基于CM F的激光切割机造型设计研究

李响 赵虎

DESIGN OF LASER CUTTING MACHINE BASED ON CMF

摘要：随着激光切割机装备技术的发展，产品造型同质化和品牌特色不明显成为一个需要解决的问题，在满足加工功能的前提下，需要进一步提高装备类产品外观和风格化的研究。通过对CMF设计方法的分析和研究，提出了基于CMF的激光切割机造型设计方法和策略。通过对竞品产品和品牌分析的基础上，提出产品风格定位，采用CMF设计方法对激光切割机造型系列化设计，提升了机械装备产品形象的统一，塑造了产品独特的视觉形象。为同类型机械装备的CMF造型设计提供了参考。

关键词：工业设计 CMF 品牌产品 视觉形象 产品风格

中图分类号：TH69

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（ 2020） 12-0011-03

引言

激光切割机作为机床类产品，是先进制造技术的基础和体现。随着社会经济的不断发展，世界机床产品市场开始了新一轮的以外观设计为主题的竞争[1]。特别是我国相关产品的技术层面有了很大的提升，产品的加工精度和加工质量上有了质的飞跃。但在产品外观设计上，外观单一化，色彩应用单一，表面处理工艺等方面缺少从产品系列、产品理念和品牌特色的高度进行产品设计策略开发。产品品牌特色不显著，产品外观给人还是一个冰冷的加工机器，从色彩和形象上不能给人产生良好的感官体验，把产品的品质、可靠、精致、美感传递给用户。

CMF （Color，Material，Finishin）设计的研究应用，我国相对欧洲、日韩国家起步较晚，现在越来越多的企业和设计公司成立了CMF设计部门。CMF从时尚产品逐渐起发，逐渐受到手机、家电类消费产品领域的重视。在机械类产品领域也逐渐受到关注。国内目前对激光切割机类型的产品研究主要集中在造型要素、色彩、產品DNA等方面的研究。赵玺等[2]通过对数控机床色彩设计特点和色彩设计影响因素的分析，明确了数控机床的色彩设计对用户操作的作用和未来改进方向。袁雪娇等[3]通过对国内外机床进行分析，总结出形态和色彩要素，并总结数控机床形态的发展趋势及配色规律。王毅等[4]通过对研究目标用户对产品CMF的综合感性信息的研究，根据用户感知的CMF意向图、色彩提取分析、配色示意图和产品CMF综合意向，设计师利用这些信息对所设计的产品进行色彩方案设计，从而减少设计师在CMF设计过程中的主观性，从用户感知的角度，探讨了感性信息的情感化设计。这些理论和实践可以有效指导机床的造型设计。但从CMF角度系统对激光切割机造型研究却不多，目前CMF理论还主要应用在家电和汽车内饰行业领域。

因此，通过在研究CMF理论的基础上，从产品系统化设计的角度对激光切割机的品牌和产品风格进行定位，通过CMF的设计研究，完成产品的差异化设计和产品形象的定位。

一、CMF理论

从工业大革命开始，产品设计和生产就开始追求大批量生产，生产企业为了增强市场利润降低成本，在满足功能和结构的基础上，尽量简化产品的表面处理[5]。在产品供不应求的大背景下，消费者关注的是产品的功能、结构、质量和价格。特别是机械装备类产品是功能和技术主导性的产品，产品的造型往往是最后“一件外衣”。但随着社会、文化和经济的迅猛发展，消费者购买产品的指标不再是单纯的功能技术，更加注重产品的品牌、造型的美观化、情感化。对于企业来讲市场竞争不断加剧，技术同质化，品牌产品无特色是目前面临的问题。这个时候从企业文化、品牌、产品系统设计就变得越来越重要。在产品造型设计细分中，通过对产品设计中的色彩、材料和加工等设计对象的造型细节处，更加能满足产品整体形象需求和塑造。

Color（色彩）、Material（材料）及Finishing（表面处理工艺）一起称为CMFo CMF设计在欧洲发展较早，我国目前在企业内部设计中慢慢细分出来，突出了CMF在当今设计中的重要地位。如果仅仅从翻译去理解CMF设计很难把握设计的精髓和核心。需要我们把企业、品牌、产品形象、产品元素联系在一起，从系统的角度去理解和实践CMF内容[6]。CMF主要内容包括：

（一）CMF设计是基于对色彩、材料、表面处理工艺的视觉认知和情感体验，对产品外观形态元素进行再设计的过程;

（二）CMF是一门设计细分学科，以美学为基础，创新为准则，通过设计将色彩、材料、工艺三者结合，赋予产品新的品质和规格，在同种产品上塑造出不同系列感的产品外观，从而满足用户多样化的需求;

（三）CMF是现在企业提升内在品牌价值与外在产品形象特征的重要手段。企业可以通过CMF研究，形成独有的CMF设计语言，进而转化为产品品牌设计语言，提升品牌形象，增强市场竞争力。

二、CMF设计应用流程

（一）设计分析研究：主要包括企业文化梳理、品牌价值和文化、产品形象关键词提取、CMF趋势分析;这一步是非常关键的一步，企业的文化和品牌价值往往是抽象的，而产品的外观形态、色彩和表面处理工艺是具象可感知的，这之间需要通过感性词汇进行视觉的转化。从而形成企业品牌视觉形象的感性词汇库，并通过单个产品和家族系列化产品进行应用，形成统一中有变化的视觉感受。需要企业设计部门进行系统的CMF设计研究，从产品使用环境和CMF发展趋势上进行展开研究，及时采用新的色彩和表面处理工艺对产品进行创新。

在这一过程中可以利用情感设计、感性工学等方法对CMF进行设计研究。Yu-Ming Chang[7]运用人机工学以及感性工学建立了情感识别感知模型，方法可用于评估情感设计产品的模糊界定，为产品的改良优化设计方法研究分析用户视觉认知生理反应提供一定的基础;白仁飞[8]以感性工学研究为基础采集感性词汇和产品样本并通过感性意象要素、语义分析、分解产品设计要素等方法，以提高用户感性以及精神需求与设计要素的匹配程度;王毅等[9]从工业装备CMF设计研究入手，将人们对装备精度、沉稳等视觉感知转化到设计方案。在研究视觉重量感知特征要素的基础上提出了基于视觉重量感知的大型装备CMF设计方法，从而利用多维度语义空间对装备CMF设计的视觉感知进行了标定。需要充分利用新的研究方法和成果应用于企业CMF设计研究中。对于企业设计部门，需要持续对新材料新工艺关注，研究色彩趋势和情感语意，并能够和品牌文化、产品形象塑造相适配，通过CMF形成具有品牌个性的产品形象系统设计。对产品的家族化、系列化提供有力支撑，强化产品形象理念，提升产品竞争力。

（二）CMF策略实施：在产品创意和设计过程中，把CMF设计融入到造型设计中，在方案设计过程中通过CMF变化去实现产品的视觉形象设计。

1.色彩：色彩是CMF中最最具吸引力的一项，也是最能引起人的视觉注意力的重要因素。在色彩设计的过程中，需要根据产品的色彩属性和色彩心理意象结合，在色彩的效果上结合品牌形象定位和产品形象定位展开。在色彩应用的过程中，需要考虑色彩的数量、色彩的面积、色彩的对比效果。在系列设计中需要考虑色彩的统一于变化，通过局部的色彩图形形成家族特色或产品系列感。通过色彩的应用特点可以形成品牌的独特个性，形成产品家族基因。

2.材料：材料是切割机造型设计的载体和物质基础，在结构和强度上应该符合机械设计加工工艺、性能、品质和稳定性等方面的需求。同时产品设计过程中还需要关注材料给人的触觉、视觉等感官上的体验，即材料意向。材料意象是一种建立在生理之上的心理感受，是用户在接触产品时通过触觉感受、视觉感受所发生的生理反应所作出对产品材料产生的心理认知，是材质借助质感、触感肌理等客观信息传递给人脑后造成的感性反映[10]。材质意向的评价可以通过设计方案形成后，从企业管理、市场营销、设计团队等群体选取人员通过李克特量表进行感官的意向评价，为CMF设计方案选择提供依据和参考。

3.工艺：主要是指产品的表面装饰工艺。表面工艺的处理对产品能够起到装饰和保护的作用。产品设计师关注的是表面装饰工艺的视觉感受和形象，通过表面工艺的应用提高产品的外在感官品质表达。在应用的过程中，需要整体考虑品牌特色和产品形象系统的要求，形成统一的视觉应用效果，避免喧宾夺主。让材料、色彩和表面工艺为产品形象服务。

（三）CMF实现：在机械设计和产品设计的协同下，根据产品和品牌形象定位，选择材料和通过产品样品制作，实現材料、表面工艺的效果处理，在这一过程中需要及时制作材料小样，并及时进行设计评价，不断通过改良和优化CMF的设计方案，最终实现产品的大批量生产。

在CMF设计过程中，设计师在制造企业、材料供应商之间起到关键的桥梁作用，并能够协同机械设计、市场营销多部门，确保CMF设计方案的实施和最终效果实现。

在设计过程中，强调通过CMF的设计进行产品的差异化，同时去塑造产品的视觉风格形象，并保持和企业品牌的内在价值相统一。

三、激光切割机造型设计

以某品牌激光切割机造型设计为例，通过调研分析对品牌文化和产品形象进行梳理，并形成整体的品牌意象词汇，然后通过竞品的分析，梳理出行业当前CMF的设计趋势，形成产品设计风格。在设计风格指导下确定激光切割造型机系列设计的CMF设计方案，最终完成激光切割机的整体造型设计。

（一）激光切割机基本组成

首先对激光切割机进行资料的收集，通过实地考察和调研，收集了国内外知名品牌的激光切割机造型设计资料。对激光切割机的基本组成进行分析。企业设计师对产品相对熟悉，如果是外包的设计专业机构，设计师对相关产品可能具有一定的经验，但对某一个具体的产品往往不够熟悉和了解，这需要相关的设计师团队充分了解激光切割机基本的结构、功能和工作原理的了解，这个开展后期设计工作的基础，如图l。

激光切割机主机一般包括工作台、机床底座、气阀控制系统、运动机构、切割头、Z轴随动机构和数控系统。根据不同的价位和档次，工作台有开放式和封闭式。数控系统和工作台集成到一起，造型更加完整将会是高端产品造型的趋势。封闭式和集成化是企业产品升级的方向。

（二）品牌文化与产品形象

品牌文化是企业在经营过程中逐渐形成的文化积淀，它代表着品牌自身价值观和世界观，是产品设计创新的源泉，对产品设计开发活动具有重要的指导[11]。为了进一步体现该品牌的产品形象和品牌诉求：品质就是企业最好的品牌。经过对现有市场上国内外品牌的竞品分析梳理，对产品形象的造型风格、色彩风格等方面进行分析研究，形成对竞品的整体品牌形象印象，图2为竞品产品品牌形象图板。此基础上针对该品牌特点确定打造专业、创新和现代工业高品质产品理念。然后通过对企业文化的全方位梳理定位，结合企业产品开发的目标，定位于：突出硬朗的工业风、国际化、精密制造、家族化和系列化的品牌形象，树立引领行业趋势的造型形象特征。

根据品牌形象定位，结合产品风格趋势矩阵图，产品形象在视觉效果上，简约理性的造型风格成为趋势，在理性的同时，又注重细节处理。通过色彩和造型的处理形成产品的独有的CMF感官语言：理性的、简约的、硬朗、国家化、精致感。这种造型语言又和产品的形象气质相吻合。图3为产品风格矩阵图。根据产品风格矩阵图的定位展开激光切割机的造型设计开发。

（三）CMF设计

人类生活的世界是丰富多彩的，人们通过色彩来表达和传递情感，也积累了很多视觉经验[12]。色彩能够对产品的形态视觉体验产生影响，是CMF设计中最为感性的元素，也是在产品形象设计中最容易吸引消费者的部分。在激光雕刻机造型色彩的应用上，色彩划分明确。主色以不同明度的灰色系或彩色为主。深灰色系给人沉稳内敛的气质，可作为主色大面积铺垫。浅灰色系相对深色系的沉稳更多了一点纯净透气的视觉印象，往往给人以科技感和未来感。配色系以彩色为主，色彩醒目起到点缀、变化的作用。主要有橙色、黄色、红色、蓝色、绿色，通过项目调研和分析，不同的色彩配色比例也不相同。橙色和主色浅灰色或深灰色进行搭配，橙色作为装饰色彩与主色配比15%到25%之间。表一为主色搭配信息表。

材料的感觉特性是一种心理感受。不同的材质给人不同的视觉感受。金属具有人造、坚硬、光滑、理性等感觉;玻璃：高雅、明亮、光滑、时髦等;塑料：人造、轻巧、细腻、艳丽等[12]。机床的壳体材料以钣金为主，板件表面喷涂油漆、烤漆，为增加精致感和时尚科技感，局部材料可进行镜面不锈钢、金属拉丝等表面工艺技术。为增加安全性和操作过程中的可视化，激光雕刻切割机的窗户和门的面积变大，有一体化的造型趋势;亚克力在操控界面和局部钣金表面应用，增加表现的光影层次，给人绚丽和细腻的视觉感受，丰富了机床的视觉感受，给人高品质的体验。通过分析，在方案的设计中，采用金属、塑料、玻璃多材质综合运用，采用不用的表面处理工艺，去塑造科技、简约、品质的视觉印象和产品的整体形象相一致，如表l。

（四）方案设计

根据产品风格和CMF的特点，开始方案创意，绘制不同的造型方案进行设计评价。充分把造型的型面和色彩材质相结合，图4为部分初期草图方案绘制。在方案的绘制过程中，不断推演造型和CMF的处理视觉效果。动感斜线切割、醒目配色带状应用，整体去塑造硬朗的工业风、简约、精密的产品形象。

在方案CMF设计的过程中，结合企业的标准色进行设计展开，如图5为红色和黑色为主的搭配方案，配以小面积不锈钢亮条，造型简约精致。

四套不同CMF的方案进行设计评价，在经过企业管理者和生产技术、销售等部门共同评审的情况下，选择一款符合企业产品形象的CMF造型方案，并在系列设计中进行CMF的拓展，形成家族化系列化的设计风格，如图6。

在国内外激光雕刻机需求不断发展快速增长的时期，产品造型设计已经不单单是形态的求新求异。如何通过设计手段去塑造产品的品牌文化、促进产品形象的提高，促进产品形象的个性化和独特性已经是国内外企业在发展过程中要思考和面临的问题。文中研究了CMF的设计理论，提出了把CMF和产品品牌形象相统一的设计方案，并通过激光切割机为例，对产品造型过程进行了分析，为类似产品的设计创新提供参考。

基金项目：安徽高校人文社会科学研究重点项目（SK2017A0132）;安徽省设计学专业委员会重点项目（2017jyxm1383）;安徽工程大学产品设计专业综合改革 （2018zyzhgg02）。

参考文献

[1]张曙，卫汉华.机床产品外观设计的新动向[J]工业设计，2009 （6）：12-13

[2]赵玺，邓茜.数控机床色彩设计研究[J].机械设计，2014，31（3）：109-112

[3]袁雪娇，程鲲，王基生等.基于构成要素的数控机床造型特征研究[J].机械设计，2014，31（8）：儿8-121

[4]王毅，杨前，王家民.感性信息“转嫁-映射”下的产品形态情感化设计[J].设计，2020，33 （03）：91-93

[5]李三新.CMF创造产品完美用户体验[J].设计，2014，（12）：116-118

[6] Sanders S，PauICannan Colour，design md virtualreality at JET[J] Optics&LaserTechnology， 2006，38（6） 335-342

[7] ChangYM，ChenCW Kan seiassessment ofthe consutuent elements aud the overall interrelations in carsteering wheel design[J]. Interuational Joumal ofindustrial Ergonomics，2016，5697 105

[8]白仁飛，张峻霞.推论式感性工学在电子产品设计中的应用[D].包装工程，2015 （4）：128-132

[9]王毅，魏晨宇，杨剑威等.视觉重量感知下的大型印刷装备CMF设计研究[J].设计，2020，33 （16）：124-127

[10]陈俊波，张莉，楚鹏.CMF设计在产品设计中的影响与应用[J].设计，2019，32 （01）：108-109

[11]李江泳，姚湘.面向品牌的工程机械造型特征设计研究[J].机械设计，2014，31 （6）：102-104

[12]刘胜志，朱钟炎.产品语义学和产品设计[J].包装工程，2006，26 （15）：182-195

[13]陈红娟.基于造型材料的产品创意方法的研究[J].包装工程，2010，31 （8） 50-53