數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在定制家具中的應(yīng)用探析

■陳 越，余肖紅 Chen Yue & Yu Xiaohong

(浙江農(nóng)林大學(xué)工程學(xué)院，浙江杭州 311300）

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的不斷推行以及用戶個(gè)性化需求的快速增長，定制家具已成為行業(yè)發(fā)展的新趨勢。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)為定制家具行業(yè)帶來巨大變革和效益，推動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展。現(xiàn)階段，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在定制家具行業(yè)的應(yīng)用已有一定的基礎(chǔ)，但距離真正意義上的家具數(shù)字化設(shè)計(jì)還存在較大差距，企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程也相對復(fù)雜。因此可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、家具產(chǎn)品體系構(gòu)建技術(shù)、參數(shù)化建模技術(shù)以及應(yīng)用程序接口技術(shù)等，具體分析數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和應(yīng)用價(jià)值，以期為未來定制家具的數(shù)字化設(shè)計(jì)提供參考。

1 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)概述

數(shù)字化是指將復(fù)雜的物質(zhì)信息量化成數(shù)字和數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)字和數(shù)據(jù)建立數(shù)字模型，通過二進(jìn)制代碼導(dǎo)入計(jì)算機(jī)內(nèi)部[1]。在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)是指在虛擬現(xiàn)實(shí)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信協(xié)議、三維可視化、數(shù)據(jù)庫等支撐技術(shù)的支持下，從計(jì)算機(jī)輔助繪圖(Computer Aided Drawing) 發(fā)展到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design) 的核心技術(shù)。在數(shù)字化技術(shù)條件下，定制家具設(shè)計(jì)研發(fā)的不同階段會(huì)應(yīng)用到不同的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，從而在設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程上產(chǎn)生創(chuàng)新[2]。

1.1 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在定制家具中的應(yīng)用現(xiàn)狀

定制家具設(shè)計(jì)過程中，通過應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)設(shè)計(jì)到家具數(shù)字化的過程。多數(shù)定制家具企業(yè)意識到數(shù)字化是行業(yè)發(fā)展趨勢，就引進(jìn)了數(shù)字化軟件產(chǎn)品和設(shè)備。但對數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的理解和應(yīng)用深度不足，僅停留在借助數(shù)字化軟件繪圖階段，仍需投入大量的人力，與真正意義上的定制家具數(shù)字化集成還有很大的差距[3]。我國在定制家具領(lǐng)域的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用中，多數(shù)是引進(jìn)國外相對成熟的軟件和技術(shù)，自主研發(fā)的能力還有待提高。尤其在三維參數(shù)化建模技術(shù)、家具產(chǎn)品體系構(gòu)建技術(shù)等方面與海外成熟的數(shù)字化集成家具行業(yè)存在較大的差距。

定制家具行業(yè)缺乏對數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的全局意識，在定制家具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的全生命周期中，忽視了全鏈路需要借助數(shù)字化技術(shù)串聯(lián)打通。因此在定制家具設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造過程中，存在軟件與系統(tǒng)之間的接口不聯(lián)通、系統(tǒng)的集成應(yīng)用無法發(fā)揮功能以及設(shè)計(jì)信息和數(shù)據(jù)共享轉(zhuǎn)換不通暢等問題[4]。同時(shí)，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用對定制家具設(shè)計(jì)人才提出了要求，這類人才需要對整個(gè)定制家具行業(yè)有全面的認(rèn)知并能夠?qū)?shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用在定制家具設(shè)計(jì)中。就現(xiàn)階段的應(yīng)用現(xiàn)狀而言，我國能夠跟進(jìn)定制家具設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造全鏈路數(shù)字化的人才非常缺乏，導(dǎo)致推進(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)程較為緩慢。企業(yè)雖然購置了數(shù)字化的設(shè)備和軟件，但未能將數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)充分應(yīng)用。

■圖1 VR設(shè)備

■圖2 VR技術(shù)應(yīng)用場景

■圖3 產(chǎn)品庫切角柜適配客戶的戶型

1.2 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在定制家具中的應(yīng)用優(yōu)勢

定制家具設(shè)計(jì)主要有三方面的痛點(diǎn)：第一，自主創(chuàng)新能力不足，定制家具品類相似；第二，定制家具產(chǎn)品體系不完善不規(guī)范；第三，設(shè)計(jì)生產(chǎn)鏈路不暢通，設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期長，交付不準(zhǔn)時(shí)。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用將定制家具設(shè)計(jì)的獨(dú)立環(huán)節(jié)連接起來，提高數(shù)據(jù)傳遞的效率，降低對人工的依賴程度并減少在信息流轉(zhuǎn)過程中的重復(fù)動(dòng)作。通過參數(shù)化建模技術(shù)和家具產(chǎn)品體系構(gòu)建技術(shù)，可系統(tǒng)性梳理定制家具產(chǎn)品體系，搭建定制家具產(chǎn)品庫。設(shè)計(jì)師在為客戶定制設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，可調(diào)用定制家具產(chǎn)品庫的基礎(chǔ)模塊以縮短設(shè)計(jì)周期。同時(shí)可以根據(jù)客戶的個(gè)性化需求設(shè)計(jì)定制模塊，提高設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。定制的模塊還能夠豐富產(chǎn)品庫，為設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)持續(xù)輸出靈感和創(chuàng)新。

2 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在定制家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

通過分析定制家具設(shè)計(jì)中具體數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，對虛擬現(xiàn)實(shí)展示、家具產(chǎn)品體系構(gòu)建、參數(shù)化建模以及應(yīng)用程序接口等技術(shù)的應(yīng)用形式、應(yīng)用優(yōu)勢以及局限性進(jìn)行分析，說明數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在定制家具設(shè)計(jì)中的必要性。

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用分析

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality)，VR是借助電腦模擬三維虛擬世界，體驗(yàn)者通過傳感器接收視覺、聽覺、觸覺等維度的多種信息源，感受沉浸式的交互體驗(yàn)。VR 技術(shù)應(yīng)用在定制家具中的關(guān)鍵取決于前期的底層數(shù)據(jù)搭建。要對家具產(chǎn)品的體系如品類、尺寸、材質(zhì)、顏色、功能、結(jié)構(gòu)和工藝等進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的采集，搭建家具產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫并通過三維軟件完成建模和貼圖，生成虛擬的家具產(chǎn)品信息[5]。

在定制家具設(shè)計(jì)的過程中，VR技術(shù)的主要應(yīng)用場景是用戶選購定制家具的環(huán)節(jié)，主要的設(shè)備有：頭戴式顯示器、攝像頭、耳機(jī)和手持控制器（圖1）。將全屋設(shè)計(jì)信息集成在VR眼鏡里，體驗(yàn)者只需要戴上VR眼鏡和耳機(jī)，就可以全方位的環(huán)視全屋的設(shè)計(jì)。通過手持控制器，體驗(yàn)者就可以以第一視角對空間的任何一個(gè)部分進(jìn)行隨心替換裝修，甚至虛擬體驗(yàn)對家具的使用（圖2）。索菲亞、 歐派家具等定制家具上市企業(yè)在各大門店相繼引入VR技術(shù)，用戶通過第一視角體驗(yàn)，身臨其境選購家具。

VR技術(shù)與傳統(tǒng)的二維效果圖展示相比，有以下三方面的優(yōu)點(diǎn)：從用戶維度，改善用戶體驗(yàn)感，提高用戶整體的滿意度，同時(shí)也拓寬了用戶的選擇面，更深層次地實(shí)現(xiàn)定制家具個(gè)性化設(shè)計(jì)，并且減少了實(shí)際施工效果與效果圖的差異；從設(shè)計(jì)師維度，產(chǎn)出設(shè)計(jì)方案的周期被縮短，并且修改設(shè)計(jì)方案的頻次被降低；從門店和企業(yè)的維度，VR技術(shù)解除了傳統(tǒng)家具體驗(yàn)館或賣場的空間限制，降低了企業(yè)的營銷成本，提高了競爭力。通過VR技術(shù)能夠捕獲用戶的數(shù)據(jù)，預(yù)測家具個(gè)性化需求趨勢，為產(chǎn)品研發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐。

現(xiàn)階段，我國的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)尚處于起步階段，要充分發(fā)揮VR技術(shù)需要大量的底層數(shù)據(jù)支撐和配套的設(shè)備。因此現(xiàn)階段的VR技術(shù)應(yīng)用存在一定門檻。但基于VR技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢，在未來的定制家具行業(yè)發(fā)展中，VR技術(shù)會(huì)有很大的市場空間，與定制家具領(lǐng)域也會(huì)有更深度全面的結(jié)合。

2.2 定制家具數(shù)字化產(chǎn)品體系構(gòu)建技術(shù)的應(yīng)用分析

數(shù)字化家具產(chǎn)品體系構(gòu)建技術(shù)是通過拆分整體家具，對家具的零部件進(jìn)行歸類，然后用模塊化的方法，設(shè)計(jì)開發(fā)家具的三維參數(shù)化產(chǎn)品庫[6]。家具產(chǎn)品體系構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)定制家具數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。家具產(chǎn)品體系的構(gòu)建流程可以簡單提煉為從用戶需求分析出發(fā)，依據(jù)訂單用戶、用戶群體、市場這三方面的需求，對家具產(chǎn)品進(jìn)行分類，篩選出共性較強(qiáng)的部分進(jìn)行模塊開發(fā)。再結(jié)合工藝技術(shù)和生產(chǎn)信息的要求進(jìn)行發(fā)散，最終構(gòu)建出相對完整的產(chǎn)品體系。家具產(chǎn)品體系投入使用后，再根據(jù)用戶需求和工藝生產(chǎn)等信息進(jìn)行迭代升級。因此在構(gòu)建產(chǎn)品體系之前，需要考慮用戶需求、工藝技術(shù)以及生產(chǎn)信息等因素（表1）。

現(xiàn)階段，定制家具產(chǎn)品體系尚不規(guī)范，缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。不同的定制家具企業(yè)根據(jù)自身的需求梳理各類的家具。通過模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的方法實(shí)現(xiàn)家具產(chǎn)品體系化，能夠降低設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中的復(fù)雜程度。在滿足用戶個(gè)性化需求的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

表1 產(chǎn)品體系的影響因素

■圖4 參數(shù)化建模界面

■圖5 適用API接口的應(yīng)用場景

多數(shù)定制家具企業(yè)綜合用戶需求調(diào)研、設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)習(xí)慣、海量戶型以及制造生產(chǎn)工藝信息的限制因素，梳理出契合企業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)特點(diǎn)的家具產(chǎn)品庫目錄，再通過參數(shù)化建模技術(shù)，在后臺預(yù)先搭建家具產(chǎn)品庫。設(shè)計(jì)師為客戶設(shè)計(jì)方案時(shí)，可以根據(jù)客戶的戶型在家具產(chǎn)品庫調(diào)用適配的基礎(chǔ)模型，再通過更改模型參數(shù)來匹配客戶個(gè)性化需求（圖3）。在定制家具先下單后生產(chǎn)的模式下，存在生產(chǎn)周期不穩(wěn)定和家具產(chǎn)品交付不準(zhǔn)時(shí)的問題。因此企業(yè)通過搭建家具產(chǎn)品庫的方式，規(guī)范設(shè)計(jì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，能有效縮短設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品交付的準(zhǔn)時(shí)率。

2.3 參數(shù)化建模技術(shù)的應(yīng)用分析

參數(shù)化建模技術(shù)（Parametric Modeling）是以尺寸約束為前提，由尺寸驅(qū)動(dòng)以帶動(dòng)參數(shù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化模型構(gòu)建技術(shù)。用傳統(tǒng)的三維建模技術(shù)搭建的成品模型尺寸固定，若用戶有對三維模型進(jìn)行修改編輯，將會(huì)增加重復(fù)勞動(dòng)。在定制家具設(shè)計(jì)過程中需要較大的模型修改量，因此應(yīng)用參數(shù)化建模技術(shù)搭建的模型，只需要調(diào)整參數(shù)就可實(shí)現(xiàn)模型修改，較為適用定制家具設(shè)計(jì)[7-8]。

區(qū)別于傳統(tǒng)三維建模技術(shù)，參數(shù)化建模技術(shù)對整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行存儲(chǔ)，最終的設(shè)計(jì)方案是系列的家具模型而非單一的家具模型，因此能實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)的目的[9]。因此，參數(shù)化模型與傳統(tǒng)成品模型在模型粒度、組成模塊、尺寸設(shè)定以及編輯方式上，都有所不同（表2）。在定制家具設(shè)計(jì)過程中，通過參數(shù)化建模技術(shù)建立的模型，能夠通過改變參數(shù)進(jìn)行可視化修改（圖4）。在參數(shù)化編輯器的參數(shù)配置欄中，可預(yù)先設(shè)置參數(shù)，設(shè)計(jì)過程中通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)變量、自定義變量以及各個(gè)部件之間的變量來實(shí)現(xiàn)模型修改（表3）。在模型視圖窗口直接可視化觀察模型的修改。參數(shù)化建模技術(shù)提高了建模的效率和自動(dòng)化的程度，減少了設(shè)計(jì)師的重復(fù)勞動(dòng)，有效縮短了定制家具建模的周期，也能為用戶的個(gè)性化需求提供廣泛的服務(wù)。

參數(shù)化建模技術(shù)是CAD技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。通過參數(shù)化建模技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息快速的集成，在前端設(shè)計(jì)軟件對接后端生產(chǎn)軟件的過程中，應(yīng)用參數(shù)化建模技術(shù)搭建的家具模型在導(dǎo)入后端生產(chǎn)軟件后能夠快速將家具模型設(shè)計(jì)信息和工藝信息集成在一起。在參數(shù)化建模軟件中進(jìn)行可視化裝配、干涉檢查、約束條件檢測與結(jié)果評估等規(guī)則設(shè)定，可以模擬生產(chǎn)過程，避免實(shí)際生產(chǎn)過程中不必要的錯(cuò)誤，提高生產(chǎn)效率[10]。隨著定制家具設(shè)計(jì)的發(fā)展，參數(shù)化建模技術(shù)的應(yīng)用范圍將更廣，應(yīng)用程度將更深。同時(shí)對應(yīng)用參數(shù)化建模技術(shù)的設(shè)計(jì)人員提出更高的專業(yè)要求。

2.4 應(yīng)用程序接口技術(shù)的應(yīng)用分析

應(yīng)用程序接口（Application Program Interface，API）是定義、協(xié)議的功能集合，通過調(diào)用 API 接口作為橋梁打通各個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和通信。

通過API接口的調(diào)用，能滿足定制家具從營銷獲客到設(shè)計(jì)下單再到生產(chǎn)管理的全鏈路定制需求。API接口能將設(shè)計(jì)軟件、ERP、CRM以及拆單軟件串聯(lián)成一條完整的鏈路。通過JSON文檔，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的投送傳遞，解決了定制家具設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中各個(gè)軟件系統(tǒng)信息獨(dú)立的問題。調(diào)用API對接各個(gè)軟件，在全鏈路形成完整的閉環(huán)（圖5），同時(shí)數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在云端，保障數(shù)據(jù)信息的安全。訂單與設(shè)計(jì)信息獨(dú)立的問題也能夠應(yīng)用API技術(shù)來解決[11]。

定制家具企業(yè)可根據(jù)自身需求，調(diào)用API來對接設(shè)計(jì)生產(chǎn)全鏈路的各個(gè)環(huán)節(jié)。調(diào)用API對接軟件的前提是對接軟件雙方共同商議對接傳輸協(xié)議和抓取方式。同時(shí)兩個(gè)軟件都需要開發(fā)對外的接口，將對接的內(nèi)容進(jìn)行梳理，并用標(biāo)準(zhǔn)字段進(jìn)行對接。如果對接的內(nèi)容涉及非標(biāo)字段，還需要雙方進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化對接。對接成功后，可下發(fā)接口用同樣的方式與第三方對接。應(yīng)用API技術(shù)，從技術(shù)層面來說是能夠?qū)崿F(xiàn)定制家具設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中各軟件之間的信息傳遞。但就現(xiàn)階段而言，API文檔和調(diào)用規(guī)約尚未完善，若是出現(xiàn)漏洞則會(huì)引發(fā)數(shù)據(jù)安全問題。

表2 參數(shù)化模型與成品模型的對比

表3 參數(shù)配置

3 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在定制家具中的應(yīng)用趨勢

通過具體分析不同的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在定制家具中的應(yīng)用，可以預(yù)見數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在未來定制家具中呈現(xiàn)出深度交互和智能化的趨勢。

3.1 交互性

定制家具設(shè)計(jì)以用戶的個(gè)性化需求為出發(fā)點(diǎn)，以提高用戶體驗(yàn)為導(dǎo)向，促使數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用愈發(fā)注重用戶服務(wù)與交互體驗(yàn)。未來定制家具企業(yè)會(huì)借助數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，快速識別用戶需求，提高用戶需求響應(yīng)機(jī)制和實(shí)時(shí)處理能力，為定制家具設(shè)計(jì)賦予創(chuàng)新性和靈活性。

與傳統(tǒng)定制家具設(shè)計(jì)模式相比，數(shù)字化時(shí)代的定制家具設(shè)計(jì)不僅滿足設(shè)計(jì)師快速設(shè)計(jì)的需求且更注重用戶體驗(yàn)和滿意度。從VR技術(shù)的快速發(fā)展和市場的潛力來分析，在未來定制家具設(shè)計(jì)過程中，用戶參與設(shè)計(jì)的比重將逐漸上升。因此應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)幫助用戶自主參與、選擇、設(shè)計(jì)適配自身需求的家具時(shí)會(huì)注重用戶的交互體驗(yàn)。同時(shí)，用戶交互體驗(yàn)過程中所產(chǎn)生真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)信息，有助于數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。

3.2 智能化

數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的可變性、集成性、高存儲(chǔ)特征和定制家具設(shè)計(jì)生產(chǎn)服務(wù)一體化的模式，將會(huì)使未來數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用趨于智能化。通過數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，用戶原始數(shù)據(jù)不易丟失且數(shù)據(jù)利用率被提高，在定制家具設(shè)計(jì)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息還能被客觀地分析，從而降低人工收集分析數(shù)據(jù)的勞動(dòng)成本。

隨著基礎(chǔ)底層數(shù)據(jù)不斷地完善集成以及API技術(shù)的不斷開發(fā)，未來定制家具設(shè)計(jì)全鏈路數(shù)據(jù)可以被更客觀地分析。應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范了定制家具設(shè)計(jì)過程中的數(shù)據(jù)和傳遞方式，減少人工操作，使數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用更智能[12]。

4 結(jié)語

數(shù)字化是這個(gè)時(shí)代發(fā)展的趨勢和方向，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)滲透在定制家具設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，驅(qū)動(dòng)定制家具的變革和發(fā)展。本文探析數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在定制家具設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用以及應(yīng)用趨勢，為先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)深度應(yīng)用在定制家具設(shè)計(jì)中提供參考。