Web Дизайн. Уроки фотошопа, photoshop. Статьи о дизайне. Как создать сайт. Обучение дизайну. Фото. Гламурные галереи
Веб дизайн

Статьи о дизайне   Портфолио дизайнера
Дизайн Форум


Про дизайн и web дизайн




Главная     Форум     Галереи




  Статьи о дизайне





  Краткий курс промышленного дизайна -3





Часть 1, часть 2, часть 3

Факторы формы

3.1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К ФОРМЕ
Большое разнообразие возможностей, которые могут появиться в особых ситуациях при конструировании формы с помощью методов, описанных в гл. 2, или просто благодаря интуиции, может испугать неподготовленного человека. Сразу же возникает вопрос, как исключить неподходящие решения. Из предшествующего изложения видно, что синтез изделия может быть охарактеризован непрерывным чередованием поисков и отбором идей, и выше было указано, что такой отбор возможен только, когда имеются подходящие критерии для отбора.

Критерии формируются конструктором на базе требований, исходящих от внешнего мира. Поскольку требования, предъявляемые к изделию, могут возникать на всех этапах существования изделия (см. рис. 4), мы можем получить общее представление о характере происхождения этих требований.

Ситуацию можно представить в виде силового поля, в котором силы действуют на изделие в различных направлениях. Тогда готовое изделие можно рассматривать как результат равновесия (компромисса), при котором различные силы взаимно уравновешены. Рис. 87 иллюстрирует эту ситуацию. В центре рисунка приведены пять основных свойств, характеризующих изделие: структура, форма, материал, размеры и поверхности. Эти свойства взаимосвязаны с требованиями и производственными факторами, возникающими на различных этапах периода существования изделия, влияние которых на изделие анализируется посредством сформулированных критериев. Упомянутые свойства устанавливаются в процессе синтеза изделия такими, чтобы критерия удовлетворялись в максимальной степени. Из основных свойств выводятся все остальные свойства изделия, в частности функция, которая является основным свойством изделия в процессе эксплуатации.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 87. Факторы, определяющие свойства изделия на протяжении всего периода его существования от замены до разрушения.

Если мы, например, рассмотрим основное свойство формы, то найдем, что влияние оказывают, с одной стороны, упомянутые выше производственные факторы, а с другой стороны, другие основные свойства, поскольку они не являются независимыми переменными.
Зависимость формы от других основных свойств рассмотрена ниже. В остальной части главы описана зависимость формы от производственных факторов, которые в этой связи называются факторами формы. Отдельные факторы формы рассмотрены кратко с целью продемонстрировать только их взаимозависимость. Более глубокие исследования отдельных факторов, например технологических, можно найти в других литературных источниках.

3.2. ВЗАИМОЗАВИСИМОСТЬ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ
Тот факт, что основные свойства не являются независимыми, иллюстрируется практической невозможностью раздельно решать вопросы, связанные с тем или другим основным свойством, т. е. не считаясь с характеристиками других основных свойств. Структура не может быть окончательно выбрана, пока не будет оценено ее влияние на форму, а форма не может быть определена, пока не будут рассмотрены материал, размеры и поверхности. Поэтому очень важно осознать взаимозависимость между основными свойствами и формой.
Структура прямо влияет на форму, как указывалось (пп. 2.1 и 2.2); кроме того, это демонстрирует рис. 88. Установить зависимость формы от материала, размеров и поверхностей немного труднее, потому что эта зависимость проявляется косвенно.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 88. Два чертежных прибора с различными структурами иллюстрируют зависимость формы от структуры


Взаимодействие материала и формы происходит двояко. Во-первых, форма зависит от производственных процессов, посредством которых может быть произведено формоизменение материала, и таким образом косвенно зависит от материала. Во-вторых, свойства материала играют очень важную роль в определении формы, например: прочность, упругость и вес материала (рис. 89).

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 89. Пружины, изготовленные из двух различных материалов: резины и стали. Разные свойства материала отражаются в очень различных конструкциях формы


Влияние размеров на форму иллюстрирует рис. 90, который подтверждает тот факт, что с увеличением размеров предмета практически доступные производственные процессы изменяются. Критерии, например, стоимость материала и вес, также изменяются. Влияние поверхности на форму проявляется косвенно через выбор производственного процесса.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 90. Зубчатые колеса, иллюстрирующие влияние размеров на форму.




3.3. ФАКТОРЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
Конструктор. Конструктор оказывает решающее влияние на форму изделия, так как он один должен выдвигать идеи и выбирать конструкцию. Конструктор влияет на форму частично с помощью способностей, знаний и воображения -поскольку это касается поисков решений. На выбор влияют личные качества конструктора - вкус, склад ума и привычки. Даже когда существуют условия, связывающие конструкцию формы, всегда имеется некоторая свобода воображения, которую конструктор может использовать.

Фирма. Среди многих производственных факторов, происхождение которых связано с фирмой, можно указать ее цели, навыки, условия работы, экономику, контракты, лицензии, политику обслуживания и т. д. Ни один из этих факторов не имеет прямого влияния на форму.

Тем не менее, часто бывает, что в изделиях форма в большей или меньшей части имеет общий характер. Этот факт особенно ясно виден на примере типовых изделий, т. е. групп изделий с относительно одинаковыми функциями. Пример этого показан на рис. 91. Иногда фирма сознательно стремится выдержать определенную типизацию своей продукции (рис. 92). Одна из целей такой типизации состоит в том, чтобы создать доверие к фирме, а так же отличительную черту своей продукции по отношению к другой, сравнимой с ней продукции; при этом потребитель с каждым разом накапливает больше опыта в эксплуатации продукции фирмы.


Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 91. Различные изделия в пределах одного типа изделий обычно конструируют таким образом, чтобы в них использовать возможно большое число узлов и деталей общего характера (фирма "Данфос").












Чемпионат мира по футболу 2018


Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 92. Группа изделий с общими конструкциями формы помогает создать "лицо" фирмы (фирма "Банг и Олафсен").



То, что потребитель во многих случаях пользуется несколькими, связанными между собой изделиями одной и той же фирмы, делает целесообразным создание общих черт во внешнем виде изделии. Такой "домашний стиль" может быть основан на общих характерных чертах формы так же, как и на выборе типовых материалов и поверхностей.
Общество. С обществом, эксплуатирующим изделие, связаны две проблемы, которые должны быть приняты во внимание в конструкции формы (и, конечно, на ранних ступенях процесса создания изделия). Это, во-первых, соображения, касающиеся членов общества, и, во-вторых, необходимость удовлетворения требований норм и законов общества.

Среди членов общества прежде всего надо иметь в виду потребителя - обстоятельство, которое обсуждено ниже. Во внимание принимаются также все люди, которые, так или иначе, входят в контакт с изделием. Это могут быть люди, которым придется слушать шум двигателя газонокосилки, принадлежащей их соседу, шум от самолета или моторной лодки, и все те, кому приходится каждый день смотреть на автомобили, экскаваторы, краны, автобусы, поезда и т. д.

Нормы и стандарты существуют в областях, в которых факторы безопасности являются решающими. Кроме того, частое употребление делает стандартизацию необходимой, например: гайки и болты, шайбы, железнодорожные пассажирские вагоны, контейнеры. Регистрация образцов является законной защитой изготовителя, не дает другим лицам права просто копировать спроектированное впервые изделие. Закон об образцах, в числе прочего, говорит следующее.
Под образцом понимается модель внешнего вида предмета или орнамента.
Лицо, производящее прототип или получившее права от другого лица, может согласно этому закону, путем регистрации, приобрести монополию на коммерческое использование конструкции.
Образец может быть зарегистрирован только в том случае, если он существенно отличается от того, который был известен до даты подачи заявки.

Патентная регистрация при конструировании изделия может быть применена в двух случаях - как ограничение возможностей конструкции, если на рынке существуют изделия сходного характера, и как защита собственного изделия какого-либо лица. На рис. 93 приведен пример запатентованного изделия.


Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 93. Запатентованная фоторепродукционная установка. Характерной особенностью установки является закладка оригинала сверху и изготовление копии в вертикальном положении (фирма "Цойтен энд Аагаард")


Патенты могут также играть роль части технических условий при конструировании изделия, так что некоторые возможности формы могут быть опущены, если они описаны в существующем, патенте. Обычно патенты касаются принципов и структур.

1.4. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ
Один из наиболее важных вопросов, с которыми приходится встречаться при конструировании изделия, заключается в том, как будет организовано производство. Производство можно подразделить на изготовление деталей, сборку, испытания и контроль. Процессы изготовления и сборки очень тесно связаны с формой деталей.
В п. 2.3, где говорилось об изменениях формы, излагаемый материал не ограничивался примерами конструктивных предложений, а завершался представлениями о форме. Для этого есть естественная причина, смысл которой в том, что изделие или деталь не могут быть сконструированы, пока не выбраны материал, процесс изготовления деталей и сборочный процесс.






Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 94. Этапы конструирования формы изделия; эти этапы проходит каждый элемент

Этапы конструирования элемента отражены на рис. 94, начиная с рассмотрения функциональных поверхностей на двух уровнях представлений о форме до выбора технологических процессов и разработки окончательных детальных чертежей. Обходной путь вокруг этапа выбора технологических процессов означает, что в любой точке можно разделить элемент на несколько частных элементов, которые позднее будут собраны воедино. Соответственно иногда возможно объединить несколько элементов в один. Таким образом, этап деления (объединения) формы должен быть последним, если невозможно изготовить и собрать элементы.





Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 95. Различные рабочие чертежи шкива (см. рис. 77-80): 1- литье; 2 - точение; 3 - сварка, точение и соединение болтами; 4 - сварка, точение резьбовое соединение; 5 - точение, соединение болтами; 6 - сварка, точение, соединение болтами; 7, 8 - точение, резьбовое соединение с помощью болтов; 9 - точение, штамповка соединение болтами; 10 - точение, штамповка, горячая запрессовка




























Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 96. Два подшипника соответственно с литым и штампованным корпусами. Последний стягивается болтами (предоставлено фирмой СКФ)

На рис. 95 показаны различные детальные чертежи шкива. Из этих рисунков следует, что существует тесная зависимость между элементами, процессами изготовления деталей и сборочными процессами. На рис. 95 показаны два подшипника; у первого корпус выполнен цельным (литым), а у второго сделан из двух частей, отштампованных из листового металла. На рис. 97 показаны два варианта каркаса электросчетчика. В одном варианте принята цельная конструкция (литье под давлением), а в другом - детали выполнены штамповкой и соединены точечной дуговой сваркой. В обоих случаях имеются различия в выборе материала, делении формы, а также в процессах изготовления деталей и сборки.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 97. Два каркаса электросчетчика. Один каркас изготовлен литьем под давлением, а другой с применением пробивки, гибки и точечной сварки

Если мы вернемся к модели этапов конструирования формы на рис. 94, то будет уместно дать пример того, как может выглядеть синтез на последних этапах. Для рис. 98 мы приняли в качестве отправного пункта упоминавшееся выше вилочное соединение (см. рис. 59 и 60). Представление о форме, на основании которого были построены предложения, касающиеся детальных чертежей, показано на рисунке вверху слева, причем принято, что длина соединения равна приблизительно 100 мм и материалом является сталь.

Сперва мы изучим, с помощью каких процессов или их комбинаций вилочное соединение может быть изготовлено как один элемент. Далее мы рассмотрим четыре новых представления о форме, полученные путем деления формы, и, наконец, каждое из этих представлений будет изучено с точки зрения возможностей изготовления элементов и выполнения сборочного процесса.




Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 98. Примеры взаимозависимости между представлением о форме, делением формы и выбором процессов обработки, а также сборки деталей


Пример дает 14 практических способов, с помощью которых может быть выполнено соединение. Очевидно, не все они в равной мере подходят для ситуаций различного характера. Выбор зависит от количества производимых изделий, требуемых допусков и многих других факторов. Эти требования рассмотрены более подробно ниже.

Технологический процесс. Условие возможности выбора оптимального технологического процесса состоит в том, чтобы можно было достичь наилучшего доступного согласования между конструкцией и требованиями технологического процесса. Из порядка следования этапов конструирования, показанного на рис. 94 (получение представления о форме, выбор технологических процессов изготовления деталей и сборки, изготовление детальных чертежей), видно, что прежде всего создается представление о форме, затем исследуются возможности технологического процесса и, наконец, окончательно выбираются представление о форме и процессы обработки и сборки, по возможности, одновременно. Если поставлена задача производства оптимального изделия, то для этого обычно недостаточно только приспособить формы деталей к технологическому процессу.

Проблема выбора технологического процесса до изготовления рабочих чертежей слишком часто является предметом дискусси и между конструкторами и технологами. Первые часто проявляют тенденцию забывать о технологическом процессе, в результате чего технологи теряют возможность постоянного совершенствования результатов своего труда. Было бы идеальным, если бы технолог мог принимать участие в оценке представления о форме уже на первом этапе. В возможных дискуссиях о предложенных изменениях, основанных на технологическом процессе, важное место занимает идея функциональных поверхностей. Функциональная поверхность может быть изменена только в том случае, если одновременно везде в системе будут проведены другие необходимые изменения, в то время как изменения участков между функциональными поверхностями осуществить намного проще.

Как правило, конструктор должен близко знать технологические процессы. Тот факт, что в крупных фирмах имеются технологи, способные помочь в разработке детальных чертежей, не освобождает конструкторов от необходимости хорошо знать существующие технологические процессы. Конструктор должен иметь представление о геометрии формы, которую можно создать посредством данного технологического процесса, включая инструменты и крепления. Он должен также знать, какие материалы могут быть использованы в условиях данного технологического процесса, какие допускаемые отклонения могут быть выдержаны, а также возможность выполнения требований, предъявляемых к отделке поверхностей. Используя эту информацию в качестве основы, конструктор должен быть в состоянии сконструировать свой объект так, чтобы он был дешев в производстве.

Какая на практике имеется возможность выбрать наилучшее, при данных обстоятельствах, представление о форме и наиболее эффективный технологический процесс? Очевидно, это может быть сделано с помощью некоторого числа критериев, которые можно подразделить на следующие категории: выполнимость, экономичность и квалификация рабочих.

Технологический процесс: выполнимость. К факторам, касающимся выполнимости в связи с выбором технологического процесса, относятся следующие: геометрия формы, материал, величина (размер), требования, предъявляемые к поверхности и допускам, форма исходного материала. Первые три фактора позволяют решить, является ли данный технологический процесс вообще возможным. Каждый процесс имеет свои собственные характеристики и ограничения, как показано на рис. 99. При первоначальном рассмотрении различных процессов не следует выбирать их при крайних значениях, так как, например, величина, теоретически возможная, на практике может оказаться трудно достижимой.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 99. Возможности получения геометрии формы и размеров, которые могут быть реализованы токарной обработкой; радиус R может быть равен 0,4; 0,8; 1,0; 1,2 мм


Факторы, касающиеся требований, предъявляемых к поверхности и допускаемым отклонениям, также должны учитываться в выборе процесса. Недостаточно, чтобы эти требования могли быть удовлетворены теоретически, так как они могут быть применены также и к специальным объектам. В качестве примера на рис. 100 приведен кронштейн подшипника, конструкция которого рассчитана на силы, действующие на него в процессе изготовления. Единственным назначением ребра жесткости является, в данном случае ограничение гибкости, необходимое для того, чтобы могли быть выдержаны требуемые допуски. Последний, упомянутый в перечне фактор касается формы используемого материала. Необходимо, чтобы требуемый материал имел или мог иметь желаемую форму.
Технологический процесс: факторы экономичности. К факторам экономичности, участвующим в выборе процесса, относятся следующие: число требуемых процессов, материалы (поставщик, цена, количество), программа выпуска, оборудование, капиталовложения в новое оборудование, специальные инструменты.

В удачном случае изделие может быть изготовлено в пределах одного технологического процесса или могут потребоваться несколько последовательных процессов. Экономичность производства зависит от того, какие процессы и сколько их должно быть осуществлено, прежде чем изделие будет закончено. Надо также рассмотреть транспорт, переброски и устройства, используемые между отдельными процессами. Наличие требуемых материалов должно быть проверено. Следует решить, могут ли материалы быть куплены в желаемой форме, и на каких условиях, или фирма сама должна их изготовить.

Краткий курс промышленного дизайна Рис. 100. Кронштейн подшипника, при изготовлении которого должны быть приняты во внимание действующие на него силы, чтобы могли быть выдержаны допускаемые отклонения; 1 - силы, действующие в процессе изготовления; 2- ребро жесткости


Количество планируемых к выпуску изделий является решающим фактором при выборе наиболее экономичного технологического процесса. Процессы, требующие больших капиталовложений в оборудование и инструмент (например, литье под давлением и горячая штамповка), могут рассматриваться только при условии больших объемов выпуска продукции, а процессы, которые могут быть введены в производство немедленно, например точение, фрезерование и сварка, хорошо подходят для единичного или серийного производства изделий. Пример этого показан на рис. 101.




Краткий курс промышленного дизайна Рис. 101. Два варианта маховичков управления фоторепродукционной установки. Прототип маховичка выточен и отфрезерован (слева), окончательный вариант отлит под давлением (предоставлено фирмой "Цойтен эндАагаард")


Как уже указывалось, последние три фактора (оборудование, капиталовложения и специальные инструменты) тесно связаны с количеством планируемой к выпуску продукции.
Технологический процесс: оператор. К тому времени, когда объект производства сконструирован и технологический процесс выбран, устанавливается работа оператора. Это должно быть сделано целенаправленно, чтобы учесть квалификацию оператора при определении конструкции формы и выборе процесса. Необходимо обеспечить оператору возможность удовлетворительно выполнять технологический процесс без излишней работы и в безопасных условиях и, например, без предъявления необоснованных требований к точности или скорости его работы. Однако, если даже условия работы оператора могут быть в принципе приняты, все еще остается решающий фактор: имеется ли у фирмы необходимый опыт, могут ли быть обучены другие квалифицированные рабочие или должны быть приняты на работу новые рабочие?

Технологический процесс: экономичность чертежей деталей. После того как выбраны технологический процесс и представление о форме в соответствии с критериями выполнимости, экономичности и квалификации оператора, все еще остается не решенным вопрос детальных чертежей (см. рис. 94). Последняя задача состоит в конструировании деталей таким образом, чтобы объект мог быть изготовлен наиболее подходящим технологическим методом и чтобы желаемая функция могла быть достаточно хорошо реализована.

Руководящие указания по конструированию формы для всех обычных технологических процессов можно найти в специальной литературе, поэтому характеристики различных процессов здесь не приведены. Однако дано несколько руководящих указаний в отношении экономичности и конструкции формы. К этим указаниям относятся следующие: число и характер креплений, число и характер инструментов, число и протяженность процессов, доступ для инструментов, расход материалов. Эти руководящие указания проиллюстрированы рис. 102-106. На рис. 107 представлен пример, который содержит многие экономически важные факторы.
Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 102. Конструкции формы, в которых принята во внимание экономичность продукции (количество и характер креплений): 1 - фрезерование; 2 - газопламенная резка














Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 103. Конструкция формы, в которой принята во внимание экономичность продукции (число и вид инструментов): а - две разные детали; б - две одинаковые детали.

























Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 104. Конструкция формы, в которой принята во внимание экономичность продукции (число и протяженность процессов): 1 - стандартные втулки






























Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 105. Конструкция формы, в которой принята во внимание экономичность продукции (доступ для инструментов).













Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 106. Конструкция формы, в которой принята во внимание экономичность продукции (расход материалов).

Технологический процесс: сборка. Тесную связь между процессами обработки деталей и сборочным процессом можно видеть на рис. 98, кроме того, она проиллюстрирована последующими примерами. При выборе процесса сборки применяют те же оценки, что и для процесса обработки, т. е. выполнимость, экономичность и квалификацию оператора, а факторы полностью подобны факторам, действующим при выборе процесса обработки (см. рис. 103-106). На рис. 108 приведены примеры прототипа фоторепродукционной установки и ее окончательная конструкция.

Вверху рисунка показан способ, позволяющий уменьшить число операций, выполняемых при установке зеркала, если пойти на затраты, чтобы использовать оборудование для литья под давлением. На рисунке внизу показан пример того, как можно упростить традиционный способ установки свободносидящего штифта, если тщательно продумать процесс сборки. После того как выбран сборочный процесс (а также процессы обработки деталей), детали изделия должны быть окончательно сконструированы так, чтобы обеспечивался оптимальный процесс сборки. Для контроля можно использовать следующий перечень наиболее общих операций сборочного процесса: определить, какая деталь требуется; взять, продвинуть к поверхности контакта, ориентировать, установить соосно, вставить, продвинуть вдоль поверхности контакта, закрепить.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 107. Наиболее важные факторы экономичности трех вариантов конструкции резьбового пальца, соответствующих различным количествам выпускаемой продукции.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 108. Детали конструкции прототипа (действующая модель) и окончательного варианта фоторепродукционной установки. Вверху показано крепление зеркала к раме, внизу - крепление зубчатого колеса на оси (представлено фирмой "Цойтен энд Аагаард"): а - прототип; 6 - окончательный вариант; 1 - зеркало; 2 - зубчатое колесо; 3 - свободно-сидящий штив; 4 - зажим


На рис. 109 показаны примеры способа, с помощью которого некоторые операции сборки можно облегчить, используя конструкцию формы. Эти соображения распространяются на ручную и автоматическую сборки. На рис. 110 показана сборка кнопки останова электровыключателя. На кнопке выштамповано слово STOP, а чтобы обеспечить правильность ее установки, низ кнопки сконструирован с канавкой, которая соответствует выступу на кромке отверстия.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 109. Конструкции формы деталей, иллюстрирующие учет требований сборки: а - для облегчения ориентации; б-для обеспечения введения

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 110. Детали формы, обеспечивающие правильное положение кнопки останова при сборке (фирма "Данфос")








3.5. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОДАЖУ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
Факторы, влияющие на продажу и распределение, образуют большую смешанную группу, состоящую как из физических условий, например упаковка, упаковочные материалы, транспортирование и складские операции, так и из условий рынка и из торговой ситуации фирмы.
Соображения, касающиеся транспортирования, имеют в виду необходимость предвидеть результаты возможных ударов и тряски. Хрупкие, чувствительные части должны быть закреплены или ограждены; следует также принимать во внимание влажность, загрязнения, дымы, обладающие коррозионными свойствами, и т. д. Если масса изделия создает проблемы, то может возникнуть необходимость в делении больших тяжелых частей на элементы меньших размеров. Надо также проверять габариты изделия, чтобы его транспортирование было экономичным, например, проходит ли оно через двери?

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 111. Газонокосилка, ручка которой разделена на две части в целях рациональной упаковки и транспортирования (предоставлено фирмой "Гинге фабри-кер")


Способ, позволяющий найти конструкцию формы, подходящую для обычного транспорта, можно проиллюстрировать на примере газонокосилки, показанной на рис. 111. Самой большой частью такой газонокосилки является, несомненно, ручка, и так как она выполнена из цельного отрезка материала, то занимает непропорционально большой объем пространства. Так это было у многих старых моделей. Решение проблемы можно видеть на рисунке, где показана новая модель, ручка которой разделена на две части, так что она может быть упакована, занимая не больше места, чем рабочая часть газонокосилки.

В числе требований, предъявляемых к изделиям и вытекающих из условий их хранения на складах, можно указать, например, занимаемое изделием складское пространство, уменьшение до минимума чувствительности изделия к влажности, загрязнениям и т. п. Для некоторых изделий одного вида важно предусмотреть возможность их укладки в штабели с эффективным использованием пространства. На рис. 112 показано, как условия хранения могут влиять на конструкцию пластмассовых ведер. Две проблемы связаны с хранением продукции, с одной стороны, изделия должны занимать по возможно-сти малый объем (т. е. быть пригодными для укладки в штабели), с другой стороны, они должны легко поддаваться делению на части. Изменение угла конуса ведра позволяет более компактно устанавливать ведра в штабель. Заклинивание ведер в штабеле можно предупредить с помощью вертикального ребра.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 112.
Детали формы пластмассового ведра, отвечающей требованиям рационального складского хранения (предоставлено фирмой "Сьюперфос имбелэдж"): а - изменение угла позволяет более компактно укладывать в штабель;
б - от заклинивания ведер в штабеле предохраняет вертикальное ребро





3.6. ФАКТОРЫ, СВЯЗАННЫЕ С ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ ИЗДЕЛИЙ
Оценка процесса: исходное состояние, требуемый результат и функция. Когда изделие находится в эксплуатации, потребитель выполняет желаемый процесс (см. п. 1.2). Таким процессом может быть, например, сверление отверстий (электродрель), приготовление фарша из мяса (мясорубка), перемещение воды (насос), перемещение пищи (вилка). В этом заключается функция изделия (основная функция, см. п. 1.4); можно думать, что использование изделия и его функция - это две стороны одной медали; использование можно описать посредством объекта, который изменяет свое состояние, в то время как функция описывает работу, одновременно выполняемую изделием (или инструментом). Таким образом, мы имеем факторы, связанные с изделием как с объектом (в начальном состоянии они называются входными, а в конечном состоянии - выходными), так и с его функцией.

Если мы будем сначала исследовать влияние входных данных, то мы должны помнить, что участки поверхностей, которые находятся в контакте с окружающей средой, являются наружными функциональными поверхностями (см. п. 2.3). Это поверхности, которые в наибольшей мере зависят от исходного состояния и требуемого результата. Можно было бы привести бесчисленное множество примеров такого влияния: гайки определяют форму гаечного ключа, т. е. будет он с открытым зевом или торцовым, вырубные штампы передают свою форму объекту и т. п. На рис. 113 показаны утюги различной давности выпуска. В данном случае форма функциональной поверхности, находящейся в контакте с проглаживаемым материалом, сохранилась почти неизменной на протяжении веков. Эта форма имеет две характеристики: первая образует плоскую, гладкую поверхность, вступающую в контакт с материалом, чтобы придать гладкость последнему, а вторая формирует суженный, заостренный конец, который расправляет материал перед выглаживанием.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 113. Утюги разных времен, у которых функциональная поверхность, непосредственно выглаживающая материал, остается неизменной во всех этих конструкциях (два нижних рисунка предоставлены фирмами "Ровента" и "Филипс")


Далее посмотрим на влияние функции на форму. Функции могут быть найдены на многих уровнях в изделии, отсюда основная функция может влиять на общую форму изделия, а подфункции- на форму элементов. Однако влияние функции сильно зависит от ее назначения. Иногда существует определенная связь между функцией и формой, как в случае кулачка и зеркала на рис. 114. В других случаях некоторая связь существует даже при наличии известной независимости. Примером этого могут служить воздушный винт и резьба на деталях. Наконец, имеются ситуации, в которых связь между функцией и формой отсутствует, как в случае кожуха счетчика или ЭВМ.















Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 114. Взаимодействие между функцией и формой. Вверху - абсолютная связь; в середине некоторая степень связи; внизу связь отсутствует


Реализация процесса: реализация функции. Очевидно, что в простых состояниях существует более или менее тесная связь меж-ду функцией и формой, не имеющая особого значения в конструкции, но описание участвующих факторов может осветить проблемы, важные для конструктора. Функциональные факторы можно разделить на две группы: реализация, качество функции. Первая группа может включить такие факторы: интервал функции (может ли быть реализована функция требуемой величины?), качество, точность, мощность, скорость процесса, эффективность. Примеры зависимости некоторых из этих факторов от формы функциональных поверхностей показаны на рис. 115.


















Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 115.
Примеры способов, у которых осуществимость желаемой функции связана с формой функциональной поверхности;
а - разгрузочный магазин машины для наполнения пробирок (см. рис. 53);
б - приспособления для гибки спирали из толстой медной проволоки;
1 - пробирки поднимаются кверху и падают вниз;
2 - прерывистые выступы обеспечивают плавное наполнение;
3 и 4 - соответственно неправильная и правильная формы спирали



Реализация процесса: качество функции. Когда решено, что осуществление данной функции возможно, на следующей ступени устанавливают, при каких условиях функция будет реализована, и в какой мере функция может быть осуществлена. Функциональными факторами на этой ступени могут быть названы факторы качества функции, например: воспроизводимость, точность, надежность, безопасность, стабильность. Эти факторы могут быть приняты в расчет посредством выбора и введения в конструкцию подходящих качеств, например: прочности, жесткости, твердости, эластичности и т. д. На рис. 116 показаны примеры конструкции формы, в которых упомянутые выше факторы качества формы приняты во вни-мание.
Потребитель или оператор: обзор факторов. Потребитель, естественно, предъявляет некоторые требования к изделию. Одно из основных требований состоит в том, чтобы изделие было простым в употреблении, т. е. чтобы пользоваться им было легко и несложно.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 116. 1 - болт, форма стержня которого уменьшает чувствительность паза; 2 - оединение двух механических деталей (жесткость узла больше в том случае, когда ось крепится штифтом, проходящим и середине); 3 и 4 - конструкции формы, обеспечивающие прочность; 5 и 6 - кинструкции формы, обеспечивающие жесткость (кузов грузового автомобиля и опорная рама дизельного двигателя)


Чтобы учитывать такие требования, конструктор должен иметь информацию но размерам, ощущениям, восприятию, утомляемости и т.п. человека. Если имеются в виду особые категории потребителей, например люди с какими-либо физическими недостатками, с пониженной трудоспособностью, дети и т. д., то необходимо уделить специальное внимание информации этого рода. Дальнейшая задача конструктора - использовать полученные таким путем знания наряду с общей оценкой взаимозависимости между человеком и машиной (что является предметом эргономики), для того чтобы конструкция изделия максимально удовлетворяла поставленным требованиям. Если конструктор проглядит эти очень важные предпосылки, то появится изделие, которым будет трудно пользоваться, или оно будет вынуждать оператора работать в неудобной позе (что может вызвать боли в спине), или работа будет связана с риском выпуска брака, и т. д. Пример подобной работы показан на рис. 117. Конструкция этого токарного станка такова, что оператору с нормальными размерами тела приходится работать в неестественной позе, с большим напряжением спины.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 117. Токарный станок, в конструкции которого не выполнено требование о необходимости удобной рабочей позы станочника


На рис. 118 приведен пример изделия, в конструкции которого и максимально возможной степени учтены интересы потребителя. Шумомер построен так, что наверху имеется направленный микрофон, который регистрирует входящие шумы. Верхняя часть прибора выполнена в форме, очень близкой к горлышку бутылки, с целью избежать отражательных поверхностей, которые могут влиять на точность регистрации. Шумомер сконструирован так, что его очень удобно держать во время измерений. Обращение с ним облегчается и удобным расположением таких элементов, как кнопки управлении, циферблаты и т. д. Они сконструированы таким образом, что остаются легко доступными, когда прибор направлен на источник шума.





Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 118. Счетчик шума, сконструированный с учетом практических условий пользования им



Познакомимся ближе с взаимодействием человека и машины. Мы можем рассматривать машину и оператора как систему, которая может воздействовать на окружающую среду в желаемом направлении, т. е. осуществлять эксплуатацию изделия. На рис. 119 показана система человек - машина, иллюстрирующая взаимозависимость между машиной и оператором, а также между ними и окружающей средой.



Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 119. Система человек-машина.




Взаимодействие между машиной и оператором можно подразделить на четыре категории, на которые воздействуют факторы:
условия обращения, связанные с установкой и пуском;
нормальная работа, например характер операций, удобная рабочая поза, безопасность, легкость движений и доступность;
периодическая работа, например чистка, техническое обслуживание, уход, регулирование и ремонт;
работа в аварийных случаях, например аварийная остановка, тушение загорания.

Кроме этих четырех категорий, которые касаются работы станка при различных обстоятельствах, имеются еще четыре дополнительные категории, не связанные прямо с работой:
- обстоятельства, лежащие вне непосредственной работы, например установка, передвижение, складское пространство;
- экономика, например начальная стоимость, текущая стоимость, обесценивание;
- требования потребителей, например предварительное ознакомление, инструктирование, повышение квалификации, обучение;
- субъективные обстоятельства, например, обстоятельства психологического характера, связанные с работой машины, внешний вид.

Из перечисленных выше восьми категорий тесно связаны с формой следующие: нормальная работа, периодическая работа и субъективные обстоятельства. Эти категории рассмотрены подробно ниже.
Потребитель или оператор: нормальная работа. В числе факторов, относящихся к нормальной работе машины, надо отметить характер работы (имеются в виду основные операции); удобная рабочая поза; безопасность работы; легкость движений; доступность; удобство работы с машиной; отсутствие неприятных шумов, выделения тепла, отражений света и т. д.
Три фактора: рабочая поза, движения и доступность - тесно связаны с конструкцией.

Это, в основном, вопрос внимательного, вдумчивого учета размеров человеческого тела и эксплуатационных возможностей; при этом условии можно избежать выпуска плохо сконструированных изделий, подобных токарному станку, показанному на рис. 117. Имеется много книг по эргономике и антропометрии (изучение методов измерений человеческого тела), в которых рассмотрена данная тема.

Связь между оператором и машиной имеет много конструктивных аспектов, которые заслуживают дальнейшего изучения. Без эффективной связи нельзя удовлетворительно пользоваться изделием. Когда информация передается от одного места к другому, всегда существует риск возникновения ошибки. Это может произойти двумя путями, как показано на рис. 120. С одной стороны, информация может быть потеряна, или может быть введена ошибочная информация. Ниже описаны обстоятельства, которые могут помочь понять связи между оператором и машиной.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 120. Две возможности возникновения погрешностей при передаче информации от А к В

Примем в качестве отправной точки систему человек-машина, приведенную на рис. 119. Более подробная модель показана на рис. 121. В принципе, можно считать, что оператор имеет три подсистемы, а именно: чувствительный аппарат (глаза, уши и т. д.), решающий аппарат (мозг) и двигательный аппарат (кисти, руки и целом и ноги). Машина может быть таким путем разделена на три подсистемы: подсистема процесса, подсистема наблюдения, подсистема управления.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 121. Наиболее важные элементы и зависимости в системе человек-машина.


Части машины, которые прямо связаны с оператором (заштрихованные площади на рис. 121), известны как участок наблюдения, участок управления операциями и участок открытого процесса. Взаимовлияние между подсистемами отражено на рисунке. Три участка символически проиллюстрированы на рис. 122. Участок наблюдения и участок управления операциями часто размещают вместе как участок управления, а участок открытого процесса сохраняет свое место отдельно от них. Примеры расположения участков показаны на рис. 123 и 124.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 122. Три участка машины, с которыми находится в контакте оператор









Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 123. Участки управления (штриховой контур) и открытого процесса (сплошной контур) шлифовального станка (справа) и гидравлического пресса (слева)



















Краткий курс промышленного дизайна
Рис 124. Участки управления (штриховой контур) и открытого процесса (сплошной контур) фоторепродукционной установки и электрической плиты (предоставлено фирмами "Эскофот" и САГ).


Участок управления и участок открытого процесса должны быть размещены на машине таким образом, чтобы они были четко разделены. Это очень полезно для оператора и способствует связям его с машиной. Иногда участок управления размещают в установке, пространственно отделенной от машины. Это может быть следствием естественного функционального разделения, как в станках с числовым программным управлением, в которых управление отделено от остальных частей, или это может быть обусловлено особыми преимуществами, получаемыми в результате этого при эксплуатации. Такими преимуществами могут быть более быстрое и более удобное обслуживание, возможность дистанционного управления, большая безопасность работы оператора или, может быть, только более высокая общая гибкость. Пример дан на рис. 125.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 125. Электрические весы, у которых участок управления отделен от рабочего участка (лоток) (предоставлено фирмой "Бизерба")


С другой стороны, если участок управления помещен в машине или на машине, то его можно сделать более заметным различными путями. Важным фактором в этой связи является так называемая видная фигура, другими словами, форма, обладающая выразительным эффектом при визуальном восприятии. Эта форма позволяет нам при взгляде на фигуру всегда замечать предметы или буквы (цифры), которые таким образом приобретают характерное значение, в то время как фон, напротив, теряет свое значение и, может быть, едва оставляет след в нашем сознании. Если есть намерение привлечь внимание к чему-либо, то это можно сделать, используя изображения (буквы, цифры), которые четко выступают на фоне.

На основе этих фактов можно сформулировать некоторые требования к конструкции участка управления.
1. Контраст в форме, цвете и поверхности (текстуре) между изображением и фоном должен быть оптимизирован. Это не означает, что контраст должен быть максимально большим (черный - белый, красный - зеленый и т. д.), так как это может создать ощущение мерцания. Напротив, контраст должен быть адаптирован так, чтобы изображение четко выделялось на фоне, не отвлекая и не утомляя глаз.
2. Размеры между индивидуальным изображением и остальными изображениями должны быть отрегулированы. Не должно быть изображений, которые терялись бы в общей массе.
3. Должно быть обеспечено хорошее освещение.
4. Отвлекающие

На рис. 126 показана фоторепродукционная установка, в которой выразительный эффект формы использован для того, чтобы выделить участок управления и сделать его четким.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 126. Фоторепродукционная установка с четко выделенным участком управления (предоставлено фирмой "Оус-гилиопринт")


Индивидуальные элементы панели управления образуют две категории, а именно: сигнализирующие приборы (участок наблюдения) и рабочие приборы (участок управления). Выше мы показали, что машина должна быть сконструирована таким образом, чтобы участок управления выделялся как четкая и хорошо определенная часть машины. Ниже дан обзор некоторых принципов размещения элементов панели управления для эффективной связи Оператора с машиной.

Три главных момента проявляются в компоновке панели управления, а именно: частота пользования и относительное значение элементов, а также четкость компоновки. Это означает, что наиболее важные элементы, например аварийный останов, размещают в центре. Обычно нетрудно решить, какие элементы принадлежат к первым двум из упомянутых групп, более сложной является задача размещения элементов по признаку их взаимной связи и, конечно, так, чтобы было понятно и легко дотянуться. В этом может помочь психология восприятия, в особенности та ее ветвь, которая называется кратко: психология восприятия формы. Наиболее важными факторами в этой связи являются идеи формирования групп и форм на основе близости и сходства.
На панелях управления со многими сходными элементами, например лампочками, выключателями и ручками, полезно разделять элементы на малые группы, за которыми будет удобно наблюдать и которые будет легко рассмотреть. Для группирования элементов могут быть применены различные средства, а именно: собирание элементов в малые группы путем расположения их ближе один к другому или дифференцирование их по группам, например, подбирая группы по признаку какого-либо одного цвета. Конечно, можно также формировать группы, разделяя площадь панели управления на различные секции с помощью линий и цветов.

На рис. 127 схематично показана панель с 50 элементами. Если их расположить, как показано на рис. 127, а, то они образуют площадку однородной структуры, где трудно опознать любой элемент. В случаях рис. 127, б, в, г, е группирование выполнено соответственно признакам различного расстояния, равного цвета, деления линиями, деления на площадки разного цвета. Эти деления помогают быстро (не прибегая к счету) указать любой элемент. Другими словами, с помощью группирования можно обеспечить значительно более быстрое опознание элементов, чем в случаях, когда необходимо считать элементы, чтобы найти нужные. На рис. 128 показан другой пример группирования элементов на панели управления.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 127. Панель управления со многими сходными элементами



Когда на панели имеется ряд сходных элементов, они ощущаются как однородный ряд, в котором нет выделяющихся элементов или, иначе, в котором отдельные элементы не замечаются. Если один из этих элементов изменяется, то его надо сразу делать ясно отличимым от остальных.

Этот факт может быть реализован двумя путями.
1. Ряд одинаковых элементов должен находиться в обычном нормальном положении, т. е. все указатели должны быть вертикальными, все лампочки должны указывать текущие операции, и т. д. Если один из элементов выйдет из нормального положения, то это немедленно привлечет внимание и, следовательно, есть уверенность, что изменение будет замечено (рис. 129).

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 129. Часть пульта управления ЭВМ. Элемент, который выделяется в ряду других однородных элементов, привлекает внимание (предоставлено фирмой ИБМ)

2. Если один из элементов особенно важен, то его можно поместить в ряд других, одинаковых между собой, элементов. Один отличающийся от них элемент будет выделяться. В качестве примеров можно указать циферблат, отличающийся от других формой, пли красную кнопку аварийного останова, помещенную между черными кнопками управления.
Группирование по функциональному признаку часто принимают за основу компоновки панели управления. Элементы, принадлежащие к одной функциональной единице оборудования, собирают в одну группу на панели управления, помещая элементы функциональных групп близко один от другого (близость) и придавая им одинаковую форму или цвет (сходство), или путем деления панели на секции, обозначенные линиями, разными цветами или площадками. Пример подобной компоновки панели приведен на рис. 130.

Операционно-определенная компоновка панели управления удобна, если ее элементы употребляются каждый раз в определенной последовательности. В этом случае элементы, естественно, располагают в порядке, отвечающем этой последовательности, так, чтобы при передвижении пальцев оператора от одной кнопки к следующей заданная последовательность выдерживалась правильно (рис. 131).

Определенная технологическим процессом компоновка панели управления целесообразна, если элементы панели управляют значительным числом компонентов в системе процесса. Применяемая в этом случае панель должна быть сконструирована, как показано па рис. 132, в виде упрощенной схемы процесса, причем индивидуальные элементы панели следует располагать так, чтобы было ясно видно, к каким операциям технологического процесса они относятся.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 132. Определенная технологическим процессом компоновка пульта управления. На рисунке показана часть пульта управления установки для сушки сена (предоставлено фирмой "Aтлас")


Потребитель или оператор: периодическая работа. Под периодической работой понимается деятельность, связанная с машиной, которая не затрагивает непосредственно ее нормальную работу, но необходима для непрерывного использования машины. К их числу относятся следующие работы: чистка, техническое обслуживание, уход, регулирование, ремонт.

Какое внимание следует уделять этим факторам, зависит как от производимой продукции, так и от окружающей среды. Конструктор должен помнить о необходимости обдумывать, с какой точки зрения должны приниматься в расчет эти факторы, например, должно ли изделие легко поддаваться чистке или оно должно быть сконструировано так, чтобы в чистке не было необходимости. Другой пример: следует ли ставить задачу обеспечить при конструировании легкость регулирования и ремонта изделия или построить изделие таким образом, чтобы можно было заменять целиком узлы и детали. Легкость чистки достигается прежде всего созданием легкого доступа к частям и деталям изделия, а также отсутствием, по возможности, шлицев и отверстий, в которых могла бы собираться грязь (рис. 133 и 134). Чтобы принять во внимание остальные факторы, рекомендуется проектировать конструкции, которые также обеспечивают доступность, простоту сборки (разборки) деталей, относительно небольшие вес и размеры последних и безопасность работы оператора при выполнении этих операций.

Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 133. Мясорубки с вакуумным держателем: а - конструкция, в которой мясной сок и жидкость могут собираться в основании, что затрудняет их удаление; б - новая конструкция, в которой возможность чистки учтена.










Краткий курс промышленного дизайна
Рис. 134. Два варианта конструкции камеры диализа (искусственная почка). Оборудование используется в стационарных условиях, в которых требования к удобству и легкости чистки обязательны. Поэтому конструкция, показанная в нижней части рисунка, является предпочтительной







часть 1, часть 2, часть 3


Э. Тьялве
Пер. с анг. П. А. Кунина. - М.: Машиностроение, 1984.













Электронные книги о дизайнеЧМ 2018Гламурные картинкиГраффити галереяЯпония фотографииО путешествиях и странах, дешевые авиабилеты и отелиДизайн форум



    Rambler's Top100     Яндекс.Метрика  


Web дизайн и создание сайтов


Карта сайта       Наверх