典型工程機械產品的設計基因提取方法研究＊

魏專WEI Zhuan 瞿昌利QU Changli

長沙師范學院，長沙 410100（Changsha Normal University，410100 Changsha）

一、引言

目前，從生命科學領域的生物基因理論轉化到產品設計領域的設計基因理論，已經開始應用。華海鏡對藝術品[1]、韋軍濤對生活用品[2]、桑振對工藝品[3]、魏專對包裝[4],都進行了相關的設計和研究，而其中對于汽車造型基因方面的研究探索，則最為廣泛，也最為深入[5-7]?；谠煨突虻钠囋煨驮O計，主要是針對汽車品牌基因進行的研究。無論是國際著名汽車品牌奧迪、寶馬和梅賽德斯，還是國內品牌長安、長城和吉利，都在通過長期的設計實踐，結合汽車產品本身的功能結構，把統一的視覺造型特征應用到產品的造型設計中去，從而形成自己的家族產品形象，以提高產品的綜合競爭力[7]。湖南省作為工程機械生產強省，已經形成了具有地域特色的一些工程機械行業品牌，如三一重工、中聯重科、山河智能等。然而，不管是從設計實踐還是從理論研究的角度[8-10]，如何找到各自品牌的產品設計基因，仍然沒找到很好的方法。本研究通過比對分析這三個品牌中共有的典型工程機械產品設計，希望找到工程機械的設計基因提取方法，為工程機械產品設計基因的延續奠定基礎。

二、樣本選取

隨著湖南省新型工業化的大力推進，誕生了以三一重工、中聯重科、山河智能等為首的工程機械制造企業，使湖南省由工程機械制造大省轉型為制造強省。所以本研究選取三一重工、中聯重科、山河智能這3個湖南省工程機械行業中的核心企業作為品牌樣本，這幾個企業基本上能反映湖南省地域的工程機械行業整體情況。然而對于工程機械產品本身而言，其產品線長、產品類型豐富、品種繁多、數量龐大的特點，決定了要對其整體進行分析不太容易，所以精確選取具有典型代表意義的工程機械產品樣本十分必要。研究以典型性和通用性為原則，選取了三一重工、中聯重科、山河智能3個品牌企業都生產的典型的工程機械產品——混泥土攪拌車、挖掘機、輪胎起重機，作為設計研究的樣本對象，通過對其造型特征與涂裝特征的兩個方面的分析研究，進行基因提取，并初步形成典型工程機械產品的設計基因圖譜。

三、工程機械產品的設計特征及基因

1.工程機械產品的設計特征及基因的關系

基因是指攜帶有遺傳信息的DNA序列，是控制生物性狀的基本遺傳單位，基因在生物學中的意義在于把遺傳信息從親代傳給子代，來保持遺傳信息的連續性。產品設計基因是指能攜帶產品品牌遺傳信息的設計特征所表征的內在遺傳特性，其中設計特征元素是構成產品品牌識別的主要特征元素，其意義在于通過設計基因的控制，來保持產品品牌的家族性和延續性。設計特征是用來表征設計基因的基本單元元素，現有的設計研究中，都是將基因表述為造型語言特征，主要包括產品的造型特征，即點線面特征和細部特征等，統稱為產品的造型基因[11]。

然而，在工程機械產品中，造型問題對于品牌的建立和識別并不十分突出，使用造型特征來表征工程機械產品的設計基因，并不能完全解決問題。根據相關研究發現，由于工程機械產品的特點，造型上的改變可能性極小，所以對于工程機械產品設計而言，除了造型特征以外，色彩、裝飾條、標志標準字等涂裝特征，在工程機械產品的設計基因表征中所起到的作用更大?？v觀國內外相關研究，用涂裝特征來表征產品設計基因尚屬首例，如何定義工程機械產品設計中的造型特征和涂裝特征，則是首先應該解決的問題。

2.工程機械產品設計中的造型特征和涂裝特征

造型特征是產品功能結構需求所決定的內在設計特征，涂裝特征是產品品牌信息傳達需求所決定的外在設計特征，二者的關系在工程機械產品設計中，類似于人體中的骨骼和皮膚，相互關聯、互為依托。造型特征包括產品的整體風格、型面感覺、細部處理等設計方式[12]，通過點、線、面等最基本的造型元素來進行表達[13]。對于工程機械產品而言，點特征包含的信息量太少，而需要采集的點數量又太多，不適合特征提??；面包含的信息量多，但難以描述和定性；而線介于點和面之間，通過定義主要、次要和輔助特征線和局部特征線可以很好地表征造型特征[14]。

涂裝特征對于工程機械產品品牌形象的樹立作用最為明顯，實現最為現實也最為便捷。工程機械產品由于特定的功能性要求以及制造工藝限制，造型變化的可能性不大，涂裝色塊條、標志、標準字和色彩的合理搭配使用，能夠充分地表征工程機械產品的品牌基因。工程機械產品的涂裝包括兩種形式，一種是制造商為了凸顯品牌而設計的涂裝方式，另一種是定制商為了凸顯企業形象而增加的涂裝方式，由于后者不具備典型研究性，此研究只針對前者進行。

3.工程機械產品的特征提取方法

（1）工程機械產品的造型特征提取方法。由于工程機械產品設計的復雜性，為了簡化問題，研究選取典型的工程機械產品——混泥土攪拌車、挖掘機、輪胎起重機各自的側面為主要的特征面進行研究，從側面中選取造型特征線進行提取，并細分為主、次及輔助特征線。主要特征線是對工程機械產品功能與構造比例表現最為強烈的造型特征線；次要特征線是補充工程機械產品整體造型而形成的局部造型特征的特征線；輔助特征線是工程機械產品細部造型的特征線。具體提取方法如下：首先從大量的工程機械產品圖片中選取最具代表性的側面角度，然后使用矢量圖形軟件AI或者Coreldraw的貝塞爾曲線工具勾取出主、次和輔助特征線，并形成不同品牌的典型工程機械產品造型基因圖譜。

（2）工程機械產品的涂裝特征提取方法。對于選取的樣本——三一重工、中聯重科、山河智能，各品牌均有自己的不同涂裝方式。研究同樣對涂裝特征進行分類，根據涂裝的重要性分成主要涂裝、次要涂裝和輔助涂裝3類。主要部位的大面積色塊條等被定義為主要涂裝特征；品牌LOGO、標準字等被定義為次要涂裝特征；局部的小面積色塊條、裝飾等被定義為輔助涂裝特征。具體提取方法，同樣是從代表性工程機械產品圖片中選取最具代表性的側面角度，然后使用圖像處理軟件Photoshop的摳圖工具摳取出主、次和輔助涂裝特征，并形成不同品牌的典型工程機械產品涂裝基因圖譜。

四、工程機械產品的設計基因圖譜分析

1.樣本品牌產品的造型基因圖譜分析

運用造型特征提取方法，從三一重工、中聯重科、山河智能品牌各自的典型工程機械產品——攪拌車、挖掘機、起重機樣本原圖中提取主、次和輔助特征線，以特征線來表征不同品牌的造型基因，以形成各自的造型基因圖譜（見圖1、圖2、圖3）。

圖1 三一重工產品的造型基因圖譜①

圖2 中聯重科產品的造型基因圖譜①

圖3 山河智能產品的造型基因圖譜①

將提取后所形成的三一重工、中聯重科、山河智能各自的相同的工程機械產品的造型基因圖譜進行疊放擬合后，再進行造型基因比對（見圖4）。

圖4 三個不同產品的造型基因擬合圖②

通過擬合比對發現：3個品牌的相同產品在造型上相似性比較大，共性也比較強，從造型的線型特點來講，都具有工程機械產品穩重大方、嚴謹統一的特點。

具體分析各自品牌，還是具有各自不同的特點：三一重工產品特征線型動感而富有變化，充滿生命力，線條比較挺拔，視覺沖擊力比較強，具有靈活、年輕和充滿活力的特點。中聯重科產品特征線條組合圓潤含蓄，造型飽滿穩重，整體造型風格和諧統一。山河智能產品造型特征線穩重傳統，整體造型厚重，具有渾厚硬朗與統一規整的造型風格。

具體分析各個工程機械產品，其一，三一重工攪拌車正面前臉與保險桿部分各自獨立不連續，側面罐體的整體造型緊湊、簡潔；中聯重科攪拌車正面前臉與保險杠有一定連接，側面罐體的構造層次更為豐富。其二，三一重工挖掘機挖爪體積較大，占整個機身比例較高，動臂粗壯，力量感強；中聯重科挖掘機挖爪體積較小，整體造型風格小巧靈活；山河智能挖掘機鏟斗、動臂等各部分比例基本一致。其三，三一重工起重機起重力臂造型沉穩有力，沒有冗余的細節，造型風格簡潔干練；中聯重科起重機機身部位小巧靈活；山河智能起重機線條硬朗，整體沉重有力。

2.樣本品牌產品的涂裝基因圖譜分析

運用涂裝特征提取方法，從三一重工、中聯重科、山河智能品牌各自的典型工程機械產品——攪拌車、挖掘機、起重機樣本原圖中，提取主、次和輔助涂裝特征，形成各自的涂裝基因圖譜（見圖5 -圖7）。

圖5 三一重工品牌產品的涂裝基因圖譜③

圖6 中聯重科品牌產品的涂裝基因圖譜③

圖7 山河智能品牌產品的涂裝基因圖譜③

將提取后所形成的三一重工、中聯重科、山河智能各自的相同的工程機械產品的涂裝基因圖譜進行并置對比后，再進行涂裝基因比對（見圖8）。

圖8 不同品牌產品涂裝基因比對圖②

通過比對發現：對于典型工程機械產品品牌形象的建立，涂裝基因起到的作用巨大，三個品牌樣本涂裝風格差異明顯，各有自己的特點。三一重工產品采用紅色、黃色及白色等對其運動部件進行大面積的涂裝，涂裝特征明顯，涂裝特征主色為紅色，所有產品使用統一的標準色，已經初步樹立了“中國紅”的品牌形象。中聯重科產品涂裝采用桔紅、中灰和亮黃作為涂裝主色，各個產品之間統一性不強。山河智能產品采用藍色系作為主色，體現智能環保的理念，但色彩過于單一，缺乏變化，尚未形成涂裝標準。

五、結語

針對湖南省三一重工、中聯重科、山河智能三個典型工程機械產品設計基因進行分析和研究，從其各自的造型特征與涂裝特征兩個方面，提煉出主、次和輔助基因并對其予以定義來進行工程機械產品的設計基因提取的方法。將樣本設計基因提取后制成基因圖譜，并對之進行比對研究發現，這三個不同品牌的相同工程機械產品基因，既有著共同的特征，又有著各自品牌的個性。新的針對工程機械產品的設計基因提取方法，為品牌基因保持及延續和進一步的計算機輔助生成設計，奠定了相應的基礎。

注釋

①圖1、圖2、圖3來源：其中原圖來自企業產品說明書，其他圖為作者自繪.

②圖4、圖8來源：作者自繪.

③圖5、圖6、圖7來源：其中原圖來自企業產品說明書，涂裝圖截取自企業產品說明書.

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