工业设计在矿用磨机上的研究及应用

工业设计在矿用磨机上的研究及应用

王静婕^1'2，刘 秀^1'2，程 波^1'2，孙 薛^1'2，孙潞潞^1'2，李珂^1'2

¹洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司   河南洛阳   471039

²矿山重型装备国家重点实验室   河南洛阳   471039

摘要：为提高矿用磨机品牌识别度，通过分析矿用磨机系统各主要部分，结合工业设计原理，从色彩设计、色彩心理、人机工程等方面出发，将矿用磨机系统色彩搭配、品牌识别系统和电控系统全面改造，最终建立了一套适用于矿用磨机的工业设计应用体系。

关键词：工业设计；矿用磨机；人机工程

中图分类号：TD453    文献标志码：A    文章编号：1001-3954(2021)06-0062-05

工业产品按用途主要分为3类：机械生产设备(如机床、机器、电动机等)、交通运输设备(如汽车、飞机、船舶等）、文化生活用品（如家电、家具、饮食器具等)。

工业设计是科学与艺术的结合体，其目的是建立更加合理且健康的生活方式和生存环境。工业设计本身随着经济、社会、文明的发展进步而不断发展变化，且受地域文化的影响。

随着市场的发展，工业设计正在逐步进入国内矿山机械行业产品设计中，其中人机工程显得尤为重要。在矿山机械行业中存在着人机交互不畅的问题。造成此问题的原因有很多，但主要问题是由于设计师缺乏对有效人机交互设计的理解。所以在产品设计初期，机械设计师就应当与工业设计师相互沟通，才能加快产品设计的人机交互。梳理并打通适合矿山机械行业产品特征的工业设计方法，着重解决产品设计开发中的艺术(美学)、商业(市场)和功能(机械、结构)的平衡和谐问题，补齐产品设计中的短板是目前首先需要解决的。矿山机械行业工业设计的发展，需要做好工业设计中的创新工作，提升该领域工业设计技术水平，为矿山机械行业及企业工业设计发展提供强有力的技术支撑。

近年来，有不少学者做了各个行业领域工业设计的研究。徐明昱等人研究了工业设计在采煤机上的应用；陶宇红研究了工业设计在煤矿产品设计中的应用；韩克翔等人研究了工业设计在轻轨车辆中的应用；侯双研究了工业设计在军用电子装备设计中的应用。以上研究取得了很多有价值的成果，但研究的大多不是矿山机械设备，尤其不是矿用磨机。笔者针对中信重工机械股份有限公司(以下简称：中信重工)所生产的矿用磨机进行工业设计应用研究。

在研究国内外磨机先进技术的基础上，中信重工对矿用磨机进行逐步改进和提升，但缺乏整机系统进行工业设计。工业设计师通过现场考察、模拟磨机现场运行环境，并从色彩搭配原理、色彩心理学及人机工程学等方面出发，进行产品的工业设计，完成中信重工磨机的统一形象策划，并形成品牌，打造出特色鲜明、识别度高、美观大方的磨机产品，并进一步提升产品竞争力。

1 设计原理

工业设计分为创新、适用、美观、经济4个方面。创新是灵魂，是产品赢得行业竞争优势，是为产品带来新生和希望的重要条件。适用是满足，正确协调人与产品之间的关系，解决产品功能与形式相对人的关系的适宜选择。美观是需求，是人们在得到物质、功能满足的同时，也得到了精神上的愉悦。

好的产品设计需要具备几个特点：1满足功能要求；2保证使用安全；3符合审美需求；4造型与环境相协调并在同类产品中可脱颖而出，无论何时都能令用户感到物有所值甚至物超所值。

矿用磨机的工业设计是外观和构造的设计，主要针对美感的表达并考虑工艺的实现，与机械设计相辅相成，保证磨机系统各个部分的可操作性与舒适度、安全、价值和环境等方面构成一个有机的整体。磨机的工业设计需从外观设计、品牌识别系统、控制系统UI设计等几方面进行整体形象提升。考虑磨机外观形态、色彩等因素，整体统一构思，运用色彩搭配平衡原则，从互补色平衡、冷暖平衡、深浅平衡、色彩面积平衡、有彩色和无彩色平衡等方面进行设计。色彩搭配黄金法则如图1所示。由图1可知，主色调占 70%，决定产品整体形象；辅助色又被称为主配色，占25%，主要起调和作用，与主色调搭配决定产品主要风格；强调色占5%，是整个产品的点睛之笔，并以调节主色与辅助色之间的关系，让产品风格更为统一。

2 矿用磨机的工业设计

以中信重工所生产的大型矿用磨机为例，磨机的工业设计应与机械设计相辅相成，从设计初期就应开始与工业设计师进行全方位合作协调。磨机的工业设计工作需从以下几方面进行。

2.1 色彩设计及色彩心理

色彩是产品明显的外部特征之一，是人们对产品第一印象的来源。色彩设计与产品的形态、结构、功能要求达到和谐统一，是色彩设计成功的重要标志。

在做矿用磨机工业设计的色彩设计时，不但要考虑产品功能的突出、人机操作的协调、色彩与环境的协调和色彩搭配的统一，更要做出特点鲜明、极具特色的色彩搭配，以提高矿用磨机品牌识别度。矿用磨机的工作环境多以灰色为主，在磨机设计时应根据人的心理感觉，结合磨机使用功能、部件结构，使造型给人大气、厚重、安全的艺术感受。下面从色彩搭配方向重点分析矿用磨机主机与辅助部件。

(1)矿用磨机主机 为凸显中信重工“国之重器”行业地位，以大气、厚重为设计语言，在深入挖掘企业文化内涵的同时，将品牌识别与产品特色进行深度融合，打造出具有多元化、系统化的产品形象。中信重工生产的大型矿用磨机经过色彩设计后的外观如图2所示，色彩主要以“中信蓝”为主色调，是一种鲜艳、明亮、具有光泽感的蓝色，内含一点紫色，属冷色调，具有理性、严肃、有内涵，并充满希望的文化性色彩形象。选用灰色作为辅助色，是因为厂房结构、电动机、圆筒筛罩颜色大多为灰色，而灰色属中性色，与主色调相搭配不会喧宾夺主，更为和谐。大小齿轮罩颜色选用象牙白色为强调色，其为偏暖色调，属中性色彩，与中信蓝、灰色搭配相平衡，冷暖层层交替，色彩清晰分明，使得色彩层次更加丰富，更具特色。矿用磨机整体色彩搭配为冷色调，在冷色调环境中可使工作人员减少烦躁心理，保持冷静。

(2)辅助部件 结合矿用磨机产品的结构特点，在整体搭配的基础上进行部件色彩调整，使得每部分都具有企业特色，如图3所示。入料小车为中信蓝、灰色搭配；大齿圈部为象牙白、灰色搭配；液压润滑系统为中信蓝、象牙白、灰色搭配。

2.2 人机工程

“人”、“机”、“环境”三要素为人机工程的基本构成，设计过程中在充分考虑环境的前提下，对“人”、“机”合理分工并做有效交流，可提高整个系统性能(见图 4)。在研究分析过程中不仅要从三要素本身的性能进行分析，更应从三要素相互之间的关系、作用、影响，以及相互协调方式来分析。

重型机械类产品大多不够重视VI(视觉识别系统)的应用，大型矿用磨机产品在此方面的体现尤为突出。其主要表现在尺寸选用不合理、安装位置不当，品牌识别度低，如图5所示。磨机作为矿山机械类产品，色彩既要呈现出大气、厚重的形象特点，又要符合人机工程的基本要求。例如主机部分给人大气、严肃的心理感受。品牌识别系统突出能提高企业品牌曝光率，磨机控制系统界面美观、操作简洁。其中主机部分色彩搭配已在前半部分具体分析过，下面从人机工程方向重点分析品牌识别系统与磨机控制界面。

(1)品牌识别系统 人类正常情况下的视野范围，如图6所示，垂直方向为-75°～50°，水平方向为-100°～100°。运用人体工程学中的视野范围、视距等设计原理，从产品与人、产品与环境、人与环境的角度考虑，最终确定以任意视角都可清晰看到企业LOGO的位置(见图7)，从而提升品牌识别度。

(2)控制界面 矿用磨机改版前的控制系统界面如图8所示。虽然在分区布局、色彩搭配等方面都有所考量，但依然存在色彩搭配混乱，界面布局杂乱、交互信息不够清晰的问题。

通过运用人机工程学、平面构成及色彩构成等原理，采用界面设计，使得磨机控制系统风格统一、界面美观、主次鲜明、分区明确、操作简洁，实现功能与艺术的合理贴合，从细节方面提升了矿用磨机的形象。矿用磨机改版后的控制系统界面如图9所示。

矿用磨机主体色为蓝色系，在考虑色彩搭配平衡原则的基础上，控制系统主体色彩采用含一定比例红(蓝的互补色)的灰色，主标题色彩采用黄色(蓝的对比色)，整体色彩搭配以深灰、中灰、浅灰、白色相互搭配为主，预警色采用红色。

3 结语

通过分析矿用磨机、工业设计原理、设计心理学等基础上，从色彩设计、色彩心理、人机工程着手，开发出可提高中信重工矿用磨机品牌识别度的工业设计应用体系。

对矿用磨机的设计，不但要考虑功能需求，更要考虑工业设计，特别是人机工程的需求。工业设计在同等级产品的竞争中，起到了提高附加值的关键性作用。工业设计在矿用磨机上的应用技术发展，必须从实际出发，具体设计方向需要在参考设计原则的基础上，加以创新。

参考文献

[1]陈炳发.工业设计方法及CAD应用 [M].北京：科学出版社，2002：4-116.

[2]徐明昱，杨怀东，朱勇钢.工业设计在采煤机上的应用[J].煤矿机械，2011，32(4)：43-44.

[3] 陶宇红.工业设计在煤矿产品设计中的应用[J].工矿自动化，2012，38(5)：100-102.

[4] 韩克翔，邓泽靖.工业设计在轻轨车辆中的应用 [J].现代工业经济和信息化，2019，9(1)：38-39.

[5]侯双.工业设计在军用电子装备设计中的应用 J].科技视界，2016(14)：146.

(收稿日期：2021-03-31)

(修订日期：2021-04-25)

来源：矿山机械第月刊49卷2021年第6期

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