工业设计中的工程机械产品外观造型设计探究

解熙旺  李松 

摘要：工业设计在工程机械领域中起着至关重要的作用，其外观造型设计不仅关乎产品的市场竞争力，也直接影响用户的操作体验和安全性。本研究旨在探讨如何通过创新的工业设计方法优化工程机械的外观造型，以提升其功能性、安全性及美观性。通过分析当前的设计趋势和用户需求，研究将提出一系列针对性的设计策略和解决方案，旨在推动行业的可持续发展并增强产品的市场竞争力。

关键词：工业设计；机械产品；外观造型

一、工程机械产品的设计要素

在工程机械产品设计中，结构设计、功能性设计、安全性设计及美观性设计是确保产品全面性能和市场适应性的关键要素。结构设计强调使用高强度材料和优化机械构架来确保产品在高负荷和恶劣环境下的耐用性与稳定性。功能性设计则侧重于通过创新提升机械的性能和效率，涉及动力系统、操作效率及能源消耗，确保产品符合现有及未来技术需求。安全性设计关注于提高操作安全，通过设计合理的控制系统、紧急停机功能及操作员保护措施，以适应机械在复杂环境中的使用需求。美观性设计则通过人体工程学原则优化产品外观，不仅提升用户体验，还增强品牌识别度和市场竞争力。这些设计要素共同作用，确保工程机械产品能够高效、安全且具有吸引力地满足市场和用户的期望。

二、设计流程与方法

（一）设计研究

在工程机械产品的设计流程中，设计研究是基础且关键的步骤，旨在深入理解市场需求、用户期望和竞争环境，以指导后续设计决策和创新。市场调研侧重于收集市场趋势、行业标准和增长机会的数据，帮助设计团队识别驱动需求的因素和技术变革，预测市场方向。用户研究通过访谈、问卷、观察和测试收集关于用户与机械互动的信息，确保设计的实用性和用户友好性。竞品分析则评估类似产品的设计优缺点，识别创新趋势和常见问题，从而推动设计创新，避免缺陷，吸取成功经验。整个设计研究过程为产品设计提供了扎实的数据支持和市场洞察，确保解决方案的市场竞争力和用户满意度[1]。

（二）创意发展

创意发展是工程机械产品设计中的核心阶段，专注于通过创新思维产生新的设计理念。该阶段通常从“思维风暴”会议开始，设计团队成员自由提出各种创意，无论传统或创新。这种开放式讨论激发创造力，促进新思路和解决方案的产生。随后，团队筛选并将这些创意转化为具体的设计概念，评估每个概念的技术可行性、成本效益和市场潜力，确保选择的方案既创新又实用。设计团队接着利用草图、3D建模和原型模拟等视觉化工具细化和优化设计概念，这有助于直观评估方案并及早发现并调整潜在问题[2]。此外，创意发展阶段常需要跨学科合作，整合工程、市场和用户体验等领域的专业知识，以丰富和完善设计。

（三）原型制作

原型制作是工程机械产品设计流程中关键的一步，用于将设计概念转化为可测试的实际模型。这一过程从筛选符合技术要求和市场需求的设计方案开始，设计团队利用计算机辅助设计（CAD）软件详细制定技术蓝图。随后，选择适合的原型制作技术如3D打印、CNC机床加工等，根据蓝图构建初步物理模型。每种技术根据需求优化设计细节，如3D打印适用于快速迭代复杂形状，而CNC加工适合制造高精度部件。完成原型后，进行功能性和用户体验测试，包括机械性能、耐用性和安全性评估，以及操作界面和舒适度的用户反馈。测试结果帮助识别并改进设计问题，如调整结构尺寸或优化材料。通过多轮迭代，原型逐步接近最终产品形态，为量产阶段做好准备。

（四）用户测试

用户测试是设计流程中关键步骤，直接关联产品是否满足终端用户需求。通过此测试，设计团队收集关于产品性能、操作界面、用户体验和安全性的实际反馈，为优化产品设计提供关键数据。测试开始前，需设定目标、方法，选择代表性用户群体，设计测试场景，并准备评估工具[3]。用户被邀请操作原型机或近完成产品，执行实际任务，团队观察操作流程，记录问题，收集反馈。此包括机械效率、响应速度及用户操作的直观性和舒适性评估。数据分析后，识别并改进设计中的问题，可能包括界面优化、控制系统调整或安全功能增强。用户测试的结果不仅验证设计的实用性，还强化市场竞争力，确保产品满足或超越用户期望。

三、设计中的挑战与解决方案

（一）处理设计与功能之间的冲突。

在工程机械产品设计中，设计师需要在美观性和实用性之间找到平衡，确保产品既符合市场的审美需求，又能高效地完成预定的功能任务。首先，解决设计与功能冲突的一个有效方法是跨学科团队合作。设计师、工程师以及市场专家应共同参与设计过程，从各自专业的角度对产品进行评估。通过这种协作，可以确保设计不仅在外观上吸引用户，而且在技术和功能上也是高效可靠的。其次，采用模块化设计也是解决功能与美观冲突的一种方式。通过设计可互换的模块部件，可以在不牺牲机械性能的前提下，提供多种外观选项。这不仅增加了产品的灵活性，也满足了不同用户对机械外观的个性化需求。最后，持续的用户反馈和市场研究同样重要。通过不断地收集和分析用户反馈，设计师可以了解哪些设计元素最受欢迎，哪些功能需要改进，从而逐步调整设计以更好地满足市场和用户的需求。

（二）适应不同市场和法规的需求。

在工程机械产品设计中，适应不同市场和法规的需求是一个显著的挑战。首先，对于法规的适应，设计团队需要详细了解和分析目标市场的法规和标准。这包括环保法规、安全标准和质量控制等。例如，欧洲市场对机械设备的环保要求极为严格，设计时必须考虑如何减少排放和噪音。通过合作与当地法规顾问或利用专业的法规数据库，可以确保设计从一开始就符合所有相关的法律和标准。其次，针对不同市场的需求，设计师需要进行市场分析，了解不同地区用户的特定需求和偏好。例如，一些市场可能更倾向于高效能的机械设备，而其他市场则可能更看重设备的耐用性或成本效益。这种理解可以通过市场调研、客户访谈和竞品分析等方法获得。基于这些信息，设计团队可以调整产品的功能、外观和性能，以更好地适应特定市场的需求。

（三）利用新材料和技术优化设计

随着科技的快速发展，新材料和技术的引入不仅提升了产品性能，还增强了环境可持续性和成本效益。使用新材料如碳纤维和高性能合成材料可以减轻设备重量，提高燃油效率和操作灵活性，同时具有更好的耐腐蚀性和耐磨性，延长设备使用寿命并降低维护成本。技术创新，尤其是数字技术的整合，通过计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE），提高了设计准确性并缩短了开发周期。物联网（IoT）技术实现了设备的智能监控和维护，增强了用户体验和设备运行效率。此外，3D打印技术改革了机械设计，使得复杂组件的生产更经济高效。持续关注如人工智能（AI）和机器学习的新兴技术，也至关重要，这些技术为设计提供数据驱动的洞察，优化决策并在使用期间调整性能和预测故障。

四、结论

在工程机械产品开发中，工业设计的角色至关重要。它不仅影响产品的市场竞争力，还直接关联到用户的操作体验和产品的安全性。通过本文的分析，我们可以看到，工业设计整合了结构设计、功能性、安全性以及美观性等多方面因素，使得产品不仅实用，还符合市场需求和用户期待。总之，通过积极应对这些挑战，并采用上述策略，设计师可以确保工程机械产品设计的高效性和创新性，从而在激烈的市场竞争中占据优势，推动行业的持续进步和发展。

参考文献：

[1]倪仁杰. 工业设计中的轻工产品外观造型设计研究——以LED导向灯箱为例 [J]. 轻纺工业与技术, 2020, 49 (10): 117-118.

[2]陈成春. 议机械工程设计中创新思维的运用 [J]. 时代汽车, 2020, (19): 107-108.

[3]陈言光,张丽. 工程机械产品外观质量改进的系统方法 [J]. 装备制造技术, 2016, (05): 116-118.