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              食用菌培养基自动化包装生产线工业设计研究

              发布时间:2020-09-04 10:25:01 |来源:网络转载

              近W年来,国内食用菌产业的发展相当迅速,低脂高蛋白的食用菌同以改善人类的膳食结构、增强免疫功能、提高硅康水平。据研究报道:桑枝是大部分木屑型食用菌,如灵芝、黑木耳、银耳、香菇和平菇等的理想培养料,以桑枝屑为原料栽培的食用菌,营养价值高,口感好,无农药残留,较易逬入国际市场。我国是世界蚕桑大国,拥有1125万亩的巨大桑树资源,桑树每年经夏、冬2季产生的巨大的桑枝资源,为食用菌栽培提供了大量的廉价优质的培养基原料。国外发达国家与地区的食用菌培养基生产已工厂化、机械化、自动化,稳定控制了培养基的原料成份与含水率,保证了食用菌的营养成份和质量品质。目前我国食用菌产业链中培养基原料制备手段相当落后,严重制约了产品质量的提高和产业规模的发展逍o必须以自动化加工成套装备逬行食用菌培养基的工厂化和规?;?。过去,由于使用环境、使用对象和加工附加值等原因,农副产品加工包装机械设计时仅满足功能需要,总体布局凌乱、粗糙、丑陋,无暇顾及外观、色彩和人机关系,安全性能差。因此,配合食用菌培养基包装生产线功能结构要求,做好工业设计,改变旧形象以满足新的市场需求,是一项具有现实意义的课题。

              1工业设计美学基础

              产品的工业设计是结合产品的使用功能,运用美学原理,提高外观形态质量的一种手段。如何使工业产品在不影响功能的前提下,最大限度地满足消费者的审美要求,创造更多的经济附加值,已是一个非常迫切的任务。产品外观形态的设计是由其内在功能的需要所决定的,只有体现了产品功能的形态才是有价值的形态,并能发挥产品的整体功能效用。任何妨碍使用功能的形态都是不可取的。具有优良功能的产品需要的形态并不一定是美的,只有提高到“美的形态”阶段,才是美的。那么,怎样才能使产品达到美的形态,提高产品的审美功能呢?通常提高产品形态美感表达就是运用设计美学法则与规律,如变化与统一、均衡与对称、节奏与韵律、尺寸比例等对产品的内在部分(如产品的材质、结构、性状、功能等)和外在的部分(如形、色、光泽、式样、光洁度、平整度、精密度、手感以及包装等)进行通盘考虑与设计,使它们各部分和谐,形成一个整体,创造出美的产品形态。

              当然,产品形态美不是产品高质量的核心要素,但产品的高质量来自于内在功能与外在形式的双重效应。对物质产品来说,整体功能就是生命,功能越强就越有生命力,有生命力的产品才会有市场竞争力和好的经济效益。在研究形态设计美学方面,在设计构思阶段就要充分考虑产品形态结构的合理性、宜人性以及所表现出的均衡、稳定、秩序、轻巧等效果。

              2生产线外观造型分析

              食用菌培养基自动化生产线(下面简称生产线)造型设计是具有实用功能的造型,不仅要求以其形象所具有的功能适应人们工作的需要,而且要求以其形象表现的式样、形态、风格、气氛给人以美的感觉和艺术享受,起到美化生产环境,满足人们审美要求的作用,因而成为具有精神和物质2种功能的造型。

              2.1生产线流程与设备

              以桑枝屑为主要原料的生产线,系统集成设备有:混合液搅拌缸、料仓、双动式搅拌桶、输送带、成品包装机、控制柜。工艺流程見图1。其生产过程是:将桑枝屑、荻皮、蚕沙等作为干料包装机。

              料送入料仓先行搅拌,在混合液搅拌缸中玉米粉、石膏、精、微量元素等混合于水中,逬一步与混合干料揽拌。待拌的干料经过准确计量称重全部进入搅拌器之后,搅拌器幵始搅拌,同时由流量控制的混合溶液喷淋到物料上,混合搅拌缸出料,由输送臓送至包装机包装扎袋下线,整个过程由控制柜自动控制。显然,储存料倉和搅拌桶是主要生产部件,构成了设计的主体和重点。

              2.2体量分析

              体量感是产品固有的物理属性,是产品功能的一种外在表现形式,一般指产品形态的尺度大小、各个局部的比例以及构成其材质等各因素,在人们头脑里的直观或经验性的反映。产品造型设计中,首先要解决体量问题,然后才能进一步推敲其比例关系。产品的设计美是具有高度、寛度和深度三维空间的立体形态,在空间中占有实际位置。由此对产品形态进行量的描述审美感受中,形成了不同的产品的体量感⑵。体量不仅是因使用要求而形成的尺寸大',也和人们长期沿用的大小概念有关。工作台上集成了3个储存料仓和3个搅拌桶,体量尺寸必须按产品的规格和设计的加工量确定??刂乒裉辶坑煽刂葡钅康亩嗌?、显示屏的大小及人机操作尺寸而定。

              由于功能结构和人机因素形成的体量,对造型有一定的制约作用,但也可在一定的调节范围内逬行不同的姑构安排,进行不同的比例处理,以达到不同的视觉效果。因此,改变造型中的某些尺度,首先应认真分析研究与人之间的关系,只有当产品的尺寸符合结构、功能以及人机因素的要求,而整体比例和各部分比例调和生动,才称得上是完美的造型。

              2.3平面要素分析

              主体造型风格中的平面和直线要素,给人以挺拔、浑厚、规整、均衡、庄重的感觉。从平面构成中线的性格来讲,垂直线刚强、单纯、直接;水平线平衡、安定、永恒。生产线造型采用“水平线+垂直线”,与物料加工运动的方向基本一致,从而加强了生产线的动势,达到方整、稳定、简洁的视觉效果。

              2.4统一与变化

              生产线构成是由若干个平面立体组成的组合体,由分解的单一形体的线、面在水平方向上相互接合构成的形体,易获得形态稳定、均衡、组合多样的造型,具有较强的节奏韵律感。各个组成部分之间有联系、过渡,从而达到协渦统一的目的。S统一中求变化,如线型变化、方向变化、色彩变化和材质变化,使造型活跃生动富有情趣,达到美感要求。

              2.5均衡与稳定

              根据生产的功能要求,将3个料仓、3个搅拌桶布置在工作台上,以支撑底部的中轴对称线为基准,使左右两面的体量完全对称,产生强烈的均衡感、造型感。在造型设计中,应用工作流线的方向对比可以使产品造型有变化,形成空间立体交错的视觉效果。方向的协调通常采用主从关系来达到。显然,工作台体积大,是生产线主体,其他设备掖据功能和人机要求,确定尺寸,在组合形态上形成搭配,并构成稳定的整体形态。

              2.6比例和节奏表现

              比例是指产品整体与局部或各个局部之间,以及各部分与细部之间的比较关系。任何美的产品,都必须具有适当的、正确的比例。比例美是规律美的一种形式。在设计生产线各个部件表面长寛比尽量接近黄金分割比或均方根比,产生比例调和。节奏是指有秩序、有规律的连续变化和运动,产品形态美学上的节奏是指一种条理性、重复性、连续性的艺术形式的表现。产品形态的节奏性越强,越具有条理美、秩序美。具体的节奏形式有重复、渐变和交替⑷o在加工生产线设计中,工作台的扶手栏杆有规律地重复体现了这一特征。

              2.7表面材质选用

              产品不是用来观赏的,它最终要进入生产或生活领域,供人操作,因此触觉占据相当大的比例。与触觉相关的材质就成为表达产品功能的审美价值的重要媒介。在加工生产线设备的外表面采用冷轧板材、结构框架用角钢型材设计。使用较坚硬钢质板材作为它的外表,原因是它不怕碰撞,适合于它的使用环境,也能体现钢材质的稳重感和高品质之美。

              2.8产品形式与功能的统一

              设计产品生产线时,不将工程技术设计与外观设计割裂开
              来,两者同时进行,根据技术要求等因素逬行整体造型设计,并按变动适时调整,实现形式与功能的完美统一,以创造出实用美观的新颖产品。

              3设计准则的确定

              3.1整体统—感

              以整体讲究风格统一思想来处理各个外观部件的造型。统一就是寻找它们中闾的稳定因素和秩序。譬如,利用主题来统一全局,所有造型均围绕一个特定目标定格调,利用线的方向来形成指示性清楚的趋同感,选择形态与大小统一的元素形成富有亲密和谐的视觉同一性,及运用色相变化的统一方法。

              3-2外观简洁

              采用大块的平面或曲面造型,面与面之间少有起伏变化,外罩可适当做些棱角或圆角的造型,以打破造型过于简洁而造成的单调和沉闷感。平直的框架、矩形的门、柜边导棱角、构造凹槽等细部结构使得生产线外观不会过于简单,造型既简洁又与整体风格相协调。

              3-3色彩单纯

              色彩力求单纯,一般2~3色为宜,色彩越简洁醒目,整体感越强。一般来说,一件产品采用的颜色不能太多,且不宜大面积使用互补色。一般色彩对比可采用以下方法:

              某种颜色与中性色对比,如红与黑、灰与白、:宝石兰与灰色、黄与黑、白的对比。

              灰色系列的对比,现在许多产品设计都采用大面积低纯度、高明度的颜色,而与它对比的局部采用深灰的对比颜色。整个产品色相不十分明显,但显得高雅。

              局部点缀。有时需使用与大面积颜色色相差异较大的小块颜色来点缀整个产品。通常起点缀作用的是标志、商标、产品名称等等⑤。这样产生的对比效果可以把注意力集中到商标、品名上,达到设计师预想效果。

              4生产线设计实践

              1) 主从关系处理。

              按生产工艺流程,将各个组成部分有机地组合成生产线。主体工作台,体量最大,其余部分按工作位置依次排列,主从关系明确。大体量引人注目,而小体量显得精巧,做到相互衬托、互相弥补,保持了适当的对比差异梯度。

              2) 视觉平衡处理。

              由于料仓和搅拌桶布置在上部,形成头重脚轻,稳定感差。采用解决方法:增加下部重量感来增强稳定,由于输送带放置在下部,故增加输送带的两侧档板高度尺寸形成厚重的实体,上部部件使用不锈钢板材,材质光亮轻盈,使视觉均衡。

              3) 对比与调和处理。

              工作台体量大,形体虚实相间不封闭??刂乒?、包装机、混合液搅拌缸体量小,形态为实体,对比使产品造型生动、个性鲜明。在柜体和搅拌缸的导出相同角度的棱角,轮廓线都是相互平行的水平线和垂直线,协调处理各种造型对比因素,缩小差异从而能给人以协调、柔和的美感。它强调相互的内在联系,借助相互之间的共性以求得和话。

              4) 色彩设计。

              整体用色应根据生产环境和加工对象而定,要给人以舒适、高雅、清新、安全的感觉。以沉着、朴素、纯度不高的色彩为主,点缀以丿」'面积、较高纯度色与亮丽的光泽色彩,使色彩单纯而不单调,沉静而不沉闷,这样的用色温馨、含蓄、耐看,使工人在使用中感觉环境舒适,从而精神稳定而集中。生产线整体取色为:低纯度、较高明度的浅灰色,柜体边倒角的斜面用宝石蓝色。

              5) 细节局部设计。

              在详细设计阶段中,只有当我们把产品的概念形态确定下来,才会逬一步对概念逬行细化,细化的内容包括局部形态的处理、色彩的选择、材质的运用、加工方法等等细节方面的东西围o工作台的2层和3层采用不锈钢管的栏杆扶手,丰富了立面、也有形态和材质对比,同时又具有实用功能??刂乒袷墙腥嘶僮鞯闹饕考?,要体现出精致、细微的品质。用凹槽将板面巧妙地划分为操作面板区和柜门区两块,横向线打破垂直线的生硬和单调,柜门线框加强了视觉的稳定性。背部散热孔有规律地排列,有虚实对比,装饰性强。

              6) 人机关系设计。

              人机系统设计利用人机工程学原理和美学原理,把机器以最易懂、最亲切、最安全的方式呈现给使用者,让使用者在生理上不易疲労、心理上感觉舒畅、操作学习上容易掌握。生产线是一种高速、高效和高自动化的现代生产设备,对其精度、速度、结构强度与刚度以及使用的安全性、精度保证性等要求较高。因此,对运动部件采用封闭防护造型,减少粉尘和噪声对加工作业环境的影响⑺。

              控制柜的设计高度取决于人在观察和操作时处于舒适、准确和高效的工作状态??刂泼姘宓慕缑嫔杓?,它上面的显示器、控制按钮、按钮区域的大小、位置、颜色等,符合人机关系要求体现了人性化设计,使人在操作时心情舒畅、有安全感,并且操作准确,工作效率高,不易疲劳弱??刂乒裉迩氨砻嫔杓萍?。

              食用菌培养基自动化包装生产线外观时效果图,见图3。从右至左各集成部件分别为:混合液搅拌缸、控制柜、料仓、双动式搅拌桶、输送带、成品包装机。

              图3食用菌培养基自动化包装生产线效果图

              Fig.3Renderingoftheautomaticproductionlineofediblefungusculturemedium

              5结语

              对食用菌培养基自动化包装生产线的工业设计,将改变人们对农业加工机械外观的错误看法。强调功能与造型的统一,应充分体现加工生产线具有的高技术、高效率、多功能、高精度、高可靠性'高自动化等特点,通过理性、严谨、整体的造型语言,表达产品品质优异、工艺技术精湛以及高效率的内在品质。具体到产品设计上就是处理好体量设计、形体线型、形体之间的过渡、表面肌理和装饰、色彩搭配等,把握好产品造型的视觉情感,农业机械同样可以设计成具有强烈时代感和技术特征的产品。

               

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