工業設計在礦用磨機上的研究及應用

王靜婕，劉 秀，程 波，孫 薛，孫潞潞，李 珂

1洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司 河南洛陽 471039 2礦山重型裝備國家重點實驗室 河南洛陽 471039

工 業產品按用途主要分為 3 類：機械生產設備(如機床、機器、電動機等)、交通運輸設備 (如汽車、飛機、船舶等)、文化生活用品 (如家電、家具、飲食器具等)[1]。

工業設計是科學與藝術的結合體，其目的是建立更加合理且健康的生活方式和生存環境。工業設計本身隨著經濟、社會、文明的發展進步而不斷發展變化，且受地域文化的影響。

隨著市場的發展，工業設計正在逐步進入國內礦山機械行業產品設計中，其中人機工程顯得尤為重要。在礦山機械行業中存在著人機交互不暢的問題。造成此問題的原因有很多，但主要問題是由于設計師缺乏對有效人機交互設計的理解。所以在產品設計初期，機械設計師就應當與工業設計師相互溝通，才能加快產品設計的人機交互。梳理并打通適合礦山機械行業產品特征的工業設計方法，著重解決產品設計開發中的藝術 (美學)、商業 (市場) 和功能 (機械、結構)的平衡和諧問題，補齊產品設計中的短板是目前首先需要解決的。礦山機械行業工業設計的發展，需要做好工業設計中的創新工作，提升該領域工業設計技術水平，為礦山機械行業及企業工業設計發展提供強有力的技術支撐。

近年來，有不少學者做了各個行業領域工業設計的研究。徐明昱等人[2]研究了工業設計在采煤機上的應用；陶宇紅[3]研究了工業設計在煤礦產品設計中的應用；韓克翔等人[4]研究了工業設計在輕軌車輛中的應用；侯雙[5]研究了工業設計在軍用電子裝備設計中的應用。以上研究取得了很多有價值的成果，但研究的大多不是礦山機械設備，尤其不是礦用磨機。筆者針對中信重工機械股份有限公司 (以下簡稱：中信重工) 所生產的礦用磨機進行工業設計應用研究。

在研究國內外磨機先進技術的基礎上，中信重工對礦用磨機進行逐步改進和提升，但缺乏整機系統進行工業設計。工業設計師通過現場考察、模擬磨機現場運行環境，并從色彩搭配原理、色彩心理學及人機工程學等方面出發，進行產品的工業設計，完成中信重工磨機的統一形象策劃，并形成品牌，打造出特色鮮明、識別度高、美觀大方的磨機產品，并進一步提升產品競爭力。

1 設計原理

工業設計分為創新、適用、美觀、經濟 4 個方面。創新是靈魂，是產品贏得行業競爭優勢，是為產品帶來新生和希望的重要條件。適用是滿足，正確協調人與產品之間的關系，解決產品功能與形式相對人的關系的最優選擇。美觀是需求，是人們在得到物質、功能滿足的同時，也得到了精神上的愉悅。經濟是效益，是以最低成本最短周期滿足人們最大的物質、精神需求的同時，獲得最大經濟效益。

好的產品設計需要具備幾個特點：①滿足功能要求；② 保證使用安全；③符合審美需求；④ 造型與環境相協調并在同類產品中可脫穎而出，無論何時都能令用戶感到物有所值甚至物超所值。

礦用磨機的工業設計是外觀和構造的設計，主要針對美感的表達并考慮工藝的實現，與機械設計相輔相成，保證磨機系統各個部分的可操作性與舒適度、安全、價值和環境等方面構成一個有機的整體。磨機的工業設計需從外觀設計、品牌識別系統、控制系統 UI 設計等幾方面進行整體形象提升。考慮磨機外觀形態、色彩等因素，整體統一構思，運用色彩搭配平衡原則，從互補色平衡、冷暖平衡、深淺平衡、色彩面積平衡、有彩色和無彩色平衡等方面進行設計。色彩搭配黃金法則如圖 1 所示。由圖 1 可知，主色調占 70%，決定產品整體形象；輔助色又被稱為主配色，占 25%，主要起調和作用，與主色調搭配決定產品主要風格；強調色占 5%，是整個產品的點睛之筆，并以調節主色與輔助色之間的關系，讓產品風格更為統一。

圖1 工業設計色彩搭配黃金法則Fig.1 Golden rule of color matching for industrial design

2 礦用磨機的工業設計

以中信重工所生產的大型礦用磨機為例，磨機的工業設計應與機械設計相輔相成，從設計初期就應開始與工業設計師進行全方位合作協調。磨機的工業設計工作需從以下幾方面進行。

2.1 色彩設計及色彩心理

色彩是產品明顯的外部特征之一，是人們對產品第一印象的來源。色彩設計與產品的形態、結構、功能要求達到和諧統一，是色彩設計成功的重要標志。

在做礦用磨機工業設計的色彩設計時，不但要考慮產品功能的突出、人機操作的協調、色彩與環境的協調和色彩搭配的統一，更要做出特點鮮明、極具特色的色彩搭配，以提高礦用磨機品牌識別度。礦用磨機的工作環境多以灰色為主，在磨機設計時應根據人的心理感覺，結合磨機使用功能、部件結構，使造型給人大氣、厚重、安全的藝術感受。下面從色彩搭配方向重點分析礦用磨機主機與輔助部件。

(1) 礦用磨機主機 為凸顯中信重工“國之重器”行業地位，以大氣、厚重為設計語言，在深入挖掘企業文化內涵的同時，將品牌識別與產品特色進行深度融合，打造出具有多元化、系統化的產品形象。中信重工生產的大型礦用磨機經過色彩設計后的外觀如圖 2 所示，色彩主要以“中信藍”為主色調，是一種鮮艷、明亮、具有光澤感的藍色，內含一點紫色，屬冷色調，具有理性、嚴肅、有內涵，并充滿希望的文化性色彩形象。選用灰色作為輔助色，是因為廠房結構、電動機、圓筒篩罩顏色大多為灰色，而灰色屬中性色，與主色調相搭配不會喧賓奪主，更為和諧。大小齒輪罩顏色選用象牙白色為強調色，其為偏暖色調，屬中性色彩，與中信藍、灰色搭配相平衡，冷暖層層交替，色彩清晰分明，使得色彩層次更加豐富，更具特色。礦用磨機整體色彩搭配為冷色調，在冷色調環境中可使工作人員減少煩躁心理，保持冷靜。

圖2 礦用磨機Fig.2 Mine-used mill

(2) 輔助部件 結合礦用磨機產品的結構特點，在整體搭配的基礎上進行部件色彩調整，使得每部分都具有企業特色，如圖 3 所示。入料小車為中信藍、灰色搭配；大齒圈部為象牙白、灰色搭配；液壓潤滑系統為中信藍、象牙白、灰色搭配。

圖3 礦用磨機輔助部件Fig.3 Auxiliary parts of mine-used mill

2.2 人機工程

“人”、“機”、“環境”三要素為人機工程的基本構成，設計過程中在充分考慮環境的前提下，對“人”、“機”合理分工并做有效交流，可提高整個系統性能(見圖 4)。在研究分析過程中不僅要從三要素本身的性能進行分析，更應從三要素相互之間的關系、作用、影響，以及相互協調方式來分析。

圖4 人機關系Fig.4 Man-machine relationship

重型機械類產品大多不夠重視 VI (視覺識別系統)的應用，大型礦用磨機產品在此方面的體現尤為突出。其主要表現在尺寸選用不合理、安裝位置不當，品牌識別度低，如圖 5 所示。磨機作為礦山機械類產品，色彩既要呈現出大氣、厚重的形象特點，又要符合人機工程的基本要求。例如主機部分給人大氣、嚴肅的心理感受。品牌識別系統突出能提高企業品牌曝光率，磨機控制系統界面美觀、操作簡潔。其中主機部分色彩搭配已在前半部分具體分析過，下面從人機工程方向重點分析品牌識別系統與磨機控制界面。

圖5 中信重工磨機工業設計前 LOGO 所在位置Fig.5 Position of LOGO of mill produced by CITIC Heavy Industry before industrial design

(1) 品牌識別系統 人類正常情況下的視野范圍，如圖 6 所示，垂直方向為 -75°～50°，水平方向為 -100°～100°。運用人體工程學中的視野范圍、視距等設計原理，從產品與人、產品與環境、人與環境的角度考慮，最終確定以任意視角都可清晰看到企業LOGO 的位置 (見圖 7)，從而提升品牌識別度。

圖6 雙眼靜視野Fig.6 Binocular static vision

圖7 中信重工磨機工業設計后 LOGO 所在位置Fig.7 Position of LOGO of mill produced by CITIC Heavy Industry after industrial design

(2) 控制界面 礦用磨機改版前的控制系統界面如圖 8 所示。雖然在分區布局、色彩搭配等方面都有所考量，但依然存在色彩搭配混亂，界面布局雜亂、交互信息不夠清晰的問題。

圖8 礦用磨機改版前的控制系統界面Fig.8 Interface of control system of mine-used mill before modification

通過運用人機工程學、平面構成及色彩構成等原理，采用界面設計，使得磨機控制系統風格統一、界面美觀、主次鮮明、分區明確、操作簡潔，實現功能與藝術的完美貼合，從細節方面提升了礦用磨機的形象。礦用磨機改版后的控制系統界面如圖 9 所示。

圖9 礦用磨機改版后的控制系統界面Fig.9 Interface of control system of mine-used mill after modification

礦用磨機主體色為藍色系，在考慮色彩搭配平衡原則的基礎上，控制系統主體色彩采用含一定比例紅(藍的互補色) 的灰色，主標題色彩采用黃色 (藍的對比色)，整體色彩搭配以深灰、中灰、淺灰、白色相互搭配為主，預警色采用紅色。

3 結語

通過分析礦用磨機、工業設計原理、設計心理學等基礎上，從色彩設計、色彩心理、人機工程著手，開發出可提高中信重工礦用磨機品牌識別度的工業設計應用體系。

對礦用磨機的設計，不但要考慮功能需求，更要考慮工業設計，特別是人機工程的需求。工業設計在同等級產品的競爭中，起到了提高附加值的關鍵性作用。工業設計在礦用磨機上的應用技術發展，必須從實際出發，具體設計方向需要在參考設計原則的基礎上，加以創新。