浅谈形式美法则在电力机柜设计中的应用
丁文 韩德斌
摘要：文章针对电力机柜重视功能设计忽视造型设计的现状，讨论如何将形式美法则应用在电力机柜设计中。重点分析电力机柜造型设计元素，从比例与尺度、均衡与稳定、统一与变化、节奏与秩序四个方面研究形式美法则在电力机柜设计中的应用。力求产品形态美与功能美的统一，以期提高产品价值与市场竞争力。
关键词：形式美法则;电力机柜设计;应用
中图分类号：TM50 文献标识码：A
文章编码：1672-7053（2021）04-0155-02
1形式美法则概述
形式美法则是在创造美的形式和过程中，对美的形式规律的经验总结和抽象概括，包括比例与尺度、均衡与稳定、统一与变化、节奏与秩序等。在电力机柜设计中，综合运用形式美法则对机柜造型元素进行设计，以期获得风格统一、比例协调、具有时代特征的机柜造型。
2 电力机柜造型设计元素
电力机柜一般是用来集成计算机和相关控制设备，实现设备的整齐有序排列，提供对存放设备的保护并便于设备维护。按照结构模块划分，电力机柜的基本组件包括整体框架系统、前门构造系统、后门构造系统、左右侧门（板）、顶框模块和底座模块六大部分。前后门、左右侧门（板）、顶框及底框彼此相互独立，分别固定于框架上。现在的电力机柜造型设计主要是在成熟框架的基础上对六个面进行造型设计。六个面各自功能不同，其造型地位也不相同。机柜正面承担着人机交互功能，是整个机柜的视觉中心。因此，机柜的形态设计以正面为主，侧面为辅，其中最关键的是门的形态设计。通过对前门进行造型设计，能够用较低成本快速实现机柜整体风格的转变，满足不同用户的审美需求。
机柜的物理性元素可以分为整体设计以及零部件选型，在机柜造型设计中要正确处理好局部部件造型与整体造型之间的关系。机柜的零部件包括门锁、把手、铰链等结构部件，以及指示灯、按钮、开关等電器构件，这些表达都能反映出产品造型设计的美学法则。
3形式美法则在电力机柜设计中的应用思路
3.1比例与尺度在电力机柜设计中的应用
比例是机柜设计的重要因素，由于机柜体积较大，不同的比例具有完全不同的视觉效果，比例均衡则紧凑挺拔，比例不协调则给人廉价笨重的印象。机柜造型设计通常采用黄金比例、整数比例、平方根比等比例关系，使机柜及其各部件比例协调，达到视觉美观的艺术效果。模数法则在机柜造型设计中得到了充分应用。1980年，IEC103导则中提出了模数概念，强调元器件、零部件的尺寸及其安装间距是模数的倍数，并给出了模数数列值。1988年，IEC917标准规定了新研制的电子设备机械结构模数数列，选用IEC103导则中0.5mm、2.5mm和25mm三种格距，形成完整的协调尺寸系列，统一了电子设备模块化产品结构的互换接口。机柜从柜体到插箱、从插箱到插件都是由一种到几种模数制造而成，因而形成了统一和谐的美感。
机柜的尺度包括机柜整体和局部构件的大小关系，以及与之相关的人体尺度两个方面。电力机柜整体外形尺寸已形成系列化标准设计，柜内尺寸要满足19英寸宽度插箱安装要求，高度以U（1U=44.45mm）为单位，按照U的整数倍规格进行设计制造。在机柜造型设计中，一般优先使用国标推荐的基本外形尺寸，在满足19英寸宽度插箱安装及扎线的基础上推敲内部空间比例关系，当两者矛盾较大时，尺寸在允许范围内作出适当调整。电力机柜的尺度还包括显示类、控制类电器件和操作手柄等控制类结构件尺寸。作为人机交互界面，其尺度要与人的生理、心理特点相适应，不能仅考虑零部件与柜体的比例关系。所以，在电力机柜造型设计中，比例与尺寸应综合考虑分析。
3.2均衡与稳定在电力机柜设计中的应用
电力机柜以中心线划分，多为左右对称矩形设计，对称面具有相同的形状、体量、肌理等，可以形成简单整齐的视觉效果。均衡是指形态各部分之间的距离长短、分量轻重、体量大小等不完全相同，但能通过形态布局的变化形成视觉上的相对平衡关系。均衡设计表现形式多样，其视觉效果要比对称的表现形式丰富生动、富于变化。传统机柜前门采用对称设计，容易使用户感到呆板、单调。在现代机柜前门设计中，可以应用均衡的设计方法，通过铝的本色氧化和钣金黑色喷粉的对比、门框型材的截面设计、可视区位置相对门板左右不对称布局等表现形式，打破单调的对称感，形成丰富多变的视觉效果。
稳定是指机柜造型整体上下之间的轻重关系。机柜造型的稳定，有实际效用的稳定和视觉效果的稳定两种。实际重心的稳定是实现机柜功能的前提，视觉稳定感则影响用户的操作心理。
常用的增强机柜造型稳定性的方法有三种：
1）形态处理。在整体造型设计方面，通过前门凹凸设计或者形态拼合，突出机柜的立体感和层次感，从而获得机柜的稳定感。在整体形态分割方面，通过下大上小的分割方式取得视觉稳定感。如上层安装1U、2U面板，4U面板往下放置，使机柜的实际重心和视觉重心下移，形成上轻下重的视觉效果，给操作者带来稳定安全的心理作用。在细节设计上，合理规划铭牌、标识、装饰条等构件位置，加强产品下部的重量感，也能增强产品的稳定感。
2）色彩处理。主色调采用明度较高、纯度较低的色彩，给人以理智稳重的印象。机柜底座可以采用无彩深色系，增加底座的重量感。
3）肌理处理。提高机柜下部构件表面肌理的粗糙度、降低其光泽度，从而增强设备的稳定感。
3.3统一与变化在电力机柜设计中的应用
统一是指将性质相同或类似的造型要素并置在一起，形成一种一致性的感觉。电力机柜本身有六大结构模块，机柜内部有插箱、指示灯、空开、标签框等，不同材料、形态、色彩的产品组合在一起，形成了这个庞大的系统。因此，机柜的外观统一设计是一项系统而复杂的工程，在总体设计中地位越来越重要。机柜的统一设计方法主要包括以下五个方面：
1）统一的造型风格。构建具有鲜明品牌辨识度的线条、形态等，通过形态的不断重复强调，形成统一的产品形象。
2）统一的色彩风格。机柜整体可以采用两三种色彩进行配合设计，突出主色调;局部使用企业色进行点缀，可以提高产品识别性;强调警戒用色，以引起操作者的注意，从而形成强烈的视觉统一性。
3）零部件与整体的统一设计。对于大面积的机柜门板而言，门锁、把手、铰链等结构件具有装饰作用。在零部件选型中，零部件造型风格要与整体造型保持一致，同时需要注意选型元件的色彩搭配，尽量减少颜色种类，以形成良好的视觉效果。
4）统一的界面设计。电力机柜功能强大，电器件较多，操作界面相对复杂。杂乱无序的布局容易使操作者心情烦躁，并容易产生安全隐患;合理的人机界面功能分区合理，产品语义明确，视觉效果良好，使操作者心情愉悦，从而提高工作效率。通过线条、形态、色彩等对操作面板进行功能分区，充分考虑操作的便捷性和界面的秩序性、美观性，形成具有品牌辨识度的人机交互界面。
5）统一的标识系统。由于电力机柜产品的特殊性，其标识系统比较复杂，且不可或缺。机柜标识系统包括产品铭牌、现场运行的单元名稱、机柜所承载产品的名称（型号）、装置及元器件标签、安全标志和企业标识六类。通过对标识内容、形状、尺寸、色彩、位置进行系统规划，通过标识系统的完整性、规范性设计提高产品的设计层次，提升外观质量。
只有统一而没有变化，造型势必沉闷呆板。变化是指将性质不同的造型要素并置在一起，造成一种明显的对比感觉。可以通过形态差异、材质差异、色彩差异、肌理差异等方面的对比来打破过分统一的单调感，形成变化，从而产生自然、生动的视觉效果。机柜的外形过多地采用规矩的方形，这样机柜会缺乏灵动感、活跃感，但我们可以运用具体的设计要素进行调整。例如形体和线条的特征、色彩的冷暖明暗区分、肌理的粗细等，帮助企业在产品同质化的全球竞争市场中，树立独特的产品形象，在竞争中赢得优势。
3.4节奏与秩序在电力机柜设计中的应用
节奏感和秩序性主要体现为利用点、线、面等造型要素进行有规律的疏密排列。
“点”元素的典型应用为机柜通风孔的设计。常见的通风孔形状有长方形、正方形、圆形、六边形、长腰型等，不同形状、不同大小、不同位置、不同疏密、不同排列方式的通风孔设计，可以形成不同的节奏，呈现不同的视觉效果。富有节奏和韵律的通风孔设计会提高机柜的设计感和档次，提高用户心理舒适度与愉悦度。相反，呆板的通风孔设计会让用户感到厌倦烦躁。
“线”元素主要体现为零部件轮廓线、面板安装缝和内部的布线设计。机柜设计中，直线和函数规则曲线是常用线型，更多强调设计的严谨性及线条的秩序性，从而体现产品的专业性。面板安装缝起到功能分区的作用，使操作界面更加清晰，零部件整体协调，功能更加有序。布线设计则重点考虑线的走向，呈现横平竖直、整齐有序的视觉效果。
“面”元素主要表现为机柜门板设计及并柜效果。机柜门板形态可分为平面门和立体门，立体门包括折面门和弧面门。整排机柜以“面”的形式有规律地重复出现，充分体现了视觉的节奏感和秩序性。通过并柜组屏，能够产生视觉的横向延伸感，具有平稳统一的视觉效果;纵向线条分割使产品更加丰富，形成功能强大的既视感。
4 结语
我国的电力机柜和国外相比在造型上还存在一定的差距，研究形式美法则在机柜设计中的应用，对于提升产品价值、提高市场竞争力，具有重要的意义。笔者分析了机柜造型设计元素，从比例与尺度、均衡与稳定、统一与变化、节奏与秩序四个方面对机柜造型的方法做了一些探讨，希望能对从事相关产品设计的人员有一定的启迪作用。
