形并且绘制外观尺寸图。③工程规划发展:进行细部设计,获取精确的工程图面数据进而制作准确的功能模型。为保证数据的可靠性,需完成整体结构、材料以及使用性进行研究或者试验。如果各项指标数据达到设计要求则可形成最终的工程技术资料,开展小批量试生产。(4)设计评估:这一阶段的内容一般在造型整合发展过程阶段同时进行。当构念、图面以及模型评估时需依据先前制定的设计规范,运用恰当的评估工具或方法,筛选出可行方案;进行小批量试产试销阶段,需要通过使用情况调查或者市场接受度调查为大量生产以及营销提供必要的准备工作。

三、工业设计与机械设计的关系

通过机械设计与工业设计视角下产品设计的一般流程的比较可以看出,二者在总体上是类似的,均始于需求终于产品,但是二者之间也绝不是可以相互替代的,在内容上也是各有侧重。机械设计侧重于应用自然科学知识来对机械的工作原理、结构形式、力和能量的传递与转化方式、各个零件的材料和形状尺寸等各个方面进行创新性的构思、分析计算并形成详细规范的技术文件。工业设计狭义上是产品设计,是为了满足某一特定要求,创造性构思出一个切实可行的解决方案,并且明确其采用的技术手段,涵盖了一切使用现代化的技术手段进行设计、生产和服务的全过程。机械设计的产品规划概念设计阶段涵盖了工业设计视角下产品设计的确认需求阶段、研究分析阶段、整合发展阶段中的构想概念发展阶段。二者完成的内容是一致的,但是产品设计更细致、更具体,论证更充分也更专业。机械设计的总体方案设计阶段与结构技术设计阶段对应于产品设计的造型整合发展阶段与工程规划发展阶段,这一部分是传统的机械工程师的工作领域,对相关人员的专业要求,需要扎实宽广的专业知识和丰富的实践经验,是工业设计专业人员难以胜任的工作阶段。机械设计的改进设计阶段部分等同于产品设计的设计评估阶段,二者相互融合效果更佳。在产品设计开发的整个流程中,涉及到机械工程、电工电子学、美学、心理学等多学科的知识。传统的机械专业无法涵盖以上的全部内容,尤其是美学、心理学。而无论是工业设计专业还是产品设计专业在自然科学知识方面则相对薄弱,如机械工程、电工学;虽然开设了相关课程但是在深度和广度上,无法满足独立进行产品开发设计的全部需要。如果两者能够互相结合、取长补短则可以很好的完成产品设计开发的任务。工业设计专业人员可以避免自然科学知识深度不够的问题,机械专业人员则可以解决艺术美学方面的不足。更重要的是,竞争已经由价格的竞争、质量的竞争进入到了设计的竞争,通过工业设计可以在现有的技术条件下实现产品的系列化与多样化,满足不同客户、不同消费群体的个性化需求。毕竟在追求个性化的今天,单纯的依靠机械设计很难提高产品的市场竞争力。

四、结论

通过分析可以看出,工业设计与机械设计是具有密切联系的,二者如果能够取长补短、优势互补可以极大的提高创新活力,推动企业的发展和社会的进步。教育部2012年的专业目录中界定了工业设计的工科性质,在培养方案设置上需要考虑开设机械原理、机械设计等机械专业的主干课程,尽管在深度和难度上还需要降低要求。另一方面,传统的机械类专业,应适当开设一些工业设计方面的课程,至少是一些选修课程,同时不应排斥工业设计。这两方面应该相互结合、相互促进、共同发展。

参考文献:

[1]薛澄岐,裴文开,钱志峰,等.工业设计基础[M].南京:东南大学出版社,2012.

[2]蒋晓,张振东.工业设计与产品设计的比较[J].CAD/CAM与制造业信息化,2014,(10):26-29.

[3]朱龙英.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2012.

[4]程能林.工业设计概论[M].北京:机械工业出版社,2013.

作者:程世利 董小飞 单位:盐城工学院机械工程学院

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