探討煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)原則

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摘要：隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，我國煤礦設(shè)備的功能越來越完善，但煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)的創(chuàng)新還相對(duì)落后，而煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力中占據(jù)重要地位。因此，本文運(yùn)用設(shè)計(jì)心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、美學(xué)等多種學(xué)科知識(shí)相結(jié)合的方法探討煤礦設(shè)備造型的設(shè)計(jì)原則。希望對(duì)煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：煤礦設(shè)備；產(chǎn)品造型；設(shè)計(jì)原則

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，我國煤礦設(shè)備的功能越來越完善，但煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)的創(chuàng)新還相對(duì)落后，未能使形式很好追隨并服務(wù)于功能，實(shí)現(xiàn)其最大價(jià)值?，F(xiàn)如今，造型設(shè)計(jì)是決定煤礦設(shè)備外觀質(zhì)量的重要因素[1]。為了使設(shè)計(jì)師在進(jìn)行煤礦設(shè)備外觀造型設(shè)計(jì)時(shí)高效完成設(shè)計(jì)任務(wù)，需要有一定的規(guī)范進(jìn)行約束。煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)原則便承擔(dān)了這項(xiàng)職責(zé)，通過多門學(xué)科知識(shí)的結(jié)合得出此原則。其原則包括“以人為本”“美觀性”“功能性”“綠色環(huán)?！薄耙子眯浴蔽屙?xiàng)內(nèi)容。

1以人為本原則

現(xiàn)如今，煤礦設(shè)備還不能完全實(shí)現(xiàn)無人化智能操作，大多數(shù)情況下還需要人為操作進(jìn)行工作，所以首先倡導(dǎo)以人為本的設(shè)計(jì)原則，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先考慮人的因素，如生理因素、心理因素、視覺因素、及安全因素方面。

1.1生理因素方面

無論是煤礦設(shè)備功能和外觀造型都需要考慮人的生理因素，要考慮人的生理因素與煤礦設(shè)備產(chǎn)品功能的需求相結(jié)合，構(gòu)成形態(tài)與使用功能完美的貼合，符合形式追隨功能、功能最終服務(wù)于人的原則。為達(dá)到安全、舒適、方便等多重因素，滿足人體在性能上的把握，必須依據(jù)人體工程學(xué)理論知識(shí)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。如有的煤礦設(shè)備上包含操作界面，即人機(jī)界面，這時(shí)需考慮其操作界面的位置、各個(gè)按鈕位置、操作界面及按鈕的形狀、顏色及大小。

1.2心理因素方面

人們的心理受外觀造型設(shè)計(jì)影響。不同形態(tài)給人帶來的感覺也是不一樣的，如流線型輪廓外觀給人帶來柔美親切之感、直線型給人莊重穩(wěn)定之感。因此在進(jìn)行煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)時(shí)需考慮人的心理因素。彩色具有暗示作用，不同的色彩給人的心理作用也是不一樣的。設(shè)計(jì)師通過色彩的運(yùn)用體現(xiàn)人文關(guān)懷，為了滿足操作者情感方面的需要，增加其愉悅性，多采用以淺色為主色、深色及深灰色為輔，再加入一些亮麗的裝飾色，構(gòu)建一個(gè)色彩大框架來確定煤礦設(shè)備的整個(gè)色彩。操作界面的好壞也能直接影響到操作者心理。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)力機(jī)構(gòu)較多，使得其操作界面也相對(duì)繁瑣[1]。所以應(yīng)減輕操作者不必要的壓力和創(chuàng)造出愉悅的工作環(huán)境，制作出具有良好的引導(dǎo)功能且規(guī)范合理的操作界面布局，這樣才能讓操作者保持輕松愉悅的心態(tài)進(jìn)行工作。

1.3視覺因素方面

視覺因素方面指的是美觀度。在滿足產(chǎn)品功能前提下希望對(duì)其美觀度進(jìn)行提升，通過造型設(shè)計(jì)，達(dá)到視覺美的享受[2]。如產(chǎn)品外觀造型簡潔流暢、色彩搭配大氣合理、表面工藝處理精細(xì)等，這些方面都屬于視覺因素，會(huì)直觀影響到人的視覺效果。

1.4安全因素方面

1)環(huán)境安全因素：設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先考慮安全因素。煤炭開采機(jī)械設(shè)備分為井下和井上兩種。井下煤礦設(shè)備的功能主要負(fù)責(zé)采煤、挖煤，設(shè)備運(yùn)行時(shí)灰塵較多、噪聲較大、不穩(wěn)定性因素稍高，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮地質(zhì)危害，還應(yīng)注意防塵、防爆、防噪。如為液壓支架提供工作動(dòng)力的乳化液供液泵站系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)尤其要注意防爆問題。井上機(jī)器主要負(fù)責(zé)運(yùn)煤，井上設(shè)備在太陽底下進(jìn)行，也應(yīng)注意防曬、防爆、防噪等問題。2)設(shè)備自身安全因素：在強(qiáng)化功能的同時(shí)更要重視設(shè)備的安全可靠性，在行使功能時(shí)要趨利避害，保護(hù)操作者免受因煤礦設(shè)備在特殊情況下帶來的不必要傷害。設(shè)計(jì)時(shí)要注意包裹的外殼，通過做一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)改變外殼的強(qiáng)度、厚度、硬度，找出實(shí)用且適合的材料。

2美觀性原則

美觀是機(jī)械產(chǎn)品藝術(shù)造型中“精神功能”的美學(xué)要求[3]。美觀性即視覺美，將美學(xué)知識(shí)運(yùn)用到設(shè)備設(shè)計(jì)中，使設(shè)備與美達(dá)到結(jié)合與統(tǒng)一，即造型要素與美學(xué)原則的統(tǒng)一。只有選料準(zhǔn)確、形態(tài)優(yōu)美、色彩和諧的產(chǎn)品才能滿足人們的審美性能指標(biāo)，才能達(dá)到人們生理與心理的最高需求。本文通過材料美、形態(tài)美、色彩美等角度闡述煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)的美觀性原則。

2.1從材料角度考慮其美觀性

常見的材料有人造材料、金屬和非金屬等，不同材料體現(xiàn)不同特性，如金屬給人厚重堅(jiān)硬的質(zhì)感，塑料給人輕盈清脆的質(zhì)感。在選擇材料時(shí)需選擇正確美觀的材料，再用正確的方法去處理材料，才能塑造真正的美。

2.2從形態(tài)角度考慮其美觀性

形態(tài)與美是相輔相成的關(guān)系。在設(shè)計(jì)形態(tài)時(shí)首先需考慮操作者的需要和使用環(huán)境，化簡為繁，使形態(tài)設(shè)計(jì)完美體現(xiàn)設(shè)備的功能和結(jié)構(gòu)，簡單的幾何形態(tài)設(shè)計(jì)凸顯大氣，體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)有序的工業(yè)精神。此外，可利用形式美法則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3從色彩角度考慮其美觀性

“形是體，色是衣”，好的造型不僅要求形體美，還應(yīng)包括色彩美[3]。產(chǎn)品的色彩與表觀質(zhì)量直接相關(guān)，是造型設(shè)計(jì)的重要方面[4]。對(duì)于色彩的應(yīng)用，首先，應(yīng)該是色彩的使用與整體造型相結(jié)合，要達(dá)到一種和諧的美感[5]；其次，要考慮色彩的明度、純度、色相，不同的明度、純度、色相對(duì)人的心理產(chǎn)生不同的影響，考慮使用環(huán)境，煤礦設(shè)備的用色規(guī)律一般分主色、輔色、裝飾色。避免造型色彩顯得花亂，顏色不得超過四種；最后，色彩的運(yùn)用需要根據(jù)企業(yè)文化、當(dāng)?shù)亓?xí)俗、操作者的訴求等多種因素的考慮再確定。

3功能性原則

功能決定形式又高于形式，功能性是煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)的最主要目的和基本要求，在煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)中起到本質(zhì)和決定性作用。功能性可通過材料、結(jié)構(gòu)、色彩三個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.1從材料體現(xiàn)功能

不同材料有著不同的結(jié)構(gòu)，不同的結(jié)構(gòu)塑造不同的形態(tài)，材料、結(jié)構(gòu)等有關(guān)構(gòu)成形態(tài)的因素均為物理功能。找準(zhǔn)設(shè)計(jì)材料可以有效保證使用性能和使用壽命，確保功能性的同時(shí)還可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。由于使用環(huán)境影響，在煤礦設(shè)備設(shè)計(jì)選擇材料時(shí)除了注重環(huán)保，還要考慮防爆防震防噪防濕等特殊情況。一是增強(qiáng)材料的許用應(yīng)力，確保在承受范圍從而保護(hù)其基本結(jié)構(gòu)；二是注意濕度和溫度的需求，過熱或過冷的地方需要導(dǎo)熱率低的材料，濕度大的地方需要耐腐蝕的材料；三是考慮巖層的地質(zhì)災(zāi)害，如井下的液壓支架，為防止因采煤后引起的地面塌陷問題，起支撐作用，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮機(jī)器的強(qiáng)度硬度；四是選材隔音效果要好，復(fù)合材料能降低噪音的傳導(dǎo)，從而起到較好的隔音效果。材料影響功能，材料選對(duì)了才能發(fā)揮功能的效能從而錦上添花。

3.2從結(jié)構(gòu)體現(xiàn)功能

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為造型設(shè)計(jì)與技術(shù)生產(chǎn)之間的橋梁，主要滿足產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)，使設(shè)計(jì)達(dá)到生產(chǎn)要求[2]。形式包含結(jié)構(gòu)，形式符合功能。基本功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵[6]。煤礦設(shè)備通常為大型設(shè)備，重量外形極其大，在設(shè)計(jì)時(shí)可部分調(diào)整更改結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)實(shí)用性、科學(xué)性，增加并改進(jìn)可拆卸功能，便于運(yùn)輸、拆卸簡單及清潔方便。除了運(yùn)輸功能外，挖煤的設(shè)備硬度要夠，煤礦本身是個(gè)固態(tài)且硬的材質(zhì)，一定要考慮好每個(gè)位置需要什么功能，每個(gè)功能符合什么材質(zhì)，每個(gè)材質(zhì)需要怎么選擇并維護(hù)，這些都是功能的體現(xiàn)。

3.3從色彩體現(xiàn)功能

色彩本身具有一定的語意功能。如黃色、黑色相結(jié)合一般給人警示的作用。針對(duì)危險(xiǎn)系數(shù)極高的煤礦設(shè)備部分，有其標(biāo)準(zhǔn)的顏色規(guī)范，通過顏色起到警示作用。煤礦設(shè)備在使用警示色彩時(shí)，一定要采用標(biāo)準(zhǔn)的煤礦設(shè)備警示色，展現(xiàn)其警示功能。

4綠色環(huán)保原則

在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)，綠色環(huán)保理念需貫穿整個(gè)過程，如煤礦設(shè)備設(shè)計(jì)初期時(shí)就需考慮結(jié)構(gòu)、材料、制造、包裝、行銷運(yùn)輸、使用后的回收及廢物處理等，環(huán)保理念很重要，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮其安全性、節(jié)能性、生態(tài)性、社會(huì)性。要考慮設(shè)計(jì)成本，如何做到循環(huán)性利用、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、節(jié)約成本、回收性強(qiáng)，這些都是必要的考慮因素。

5易用性原則

易用性設(shè)計(jì)原則體現(xiàn)在煤礦設(shè)備形態(tài)設(shè)計(jì)、人機(jī)界面、管道線路和電路的梳理中。易用性不單單強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的操作性，其還注重用戶使用產(chǎn)品的心理反饋，注重心理需求的滿足[7]。有的煤礦設(shè)備的造型設(shè)計(jì)包含操作臺(tái)、控制面板和操縱機(jī)構(gòu)，如何讓煤礦設(shè)備簡潔易用、高效率，是一個(gè)值得深思的問題，為此設(shè)計(jì)者需要在設(shè)計(jì)時(shí)了解使用者的心理需求和行為需求，使設(shè)計(jì)的煤礦設(shè)備與使用者之間建立一種有機(jī)關(guān)系。很多煤礦設(shè)備系統(tǒng)包含管道線路和電路，為防止管路、線路、電路擺放得雜亂無序的情況，需要設(shè)計(jì)簡單易用的小結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行梳理。煤礦設(shè)備的復(fù)雜性要求在設(shè)計(jì)時(shí)要利用好人機(jī)工程學(xué)原理，堅(jiān)持“以人為本”為核心，堅(jiān)持易學(xué)、高效、容錯(cuò)、宜記，最終使人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)達(dá)到有機(jī)統(tǒng)一。

6結(jié)語

本文通過形態(tài)、色彩、材料等多個(gè)角度進(jìn)行研究，得出煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)五項(xiàng)原則。在五項(xiàng)原則的規(guī)范下進(jìn)行設(shè)計(jì)，有利于減輕工作環(huán)境帶來的疲乏與精神負(fù)擔(dān)，提高效能，避免事故的發(fā)生，更好滿足煤礦生產(chǎn)與安全需要。在設(shè)計(jì)煤礦設(shè)備造型時(shí)，由于設(shè)備的功能不同，操作者的需求不同，肯定會(huì)遇見各種各樣的難題，設(shè)計(jì)者可通過以煤礦設(shè)備造型設(shè)計(jì)的五項(xiàng)設(shè)計(jì)原則為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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作者：陳金利 馬彧 單位：天津工業(yè)大學(xué)