淺談形式美法則在電力機柜設計中的應用

丁文　韓德斌

摘要：文章針對電力機柜重視功能設計忽視造型設計的現狀，討論如何將形式美法則應用在電力機柜設計中。重點分析電力機柜造型設計元素，從比例與尺度、均衡與穩定、統一與變化、節奏與秩序四個方面研究形式美法則在電力機柜設計中的應用。力求產品形態美與功能美的統一，以期提高產品價值與市場競爭力。

關鍵詞：形式美法則;電力機柜設計;應用

中圖分類號：TM50 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2021）04-0155-02

1形式美法則概述

形式美法則是在創造美的形式和過程中，對美的形式規律的經驗總結和抽象概括，包括比例與尺度、均衡與穩定、統一與變化、節奏與秩序等。在電力機柜設計中，綜合運用形式美法則對機柜造型元素進行設計，以期獲得風格統一、比例協調、具有時代特征的機柜造型。

2 電力機柜造型設計元素

電力機柜一般是用來集成計算機和相關控制設備，實現設備的整齊有序排列，提供對存放設備的保護并便于設備維護。按照結構模塊劃分，電力機柜的基本組件包括整體框架系統、前門構造系統、后門構造系統、左右側門（板）、頂框模塊和底座模塊六大部分。前后門、左右側門（板）、頂框及底框彼此相互獨立，分別固定于框架上。現在的電力機柜造型設計主要是在成熟框架的基礎上對六個面進行造型設計。六個面各自功能不同，其造型地位也不相同。機柜正面承擔著人機交互功能，是整個機柜的視覺中心。因此，機柜的形態設計以正面為主，側面為輔，其中最關鍵的是門的形態設計。通過對前門進行造型設計，能夠用較低成本快速實現機柜整體風格的轉變，滿足不同用戶的審美需求。

機柜的物理性元素可以分為整體設計以及零部件選型，在機柜造型設計中要正確處理好局部部件造型與整體造型之間的關系。機柜的零部件包括門鎖、把手、鉸鏈等結構部件，以及指示燈、按鈕、開關等電器構件，這些表達都能反映出產品造型設計的美學法則。

3形式美法則在電力機柜設計中的應用思路

3.1比例與尺度在電力機柜設計中的應用

比例是機柜設計的重要因素，由于機柜體積較大，不同的比例具有完全不同的視覺效果，比例均衡則緊湊挺拔，比例不協調則給人廉價笨重的印象。機柜造型設計通常采用黃金比例、整數比例、平方根比等比例關系，使機柜及其各部件比例協調，達到視覺美觀的藝術效果。模數法則在機柜造型設計中得到了充分應用。1980年，IEC103導則中提出了模數概念，強調元器件、零部件的尺寸及其安裝間距是模數的倍數，并給出了模數數列值。1988年，IEC917標準規定了新研制的電子設備機械結構模數數列，選用IEC103導則中0.5mm、2.5mm和25mm三種格距，形成完整的協調尺寸系列，統一了電子設備模塊化產品結構的互換接口。機柜從柜體到插箱、從插箱到插件都是由一種到幾種模數制造而成，因而形成了統一和諧的美感。

機柜的尺度包括機柜整體和局部構件的大小關系，以及與之相關的人體尺度兩個方面。電力機柜整體外形尺寸已形成系列化標準設計，柜內尺寸要滿足19英寸寬度插箱安裝要求，高度以U（1U=44.45mm）為單位，按照U的整數倍規格進行設計制造。在機柜造型設計中，一般優先使用國標推薦的基本外形尺寸，在滿足19英寸寬度插箱安裝及扎線的基礎上推敲內部空間比例關系，當兩者矛盾較大時，尺寸在允許范圍內作出適當調整。電力機柜的尺度還包括顯示類、控制類電器件和操作手柄等控制類結構件尺寸。作為人機交互界面，其尺度要與人的生理、心理特點相適應，不能僅考慮零部件與柜體的比例關系。所以，在電力機柜造型設計中，比例與尺寸應綜合考慮分析。

3.2均衡與穩定在電力機柜設計中的應用

電力機柜以中心線劃分，多為左右對稱矩形設計，對稱面具有相同的形狀、體量、肌理等，可以形成簡單整齊的視覺效果。均衡是指形態各部分之間的距離長短、分量輕重、體量大小等不完全相同，但能通過形態布局的變化形成視覺上的相對平衡關系。均衡設計表現形式多樣，其視覺效果要比對稱的表現形式豐富生動、富于變化。傳統機柜前門采用對稱設計，容易使用戶感到呆板、單調。在現代機柜前門設計中，可以應用均衡的設計方法，通過鋁的本色氧化和鈑金黑色噴粉的對比、門框型材的截面設計、可視區位置相對門板左右不對稱布局等表現形式，打破單調的對稱感，形成豐富多變的視覺效果。

穩定是指機柜造型整體上下之間的輕重關系。機柜造型的穩定，有實際效用的穩定和視覺效果的穩定兩種。實際重心的穩定是實現機柜功能的前提，視覺穩定感則影響用戶的操作心理。

常用的增強機柜造型穩定性的方法有三種：

1）形態處理。在整體造型設計方面，通過前門凹凸設計或者形態拼合，突出機柜的立體感和層次感，從而獲得機柜的穩定感。在整體形態分割方面，通過下大上小的分割方式取得視覺穩定感。如上層安裝1U、2U面板，4U面板往下放置，使機柜的實際重心和視覺重心下移，形成上輕下重的視覺效果，給操作者帶來穩定安全的心理作用。在細節設計上，合理規劃銘牌、標識、裝飾條等構件位置，加強產品下部的重量感，也能增強產品的穩定感。

2）色彩處理。主色調采用明度較高、純度較低的色彩，給人以理智穩重的印象。機柜底座可以采用無彩深色系，增加底座的重量感。

3）肌理處理。提高機柜下部構件表面肌理的粗糙度、降低其光澤度，從而增強設備的穩定感。

3.3統一與變化在電力機柜設計中的應用

統一是指將性質相同或類似的造型要素并置在一起，形成一種一致性的感覺。電力機柜本身有六大結構模塊，機柜內部有插箱、指示燈、空開、標簽框等，不同材料、形態、色彩的產品組合在一起，形成了這個龐大的系統。因此，機柜的外觀統一設計是一項系統而復雜的工程，在總體設計中地位越來越重要。機柜的統一設計方法主要包括以下五個方面：

1）統一的造型風格。構建具有鮮明品牌辨識度的線條、形態等，通過形態的不斷重復強調，形成統一的產品形象。

2）統一的色彩風格。機柜整體可以采用兩三種色彩進行配合設計，突出主色調;局部使用企業色進行點綴，可以提高產品識別性;強調警戒用色，以引起操作者的注意，從而形成強烈的視覺統一性。

3）零部件與整體的統一設計。對于大面積的機柜門板而言，門鎖、把手、鉸鏈等結構件具有裝飾作用。在零部件選型中，零部件造型風格要與整體造型保持一致，同時需要注意選型元件的色彩搭配，盡量減少顏色種類，以形成良好的視覺效果。

4）統一的界面設計。電力機柜功能強大，電器件較多，操作界面相對復雜。雜亂無序的布局容易使操作者心情煩躁，并容易產生安全隱患;合理的人機界面功能分區合理，產品語義明確，視覺效果良好，使操作者心情愉悅，從而提高工作效率。通過線條、形態、色彩等對操作面板進行功能分區，充分考慮操作的便捷性和界面的秩序性、美觀性，形成具有品牌辨識度的人機交互界面。

5）統一的標識系統。由于電力機柜產品的特殊性，其標識系統比較復雜，且不可或缺。機柜標識系統包括產品銘牌、現場運行的單元名稱、機柜所承載產品的名稱（型號）、裝置及元器件標簽、安全標志和企業標識六類。通過對標識內容、形狀、尺寸、色彩、位置進行系統規劃，通過標識系統的完整性、規范性設計提高產品的設計層次，提升外觀質量。

只有統一而沒有變化，造型勢必沉悶呆板。變化是指將性質不同的造型要素并置在一起，造成一種明顯的對比感覺。可以通過形態差異、材質差異、色彩差異、肌理差異等方面的對比來打破過分統一的單調感，形成變化，從而產生自然、生動的視覺效果。機柜的外形過多地采用規矩的方形，這樣機柜會缺乏靈動感、活躍感，但我們可以運用具體的設計要素進行調整。例如形體和線條的特征、色彩的冷暖明暗區分、肌理的粗細等，幫助企業在產品同質化的全球競爭市場中，樹立獨特的產品形象，在競爭中贏得優勢。

3.4節奏與秩序在電力機柜設計中的應用

節奏感和秩序性主要體現為利用點、線、面等造型要素進行有規律的疏密排列。

“點”元素的典型應用為機柜通風孔的設計。常見的通風孔形狀有長方形、正方形、圓形、六邊形、長腰型等，不同形狀、不同大小、不同位置、不同疏密、不同排列方式的通風孔設計，可以形成不同的節奏，呈現不同的視覺效果。富有節奏和韻律的通風孔設計會提高機柜的設計感和檔次，提高用戶心理舒適度與愉悅度。相反，呆板的通風孔設計會讓用戶感到厭倦煩躁。

“線”元素主要體現為零部件輪廓線、面板安裝縫和內部的布線設計。機柜設計中，直線和函數規則曲線是常用線型，更多強調設計的嚴謹性及線條的秩序性，從而體現產品的專業性。面板安裝縫起到功能分區的作用，使操作界面更加清晰，零部件整體協調，功能更加有序。布線設計則重點考慮線的走向，呈現橫平豎直、整齊有序的視覺效果。

“面”元素主要表現為機柜門板設計及并柜效果。機柜門板形態可分為平面門和立體門，立體門包括折面門和弧面門。整排機柜以“面”的形式有規律地重復出現，充分體現了視覺的節奏感和秩序性。通過并柜組屏，能夠產生視覺的橫向延伸感，具有平穩統一的視覺效果;縱向線條分割使產品更加豐富，形成功能強大的既視感。

4 結語

我國的電力機柜和國外相比在造型上還存在一定的差距，研究形式美法則在機柜設計中的應用，對于提升產品價值、提高市場競爭力，具有重要的意義。筆者分析了機柜造型設計元素，從比例與尺度、均衡與穩定、統一與變化、節奏與秩序四個方面對機柜造型的方法做了一些探討，希望能對從事相關產品設計的人員有一定的啟迪作用。