服裝款式模塊化設(shè)計(jì)方法

周海媚，徐燕妮，張旭靖，陳 雁

(蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021)

隨著科技的發(fā)展及消費(fèi)者對服裝個(gè)性化要求的提高，計(jì)算機(jī)輔助的服裝智能化設(shè)計(jì)已得到越來越多的關(guān)注，模塊式設(shè)計(jì)思想作為智能化設(shè)計(jì)的一種形式，在各個(gè)行業(yè)都已經(jīng)有較多的研究。

模塊式設(shè)計(jì)作為一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法可快速應(yīng)對市場變化，能縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，便于拆卸和再制造產(chǎn)品［1］。模塊式設(shè)計(jì)在機(jī)械產(chǎn)品以及具有幾何形狀的產(chǎn)品方面已經(jīng)有較多的研究，其中大都以產(chǎn)品族為依托，建立模塊式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框架和數(shù)學(xué)優(yōu)化模型［2－4］，或通過構(gòu)造矩陣來實(shí)現(xiàn)模塊式設(shè)計(jì)［5］。

隨著對模塊式設(shè)計(jì)研究的深入以及對智能化設(shè)計(jì)的要求，模塊式設(shè)計(jì)也逐漸進(jìn)入服裝行業(yè)?；蜻z傳算法被運(yùn)用到服裝模塊式設(shè)計(jì)中［5－7］，用來豐富服裝款式的多樣性。在模塊連接的約束條件方面，用尺寸誤差限定了樣板配合的誤差上下限［8］，或用3次B樣條曲線實(shí)現(xiàn)部件的連接［9］。然而對于服裝模塊的劃分、服裝模塊的變化以及模塊連接規(guī)則的制定方面卻缺乏研究，因而服裝模塊式設(shè)計(jì)的發(fā)展不夠成熟;因此本文在前人研究的基礎(chǔ)上，參考其他行業(yè)模塊式設(shè)計(jì)的思想，以計(jì)算機(jī)輔助的智能化服裝設(shè)計(jì)為依托，以消費(fèi)需求為導(dǎo)向，對服裝模塊的變形和連接進(jìn)行了研究。

1 服裝模塊式設(shè)計(jì)概念

服裝模塊式設(shè)計(jì)是指在系統(tǒng)內(nèi)部將服裝拆分成多個(gè)模塊，然后根據(jù)消費(fèi)需求或設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行模塊的配置和變形，最終得到符合消費(fèi)需求或設(shè)計(jì)目標(biāo)的服裝設(shè)計(jì)結(jié)果。

圖1示出服裝模塊式設(shè)計(jì)的概念框架。圖中虛線箭頭表示約束作用，實(shí)線箭頭表示流程方向。首先在系統(tǒng)內(nèi)部根據(jù)一定的規(guī)則將服裝拆分為多個(gè)模塊，形成服裝部件模塊庫，然后根據(jù)顧客的需求或設(shè)計(jì)目標(biāo)，在服裝部件模塊庫中篩選得到初步符合需求的服裝模塊，然后將這些模塊進(jìn)行連接得到初始設(shè)計(jì)結(jié)果x1，如果該結(jié)果滿足需求或目標(biāo)則設(shè)計(jì)完成，輸出結(jié)果，否則再根據(jù)細(xì)化的需求或目標(biāo)對部分模塊進(jìn)行變形，得到設(shè)計(jì)結(jié)果x2，將設(shè)計(jì)結(jié)果反饋給顧客或設(shè)計(jì)師，如果達(dá)到需求則設(shè)計(jì)流程結(jié)束，否則繼續(xù)進(jìn)行模塊變形，最終達(dá)到消費(fèi)需求或設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)結(jié)束。該設(shè)計(jì)模式可達(dá)到以顧客需求為導(dǎo)向，靈活快速地進(jìn)行服裝設(shè)計(jì)的要求。

圖1 服裝模塊式設(shè)計(jì)概念框架Fig.1 Framework of modular garment design

服裝模塊式設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的靈活性和多變性，通過各個(gè)模塊的變形以及不同模塊的配置，可得到多種服裝設(shè)計(jì)結(jié)果。若將服裝劃分成M個(gè)模塊，每個(gè)模塊選用N種變化模式，則可得到N的M次方(NM)種設(shè)計(jì)結(jié)果，也就是對于服裝設(shè)計(jì)來說，每增加1個(gè)模塊或者增加變化形式，設(shè)計(jì)結(jié)果就會呈指數(shù)形式增長，這些服裝設(shè)計(jì)結(jié)果形成了服裝產(chǎn)品族，可大大豐富服裝設(shè)計(jì)庫，以滿足多種消費(fèi)需求。服裝模塊式設(shè)計(jì)還具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，每個(gè)服裝模塊都會使顧客產(chǎn)生相應(yīng)的感性意象，將模塊與感性意象對應(yīng)后形成數(shù)據(jù)庫，在使用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就可通過消費(fèi)者的感性需求搜索到對應(yīng)的模塊設(shè)計(jì)，多個(gè)模塊配置之后即可推薦給消費(fèi)者形成以顧客需求為導(dǎo)向的服裝感性設(shè)計(jì)。模塊的拆分與組合配置、模塊與感性意象的對應(yīng)等，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中均是可實(shí)現(xiàn)的，因此計(jì)算機(jī)輔助的服裝模塊式設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)中也是可行的。

2 服裝模塊的組成與變形

服裝模塊式設(shè)計(jì)首先要解決服裝模塊的劃分問題，服裝模塊包括固定模塊和可選模塊。固定模塊是指任何服裝設(shè)計(jì)中都需要存在的模塊，可選模塊是指在服裝設(shè)計(jì)中既可存在又可不存在的模塊。模塊的劃分并不是任意的，既需要滿足服裝的基本組成，又需要實(shí)現(xiàn)服裝設(shè)計(jì)的多樣化等，因此服裝模塊劃分需滿足如下條件。

1)模塊劃分程度適中。模塊劃分既不能太細(xì)致也不能太粗糙，太細(xì)致會增加模塊連接的復(fù)雜性，增加計(jì)算機(jī)的計(jì)算負(fù)荷，太粗糙則會減少服裝的變化形式，無法滿足服裝設(shè)計(jì)多樣性的需求。

2)固定模塊按照服裝部位劃分。服裝對人體不同部位的包裹形成不同的服裝部位，不論在設(shè)計(jì)上還是工藝上，服裝均以部位為單位進(jìn)行連接，因此固定模塊的劃分應(yīng)與服裝部位相對應(yīng)。

3)可選模塊按照裝飾種類劃分。大部分可選模塊只起到裝飾的作用，與著裝部位沒有必然關(guān)系，通常同一件服裝上的裝飾部分有一定的相似性或者是一個(gè)系列，因此可選模塊應(yīng)按照裝飾種類的不同進(jìn)行劃分。

4)滿足服裝樣板及工藝要求。服裝設(shè)計(jì)之后還需要制板、裁剪和縫制等才能得到真實(shí)的服裝，因此在對服裝模塊進(jìn)行劃分時(shí)需要綜合考慮樣板及工藝的可實(shí)施性。

運(yùn)用以上規(guī)則，將服裝模塊劃分匯總，共有8個(gè)固定模塊m1～ m8，4個(gè)可選模塊m9～ m12，具體的模塊名稱如表1中所示?？刂茖傩杂脕泶_定服裝模塊具體款式，每個(gè)屬性有了確定的屬性值之后，部件模塊就有了唯一的結(jié)果，變化任一屬性值，部件模塊本身也會隨之改變，形成多樣化部件模塊［10－11］。通過配置不同的模塊，以及控制屬性的變化，可設(shè)計(jì)出多種款式變化的服裝。當(dāng)某模塊所有控制屬性值為零時(shí)，表示該模塊被設(shè)計(jì)為“無”，例如當(dāng)領(lǐng)子模塊的所有控制屬性值為零時(shí)，表示該設(shè)計(jì)為無領(lǐng)設(shè)計(jì)。

表1 服裝模塊的組成Tab.1 Composition of garment modules

以上這種變化屬于款式的變化，是服裝設(shè)計(jì)長期發(fā)展中形成的部件模塊整體的變化。模塊化設(shè)計(jì)的多變性還包括模塊內(nèi)組成部分的變形。

模塊變形的隨意性較大，主要針對特殊需求或特殊體型。根據(jù)對服裝模塊的變形處理，可將部件模塊變形分為分割與擴(kuò)充、省轉(zhuǎn)移、加褶裥、特殊變形、組合變形等。

1)分割與擴(kuò)充:包括分割、擴(kuò)充、分割后擴(kuò)充3種變形。分割是指將樣板進(jìn)行分割，得到多樣化的分割線;擴(kuò)充是對部件的夸大;分割后擴(kuò)充是指將需要夸張的部位剪開，旋轉(zhuǎn)至適當(dāng)?shù)奈恢煤螅詧A順的曲線連接外部線得到擴(kuò)充之后的服裝部件樣板。

2)省轉(zhuǎn)移:將服裝上的省道合并，并在設(shè)計(jì)分割線的部位打開相同的省量。

3)加褶裥:是指在部件模塊連接處增加松量，在進(jìn)行縫合時(shí)通過縮褶或是利用褶裥形成服裝連接部位褶皺，其余部位松量變大的效果，這種變形在服裝中是較常用的一種設(shè)計(jì)。

4)特殊變形:除以上變形之外，服裝部件的變形還可根據(jù)設(shè)計(jì)師的奇思妙想有更為特別的設(shè)計(jì)，如將建筑元素、幾何形狀等加入到服裝部件的變形中，形成特殊風(fēng)格的部件或服裝。

5)組合變形:是指綜合利用以上2種或多種變形，形成較為復(fù)雜的部件模塊。

這些模塊的變化和變形是獨(dú)立于其他模塊而存在的，模塊的變化或模塊中某個(gè)部位的變形就可形成該模塊的另一種設(shè)計(jì)，多個(gè)模塊的多種變化和變形，以及多樣化的模塊配置，這3種因素加在一起，會大大豐富服裝設(shè)計(jì)結(jié)果，以滿足多樣的消費(fèi)需求。

3 服裝模塊的配置與連接

將服裝劃分為部件模塊并確定控制屬性后，系統(tǒng)內(nèi)就有了服裝模塊資源庫，服裝模塊式設(shè)計(jì)就變成了根據(jù)顧客需求進(jìn)行模塊的配置和連接。

服裝設(shè)計(jì)中不同種類服裝的固定存在部位是不同的，為便于計(jì)算機(jī)識別模塊的配置情況，可采用二元決策變量σi來描述服裝設(shè)計(jì)中模塊被配置的情況:

式中:σmi=1，表示模塊 mi被配置;σmi=0時(shí)，表示其未被配置。因此在進(jìn)行服裝設(shè)計(jì)時(shí)，所有固定模塊均存在，但是每個(gè)模塊都有一個(gè)二元決策變量值來確定該模塊在該設(shè)計(jì)中是否被配置?？蛇x模塊變化無窮，在服裝上配置情況并不固定，所以初始設(shè)計(jì)時(shí)，可選模塊在所有設(shè)計(jì)中均設(shè)為零值(默認(rèn)值)，即σmi=0，在消費(fèi)者想要某種或多種裝飾元素時(shí)，再改變可選模塊二元決策變量σmi的取值，令σmi=1，使該可選模塊被配置。

表2示出常用的幾種服裝模塊配置情況?？煽闯?，不同種類服裝在固定模塊的配置上各不相同，這是由服裝穿著部位決定的?？蛇x模塊既可被配置也可不被配置，但是在具體的設(shè)計(jì)中，根據(jù)消費(fèi)需求，可選模塊的配置情況又是確定的。

表2 不同種類服裝的模塊配置Tab.2 Modules configuration of different garments

不被配置與上節(jié)中控制屬性全為零是不同的，不被配置是指該種類的任何服裝都不可能存在該模塊，所有控制屬性取零是指該種類服裝可存在該模塊，但是在具體設(shè)計(jì)時(shí)，該模塊被設(shè)定為“無”。例如上衣設(shè)計(jì)中前褲和后褲模塊均不被配置，此時(shí)袖子模塊被配置，但是顧客需求為無袖上衣，因此需要把袖子模塊的所有控制屬性取值為零。

確定模塊配置情況之后還需要將模塊與模塊連接起來，在設(shè)計(jì)圖中將不同部件連接起來，只需要簡單的拼接即可，但是生產(chǎn)上要實(shí)現(xiàn)部件的連接就需要樣板的支撐。定義部件模塊連接處為:

式中:Rij表示 i模塊的第 j個(gè)連接部位;D={d11，d12，…，d21，d22，…，dij}，表示該連接部位的標(biāo)識;M=m1，m2，…，m12表示該連接處所屬的部件模塊;T={t1，t2，…，tk}為連接處屬性集合，包括連接處的存在形式，連接處位置，尺寸等多個(gè)屬性;V={v1，v2，…，vk}為屬性集合對應(yīng)的屬性結(jié)果;U=m1，m2，…，m12是與該模塊有連接關(guān)系的其他部件模塊。

在模塊連接時(shí)，首先要確定相互連接的模塊之間的連接關(guān)系。每個(gè)連接處都唯一對應(yīng)相連接模塊的一個(gè)連接處，這是由服裝的工藝知識決定的，在計(jì)算機(jī)中，需儲存這些連接關(guān)系。如圖2所示，模塊m1與模塊m2連接，則模塊m1的D與模塊m2的U存在確定的連接關(guān)系，當(dāng)模塊m2中有多個(gè)連接處時(shí)，需要與多個(gè)模塊連接時(shí)，模塊m2的每個(gè)連接處都與多個(gè)連接模塊存在確定的連接關(guān)系。

圖2 服裝模塊連接關(guān)系Fig.2 Linking rule of garment modules

確定模塊之間的連接關(guān)系后，還需要實(shí)施模塊之間的連接。隨著部件模塊的變化與變形，樣板的連接部位也會在形狀和尺寸上有所改變，因此需要保證模塊之間形狀和尺寸的配對性。為便于模塊的連接，本文設(shè)定模塊中省、褶裥等元素在樣板模塊連接之前就已經(jīng)完成閉合或收褶。所以模塊連接處之間的約束條件是需保持連接處的屬性變量值一致，即圖2中相同陰影部分的值相同:式中:ti，tj分別為集合 T1，T2中的元素;R，J分別是集合中元素的總數(shù)量;ti=tj是指二者描述的是同一屬性變量;vi=vj是指這2個(gè)屬性變量值匹配或相等，如連接處尺寸相等，連接處形式、形狀匹配等。

綜上，通過模塊之間的連接處連接可找到需要相互連接的模塊連接處，再保證連接處的屬性變量的一致性，就可完成模塊之間的匹配。

4 服裝部件模塊變形與連接的應(yīng)用

以上規(guī)律具有普遍適用性，可應(yīng)用到所有服裝的智能化設(shè)計(jì)中，現(xiàn)以休閑女西裝為例分析服裝模塊的變形與連接。假定顧客的需求服裝為簡單的、休閑的、較中性的女西裝，則可得到各模塊二元決策變量的值，示例服裝的模塊配置如下:

根據(jù)計(jì)算機(jī)的模糊篩選，可得到多種模塊控制屬性結(jié)果，其中之一為:翻駁領(lǐng)、腰部挖袋、門襟、三?？?、圓裝袖、袖口紐扣、多處輯明線、直筒下擺，如表3所示。

表3 示例服裝部件模塊的配置Tab.3 Composition of model garment modules

通過這些部件模塊的配置后，可初步得到服裝部件模塊，但這些部件只是分散的模塊，如圖3所示，需要通過連接關(guān)系對模塊進(jìn)行連接。根據(jù)服裝工藝知識及設(shè)計(jì)需求，可確定連接關(guān)系:袖子模塊與衣身模塊連接，在袖窿袖山處連接;領(lǐng)子模塊與衣身模塊連接，在領(lǐng)底處連接;口袋與衣身連接，在腰線上連接;紐扣與袖子連接，連接處在袖口處;裝飾線與袖子、領(lǐng)子、衣身分別連接，連接處分別在袖口、袖窿、衣領(lǐng)邊緣。將服裝按照這樣的連接關(guān)系連接后，形成服裝整體如圖4所示。

圖3 示例服裝模塊配置圖Fig.3 Configuration of model garment modules.(a)Collar;(b)Body;(c)Sleeve;(d)Waist;(e)Hem;(f)Pocket;(g)Decorative seam;(h)Button

圖4 部件模塊連接后服裝示例Fig.4 Garment model after modules connection

假定消費(fèi)者要求袖子寬松，初步設(shè)計(jì)結(jié)果的袖子不能滿足該需求，需要對袖子廓型進(jìn)行變化，即將袖子廓型變得更加寬松。但是隨著袖子模塊控制參數(shù)的變化會造成連接部位的變化，所以與之相連接的衣身模塊也就需要相應(yīng)的改變，才能使這2個(gè)模塊之間進(jìn)行正常的連接。

袖子模塊連接處的控制參數(shù)是袖山曲線的長度和形狀，衣身模塊連接處的控制參數(shù)是袖窿曲線的長度和形狀，所以需建立這2個(gè)模塊連接處控制參數(shù)的約束關(guān)系。由于在實(shí)際縫制過程中為保證成型后的袖山部位有足夠的肩部容量，一般袖山曲線長度略大于袖窿曲線長度［12］，在工藝上一般先對袖山連接處進(jìn)行輕微抽褶，所以在連接前將抽褶完成。由上文可知m2為衣身模塊、m3為袖子模塊，令tm21為袖窿曲線長度，tm22為袖窿形狀，tm31表示袖山曲線長度，tm32表示袖山形狀。則根據(jù)連接處的屬性變量值一致，需滿足:即對袖山處抽褶后袖山曲線與袖窿曲線長度相等，形狀相配。將袖子廓型變化之后，以此為約束條件就可以達(dá)到模塊匹配的要求。

因此在進(jìn)行模塊式服裝設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定設(shè)計(jì)服裝的種類，通過二元決策變量得到固定模塊和可選模塊的配置;再根據(jù)顧客需求或設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過計(jì)算機(jī)模糊篩選對模塊的控制參數(shù)進(jìn)行配置和填充，如果部分模塊不能滿足需求，可對模塊進(jìn)行變化或變形，以最終達(dá)到顧客需求為目的，但是在模塊變化和變形過程中，需要有約束條件控制相連接模塊連接處的變化，使得模塊之間的連接能夠順利進(jìn)行。

5 結(jié)論

在服裝模塊式設(shè)計(jì)中需要根據(jù)消費(fèi)需求或設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行服裝模塊的配置和部件模塊變化與變形，進(jìn)而需要解決部件模塊之間的連接問題。本文將服裝分為8個(gè)固定模塊和4個(gè)可選模塊，各個(gè)模塊內(nèi)部有多個(gè)控制屬性以確定模塊具體形式，在此基礎(chǔ)上，通過多種變形可達(dá)到多種設(shè)計(jì)結(jié)果，文中將部件模塊的變形進(jìn)行了分類，并運(yùn)用二元決策變量來確定各個(gè)部件模塊的配置情況。

在部件模塊的連接方面，定義了模塊連接處模型，將連接處的名稱、所屬模塊、所配模塊等描述性屬性用數(shù)學(xué)符號表示后建立連接處模型，按照服裝工藝知識，使連接處與連接處之間形成連接，然后根據(jù)服裝知識確定約束條件將連接處連接起來形成服裝整體。最后以休閑女西裝的設(shè)計(jì)為例，對以上內(nèi)容進(jìn)行了實(shí)例應(yīng)用，驗(yàn)證了服裝模塊式設(shè)計(jì)作為一種智能化服裝設(shè)計(jì)的可行性。

模塊式服裝設(shè)計(jì)只是智能化服裝設(shè)計(jì)的一部分，智能化服裝設(shè)計(jì)涉及到多種服裝設(shè)計(jì)資源，后期研究還應(yīng)該繼續(xù)擴(kuò)充服裝設(shè)計(jì)資源，以完善智能化服裝設(shè)計(jì)。

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