基于模塊化的房車內(nèi)部空間優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

左莎莎 張久美 林椿松

關(guān)鍵詞：模塊化;房車設(shè)計(jì);空間造型;優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民的收入不斷增長(zhǎng)，對(duì)生活質(zhì)量追求越來越高，對(duì)旅游、度假觀念的變化，越來越多的人加入到自駕旅游的行列中。而自駕房車旅行是自駕旅游行業(yè)中獨(dú)特的分支，不僅能給旅行者帶來旅游過程中的愉快體驗(yàn)，并且還具備移動(dòng)房屋的功能，在旅行過程中帶來移動(dòng)的家的感覺，因此受到越來越多的關(guān)注。房車空間寬敞功能齊全，具備生活需求的基本條件，不受時(shí)間、空間、環(huán)境的影響而能隨心旅行，逐漸得到大眾認(rèn)可，房車市場(chǎng)得到了飛速發(fā)展[1]。目前房車是從吉普賽人的大篷車演變而來[2]，經(jīng)過不斷發(fā)展，日趨成熟，但是我國房車發(fā)展較晚，基本采用引入國外技術(shù)，而國外在設(shè)計(jì)房車之初未考慮我國國情與房車使用的場(chǎng)景，因此在設(shè)計(jì)上仍有進(jìn)一步優(yōu)化空間。目前，模塊化設(shè)計(jì)方法已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，并且對(duì)提高生產(chǎn)效率、減低生產(chǎn)成本具有顯著的作用[3]。文章針對(duì)目前我國房車市場(chǎng)存在的不足，提出采用模塊化設(shè)計(jì)方法對(duì)房車內(nèi)部空間進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先通過對(duì)房車內(nèi)部空間需求分析，劃分房車內(nèi)部功能模塊，再對(duì)組成功能模塊的子部件進(jìn)行分析，建立相應(yīng)的部件模型，進(jìn)行模型庫設(shè)計(jì)，最后根據(jù)顧客個(gè)性需求，在模型庫的基礎(chǔ)上，進(jìn)行內(nèi)部空間設(shè)計(jì)，并從人機(jī)工程學(xué)角度、重心分布角度、色彩搭配角度進(jìn)行驗(yàn)證，做出相應(yīng)調(diào)整，以此設(shè)計(jì)既能夠滿足顧客個(gè)性化需求又功能完善的房車。

1 房車概述

房車，簡(jiǎn)稱RV（Recreational Vehicle），意為娛樂消遣型汽車，其定位非常明確，因設(shè)計(jì)之初考慮此問題，設(shè)計(jì)了各種不同形式的房車 ，而最終被廣泛認(rèn)可的是具備廚衛(wèi)功能、起居休息功能，類似房屋的汽車形式，因此將其命名為房車。顧名思義，目前房車是集“房”與“車”功能于一體的交通工具。房車根據(jù)使用功能的不同，可以分為民用型和專用型房車。民用型包括旅居車、商務(wù)車、移動(dòng)別墅等，專用型包括移動(dòng)派出所、采血站、移動(dòng)醫(yī)院、環(huán)境監(jiān)測(cè)車等[4]。房車作為一個(gè)特殊的運(yùn)載工具，對(duì)于使用者有不同的定義，有的將其視為移動(dòng)的家，有的將其視為大型汽車。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，越來越多的國人過上了“候鳥”一般的移動(dòng)生活，早已將房車當(dāng)成了移動(dòng)的家，一年之中有大半時(shí)間是在車上度過。因此，房車在新時(shí)代下所承載的功能和市場(chǎng)需求勢(shì)必將超越之前，其賦予的精神價(jià)值也將比之前更高。

房車依據(jù)自身是否有驅(qū)動(dòng)力，可分為自行式和拖掛式兩種[5]。自行式房車是自身具有驅(qū)動(dòng)力能夠獨(dú)立行駛，無需外部牽引的房車，因其靈活的特點(diǎn)在市面上較受歡迎。根據(jù)外觀尺寸、功能結(jié)構(gòu)的不同可分為自行式A、B、C 型。拖掛式房車是本身沒有驅(qū)動(dòng)力要依靠額外的動(dòng)力牽引行駛的房車。拖掛式房車的優(yōu)點(diǎn)在于拖掛車廂和牽引車輛可以分離，兩者獨(dú)立使用，并且拖掛式房車價(jià)格相對(duì)較低，和自行式房車相比同等尺寸之下，內(nèi)部空間更大，但拖掛式房車對(duì)于駕駛技術(shù)要求更高。拖掛式房車根據(jù)外觀尺寸、結(jié)構(gòu)功能不同分為拖掛式A、B、C、D 型及移動(dòng)別墅。無論哪種類型的房車，其內(nèi)部空間設(shè)計(jì)均以滿足日常生活需求為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)烹飪就餐、休閑娛樂、休息貯存等基本功能，綜合自身內(nèi)部空間，進(jìn)行不同的布局設(shè)計(jì)。目前市場(chǎng)上已經(jīng)推出了許多成熟產(chǎn)品，不同車型雖有考慮自身因素的布局，但從實(shí)際使用角度分析，仍然存在空間布局不合理、不符合人機(jī)工程設(shè)計(jì)等問題，并且各個(gè)部件未能模塊化，單次生產(chǎn)數(shù)量小，難以實(shí)現(xiàn)工廠批量化生產(chǎn)。因此其生產(chǎn)流程基本與私人定制類似，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高，是目前房產(chǎn)市場(chǎng)普遍存在的問題。因此目前房產(chǎn)價(jià)格昂貴，對(duì)房車內(nèi)部空間優(yōu)化設(shè)計(jì)，也是目前房車設(shè)計(jì)中亟需解決的問題。

2 模塊化設(shè)計(jì)解析

模塊化設(shè)計(jì)是指“在對(duì)一定范圍內(nèi)不同功能或相同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場(chǎng)的不同需求的設(shè)計(jì)方法”[6]。即是產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以針對(duì)不同的空間、不同的需求提供不同的服務(wù)，用以滿足不同人群的需求。模塊化設(shè)計(jì)主要分為兩部分：模塊劃分與模塊組合[7]。模塊劃分就是將產(chǎn)品根據(jù)結(jié)構(gòu)功能要求分解成獨(dú)立模塊的過程，模塊組合就是根據(jù)用戶喜好將模塊組合成新產(chǎn)品的過程[8]。模塊化設(shè)計(jì)是綠色設(shè)計(jì)其中一種形式，它的特點(diǎn)是在有限的空間里以不同的形態(tài)滿足不同使用功能以及便于生產(chǎn)、安裝以及后續(xù)維修處理等[9]。模塊化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣化、小批量與高效率有效統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化方法，能有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期，快速的為制造企業(yè)提供多樣化產(chǎn)品。

考慮模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，將模塊化設(shè)計(jì)方法引入房車內(nèi)部空間優(yōu)化設(shè)計(jì)之中，對(duì)房車內(nèi)部空間的各個(gè)部分以子部件的方式進(jìn)行重新排列組合，可以得到新的空間布局，從而滿足不同用戶的個(gè)性化需求 ?！澳K化”的設(shè)計(jì)在提升空間利用率的同時(shí)也降低了空間的占用率[10]。房車內(nèi)飾往往存在許多問題，定制化價(jià)格高昂、標(biāo)準(zhǔn)化一層不變、 制作工期長(zhǎng)、維護(hù)不易等，在此背景下，“模塊化”設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)就更為突出。同時(shí)，將可應(yīng)用的新材料與新技術(shù)融入到模塊化設(shè)計(jì)中，根據(jù)用戶的需求對(duì)部分模塊進(jìn)行不斷的升級(jí)與更新，使新模塊能符合用戶需求，同時(shí)使整體模塊不斷適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，做到整體的與時(shí)俱進(jìn)和可持續(xù)發(fā)展。

3 模塊化設(shè)計(jì)在房車內(nèi)部空間優(yōu)化設(shè)計(jì)的運(yùn)用

綜合房車內(nèi)部空間設(shè)計(jì)存在的問題與模塊化設(shè)計(jì)的同時(shí)，采用基于模塊化的房車內(nèi)部空間優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)房車內(nèi)部空間進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先分析當(dāng)前房車需要考慮的功能，對(duì)其進(jìn)行劃分相應(yīng)的功能模塊，再對(duì)功能模塊進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分，得到實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的子部件，以此作為基本的功能模塊。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建出房車功能模塊庫，并且采用頭腦風(fēng)暴方法，盡可能的完善模塊庫。然后根據(jù)市場(chǎng)（或客戶）需求，采用模塊庫模塊快速構(gòu)建基本內(nèi)部布局，根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)各個(gè)功能區(qū)域進(jìn)行重新組合，以實(shí)現(xiàn)功能模塊的復(fù)用。在完成內(nèi)部空間模塊化設(shè)計(jì)之后，綜合考慮人機(jī)工程學(xué)、CMF、車輛重心分布等因素，對(duì)內(nèi)部空間模塊進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足最終客戶需求。

3.1 房車內(nèi)部空間模塊化分類

由于房車不僅是車，更要考慮“房”的特點(diǎn)，并與“車”

的特點(diǎn)相互配合、有機(jī)融合。房車功能性強(qiáng)，設(shè)施多樣復(fù)雜，既要滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求，也需要考慮法律法規(guī)的限制條件，其中空間大小被嚴(yán)格限制，在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)滿足需要的功能模塊合理布局，是房車設(shè)計(jì)的難點(diǎn)與重點(diǎn)，也是消費(fèi)市場(chǎng)最關(guān)心的首要問題之一。房車內(nèi)部空間按照其功能使用不同，將衣食住行及娛樂所需空間進(jìn)行劃分，可分為廚房區(qū)域、臥室區(qū)域、衛(wèi)生間區(qū)域、休閑娛樂區(qū)域。由于不同車型外觀尺寸必須在一定范圍內(nèi)，確定房車車型之后，其內(nèi)部空間大小不超過規(guī)定的上限，相比于正式房屋，其內(nèi)部空間極其有限，因此合理的劃分使用區(qū)域，盡可能地充分利用每一處空間顯得尤為重要。同時(shí)房車單品市場(chǎng)保留量較少，其設(shè)計(jì)制作成本較高，因此有研究者提出將模塊化設(shè)計(jì)概念應(yīng)用于房車設(shè)計(jì)之中，對(duì)房車內(nèi)部各個(gè)模塊進(jìn)行重新排列組合，得到新的功能區(qū)域，實(shí)現(xiàn)模塊的復(fù)用，以節(jié)約空間，實(shí)現(xiàn)空間的合理布局。同時(shí)通過產(chǎn)品部件模塊化的設(shè)計(jì)思路，將設(shè)計(jì)與生產(chǎn)進(jìn)一步向標(biāo)準(zhǔn)化靠近，降低設(shè)計(jì)與制作成本。

根據(jù)房車的使用功能不同，將其進(jìn)行功能分區(qū)，可分為臥室區(qū)域、廚房區(qū)域、衛(wèi)生間區(qū)域以及休閑娛樂區(qū)域，在此基礎(chǔ)上對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)一步劃分為獨(dú)立功能模塊，如圖1 所示。獨(dú)立功能模塊具有重復(fù)功能，比如儲(chǔ)物柜模塊幾乎每個(gè)功能區(qū)都有，既可作為廚房碗柜等使用，也可作為臥室區(qū)域衣柜以及休閑娛樂區(qū)域雜物柜使用。房車功能模塊分解設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)房車內(nèi)部空間整體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

3.2 房車模塊庫構(gòu)建及擴(kuò)展

房車內(nèi)部空間設(shè)計(jì)方案可以根據(jù)具體需要做不同的改進(jìn)，但是其基礎(chǔ)為已有模塊，前期設(shè)計(jì)完善的模塊庫尤為重要。在房車內(nèi)部空間分解的基礎(chǔ)上，采用頭腦風(fēng)暴方法將設(shè)計(jì)中需要用到的模塊盡可能地羅列出來，組成房車模塊庫。以此減少在下次設(shè)計(jì)中的重復(fù)設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)周期。并且運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法可以尋找出所有可能的設(shè)計(jì)方案，突破設(shè)計(jì)師人為的主觀局限性，創(chuàng)造更多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案。

同時(shí)，由于房車受眾面較廣，各個(gè)年齡層的客戶都有，每個(gè)人的需求不同，所要達(dá)到的效果不同，組合的模塊也不一樣。因此模塊庫在使用過程中可以隨時(shí)根據(jù)需求的不同增加新模塊，也可以刪除淘汰的模塊，以不斷完善升級(jí)模塊庫。

3.3 方案實(shí)現(xiàn)

使用三維軟件Blender 二次開發(fā)功能構(gòu)建房車模塊庫管理模塊。首先運(yùn)用三維軟件Blender 構(gòu)建房車內(nèi)部空間功能區(qū)域，如臥室區(qū)域、廚房區(qū)域、廁所區(qū)域、休閑娛樂區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域下面運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法羅列出需要用到以及可能會(huì)用到的模塊件，以此組成一個(gè)基礎(chǔ)的模塊庫。比如，臥室區(qū)域，根據(jù)不同的需要，可能會(huì)出現(xiàn)雙人床、單人床、上下床、子母床等，如圖2。把所有模塊件羅列出來，根據(jù)市場(chǎng)實(shí)際情況，根據(jù)已有的款式、規(guī)格以及客戶自定義建模放入模塊庫儲(chǔ)存，之后根據(jù)實(shí)際需要和其他模塊件進(jìn)行搭配組成模塊組。

模塊庫建立的前提條件是在市場(chǎng)已有的基礎(chǔ)上，以及廠家能夠生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件的情況下確立。既能滿足客戶多需求，也能使后期模塊組生產(chǎn)順利。

3.3.1 模塊庫設(shè)計(jì)

首先，根據(jù)房車功能需求劃分功能區(qū)，一般為臥室區(qū)域、廚房區(qū)域、廁所區(qū)域、休閑娛樂區(qū)域[11]。其次，根據(jù)功能區(qū)域劃分功能模塊，每個(gè)功能區(qū)域都是由無數(shù)個(gè)小的功能模塊組成。根據(jù)功能區(qū)域的使用功能，進(jìn)行劃分所有功能模塊件。再次，設(shè)計(jì)功能模塊的組合方式，功能模塊件與其他功能模塊件的連接組合方式，是靠拼接、鉸接、重合還是其它某種方式進(jìn)行組合，使之成為一個(gè)完整的功能模塊。最后，構(gòu)建完整的房車內(nèi)部空間模塊單元庫。此外，根據(jù)房車功能區(qū)域設(shè)計(jì)房車部件庫，其功能區(qū)域有一些會(huì)重合，其中使用的模塊件也可以貫通兩個(gè)功能區(qū)域，對(duì)于這樣通用的模塊部件在每個(gè)功能區(qū)域下要單獨(dú)羅列。

3.3.2 布局設(shè)計(jì)

首先，根據(jù)房車底盤限制選取上裝設(shè)計(jì)的尺寸、區(qū)域大小等。

由于房車底盤有小貨車底盤、皮卡底盤、卡車底盤等，底盤的不同，決定了房車上裝部分的尺寸不同，因此，根據(jù)房車底盤確定大致上裝部分的尺寸。其次，選取設(shè)計(jì)庫的廂體模塊，適配底盤房車的廂體模塊。同一款底盤也會(huì)有一些尺寸的差異，比如高度差、車身差等。在模塊庫中存檔不同尺寸的車身廂體模塊，以便更好的選擇。再次，選取設(shè)計(jì)庫的布局模塊，設(shè)計(jì)房車布局。房車布局一般分為前娛樂休閑區(qū)、廚房區(qū)域、衛(wèi)生間區(qū)域以及后置臥室區(qū)域，或者前臥室區(qū)域、休閑娛樂區(qū)域，衛(wèi)生間區(qū)域、后置廚房區(qū)域以及個(gè)性化布局等。根據(jù)市面上已有的房車內(nèi)部空間布局以及客戶自定義布局，放入房車布局模塊中。最后，根據(jù)房車內(nèi)部空間布局選取各個(gè)功能模塊，在根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

3.3.3 驗(yàn)證與調(diào)整實(shí)現(xiàn)方案探討

1） 根據(jù)客戶實(shí)際人體尺寸，從人機(jī)工程學(xué)角度進(jìn)行驗(yàn)證。人機(jī)工程學(xué)是研究人、機(jī)械及其工作環(huán)境之間相互作用的學(xué)科[12]，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)理論對(duì)所設(shè)計(jì)房車進(jìn)行驗(yàn)證調(diào)整是重要步驟。由于房車受到車體尺寸限制，以及在有限空間中布置較多設(shè)備。以人機(jī)工程學(xué)作為理論支撐，采用人機(jī)工程學(xué)仿真方法，對(duì)內(nèi)部空間設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證與調(diào)整，最大限度的改善房車內(nèi)部的空間布局，可以滿足用戶的需求同時(shí)增加舒適性與安全性，體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)思想。

2） 根據(jù)房車重心位置限制，對(duì)房車重心布局進(jìn)行驗(yàn)證。房車具有“房”與“車”的功能，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較特殊，既要合理布局各個(gè)使用設(shè)備，也要考慮房車重心布置，其重心對(duì)于行車穩(wěn)定性與完全性至關(guān)重要，重心過高容易側(cè)翻，重心過低會(huì)影響整體布局。為了更好地保證車體的平衡性，一般在設(shè)計(jì)的時(shí)候都選擇輕量化設(shè)計(jì)，即材料輕量化、家具輕量化、車體輕量化。所以在除了輕量化設(shè)計(jì)以外，房車內(nèi)部的家電家具布局也要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，不同的布局會(huì)使家具的位置有所改變，及車輛的重心也會(huì)隨著改變。因此，在滿足客戶需求進(jìn)行布局調(diào)整的同時(shí)，也要在后期進(jìn)行重心的重新計(jì)算，以便確定重型家具擺放位置使其具有合理性。

3） 根據(jù)CMF 設(shè)計(jì)理念對(duì)房車色彩搭配進(jìn)行驗(yàn)證。房車空間的色彩大多源于對(duì)材料本身色彩、紋理、明度、純度和色相的處理，因此，材質(zhì)和色彩兩者的搭配相輔相成[9]。房車空間材料分為主要材料和裝飾材料，主要材料是生產(chǎn)家具的木材和裝飾貼圖、軟包類的皮革等，輔助材料有金屬、玻璃、燈帶、大理石、塑料等。材質(zhì)選擇除色彩視覺因素外，還需考慮觸覺質(zhì)感因素，不同視覺色彩和觸覺質(zhì)感會(huì)傳達(dá)不同的心理感受。因房車具有特殊的行駛性，在各類路況下行駛，難免會(huì)顛簸，勢(shì)必會(huì)對(duì)車廂內(nèi)的家具造成一定的影響，所以家具所用的材料必需要具備高強(qiáng)度與良好的韌性。

4） 綜合調(diào)整。根據(jù)所選擇的空間分布以及模塊組合，配上不同的家具家電進(jìn)行全方位的調(diào)整細(xì)化，在根據(jù)所搭配的模塊組進(jìn)行車輛質(zhì)心檢查，以及整體風(fēng)格的統(tǒng)一，才能得到符合用戶要求的房車內(nèi)部空間設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語

通過建立房車內(nèi)部空間部件模塊庫，使客戶在最初的選擇層面可獲得需要的模型部件，不用二次返廠修改。功能模塊庫以及區(qū)域布局模塊庫的建立，可以滿足不同人對(duì)于區(qū)域布局的個(gè)性化要求。結(jié)合人機(jī)工程學(xué)，CMF、重心分析等，驗(yàn)證房車內(nèi)部空間布局的合理性。文章提出的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可解決房車個(gè)性化需求和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)性的矛盾，對(duì)于降低房車價(jià)格與提高房車生產(chǎn)效率有一定的現(xiàn)實(shí)意義。