激光切割機造型設計研究

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摘要：隨著激光切割機裝備技術的發展，產品造型同質化和品牌特色不明顯成為一個需要解決的問題，在滿足加工功能的前提下，需要進一步提高裝備類產品外觀和風格化的研究。通過對CMF設計方法的分析和研究，提出了基于CMF的激光切割機造型設計方法和策略。通過對競品產品和品牌分析的基礎上，提出產品風格定位，采用CMF設計方法對激光切割機造型系列化設計，提升了機械裝備產品形象的統一，塑造了產品獨特的視覺形象。為同類型機械裝備的CMF造型設計提供了參考。

關鍵詞：工業設計;CMF;品牌;產品視覺形象;產品風格

激光切割機作為機床類產品，是先進制造技術的基礎和體現。隨著社會經濟的不斷發展，世界機床產品市場開始了新一輪的以外觀設計為主題的競爭[1]。特別是我國相關產品的技術層面有了很大的提升，產品的加工精度和加工質量上有了質的飛躍。但在產品外觀設計上，外觀單一化，色彩應用單一，表面處理工藝等方面缺少從產品系列、產品理念和品牌特色的高度進行產品設計策略開發。產品品牌特色不顯著，產品外觀給人還是一個冰冷的加工機器，從色彩和形象上不能給人產生良好的感官體驗，把產品的品質、可靠、精致、美感傳遞給用戶。CMF（Color，Material，Finishing）設計的研究應用，我國相對歐洲、日韓國家起步較晚，現在越來越多的企業和設計公司成立了CMF設計部門。CMF從時尚產品逐漸起發，逐漸受到手機、家電類消費產品領域的重視。在機械類產品領域也逐漸受到關注。國內目前對激光切割機類型的產品研究主要集中在造型要素、色彩、產品DNA等方面的研究。趙璽等[2]通過對數控機床色彩設計特點和色彩設計影響因素的分析，明確了數控機床的色彩設計對用戶操作的作用和未來改進方向。袁雪嬌等[3]通過對國內外機床進行分析，總結出形態和色彩要素，并總結數控機床形態的發展趨勢及配色規律。等[4]通過對研究目標用戶對產品CMF的綜合感性信息的研究，根據用戶感知的CMF意向圖、色彩提取分析、配色示意圖和產品CMF綜合意向，設計師利用這些信息對所設計的產品進行色彩方案設計，從而減少設計師在CMF設計過程中的主觀性，從用戶感知的角度，探討了感性信息的情感化設計。這些理論和實踐可以有效指導機床的造型設計。但從CMF角度系統對激光切割機造型研究卻不多，目前CMF理論還主要應用在家電和汽車內飾行業領域。因此，通過在研究CMF理論的基礎上，從產品系統化設計的角度對激光切割機的品牌和產品風格進行定位，通過CMF的設計研究，完成產品的差異化設計和產品形象的定位。

一、CMF理論

從工業大革命開始，產品設計和生產就開始追求大批量生產，生產企業為了增強市場利潤降低成本，在滿足功能和結構的基礎上，盡量簡化產品的表面處理[5]。在產品供不應求的大背景下，消費者關注的是產品的功能、結構、質量和價格。特別是機械裝備類產品是功能和技術主導性的產品，產品的造型往往是最后“一件外衣”。但隨著社會、文化和經濟的迅猛發展，消費者購買產品的指標不再是單純的功能技術，更加注重產品的品牌、造型的美觀化、情感化。對于企業來講市場競爭不斷加劇，技術同質化，品牌產品無特色是目前面臨的問題。這個時候從企業文化、品牌、產品系統設計就變得越來越重要。在產品造型設計細分中，通過對產品設計中的色彩、材料和加工等設計對象的造型細節處，更加能滿足產品整體形象需求和塑造。Color（色彩）、Material（材料）及Finishing（表面處理工藝）一起稱為CMF。CMF設計在歐洲發展較早，我國目前在企業內部設計中慢慢細分出來，突出了CMF在當今設計中的重要地位。如果僅僅從翻譯去理解CMF設計很難把握設計的精髓和核心。需要我們把企業、品牌、產品形象、產品元素聯系在一起，從系統的角度去理解和實踐CMF內容[6]。CMF主要內容包括：（一）CMF設計是基于對色彩、材料、表面處理工藝的視覺認知和情感體驗，對產品外觀形態元素進行再設計的過程；（二）CMF是一門設計細分學科，以美學為基礎，創新為準則，通過設計將色彩、材料、工藝三者結合，賦予產品新的品質和規格，在同種產品上塑造出不同系列感的產品外觀，從而滿足用戶多樣化的需求；（三）CMF是現在企業提升內在品牌價值與外在產品形象特征的重要手段。企業可以通過CMF研究，形成獨有的CMF設計語言，進而轉化為產品品牌設計語言，提升品牌形象，增強市場競爭力。

二、CMF設計應用流程

（一）設計分析研究：主要包括企業文化梳理、品牌價值和文化、產品形象關鍵詞提取、CMF趨勢分析；這一步是非常關鍵的一步，企業的文化和品牌價值往往是抽象的，而產品的外觀形態、色彩和表面處理工藝是具象可感知的，這之間需要通過感性詞匯進行視覺的轉化。從而形成企業品牌視覺形象的感性詞匯庫，并通過單個產品和家族系列化產品進行應用，形成統一中有變化的視覺感受。需要企業設計部門進行系統的CMF設計研究，從產品使用環境和CMF發展趨勢上進行展開研究，及時采用新的色彩和表面處理工藝對產品進行創新。在這一過程中可以利用情感設計、感性工學等方法對CMF進行設計研究。Yu-MingChang[7]運用人機工學以及感性工學建立了情感識別感知模型，方法可用于評估情感設計產品的模糊界定，為產品的改良優化設計方法研究分析用戶視覺認知生理反應提供一定的基礎；白仁飛[8]以感性工學研究為基礎采集感性詞匯和產品樣本并通過感性意象要素、語義分析、分解產品設計要素等方法，以提高用戶感性以及精神需求與設計要素的匹配程度；等[9]從工業裝備CMF設計研究入手，將人們對裝備精度、沉穩等視覺感知轉化到設計方案。在研究視覺重量感知特征要素的基礎上提出了基于視覺重量感知的大型裝備CMF設計方法，從而利用多維度語義空間對裝備CMF設計的視覺感知進行了標定。需要充分利用新的研究方法和成果應用于企業CMF設計研究中。對于企業設計部門，需要持續對新材料新工藝關注，研究色彩趨勢和情感語意，并能夠和品牌文化、產品形象塑造相適配，通過CMF形成具有品牌個性的產品形象系統設計。對產品的家族化、系列化提供有力支撐，強化產品形象理念，提升產品競爭力。（二）CMF策略實施：在產品創意和設計過程中，把CMF設計融入到造型設計中，在方案設計過程中通過CMF變化去實現產品的視覺形象設計。1.色彩：色彩是CMF中最最具吸引力的一項，也是最能引起人的視覺注意力的重要因素。在色彩設計的過程中，需要根據產品的色彩屬性和色彩心理意象結合，在色彩的效果上結合品牌形象定位和產品形象定位展開。在色彩應用的過程中，需要考慮色彩的數量、色彩的面積、色彩的對比效果。在系列設計中需要考慮色彩的統一于變化，通過局部的色彩圖形形成家族特色或產品系列感。通過色彩的應用特點可以形成品牌的獨特個性，形成產品家族基因。2.材料：材料是切割機造型設計的載體和物質基礎，在結構和強度上應該符合機械設計加工工藝、性能、品質和穩定性等方面的需求。同時產品設計過程中還需要關注材料給人的觸覺、視覺等感官上的體驗，即材料意向。材料意象是一種建立在生理之上的心理感受，是用戶在接觸產品時通過觸覺感受、視覺感受所發生的生理反應所作出對產品材料產生的心理認知，是材質借助質感、觸感肌理等客觀信息傳遞給人腦后造成的感性反映[10]。材質意向的評價可以通過設計方案形成后，從企業管理、市場營銷、設計團隊等群體選取人員通過李克特量表進行感官的意向評價，為CMF設計方案選擇提供依據和參考。3.工藝：主要是指產品的表面裝飾工藝。表面工藝的處理對產品能夠起到裝飾和保護的作用。產品設計師關注的是表面裝飾工藝的視覺感受和形象，通過表面工藝的應用提高產品的外在感官品質表達。在應用的過程中，需要整體考慮品牌特色和產品形象系統的要求，形成統一的視覺應用效果，避免喧賓奪主。讓材料、色彩和表面工藝為產品形象服務。（三）CMF實現：在機械設計和產品設計的協同下，根據產品和品牌形象定位，選擇材料和通過產品樣品制作，實現材料、表面工藝的效果處理，在這一過程中需要及時制作材料小樣，并及時進行設計評價，不斷通過改良和優化CMF的設計方案，最終實現產品的大批量生產。在CMF設計過程中，設計師在制造企業、材料供應商之間起到關鍵的橋梁作用，并能夠協同機械設計、市場營銷多部門，確保CMF設計方案的實施和最終效果實現。在設計過程中，強調通過CMF的設計進行產品的差異化，同時去塑造產品的視覺風格形象，并保持和企業品牌的內在價值相統一。

三、激光切割機造型設計

以某品牌激光切割機造型設計為例，通過調研分析對品牌文化和產品形象進行梳理，并形成整體的品牌意象詞匯，然后通過競品的分析，梳理出行業當前CMF的設計趨勢，形成產品設計風格。在設計風格指導下確定激光切割造型機系列設計的CMF設計方案，最終完成激光切割機的整體造型設計。（一）激光切割機基本組成首先對激光切割機進行資料的收集，通過實地考察和調研，收集了國內外知名品牌的激光切割機造型設計資料。對激光切割機的基本組成進行分析。企業設計師對產品相對熟悉，如果是外包的設計專業機構，設計師對相關產品可能具有一定的經驗，但對某一個具體的產品往往不夠熟悉和了解，這需要相關的設計師團隊充分了解激光切割機基本的結構、功能和工作原理的了解，這個開展后期設計工作的基礎，如圖1。激光切割機主機一般包括工作臺、機床底座、氣閥控制系統、運動機構、切割頭、Z軸隨動機構和數控系統。根據不同的價位和檔次，工作臺有開放式和封閉式。數控系統和工作臺集成到一起，造型更加完整將會是高端產品造型的趨勢。封閉式和集成化是企業產品升級的方向。（二）品牌文化與產品形象品牌文化是企業在經營過程中逐漸形成的文化積淀，它代表著品牌自身價值觀和世界觀，是產品設計創新的源泉，對產品設計開發活動具有重要的指導[11]。為了進一步體現該品牌的產品形象和品牌訴求：品質就是企業最好的品牌。經過對現有市場上國內外品牌的競品分析梳理，對產品形象的造型風格、色彩風格等方面進行分析研究，形成對競品的整體品牌形象印象，圖2為競品產品品牌形象圖板。此基礎上針對該品牌特點確定打造專業、創新和現代工業高品質產品理念。然后通過對企業文化的全方位梳理定位，結合企業產品開發的目標，定位于：突出硬朗的工業風、國際化、精密制造、家族化和系列化的品牌形象，樹立引領行業趨勢的造型形象特征。根據品牌形象定位，結合產品風格趨勢矩陣圖，產品形象在視覺效果上，簡約理性的造型風格成為趨勢，在理性的同時，又注重細節處理。通過色彩和造型的處理形成產品的獨有的CMF感官語言：理性的、簡約的、硬朗、國家化、精致感。這種造型語言又和產品的形象氣質相吻合。圖3為產品風格矩陣圖。根據產品風格矩陣圖的定位展開激光切割機的造型設計開發。（三）CMF設計人類生活的世界是豐富多彩的，人們通過色彩來表達和傳遞情感，也積累了很多視覺經驗[12]。色彩能夠對產品的形態視覺體驗產生影響，是CMF設計中最為感性的元素，也是在產品形象設計中最容易吸引消費者的部分。在激光雕刻機造型色彩的應用上，色彩劃分明確。主色以不同明度的灰色系或彩色為主。深灰色系給人沉穩內斂的氣質，可作為主色大面積鋪墊。淺灰色系相對深色系的沉穩更多了一點純凈透氣的視覺印象，往往給人以科技感和未來感。配色系以彩色為主，色彩醒目起到點綴、變化的作用。主要有橙色、黃色、紅色、藍色、綠色，通過項目調研和分析，不同的色彩配色比例也不相同。橙色和主色淺灰色或深灰色進行搭配，橙色作為裝飾色彩與主色配比15%到25%之間。表一為主色搭配信息表。材料的感覺特性是一種心理感受。不同的材質給人不同的視覺感受。金屬具有人造、堅硬、光滑、理性等感覺；玻璃：高雅、明亮、光滑、時髦等；塑料：人造、輕巧、細膩、艷麗等[12]。機床的殼體材料以鈑金為主，板件表面噴涂油漆、烤漆，為增加精致感和時尚科技感，局部材料可進行鏡面不銹鋼、金屬拉絲等表面工藝技術。為增加安全性和操作過程中的可視化，激光雕刻切割機的窗戶和門的面積變大，有一體化的造型趨勢；亞克力在操控界面和局部鈑金表面應用，增加表現的光影層次，給人絢麗和細膩的視覺感受，豐富了機床的視覺感受，給人高品質的體驗。通過分析，在方案的設計中，采用金屬、塑料、玻璃多材質綜合運用，采用不用的表面處理工藝，去塑造科技、簡約、品質的視覺印象和產品的整體形象相一致，如表1。（四）方案設計根據產品風格和CMF的特點，開始方案創意，繪制不同的造型方案進行設計評價。充分把造型的型面和色彩材質相結合，圖4為部分初期草圖方案繪制。在方案的繪制過程中，不斷推演造型和CMF的處理視覺效果。動感斜線切割、醒目配色帶狀應用，整體去塑造硬朗的工業風、簡約、精密的產品形象。在方案CMF設計的過程中，結合企業的標準色進行設計展開，如圖5為紅色和黑色為主的搭配方案，配以小面積不銹鋼亮條，造型簡約精致。四套不同CMF的方案進行設計評價，在經過企業管理者和生產技術、銷售等部門共同評審的情況下，選擇一款符合企業產品形象的CMF造型方案，并在系列設計中進行CMF的拓展，形成家族化系列化的設計風格，如圖6。

在國內外激光雕刻機需求不斷發展快速增長的時期，產品造型設計已經不單單是形態的求新求異。如何通過設計手段去塑造產品的品牌文化、促進產品形象的提高，促進產品形象的個性化和獨特性已經是國內外企業在發展過程中要思考和面臨的問題。文中研究了CMF的設計理論，提出了把CMF和產品品牌形象相統一的設計方案，并通過激光切割機為例，對產品造型過程進行了分析，為類似產品的設計創新提供參考。

作者:李響 趙虎 單位:安徽工程大學藝術學院