工业产品造型设计应考虑的主要因素

第1章　概　论

1．1　工业产品造型设计简介

工业设计是随着社会发展、科学技术进步和人类进入现代生活而发展起来的一门新兴学科。它以材料、结构、功能、外观造型、色彩及人机系统协调关系等为主要研究内容，工业产品造型设计是工业设计的重要组成部分。工业产品造型设计并不仅仅是工程设计和结构设计，它同时还承载着功能价值、美学价值、人性价值等因素，是一种创造性的系统思维和实践活动。

在工业产品造型设计中，不仅要求对机能形式、结构形式、美学形式等应有一定研究，同时也要求对生产、人体科学、社会科学、设计方法论等有比较全面的了解，而不应单纯地理解为外观形态和色彩设计。尽管设计也是一种以视觉感受为基础的造型活动，但它已超越产品形态的生成、变换和表达范畴。工业产品造型设计强调应用空间造型设计的原则和法则处理好各种产品的结构、功能、材料同人、环境、市场经济等的关系，并创造性地将这些关系协调地表现在产品的结构造型上，从而开发出具有时代感的现代工业产品。

工业产品造型设计是一种狭义的工业设计，广义的工业设计概念则包括以下3个基本方面内容：

①物质生活消费品、工业设备、商业和服务设备、运输设备、科教设备及军用品等的造型设计。

②产品包装、广告、海报及招贴等的视觉传达设计。

③工作环境、生活环境的规划和设计。

随着对工业产品造型设计研究的不断深入，无论其理论体系还是实践范畴都得到了飞速的发展，而且其应用范围也越来越广泛。工业产品造型设计涉及的产品范围包括人类生活的各个方面，它是对所有的工业产品造型设计的总称，既包括人们每天接触的日用工业产品，也包括生产这些产品所需要的机械产品和用具等；同时还包含工业产品的“软设计”，如产品的包装设计、形象设计和操作界面设计等。这一设计范畴已有足够广泛的应用空间，小到钉子、别针，大到喷气式飞机、宇宙飞船、万吨巨轮等的设计和制造，都属于工业产品设计的范畴。

工业产品造型设计是一门涉及工程技术、人机工程学、价值工程、可靠性设计、生理学、心理学、美学、市场营销学及CAD等领域的综合性学科。它是技术与艺术的和谐统一，是功能与形式的和谐统一，是人—机—环境—社会的和谐统一。

1．2　工业产品造型设计的发展概况

工业产品造型设计的发展历史一直与政治、经济、文化和科学技术水平密切相关，与新材料的出现和新工艺的采用相互依存并受人类审美观的直接影响。在工业革命以前的数千年人类发展史中，工具和用品的发展一直沿袭一条融设计、生产和销售为一体的工匠模式。

随着商业和贸易的发展以及科学技术水平的不断提高，设计逐渐从作坊走向社会。《营造法式》和《天工开物》这样一些传播技术的设计资料都为传统手工艺向现代设计过渡作出了很大贡献。工业革命使手工作坊走向不断扩大的机械化生产，劳动生产力在这一变革中得到空前提高和解放。生产的过程被分解为多套工序必然导致设计与制造的分工，这是推动工业产品造型设计逐步形成专门学科的最主要因素。设计反映时代物质生产和科学技术的水平，它既体现人民生活方式和审美意识的演变，又体现社会生产水平和人在自然界所处地位的变迁，并与社会的政治、经济、文化、艺术等方面有密切关系。各国不同的社会历史发展过程，形成了各自不同的工业产品造型设计发展轨迹。工业产品造型设计大致可划分为以下3个发展时期：

1．2．1　第一时期——19世纪中叶至20世纪初

19世纪中叶西方完成了产业革命，随着工业化生产发展，原来落后的手工业生产方式的产品设计已不能适应时代发展需要。尽管当时的生产已由手工劳动演变为机械化生产，但在产品造型上只满足于借助传统样式做新产品外观造型，从而使具有新功能、新结构、新工艺、新材料的产品与其外观样式产生极大不和谐。这种简单地把手工产品造型直接搬到机械化生产的工业产品上给人以不伦不类、极不协调的感觉，如最初汽车的马车形造型。19世纪中后期，英国工艺美术家和空想社会主义者威廉·莫里斯（William Morris，1834—1896）倡导“艺术与手工业劳动”运动，他深信人类劳动产品如不运用艺术必然会变得丑陋，认为艺术和美不应当仅集中在绘画和雕塑之中，主张人们努力把生活必需品变成美的艺术品。但是，他又把传统艺术美的削弱和破坏片面地归结为工业革命的结果，主张把工业化生产退回到手工业方式生产，这显然是违背时代潮流的。尽管如此，莫里斯的主张还是从一个侧面向人们提出挑战——工业产品必须重视研究和解决工业化生产方式下的造型设计问题。

19世纪末及20世纪初，以法国为中心的“新艺术运动”在欧洲兴起。在这一运动推动下，欧洲的工业产品造型设计掀起新的高潮。继德国工业者联盟（类似于工业产品造型设计学术团体）在慕尼黑成立之后，奥地利、英国、瑞士、瑞典等国相继成立类似组织，许多工程师、建筑师和美术家都加入了这一行列。他们相互协作，开创了技术与艺术相结合的活动，从而使工业产品质量提高并在市场上增强了其竞争力，逐渐为工业产品造型设计的研究、发展和应用奠定了基础。

1．2．2　第二个时期——20世纪20年代至50年代

市场经济的高速发展和国际贸易竞争的需要为工业产品造型设计进行系统教育创造了条件，在发达资本主义国家先后陆续建立了工业产品造型设计学校或专业。当时，建筑师、建筑教育家格罗皮乌斯（Walter Gropius，1883—1969）于1919年4月1日在德国德绍首创工业产品造型设计学校——包豪斯（Bauhaus）设计学院。该校致力于培养建筑设计师和工业产品造型设计师。他们的办学思想十分明确，即以工业技术为基础、以产品功能为目的把艺术和技术结合起来，从而通过教育实践和宣传来推动工业产品造型设计的研究和发展及其在生产实践中的应用。他们号召：一切有志于工业产品造型设计的建筑家、艺术家、教师和有抱负的企业家要“面向工艺”，均应积极促使新技术与艺术的结合，创造出符合时代要求的新品种，为实现优质工业造型而努力。包豪斯学院的产生是现代科学技术与艺术相结合的必然结果，在它十多年的发展历程中强调设计的目的是人而不是产品和以解决问题为中心的设计观，在实践中发展了现代的设计方法和设计风格，大量运用新材料和根据材料特性发展起来的新结构，从而使设计的产品具有新的使用功能和新的形式特征，使该时期的产品与旧的产品有了质的不同。如图1．1所示为包豪斯学院设计的瓦西里椅。

诚如包豪斯学派创始人格罗皮乌斯所说“我们的目标是要消除机器的任何弊端而又不放弃其任何一个真正的优点”。正是包豪斯学派这种建立在以大工业生产为基础的设计观奠定了现代工业产品造型设计的基本面貌，使包豪斯学派成为现代设计史上一个极为重要的里程碑。随后，包豪斯学院设计的许多产品盛行了几十年，如图1．2所示为米斯设计的巴塞罗那椅，目前仍被公认是现代设计的经典杰作，这充分验证了包豪斯学派设计思想和理念的正确性。毫不夸张地说，世界各国的工业产品造型设计思想多是源于包豪斯学院，包豪斯学院对世界工业产品造型设计教育的发展作出了不可磨灭的贡献。

图1．1　包豪斯学院设计的瓦西里椅

图1．2　著名的巴塞罗那椅

包豪斯学院因德国纳粹党的迫害被迫于1932年解散。格罗皮乌斯等人应邀到美国哈佛大学等院校任教，其他一些著名的造型设计教育家和设计师也相继赴美并在美国重建包豪斯学院。他们的设计实践与美国正处于上升时期的工业生产力相结合，设计出不少优秀的工业产品，在美国的工业生产中发挥了重要作用，因此美国的工业产品造型设计从一开始就以实用且合理而著称。在这一时期，美国强大的社会生产力和巨大的国内市场，给现代主义的工业设计提供了最佳机遇，工业设计师作为一种职业逐渐正式出现并得到人们的承认。以雷蒙·罗维、诺尔曼·贝尔·盖迪斯等为代表的一代设计大师，把工业设计与美国商业社会紧密结合起来，设计领域从日常用品到火车、轮船、飞机，范围非常广泛。欧洲的现代主义设计理想也正是在美国才得到了真正实现。从此，现代主义设计运动的中心由德国转移到美国。加之在第二次世界大战中美国本土未遭受破坏，第二次世界大战后工业发展较快以及处于领先地位的科学技术水平均为工业产品造型设计的发展提供了理想环境和良好条件，工业产品造型设计不仅在美国得到迅速发展，同时也对世界各国工业产品造型设计的发展起到了推动作用。美国于1929年成立工业产品造型设计学术组织，1930年有3所大学设立工业产品造型设计系，到1940年增至10所院校，至1982年已发展到60多所院校。欧洲其他国家的工业设计由于各自的文化传统和地理环境的不同也表现出不同的特点。德国的设计一直重视现代主义的功能性原则，在设计上充分发挥人机工程学作用，但由于德国的设计师更多考虑的是人的尺寸、模数的合理性等物理关系，因此，德国的设计是冷静的、高度理性的，甚至有时给人的感觉似乎是设计师缺乏对人与设计的心理关系的考虑；英国的设计古典而高贵；意大利的设计浪漫而富有文化气息。他们并不单纯地把设计当成赚钱的工具，小批量高品位具有很强的艺术性是意大利设计的特点。

北欧国家因为纬度偏高、日照时间短的原因，人们在室内生活的时间很长，使得设计与人的关系极为密切，这就要求设计必须关注人的心理感受，他们的设计多采用有机形态和原始材料，被称为“有机现代主义”。如图1．3和图1．4所示分别为丹麦B＆O公司的音响系统、保尔·汉宁森1958年设计的PH灯。这些国家的设计都充分利用现代工业设计语言来表达传统的文化特点，因此看上去都有很强的民族风格。

图1．3　丹麦B＆O公司生产的音响系统

图1．4　保尔·汉宁森1958年设计的PH灯

1．2．3　第三个时期——20世纪50年代后期至今

第二次世界大战结束后，随着科学技术发展、工业进步、国际贸易扩大，各国有关造型设计的学术组织相继成立。为适应工业产品造型设计国际交流的需要，国际工业产品造型设计协会CICSID于1957年在英国伦敦成立。这一时期，工业产品造型设计的研究、应用和发展速度很快，其中最突出的是日本，其技术和设备多从美国引进，但日本人在引进和仿制过程中注意分析、消化和改进，很快制造出了极具竞争力的产品。20世纪70年代后期，日本的汽车以其功能优异、造型美观、价格低廉而一举冲破美国优势，在世界汽车制造业中处于举足轻重的地位。日本于1952年成立工业产品造型设计协会，1953年千叶大学首届工业产品造型设计专业学生毕业。日本在引进美国、西欧有关工业产品造型设计系统理论的基础上，结合本国和世界贸易的特点发展和完善了工业产品造型设计理论。据日本工业产品造型设计振兴社统计，到1980年日本专门从事工业产品造型设计的人员已达1万名以上，设立工业产品造型设计系或专业的学校有69所，其中20所4年制本专科大学生人数达万人。正因为如此，日本工业产品才能长期以其优异的性能、美观的造型和舒适高效的使用性能占领国际市场并取得显著的经济效益。日本的成功主要靠的是在政府扶持下从设计教育入手，广泛吸收世界各国的设计和科研成果，融会贯通，通过开发设计新的产品来创造市场和引导消费。日本的成功说明发展商品经济靠的并不仅是物产和资源，而主要是靠分析市场信息、优良设计和先进技术。日本企业通过分析市场，设计了节能、廉价、新颖的产品，正好符合当时人们的生活方式，满足了市场需求。日本的产品从钟表、照相机、家用电器到汽车、轮船等都击败了欧美一些老牌工业强国，占领了世界市场。日本的一些企业如“日立”“东芝”“索尼”“尼康”“佳能”“卡西欧”“丰田”“日产”“本田”等众多的公司都已成为世界级知名企业，其成功的秘诀之一就是高度重视产品的开发和设计。如图1．5所示为佳能所产眼控对焦摄像机。

图1．5　佳能眼控对焦摄像机

我国台湾地区是从1965年才开始兴办设计教育的，前后开办了8所设计院校，截至1988年共培养出工业产品造型设计师3 050人。由于台湾重视人才培养，其产品打入了国际市场，经济有了突飞猛进的发展。我国香港地区是从20世纪70年代中期兴办设计教育的，开办了3所设计院校。由于不懈努力，其电子、服装、玩具、制革品等已畅销世界各地。

长期以来，我国内地对工业产品造型设计一直没有给予应有的重视，往往偏重于产品的技术开发而忽视产品的整体造型设计，致使我国的产品造型陈旧、色调沉闷、比例不当、形体粗笨、缺乏时代气息，严重影响了我国产品在市场上的竞争力，也影响了我国人民物质生活水平的提高。我国的工业产品造型设计不可能像美国那样极大地强调消费者需要。同时，我国的科技水平尚不够发达，不可能像西方发达国家那样快速进行技术更新。我国的工业产品造型设计正处于“亚设计”时代，即“借鉴—改进—生产”的设计流程。我国现代工业产品造型设计需要学习西方的设计经验，也需要对中国传统设计文化进行再学习，更需要从设计角度总结中国造型设计的精华。引进并消化西方先进设计养分是为了建立中国的工业产品造型设计事业，学习国外经验、研究自己历史的目的，是创造中国特色现代工业产品造型设计文化，既承认落后又坚定信心。改革开放为我国经济发展注入了新的活力，也为工业产品造型设计的发展产生了极大的推动作用。我们应积极开展工业产品造型设计教育和研究，尽快培养出自己的工业产品造型设计师，为振兴我国经济、提高我国人民的精神文明和物质文明水平作出应有的贡献。相信在不久的将来，我国必将出现一批既具有高技术水平又符合现代人们欣赏要求的工业产品，且跻身于世界名牌产品之林，同时必将涌现出一批高水平的工业产品造型设计师。

1．3　工业产品造型设计应考虑的主要因素

1．3．1　工业产品造型设计的基本要素及其相互关系

工业产品造型设计的要素，主要有功能、物质技术条件和艺术造型3个基本要素。

①功能。是指产品的功用，是产品赖以生存的根本所在。功能对产品的结构和造型起着主导和决定作用。在实际设计中如何进行功能定位和功能分析，从而找出必要功能与不必要功能，找出主要功能与辅助功能，对于产品功能的实现至关重要。

②物质技术条件。包括材料、制造技术和手段，是产品得以实现的物质基础。因此，物质技术条件是随着科学技术和工艺水平的不断发展而提高的。

③艺术造型。是指综合产品的物质功能和技术条件所体现出来的精神功能。造型的艺术性是为了满足人们对产品的欣赏要求，即产品的精神功能由产品的艺术造型体现。

产品的三要素同时存在于一件产品中，它们之间有着相互依存、相互制约和相互渗透的关系。功能需依赖于物质技术条件而实现，物质技术条件不仅需根据物质功能引导的方向来发展，而且它还受产品的经济性所制约。功能和技术条件在具体产品中是完全融为一体的。造型艺术尽管存在着少量以装饰为目的的内容，但事实上它往往受功能制约。因为功能直接决定产品的基本构造，而产品的基本构造又会对造型赋予一定约束，但也给造型艺术提供发挥的可能性。物质技术条件与造型艺术休戚相关，材料本身的质感、加工工艺水平的高低都直接影响造型的形式美。尽管造型艺术受到产品功能和物质技术条件的制约，造型设计者仍可在同样功能和同样物质技术条件下以新颖的结构方式和造型手段创造出美观别致的产品外观样式。总之，在任何一件工业产品上既要体现出最新的科技成果又要体现出强烈的时代美感，这即是产品造型设计者的任务所在。

产品造型设计是产品的科学性、实用性和艺术性的完美结合。只有如此，才能体现出产品的物质功能、精神功能、象征功能及时代性。

1．3．2　产品的功能

产品功能主要包括物质功能和精神功能两个方面。物质功能，一般是指产品的实用功能和对环境的功能；精神功能，包括产品的美学功能、象征功能和对社会的功能。物质功能和精神功能都属于功能范畴，两者是不可分割的整体。在现代产品设计中，必须把产品赋予人们的物质功能和精神功能统一起来进行考虑。

（1）实用功能

对产品而言，实用功能即是指产品的具体用途，也可把实用功能理解为作用、效用、效能，即一个产品是干什么用的。例如，杯子的功能是盛水，钟表的功能是计时，喇叭的功能是发出声音等。产品的实用功能是以一定的物理形态表现出来的，它是构成产品的重要基础。产品存在的目的是供人们实用，为了达到满足人们实用的要求，产品的形态设计就必定依附于对某种机能的发挥和符合人们实际操作等要求。又如，电冰箱的设计，由于要求有冷藏食物的功能和放置压缩机、制冷系统的要求，其产品造型就绝不应设计得像洗衣机那样。一些必须用手来操作的产品，其把手或手握部分必须符合人用手操作的要求。随着科学技术的不断发展，人们对产品的功能提出了更高的要求，由过去的一种产品一般只具有一种功能而变为一种产品可具有两种或多种功能，如有些电话已不仅仅用来通话，还可用来计时、计算和录音等。但产品的功能也不能任意扩大，因为功能多就必定会造成利用率低、结构复杂、成本上升、维修困难等方面的问题。因此，在产品设计中一定要掌握和处理好产品与人们实用特性之间的关系，有效地利用在各种环境中个别的或综合的作用，以便把产品的实用特性恰当地反映在产品的设计上，使产品正确、安全和舒适，从而更有效地为人服务。如图1．6所示为一种多功能沙发。

图1．6　多功能沙发

（2）环境功能

环境功能是指对人和放置产品（机器等）的场所的影响、周围环境条件在人和产品方面所发生的作用，其中物理要素是环境功能的主体。在产品设计中环境因素非常重要，环境的因素包括产品对使用环境的影响和对自然环境的影响。注意生态平衡、保护环境，是设计发展的方向。例如，在机车设计中要考虑路面、风景、气候、振动等对车体的影响和作用，同时还须考虑机车的废气排放、噪声、速度、流量等对环境的影响以及车身回收处理、材料再利用等方面要求。如图1．7所示为和谐号动力机车。

图1．7　和谐号动力机车

应当特别强调指出，在赋予工业产品实用功能时必须为人类创造良好的物质生活环境。随着社会的发展，工业产品造型设计满足“产品—人—环境—社会”的统一协调越来越彰显出其重要性。当世界各地越来越多地生产汽车、电冰箱时，却给人类造成了大气污染、臭氧层破坏，这些教训必须认真吸取。工业产品造型设计必须符合可持续发展战略，“绿色设计”的提出和实施是时代的需要。

（3）美学功能

美学功能是产品的精神属性，它是指产品外部造型通过人们视觉感受而产生的一种心理反应。美感来源于人的感觉，它部分是感情、部分是智力和认知。工业产品的美并不是孤立存在的，它是由产品的形态、色彩、材质、结构等很多因素综合构成的，它具有独特的形式、社会文化和时代特征。在当今社会审美功能对于产品设计来说是至关重要的。随着社会发展和物质的高度文明，人们对产品的美学功能要求也越来越高。产品的美学功能特点是通过人的使用和视觉体现出来的，因而产品功能的发挥不仅取决于其本身性能，还取决于其造型设计是否优美，是否符合人机工程学、工程心理学方面的要求。要力求设计的产品使操作者感到舒适、安全、方便、省力，能提高工作效率、延长产品的使用寿命。此外，由于产品使用者在社会、文化、职业、年龄、性别、爱好和志趣等方面的不同，必然形成对产品形态审美方面的差异。因此，在设计一件产品时，即使是同一功能也要求在造型上多样化，设计师应利用产品的特有造型表达出产品不同的审美特征。如图1．8所示为“树叶”形香皂。

图1．8　“树叶”形香皂

产品中的美学特征并非是孤立存在的，它是产品的功能、材料、结构、形式、比例、色彩等要素的有机统一。这一点将在后面的章节详细讨论。

（4）象征功能

由于教育、职业、经济、消费、居住及使用产品的条件等的千差万别，逐渐形成了一定的社会阶层，同时人们都希望自己的地位得到承认并向上一阶层迈进。地位不仅是人在社会中的位置，而且还包含某种价值观念。在日常生活中，各社会阶层的人总是以其行为、言谈、衣着、消费及象征物的使用来显示其身份或地位特征的。产品的外观造型设计风格可把拥有者和使用者的性格、情趣、爱好等特征传达给他人。例如，一个人喜欢一款运动型风格的多功能手表，就可以知道他爱好户外活动、具有青春活力；如拥有劳斯莱斯汽车，就是一个人拥有财富的象征。这些产品的档次和价值都是通过其外观造型的设计风格体现出来的，因此设计师在产品设计的过程中需通过深入的调查和分析，真正了解和掌握各消费层次的不同心理特征及其社会价值观念，恰当地运用设计语言和象征功能创造出象征人们地位上升的产品，以满足不同层次消费者对产品的心理需求。

（5）社会功能

社会功能是指产品对社会或社会环境产生的作用。其功能受民族、文化、时代和集团影响。例如，产品在整个国民经济发展中的战略地位、产品的文化、民族特点和对弘扬民族文化所起的作用、产品的可持续发展、产品在企业或集团中的形象作用等。设计师必须力求使自己设计的产品有益于社会、有益于人类的生态环境、有益于人们的身体健康。

1．3．3　产品的物质技术条件

物质技术条件是产品存在的基础，包括构成产品的材料、结构、机构和生产技术、经济性等要素。

（1）材料

造型离不开材料，材料是实现造型的最基本物质条件。以新材料、新技术引导而发展的新产品，往往在形式和功能上给人以全新的感觉。人类在造物活动中，不仅创造了器物，而且创造了利用材料的方法并积累了经验。随着材料科学的发展，各种新材料层出不穷并发生着日新月异的变化，这些都为人类造物活动创造了更加广阔的天地，如塑料材料的发明和注塑技术的成熟导致了新一代塑料制品的出现。对材料的熟练掌握是一位合格设计师应具备的职业素质之一，了解材料并合理地使用材料是设计师设计过程中一个极其重要的环节。

实践证明，材料不同，其加工工艺和结构式样不同，所得到的外观艺术效果也不尽相同。因为人们的经历、生活环境和地区、文化和修养、民族属性和习惯等的不同，人们对材料的生心感受不尽相同，所以对感觉物性只能作相对的判断和评价。因此，一个好的工业产品造型设计必然要全面地衡量这些因素，科学合理地选择材料，抓住人的活动规律和特点，从而最佳程度地发挥出材料的物理特征和精神特征。如图1．9所示为碳纤维制造的自行车。

图1．9　碳纤维制造的自行车

（2）结构

如果说功能是系统与环境的外部联系的话，那么结构就是指系统内部诸要素的联系。功能是产品设计的主要目的，而结构既是产品功能的承担者又是形式的承担者，因此产品结构决定产品功能的实现。产品的高性能、多功能均需依靠科学合理的结构方式来实现。有时当产品的功能相同而结构不同时，其造型形态也不同。产品的结构是构成产品外观形态的重要因素，在结构设计中要使产品的结构与外观形态进行有机结合，尤其是有些产品的外形本身就是结构的重要组成部分。另外，在产品设计中，结构的形式除满足和实现产品的功能外，结构与所选用的材料也是密切相关的。结构常受材料和工艺的制约，材料不同、工艺不同，结构也会有所不同。例如，一个供工作或学习用的台灯，就包含了特定的结构内容。台灯如何平稳地放在桌面上，灯座与灯架如何连接，灯罩如何固定，如何更换灯泡，如何连接电源开关，等等。这些问题都涉及产品的结构。可见，产品功能需借助于某种结构形式才能实现。因此，不少新的产品结构正是伴随着人们对材料特性的逐步认识和不断应用的基础上发展起来的。如图1．10所示为电子书。

图1．10　电子书

从原始社会人类使用的石刀、石斧、陶罐、陶盆到现今社会人们使用的各种工具、机械、家用电器等，产品的造型和结构均已发生根本性的变化，而这些变化无不和人类对产品功能开发和新材料的创新、应用密切相关。总之，产品结构与产品的功能、材料、技术和产品形态之间有着十分紧密的内在联系，它是产品构成中一个不可缺少的重要因素。因此，设计师必须考虑产品造型对人的生理和心理的影响，操作时的舒适、安全、省力和高效已成为产品结构和造型设计是否科学和合理的一种标志。

（3）机构

机构是实现产品功能的重要技术条件之一。通过一定的机构作用，产品的功能用途才能获得充分的发挥和利用。例如，汽车或自行车离开了它们的传动机构，也就失去了作为“交通”这一主要的功能目的。

产品机构的设计，一般属于工程设计范畴。但由于机构是产品构成中的一个重要因素，从产品设计角度看，机构与产品设计有着十分紧密的内在联系。机构除实现或满足产品的使用功能外，机构的创新和利用也直接影响产品的外部形态。如图1．11所示为碎纸机，可从一些机械产品发展到电器、电子产品的过程中明显地感受到这一点。从更广的角度看，机构还涉及能源的消耗和利用、环境污染和产品的可持续发展等问题。因此，作为工业设计师，必须深刻理解机构与产品设计的关系，懂得和理解相关专业部门提供的有关机构方面的资料，以便为进行更深层次的设计打下良好基础。

图1．11　碎纸机

（4）生产技术和加工工艺

生产技术和加工工艺是产品设计从图纸变成现实的技术条件，是解决产品设计中物与物之间的关系（如产品的结构和构造、各零部件之间的配合、机器的工作效率、使用寿命等问题）的技术手段或途径。产品设计必然要和生产技术条件联系起来。换言之，只有符合生产技术条件的设计才具有一定的可行性。加工工艺方法对外观造型影响很大，相同的材料和同样的功能要求若采用不同的工艺方法，所获得的外观质量和艺术效果也是不相同的。

从某种意义上说，工艺水平的高低即造型设计水平的高低。此外，一个企业的生产技术和加工工艺水平最终是要在产品形态中得到全面体现的。落后的生产技术和加工工艺不仅会降低产品的内在质量，同时也会损害产品的外在形象。外观造型的安全性、符合生产工艺和批量生产的要求，也是设计中必须认真解决的问题。因此，产品的生产技术和加工工艺是达到设计质量的重要保证。

在科学技术飞速发展的今天，生产技术和加工工艺正发生着日新月异的变化，作为设计师必须关注新技术的发展动向，使设计的产品在符合生产可行性的前提下更具科学性和前瞻性。

（5）经济性

产品要加工制造，必定要耗用一定的人力、物力、财力和时间，总是力求以较少的投入获得更大的产出。经济性通常制约着造 型方案的选用、加工方法的选择和面饰的采纳。

1．3．4　产品造型

产品的艺术造型是产品设计的最终体现。通过产品艺术造型，能使消费者了解产品的具体内容，如产品的使用功能、使用对象、操作方式、使用环境和美学、文化价值等。

构成产品造型的元素很多，可以说是错综复杂。但无论如何，这些元素都是借助产品的功能、材料、结构、机构、技术及美学等要素体现出来的。过去把产品的造型仅仅看作美学在产品上的反映是片面的。另外，把美学与产品的功能、物质技术条件孤立起来看也是错误的。产品造型设计的美与纯艺术的美有着不同的法则，艺术美是一种纯自然的美，它可以是自然生成的也可以由艺术家的灵感而产生。艺术美只要被少数知音所理解就可以视为成功。设计美则必须满足某一特定人群的需要。随着社会的进步、科学技术的发展和人们视觉审美素质的提高，人们对设计美的概念有了新的认识。设计美并不再是在别人已经完成的产品上面画蛇添足地加以美化和点缀，或者只是纯视觉形式上的花样翻新，它是美学形态与产品功能结构的完美结合。我们提倡一种以功能为主导的全新设计意识，即功能美学，更确切地讲是无装饰的有机装饰。这里的有机装饰，实际上是指人的装饰意识和装饰行为，而不仅仅是指某种具体的美的形式和风格。从产品造型的整体上看，产品的功能、物质技术条件和美学之间有着十分密切的内在关系，它们之间相辅相成、互为补充。对一个产品而言，功能的开发或体现必定要对某些材料或机构进行选定，一种新材料的选用往往能引发某种新的产品结构形式的形成，而新材料、新结构又会以其科学、合理的物理特性和精神特性形成其独有的美学形式，并通过恰当的比例和和谐的色彩等构成的特有形式使产品的功能发挥得更趋贴切合理。事实上，结构合理、功能完善的产品通常都是美的。美与生俱来就是与产品的形态结构和功能联系在一起的。因此，对上述要素进行综合的、科学合理的创新运用，必定会给产品造型的创新注入新的活力。

1．3．5　工业产品造型设计的特征

工业产品造型设计，一般具有以下特征：

①使产品的功能具有先进性和科学性。

②反映时代艺术特征、概括时代精神、体现当代审美要求，把现代科学的飞速发展同艺术的现代化有机地联系起来，反映出时代感。

③由于产品艺术造型具有物质的和精神的双重功能，在具备实用功能的同时又具有艺术感染力，满足人们的审美要求，因此要充分利用自然美学规律和艺术手段表现出产品造型的比例美、线条美、和谐美。

④产品造型必须充分反映先进的加工工艺、最新材料和合理的结构，即反映工艺美、材料美、结构美。

⑤研究人的心理、生理、工效、安全及健康等因素，以符合人机工程学的舒适美。

⑥造型设计不仅注意产品外形塑造，还应注意色彩配置，要研究色彩对人所引起的心理反应和生理反应，使产品体现出色彩美。

⑦现代生产方式要求产品的造型必须简洁规整、方便加工并为提高效率、成型容易提供条件。

经过造型设计的产品，应尽量反映出上述7个特征，并以科学的使用功能塑造出艺术美的外貌，以现代化的艺术形象凝聚科学美的个性。

1．4　工业产品造型设计的原则

工业产品造型设计的3个基本原则是实用、美观、经济。其中，实用是产品的生命，美观是产品的灵魂，经济则是两者的制约条件。

1．4．1　实用

实用是指产品具有先进而完善的物质功能。产品的用途决定产品的物质功能，产品的物质功能又决定产品的形态。产品的功能设计应该体现科学性、先进性、操作的合理性和使用的可靠性。具体包括以下3个方面：

（1）适当的功能范围

功能范围即产品的应用范围。产品过广的功能范围必然会带来设计难度加大、结构复杂、制造维修困难、实际利用率低和成本过高等缺点。因此，现代工业产品功能范围的选择原则是既完善又适当。对于同类产品中功能有差异的产品可设计成系列产品。

（2）优良的工作性能

工作性能通常是指产品的功能性能，如机械、物理、电气及化学等性能，以及该产品在准确、稳定、牢固、耐久、速度、安全等方面所能达到的程度。就设计过程而言，首先是确定工作性能，其次是通过对材料和加工方法的选择确立形态，进而是工作性能的具体化。当然，也可根据材料、加工方法的特性并通过不同的组合方式进一步开发新的工作性能。工作性能是反映产品内部质量的主要技术指标，是产品质量的核心内容。在造型设计中，要处理好外观质量与工作性能的适应关系，要利用一切艺术手法产生造型美的效果。一般情况下，凡是高精度的产品其外观的艺术效果应该是高贵、雅致、精细的。当然，也应避免单纯追求艺术效果而忽视或影响产品工作性能的发挥。产品造型设计必须使外观形式与工作性能相适应，比如性能优良的高精密产品，其外观也应令人感觉贵重、精密和雅致。

（3）科学的使用性能

产品的物质功能只有通过人的使用才能体现出来。随着现代科技和工业的发展，许多高精产品的操作要求都是高效、精密、准确、合理、可靠的。高效即产品正常工作时所具有的良好性能，这是产品存在的依据。在不同情况下产品具有不同的“适用性”功能。这一切要围绕人的使用动作、行为适宜，也要考虑到发展、变化着的使用要求。精密、准确表现为构造原理、零部件连接是否精细、优良。所谓合理，就是使用方式要合乎客观规律，要合乎人的生理、心理需要，这就是正确协调人与产品的关系，研究和解决各种产品的结构和形态与人相关的各种功能最优化，才能使人更正确、迅速、舒适、有效地使用产品。可靠是衡量产品是否实用及其质量的一个重要标准，也是人们信赖和接受产品的基本保障。为此，在产品设计、制造、检验等每一个环节都要充分重视可靠性分析，从而保证人们安全、准确、有效地使用产品。如图1．12所示为垃圾桶的设计。

图1．12　垃圾桶的设计

1．4．2　美观

美观是指产品造型美，是产品整体体现出来的全部美的综合。美观主要包括产品的形式美、结构美、工艺美、材质美和产品体现出来的强烈的时代感和浓郁的民族风格等。

造型美与形式美不同。造型美不仅包括形式美，同时又把形式美的感觉因素、心理因素建立在功能、构造、材料及其加工、生产技术等物质基础之上。因此，造型美法则是包括形式美法则在内、综合各种美观因素的美学法则，也是适应现代工业和科学技术的美学原则。

造型美与形式美二者不能混淆，否则就会把工业产品造型设计理解为产品的装潢设计（或工艺美术设计）。产品的造型美与产品的物质功能和物质技术条件融合在一起，而造型美又有创造发挥的广阔空间。造型设计师的任务，就是在实用、经济两个原则下充分运用新材料、新工艺而创造出具有美感的产品形态。

美是一个综合、流动、相对的概念，因而产品造型美没有统一的绝对标准。产品造型美是多方面美感的综合，如形式美、结构美、材料美、工艺美、时代感和民族风格等。

形式美是造型美的重要组成部分，是产品视觉形态美的外在属性，也是人们常说的外观美。影响形式美的因素主要有形态构成和色彩构成，而指导这两个产品外观造型要素的组合即是形式美法则。

材料质地的不同会使人产生不同的心理感受。材质美的重要性体现在材质与产品功能的高度协调上。人的审美随着时代的进步而变化、随着科学技术和文化水平的提高而发展。因此，造型设计无论在产品形态上、色彩设计上和材料质地的应用上都应使产品体现出强烈的时代感。如图1．13所示为充气脚盆。

图1．13　充气脚盆

造型设计必须考虑社会上各种人群的需要和爱好。由于性别、年龄、职业、地区、风俗等的不同其审美观也不同，因此，产品的造型要充分考虑上述因素的差异，使产品体现出广泛的社会性。

世界上每一个民族，由于各自的政治、经济、地理、宗教、文化、科学及民族气质等因素的不同，逐渐形成了每个民族所特有的风格。工业产品造型设计由于涉及民族艺术形式，因此也体现出一定的民族风格。以汽车为例，德国的轿车线条坚硬、挺拔；美国的轿车豪华、富丽；日本的轿车小巧、严谨。它们都体现出各自的民族风格。

应当指出的是，民族风格与时代性必须有机地、紧密地统一在一个产品之中，而不应留下二者拼凑的痕迹。随着科学的进步、产品功能的提高，在现代高科技工业产品中民族风格被逐渐削弱，如现代飞机、轮船等，只有在其装饰方面尚能见到民族风格的体现。

1．4．3　经济

产品的商品性使它与市场、销售和价格有不可分割的联系，因此，造型设计对于产品价格有很大影响。新工艺、新材料的不断出现，使产品外观质量与成本的比例关系发生了变化。低档材料通过一定的工艺处理（如非金属金属化、非木材化、纸质皮革化等）也能具备高档材料的质感、功能和特点，不仅可降低成本，而且又可提高外观的形式美。

在造型设计活动中，除了遵循价值规律、努力降低成本外，还可对部分工业产品按标准化、系列化、通用化的要求进行设计，使空间的安排、体块的组织、材料的选用紧凑、简洁、精确、合理，以最少的人力、物力、财力和时间求得最大的效益。经济的概念也有其相对性，在造型设计中只要做到物尽其用、工艺合理、避免浪费，应该说是符合经济原则的。

总之，单纯追求外观的形式美而不惜提高生产成本，或者完全放弃造型的形式美而只追求成本低廉的产品，都是无市场竞争力的产品，也都是不受顾客欢迎的产品。

1．5　工业产品造型设计方法论

工业产品造型设计方法论包括3个基本问题，即技术与艺术的统一、功能与形式的统一、微观与宏观的统一。

1．5．1　技术与艺术的统一问题

作为工业产品造型设计师，一方面要关注社会和技术的进步，另一方面又应当在其发展中探求美的精髓。设计本身具有的这种双重性的交互影响、对比和平衡，就产生了设计上的诸多流派，如功能主义、新立体主义、后现代主义等。这些流派的设计哲学对设计师设计观念有很大的影响。在近代，现代设计与现代艺术之间的距离日趋缩小，新艺术形式的出现极易诱发新的设计观念，新的设计观念也极易成为新艺术形式产生的契机。设计不仅受文化浪潮和趋势的影响，而且还受科学技术发展新动态的影响。设计师只有科学地预测社会的进步，才能使自己站在潮流和时尚的前列。在人类认识和变革世界的过程中，信息和材料、能源并列成为人类物质文明的三大支柱。生物工程、材料工程、遗传学及计算机在设计上的应用日趋成熟。为了使设计更准确，所有控制设计精确性的因素都将预先经过研究和计算，使设计建立在科学的基础之上，在这种形势下，工业产品造型设计的概念也日益深化。如果说当初工业产品造型设计产生于艺术与技术的鸿沟之间的话，那么今天工业产品造型设计的飞速发展即正在逐步填平二者之间的鸿沟。在技术与艺术的结合过程中，设计科学得到“软”化而艺术得到物化，就在这中间工业产品造型设计得到了发展。因此，技术与艺术的结合是工业产品造型设计方法论中首先要研究的问题。

1．5．2　功能与形式的统一问题

正确处理功能与形式的关系是工业产品造型设计方法论研究的第二个基本问题。一件工业产品均包括功能和形式两个方面。工业产品的功能是指产品具有的物质功能和使用功能；而产品的形态、色彩、材料等因素构成的产品造型，就是产品的表现形式。在设计观念上，由于人的个性需求和审美要求的提升，传统的“形式追随功能”的思想正在发生转变，现代的产品设计要求把二者有机结合起来，它也是并行设计模式的产物。传统的设计观念认为，产品的形式服从功能、形式为功能服务。例如，汽车车身的造型设计，首先考虑的是保证安全、快速和舒适，车身的造型设计不能违背空气动力学准则；机床的形态设计，首要保证机床的内在质量和操作者的人身安全。而现在在并行设计模式下，整个的产品设计被视为一个动态、连续和相互交流的过程，在设计开始时所有相关部门就要协同作战、设计咨询互通有无，实现设计信息的相对对称，这就意味着在工业产品造型设计的零点产品设计师就要渗透到功能、结构中，从而实现各个设计部门的互动，保证设计的准确性、及时性和高度反馈性。这种模式下的设计直接地把功能和形式有机结合起来了。如果片面追求物质功能而忽视产品的形式，产品就有可能缺乏个性、缺乏人情味；而忽视物质功能，片面强调形式方面需要的产品就有可能成为一种炫耀浮华、不讲实用的形式主义物品。一件好的产品必定是功能和形式的有机统一。

1．5．3　微观与宏观的统一问题

在产品设计中要考虑的因素很多。一件产品完成生产、进入市场并最后交到使用人手中，此时产品与人即构成一种相互关系：人使用这一产品，产品在为人提供服务的同时也反过来影响人的使用。另外，由于产品与人处在同一环境之中，因此产品、人以及产品与人之间的相互关系必定与环境构成一种新的相互关系：“人—机—环境—社会”相协调，也就是微观与宏观的统一。例如，要设计21世纪的汽车，其意图或目的是提供完成运输和旅游的更为适宜的交通工具，能进行无人驾驶、消除废气污染；其环境考虑包括路面状况、停车场所、服务设施等；而产品内部结构包含诸如新型发动机、传动部件、计算机控制系统等所构成的复杂装置。只考虑一个个单件设计和只考虑新产品本身结构、形体、色彩等的设计观念已经过时。例如，前面提到的设计汽车的例子，还应当考虑汽车与行人，汽车与驾车人和乘车人，汽车与人行横道线、红绿灯管理、交通状况等的关系和矛盾以及环境污染等。这里，一方面汽车应为人提供一种新的生活方式，汽车的设计也直接影响人的操作和使用；另一方面汽车行驶在公路上时汽车与其他车辆、行人、街道、建筑、道路即构成一种新的环境关系，而这种新的环境关系反过来又影响着人们的生活方式，如噪声、废气、交通拥挤、交通事故等。因此，产品与人、产品与环境、环境与社会之间相互影响，有不可分割的内在联系。人机工程学中的人—机关系，也包括人操纵工具、人适应机器和机器适应人，从人—机协调发展到人—机—环境—社会这一适应性系统。

在工业产品造型设计中，往往是综合利用上述设计方法，或者在这种意识和观念的指导下围绕设计资讯整合产品设计的硬件和软件，从而把工业产品的各相关要素有机统一起来，以满足“人性化设计”和“绿色设计”思潮下的人们的个性消费需求。