參數(shù)化技術(shù)在現(xiàn)代辦公家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳曼琪

關(guān)鍵詞：參數(shù)化技術(shù);辦公家具設(shè)計(jì);應(yīng)用

目前，設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的參數(shù)化技術(shù)研究大多是基于參數(shù)化軟件平臺(tái)的應(yīng)用研究，在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，參數(shù)化技術(shù)多用于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與表面肌理[1]。其中，參數(shù)化技術(shù)在家具設(shè)計(jì)方面的運(yùn)用種類和結(jié)構(gòu)單一，基本是坐具設(shè)計(jì)，且都是相似的線型或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，造型上缺乏創(chuàng)新。因此，文章旨在探索參數(shù)化在家具設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 參數(shù)化技術(shù)概述

1.1 參數(shù)化技術(shù)的定義

在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，參數(shù)化技術(shù)的定義為[2] ：參數(shù)化是指零件或部件的形狀比較固定，可以用一組參數(shù)約束該幾何圖形的一組結(jié)構(gòu)尺寸序列，參數(shù)與設(shè)計(jì)對(duì)象的控制尺寸有顯式對(duì)應(yīng)，當(dāng)賦予不同的參數(shù)序列值時(shí)，就可驅(qū)動(dòng)達(dá)到新的目標(biāo)幾何圖形，其設(shè)計(jì)結(jié)果包含設(shè)計(jì)信息的模型。其本質(zhì)是一種基于約束的產(chǎn)品描述方法[3] ，所以建立各約束參數(shù)數(shù)據(jù)相互間的聯(lián)系非常關(guān)鍵。

1.2 參數(shù)化技術(shù)的軟件平臺(tái)

參數(shù)化技術(shù)的軟件平臺(tái)有AutoCAD、Pro/E、Maya、Catia、Digital Project、Rhino 等，而根據(jù)研究者個(gè)人的專業(yè)情況，本文所選用的是Rhino 軟件和Grasshopper 插件。Rhino 是工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域常用的三維建模軟件，可靈活地操控Nurbs 曲面，生成直觀的三維模型。而且Rhino 內(nèi)的模型能夠?qū)氲焦こ誊浖?，銜接后期生產(chǎn)加工，非常方便。Grasshopper 是用于實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的主要插件。依托Rhino 軟件的建模平臺(tái)，Grasshopper 能夠迅速反應(yīng)并清晰直觀地展現(xiàn)出模型構(gòu)建與參數(shù)修改變化時(shí)的整個(gè)過(guò)程。作為一種可視化節(jié)點(diǎn)編程插件，該插件將復(fù)雜抽象的編程語(yǔ)言轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^易懂的可視化圖形編程工具，相對(duì)簡(jiǎn)單易學(xué)，適合不熟悉編程語(yǔ)言的參數(shù)化初學(xué)者。

1.3 參數(shù)化技術(shù)的形體組織方式

經(jīng)Grasshopper 插件所生成的參數(shù)化形體是基于特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的，是一種自下而上、關(guān)聯(lián)的幾何建構(gòu)邏輯[4]，這使得參數(shù)化的造型具有一定的幾何規(guī)律性，可形成具有拓?fù)潢P(guān)系和分形法則的復(fù)雜形體。對(duì)應(yīng)德勒茲的思想，參數(shù)化技術(shù)具有以下四種形體組織方式[5] ：（1）“褶子”思想：形體本質(zhì)應(yīng)該是動(dòng)態(tài)和連續(xù)的，而非靜止與割裂的;（2）“游牧空間”：物體沒(méi)有明顯邊界的空間;（3）“圖解”思想：向抽象機(jī)器輸入主要參數(shù)，以獲得多樣的造型作為設(shè)計(jì)雛形;（4）“生成”思想：自下而上的、動(dòng)態(tài)的、開放的設(shè)計(jì)過(guò)程。

2 參數(shù)化技術(shù)在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用意義

2.1 縮短設(shè)計(jì)周期

家具設(shè)計(jì)一般需要建構(gòu)三維模型，普通幾何元素堆砌的造型修改過(guò)程繁瑣，而參數(shù)化模型各組件之間具有基于數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，對(duì)于數(shù)據(jù)處理具有顯著優(yōu)勢(shì)[6]，在一定程度上提高了設(shè)計(jì)模型修改與調(diào)整的效率，有助于減少重復(fù)性工作、縮短設(shè)計(jì)周期，進(jìn)而幫助家具企業(yè)或品牌在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈、需求易變的環(huán)境中搶占市場(chǎng)。

2.2 滿足個(gè)性化需求

人體數(shù)據(jù)是家具設(shè)計(jì)中要考慮的重要參數(shù)，而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程所得出的工業(yè)產(chǎn)品，不論是造型還是尺寸，都以平均數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)仍是人適應(yīng)產(chǎn)品的模式。以數(shù)據(jù)為主導(dǎo)的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程則更好地滿足了人們的個(gè)性化需求[7]，實(shí)現(xiàn)了“產(chǎn)品適應(yīng)人”。首先，結(jié)合參數(shù)化技術(shù)，可以為人們量身定制適合自己的家具，利用參數(shù)化技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器收集并分析與家具設(shè)計(jì)相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)和人體尺寸數(shù)據(jù)，幫助個(gè)體改善健康狀態(tài)，貫穿家具設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為主導(dǎo)的個(gè)性化家具定制;其次，參數(shù)化的家具設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)的家具造型，豐富了家具設(shè)計(jì)的形態(tài)，滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求。

2.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)造型

參數(shù)化技術(shù)以數(shù)據(jù)、規(guī)則為基礎(chǔ)的生形邏輯拓寬了形體創(chuàng)造的可能性，豐富了家具的設(shè)計(jì)造型。區(qū)別于傳統(tǒng)通過(guò)草圖繪制的造型設(shè)計(jì)方式，參數(shù)化技術(shù)生成的家具造型能為使用者帶來(lái)更獨(dú)特的感官體驗(yàn)。在家具多功能化的發(fā)展趨勢(shì)下[8]，參數(shù)化技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用空間。

2.4 簡(jiǎn)化原型測(cè)試過(guò)程

傳統(tǒng)家具設(shè)計(jì)需要制作產(chǎn)品原型，并進(jìn)行多輪測(cè)試，整個(gè)過(guò)程十分耗費(fèi)時(shí)間。而參數(shù)化技術(shù)可以結(jié)合其他軟件，錄入材質(zhì)、壓力、溫度等真實(shí)的物體屬性，仿真物理環(huán)境，在軟件平臺(tái)中進(jìn)行有限元分析，簡(jiǎn)化原型測(cè)試過(guò)程。

3 參數(shù)化技術(shù)在現(xiàn)代辦公家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用流程

本文探討的是參數(shù)化技術(shù)在創(chuàng)新造型設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用，以現(xiàn)代辦公家具為設(shè)計(jì)對(duì)象，將研究流程分為四個(gè)階段（如圖1）：

3.1 理論與軟件學(xué)習(xí)

以網(wǎng)絡(luò)視頻課程配合紙質(zhì)書籍進(jìn)行參數(shù)化技術(shù)的軟件學(xué)習(xí)，并實(shí)地走訪了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的參數(shù)化建筑，包括凌空SOHO、天津?yàn)I海圖書館、哈爾濱大劇院、望京SOHO 等地，進(jìn)行案例分析。同時(shí)查閱參數(shù)化的相關(guān)文獻(xiàn)，了解參數(shù)化的相關(guān)理論、思想與研究，為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。

3.2 設(shè)計(jì)調(diào)研

文章從人—機(jī)—環(huán)境三方面對(duì)辦公家具展開調(diào)研，包括對(duì)辦公家具的種類、辦公空間區(qū)域劃分的桌面調(diào)研，以及對(duì)辦公空間的實(shí)地考察，根據(jù)調(diào)研所得的信息，整理制作出一張行為分析圖（如圖2），總結(jié)了人在不同辦公區(qū)域里的主要活動(dòng)，以及相對(duì)應(yīng)的家具所承擔(dān)的功能和表現(xiàn)形式，用作后續(xù)設(shè)計(jì)工作的參考依據(jù)。

3.3 設(shè)計(jì)構(gòu)思

本文將設(shè)計(jì)的使用場(chǎng)景定位于辦公空間內(nèi)的休息區(qū)域，并以人的活動(dòng)作為設(shè)計(jì)構(gòu)思的起始點(diǎn)。從行為上考慮：首先，辦公人員的工作時(shí)間很久、城市的生活節(jié)奏較快，所以此類人群很少有機(jī)會(huì)接觸到自然環(huán)境;其次，休息區(qū)域這一空間所承擔(dān)的功能便是使人在環(huán)境中感受到舒適放松。從造型上考慮：曲線的造型能夠?yàn)樾菹⒖臻g增添活力，給人創(chuàng)造柔和、優(yōu)雅、和諧的感官體驗(yàn)[9]，由此選擇以曲線造型作為家具設(shè)計(jì)的整體方向。在設(shè)計(jì)構(gòu)思階段，一共提出了四種設(shè)計(jì)方案。

3.2 設(shè)計(jì)方案

比對(duì)考量上述四種方案后，選擇方案四進(jìn)行深入。方案四的主體形態(tài)構(gòu)建過(guò)程主要有三步，如圖3a 所示：（1） 繪制出四條曲線，作為全部形態(tài)的構(gòu)造基礎(chǔ);（2） 用curve 電池將四條曲線抓取到Grasshopper 里，并用loft 電池將曲線分兩組，生成兩個(gè)曲面;（3） 再將曲面接入divide surface 電池，通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)細(xì)分曲面，得到點(diǎn)的數(shù)據(jù)。并基于主體形態(tài)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)，完成水平面（如圖3b）與垂直面（如圖3c）這兩部分的構(gòu)建。其后，對(duì)上述參數(shù)化生成的模型各部分細(xì)節(jié)進(jìn)行了多次調(diào)整，包括垂直面的形式、材質(zhì)、高度等等。最后根據(jù)人體活動(dòng)的尺寸數(shù)據(jù)、以置書為主要功能需求，調(diào)節(jié)各部分的尺寸，同時(shí)使用黃金橢圓和斐波那契數(shù)列優(yōu)化形體的線條和比例，以增加視覺(jué)上的秩序美感。最終的設(shè)計(jì)方案如圖4 所示：主要可承擔(dān)置物、空間隔斷的功能，可以放置圖書，整體造型流暢優(yōu)雅，兼具置物功能與景觀之美。取名為“大魚”，希望休息空間里的這條“一條悠游自在的大魚”，能夠?yàn)檗k公人員的日常工作之余增添輕松有趣的空間體驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

文章總結(jié)歸納了參數(shù)化技術(shù)對(duì)家具設(shè)計(jì)的應(yīng)用價(jià)值與意義，即縮短設(shè)計(jì)周期、滿足個(gè)性化需求、創(chuàng)新設(shè)計(jì)造型與簡(jiǎn)化原型測(cè)試過(guò)程等，對(duì)家具領(lǐng)域有著積極的影響。并以參數(shù)輔助設(shè)計(jì)作為策略，探討了參數(shù)化技術(shù)在創(chuàng)新家具造型方面的應(yīng)用，為現(xiàn)代辦公家具設(shè)計(jì)提供新的設(shè)計(jì)思路。