基于型材的模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)探析

孟祥丹 黃瑩瑩 史可欣 許青 趙錢(qián)飛

摘要：產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)通過(guò)不同模塊的組合實(shí)現(xiàn)以有限資源生產(chǎn)出盡可能多的產(chǎn)品品種。型材的形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)和尺寸模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為模塊化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)和便利條件。本文結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)的理念，以基于霍克公司的型材展開(kāi)的模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐為依據(jù)，從用戶需求分析到功能分析，再到模塊設(shè)計(jì)與組裝，探索了基于型材模塊的產(chǎn)品設(shè)計(jì)途徑與方法。

關(guān)鍵詞：型材；模塊化；設(shè)計(jì)

一、型材與模塊化設(shè)計(jì)

模塊化是一種思維方式和方法。模塊化設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)某一類(lèi)產(chǎn)品系統(tǒng)的分析研究，以相同或相似的模塊單元，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化原理進(jìn)行統(tǒng)一、簡(jiǎn)化、組合，用以解決產(chǎn)品品種、規(guī)格與設(shè)計(jì)制造周期、成本之間的矛盾，同時(shí)也是為了更好地滿足客戶的個(gè)性化需求。

型材是指金屬經(jīng)過(guò)塑性加工成形、具有一定斷面形狀和尺寸的實(shí)心直條。型材本身就具有一定的模塊特征，其品種規(guī)格繁多，用途廣泛。而且，型材具有標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的特征，型材的形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)和尺寸模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為模塊化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)和便利條件?；谛筒牡哪K化設(shè)計(jì)，可以針對(duì)型材截面形態(tài)和尺寸的分析，總結(jié)出型材細(xì)部與相關(guān)部件的配合關(guān)系，從而進(jìn)行合理的模塊組合，有利于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的快速、高效，適應(yīng)于小批量、多品種的柔性生產(chǎn)方式。

二、基于霍克型材的設(shè)計(jì)探索

針對(duì)展示展覽行業(yè)的定制需求，霍克展示系統(tǒng)股份有限公司已經(jīng)充分利用型材的模塊化設(shè)計(jì)，將型材廣泛運(yùn)用于展示展覽領(lǐng)域，已經(jīng)取得了較大發(fā)展，并取得了多項(xiàng)專(zhuān)利?；艨诵筒闹饕卿X型材，具有密度小、強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、耐腐蝕性好等特點(diǎn)，在霍克產(chǎn)品中常用型材以管狀形態(tài)為主。目前，霍克公司在其展具產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，基于型材特征的模塊化設(shè)計(jì)，常用的結(jié)構(gòu)形式主要有折、疊、組合、拆裝、壓伸等，以實(shí)現(xiàn)定制組裝和輕松折拆移動(dòng)。

課題組在明確了霍克型材的材型特征基礎(chǔ)上，對(duì)類(lèi)似材型的模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系列化產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例進(jìn)行了調(diào)研，并對(duì)模塊化設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行了歸納總結(jié)。結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)的理念，基于霍克型材的線性特征，我們把產(chǎn)品造型定位在線構(gòu)成的組合概念上，并從以下兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)著手：一方面是進(jìn)一步提升霍克公司原有展具設(shè)計(jì)，另一方面將型材模塊拓展到辦公產(chǎn)品、家居產(chǎn)品等其它領(lǐng)域，探索產(chǎn)品設(shè)計(jì)新概念。

（一）用戶需求分析

設(shè)計(jì)之初，課題組進(jìn)行了相關(guān)的用戶調(diào)研，分析了預(yù)期目標(biāo)用戶及其需求特征。對(duì)于展具而言，用戶的主要訴求是展具可定制、易拆裝，且能夠靈活多變，以適應(yīng)不同的展覽場(chǎng)景需要，從而快速便捷地實(shí)現(xiàn)展示展覽的設(shè)計(jì)安裝。對(duì)于家居產(chǎn)品和辦公產(chǎn)品而言，課題組主要定位在小空間環(huán)境中的家具設(shè)計(jì)，主要立足于用戶對(duì)于空間節(jié)省、靈活多變的使用需求。

（二）功能分析

基于展具和家具產(chǎn)品的實(shí)際使用特征，課題組對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行功能分析與分解，確定產(chǎn)品的各個(gè)功能單元，從基本功能、輔助功能、特定功能等多個(gè)方面進(jìn)行分析思考，從而確定產(chǎn)品的功能模塊。本課題組以展示展覽環(huán)境下的展具和桌椅的設(shè)計(jì)為例，進(jìn)行了展具、坐具、桌子的功能分析（如表1）。

（三）模塊設(shè)計(jì)與組裝

模塊化結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品具有較強(qiáng)的組合性，可以在不同的空間下依靠靈活多變的組合形式從而很好的適應(yīng)不同的環(huán)境。在功能分析的基礎(chǔ)上，課題組對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行合理的模塊劃分，建立合理的模塊化系統(tǒng)，明確哪些是固定模塊，哪些是可變模塊，從而形成一個(gè)簡(jiǎn)單的模塊組裝公示：產(chǎn)品（系統(tǒng)）=基型模塊（不變部分）+變形模塊（變動(dòng)部分），結(jié)合這個(gè)公式，設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊。由此，按照用戶及市場(chǎng)的需求，通過(guò)選用需要的功能模塊組裝出成品。

課題組運(yùn)用霍克公司的圓管型材模塊進(jìn)行了模塊化展具和桌椅的設(shè)計(jì)（如圖1），運(yùn)用圓管型材作為主要的結(jié)構(gòu)架構(gòu)模塊，并輔以壓克力、木材、針織布面等其他材料模塊，通過(guò)拼裝、插接、堆疊、嵌套等方式，實(shí)現(xiàn)模塊更換、造型變化、使用便捷、空間節(jié)省等需求。例如圖1中的設(shè)計(jì)：桌子的桌面和凳子的凳面可以根據(jù)需要變化造型和材質(zhì)，而且易于拆裝，方便攜帶；展具可以根據(jù)不同的展示場(chǎng)景需求和功能需求，選擇不同的模塊進(jìn)行不同形態(tài)的組合構(gòu)建；椅子的設(shè)計(jì)則是空間節(jié)省的附加功能需求，便于搬運(yùn)存儲(chǔ)。

三、總結(jié)

基于型材的模塊化設(shè)計(jì)，是充分利用型材模塊的結(jié)構(gòu)關(guān)系，方式簡(jiǎn)單易行，就如兒時(shí)堆積積木一樣，可按空間限定和使用需求改變數(shù)量和組合方式進(jìn)行搭建，將產(chǎn)品的使用功能性隨著模塊的變化而變化，甚至能產(chǎn)生更多的使用功能。