基于參數(shù)化技術(shù)的個(gè)性化產(chǎn)品研究

摘 要：隨著消費(fèi)市場(chǎng)的日趨成熟，無論是在建筑領(lǐng)域、產(chǎn)品領(lǐng)域還是在服飾領(lǐng)域，消費(fèi)者對(duì)于商品需求的要求都由滿足轉(zhuǎn)向滿意。換言之，個(gè)性化設(shè)計(jì)在消費(fèi)時(shí)代成為競爭的核心，而參數(shù)化的發(fā)展為個(gè)性化的實(shí)現(xiàn)帶來了新的方向，也是設(shè)計(jì)發(fā)展的重要趨勢(shì)。然而，目前參數(shù)化設(shè)計(jì)在手提包個(gè)性化定制的應(yīng)用中仍少有研究。通過調(diào)研目前參數(shù)化與個(gè)性化結(jié)合產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)風(fēng)格和策略，展開對(duì)手提包個(gè)性化定制的設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì)；個(gè)性化；3D打??；手提包

一、參數(shù)化概況

（一）參數(shù)化的研究現(xiàn)狀

參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種利用參數(shù)作為輸入變量來創(chuàng)建和控制設(shè)計(jì)的方法。它通過將設(shè)計(jì)元素參數(shù)化，使設(shè)計(jì)過程更加靈活和動(dòng)態(tài)，可以快速生成不同的設(shè)計(jì)變體，其本質(zhì)上是一種設(shè)計(jì)手段。參數(shù)化設(shè)計(jì)最早在建筑設(shè)計(jì)中獲得廣泛應(yīng)用。建筑師利用參數(shù)化設(shè)計(jì)工具來創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形態(tài)和結(jié)構(gòu)。例如，英國建筑師諾曼·福斯特（Norman Foster）在設(shè)計(jì)倫敦市政廳（London City Hall）和瑞士再保險(xiǎn)大廈（Swiss Re Tower，也稱為“Gherkin”）時(shí)，就采用了參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法。隨后逐漸擴(kuò)展到其他行業(yè)，如工業(yè)設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃等。通過利用計(jì)算機(jī)和算法的力量，參數(shù)化設(shè)計(jì)大大提升了設(shè)計(jì)效率和創(chuàng)新能力。

早在2008年，帕特里克·舒馬赫就提出了參數(shù)化主義[1]。目前，不少國內(nèi)外學(xué)者在參數(shù)化設(shè)計(jì)融入個(gè)性化定制的應(yīng)用研究方面進(jìn)行了深入調(diào)研與設(shè)計(jì)[2]。劉俊哲等基于用戶調(diào)研，探討參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)合3D打印技術(shù)在個(gè)性化智能手環(huán)表帶定制設(shè)計(jì)中的可行性[3]。姜峰研究了參數(shù)化設(shè)計(jì)在公共建筑中的應(yīng)用[4]。李悅研究參數(shù)化技術(shù)在城市家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為其發(fā)展和實(shí)踐提供啟示及借鑒[5]。白興義、吳玨等提出一種竹編形態(tài)參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，探究其在當(dāng)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[6-7]。胡好、李琳等探討參數(shù)化應(yīng)用于首飾定制服務(wù)的可能性，為具有個(gè)性化、個(gè)人化、情感與文化屬性的當(dāng)代首飾設(shè)計(jì)提供新的思路[8-9]。還有一些研究者對(duì)個(gè)性化需求下的汽車輪轂、座椅等參數(shù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究[10-12]。

（二）參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)

參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)的結(jié)合，極大地推動(dòng)了設(shè)計(jì)思維和制造方法的創(chuàng)新。參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了精確的數(shù)字模型，3D打印技術(shù)則為復(fù)雜多變的參數(shù)化模型提供了最佳的展示效果。兩種技術(shù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在協(xié)同發(fā)展和不斷融合中，逐漸形成了一種新穎的設(shè)計(jì)思維方式。

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中，產(chǎn)品形態(tài)的確定是基于用戶調(diào)研、市場(chǎng)分析、風(fēng)格參考等抽象活動(dòng)的結(jié)果，而參數(shù)化設(shè)計(jì)流程以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字模型為中心，結(jié)合3D打印技術(shù)，不斷根據(jù)上述活動(dòng)的影響因素修正產(chǎn)品形態(tài)，直至達(dá)到理想狀態(tài)。即調(diào)即得的便利性和所見即所得的敏捷制造技術(shù)，使得產(chǎn)品開發(fā)流程更加高效和連貫，將產(chǎn)品開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)有機(jī)的整體。此外，傳統(tǒng)加工工藝和工業(yè)材料的局限性，曾使得早期的參數(shù)化在設(shè)計(jì)領(lǐng)域表現(xiàn)為平面化或半平面化的特征（類似于分析圖效果）。而3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，打破了這一限制，賦予參數(shù)化設(shè)計(jì)在三維空間中的全新表現(xiàn)力。如今，參數(shù)化設(shè)計(jì)不僅能在三維空間中完成華麗轉(zhuǎn)身，還可以通過時(shí)間的變化不斷變換自身形態(tài)，跨界為真正的當(dāng)代藝術(shù)。

二、前期設(shè)計(jì)調(diào)研

（一）人群定位

在“參數(shù)化技術(shù)的個(gè)性化手提包設(shè)計(jì)”的問卷調(diào)研中，發(fā)現(xiàn)18—35歲的年輕女性是主要目標(biāo)群體。這一群體對(duì)時(shí)尚和個(gè)性化產(chǎn)品有較高需求和消費(fèi)能力，其中72%的受訪者處于這一年齡段。她們職業(yè)多樣，包括學(xué)生（28%）、白領(lǐng)（45%）、自由職業(yè)者（15%）和時(shí)尚行業(yè)從業(yè)者（12%），這些職業(yè)背景使她們對(duì)新穎、個(gè)性化的產(chǎn)品有強(qiáng)烈的需求。65%的受訪者具有本科及以上學(xué)歷，對(duì)新技術(shù)和創(chuàng)新產(chǎn)品的接受度和興趣較高。

調(diào)研顯示，在購買動(dòng)機(jī)方面，60%的受訪者購買手提包是為了展現(xiàn)個(gè)人風(fēng)格和品位，30%是為了滿足日常使用需求，10%是為了收藏和贈(zèng)送?？梢钥闯觯茉L者購買手提包主要是為了展現(xiàn)個(gè)人風(fēng)格和滿足日常需求。在設(shè)計(jì)需求上，更多的受訪者希望手提包能體現(xiàn)個(gè)性，并在顏色、材質(zhì)、款式上有更多選擇，同時(shí)具備容量、隔層設(shè)計(jì)和攜帶舒適度。

（二）需求分析

1.自主設(shè)計(jì)需求

在參數(shù)化手提包的調(diào)研中，對(duì)于用戶自主快速修改和調(diào)整的需求分析顯示，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式需要通過用戶與設(shè)計(jì)師之間的反復(fù)溝通，往往導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期長，溝通成本高。參數(shù)化手提包的設(shè)計(jì)則允許用戶直接介入設(shè)計(jì)過程，通過簡單修改參數(shù)即可快速調(diào)整手提包的各項(xiàng)特性，包括內(nèi)部布局、外部配件、材質(zhì)和顏色等。用戶能夠即時(shí)看到修改效果，并進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)更高效、精準(zhǔn)的個(gè)性化定制。這種設(shè)計(jì)方式不僅縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了溝通成本，還顯著提升了用戶的滿意度和參與感。

2.功能需求

參數(shù)化手提包相比傳統(tǒng)手提包，其吸引力在于提供了高度個(gè)性化和靈活的使用體驗(yàn)。用戶可以根據(jù)個(gè)人喜好選擇顏色、材質(zhì)和配件，內(nèi)部空間和口袋布局也可以自由調(diào)整，以滿足不同場(chǎng)合和物品的存儲(chǔ)需求。多種背法、智能功能（如USB充電接口、防丟失定位裝置）、環(huán)保材料和高安全性設(shè)計(jì)進(jìn)一步增強(qiáng)了其實(shí)用性和便捷性。用戶希望手提包能提供可調(diào)節(jié)存儲(chǔ)空間、模塊化配件、多種材質(zhì)和顏色選擇、智能功能、強(qiáng)大的安全和隱私保護(hù)功能。

三、手提包參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐

（一）產(chǎn)品打造流程

為了更好地契合個(gè)性化產(chǎn)品的需求，設(shè)計(jì)引入了用戶參與設(shè)計(jì)的創(chuàng)新流程，并通過3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化制造。整個(gè)流程包括三個(gè)主要階段：設(shè)計(jì)、打印和收貨。

設(shè)計(jì)階段用戶可以通過系統(tǒng)自定義參數(shù)化表皮的組成（圖1）。如調(diào)整模塊的大小、數(shù)量和排列方式等，以確保每件作品都獨(dú)具個(gè)性。系統(tǒng)提供直觀的界面，讓用戶在設(shè)計(jì)過程中輕松掌握每一個(gè)細(xì)節(jié)。設(shè)計(jì)完成后，用戶可以選擇不同的打印材料和顏色。系統(tǒng)提供多種高質(zhì)量材料選項(xiàng)，包括環(huán)保材料和高強(qiáng)度工業(yè)材料，以滿足不同需求。確認(rèn)設(shè)計(jì)后，3D打印機(jī)會(huì)按照用戶的設(shè)定開始工作，精確地將數(shù)字設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)物。最后用戶只需填寫收貨地址（圖2），產(chǎn)品完成打印后，將經(jīng)過精心打包，通過可靠的物流服務(wù)送達(dá)用戶的手中。整個(gè)過程透明高效，讓用戶享受個(gè)性化設(shè)計(jì)和高科技制造帶來的便利與樂趣。這種全新的流程，不僅滿足了用戶對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品的需求，更實(shí)現(xiàn)了科技與創(chuàng)意的結(jié)合。

（二）產(chǎn)品構(gòu)思

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，采用在Rhino環(huán)境下運(yùn)行的Grasshopper插件，通過精妙的程序算法生成模型。用戶可以通過調(diào)整參數(shù)實(shí)時(shí)改變模型形態(tài)，并基于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)繪制出3D模型。為了保留傳統(tǒng)布料和皮料手提包的柔韌性，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種可活動(dòng)的連接結(jié)構(gòu)，使手提包具備彎曲性。這種可活動(dòng)結(jié)構(gòu)由直徑相同的圓環(huán)連接而成，整體結(jié)構(gòu)劃分為四層（圖3）：上表皮層、連接層、支撐層和下表皮層。上表皮層由泰森多邊形組合而成，這種參數(shù)化圖形擁有獨(dú)特的隨機(jī)性，能夠滿足用戶對(duì)產(chǎn)品個(gè)性化的要求。連接層采用圓環(huán)將各個(gè)部件連接起來，使部件可以在圓環(huán)范圍內(nèi)自由活動(dòng)，達(dá)到彎曲性的目的。用戶可自定義調(diào)節(jié)圓環(huán)直徑的參數(shù)（圖4），直徑越大，表皮伸展的面隨之越大。支撐層由位于每個(gè)泰森多邊形頂點(diǎn)處的立柱構(gòu)成，連接著上下兩個(gè)表皮層。下表皮層的形態(tài)與上表皮層保持一致，隨著上表皮層形態(tài)的變化而變化。

（三）產(chǎn)品制作

3D打印，又稱增材制造，是一種基于數(shù)字模型文件的技術(shù)，通過逐層打印粉末狀金屬或塑料等可黏合材料來構(gòu)造物體。3D打印技術(shù)的類型主要分為三種。第一，F(xiàn)DM：熔融沉積快速成型，主要材料為ABS和PLA。第二，SLA：光固化成型，主要材料為光敏樹脂。第三，3DP：三維粉末黏接，主要材料為粉末材料，如陶瓷粉末、金屬粉末、塑料粉末。此次實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪褂玫氖茿BS樹脂，打印方式上使用的是熔融沉積快速成型的方式。通過使用ABS樹脂和FDM打印方式，達(dá)到了預(yù)期的效果（圖5）。這種打印技術(shù)不僅可以快速成型，還能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造，并且具有較高的精度和可塑性。

（四）小結(jié)

關(guān)于手提包的設(shè)計(jì)，最初的設(shè)計(jì)是包身與手柄處的連接可拆卸，用戶可以更換不同長度或粗細(xì)的包帶以滿足不同場(chǎng)合的需求。因此，在包帶左右兩邊的連接處設(shè)計(jì)了掛鉤，包身的左右兩邊有匹配的圓環(huán)，可以與不同尺寸的包帶組合使用。然而，在整體設(shè)計(jì)上，手提包還需要進(jìn)一步推敲。包身采用了泰森多邊形的可活動(dòng)結(jié)構(gòu)，但包帶卻沒有采用相同的結(jié)構(gòu)，這會(huì)造成視覺上的不協(xié)調(diào)感。下一步的改進(jìn)是替換原有的無結(jié)構(gòu)包帶。

在泰森多邊形大小排布位置的改進(jìn)方面，在三維軟件制作時(shí)只關(guān)注了調(diào)節(jié)泰森多邊形在包身安排上的大小變化，雖然變化了圖案，但忽略了使用性。圖案排布上，包底模塊更小，包口更大。然而，這種可活動(dòng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是模塊尺寸越小，伸展后的面積就越大，反之越小。打印出來的實(shí)物存在問題，即包口的模塊尺寸更大，導(dǎo)致在使用包時(shí)，包口打開的寬度較小，取放物品不夠方便。改進(jìn)方向是調(diào)整泰森多邊形在包身排布上模塊大小的位置，以提升用戶的使用體驗(yàn)。

四、結(jié)語

本設(shè)計(jì)實(shí)踐從用戶自主參數(shù)化設(shè)計(jì)到3D打印制造落地，使用戶參與個(gè)性化定制過程，提供了一個(gè)完整的基于參數(shù)化的個(gè)性化手提包設(shè)計(jì)實(shí)踐思路，在產(chǎn)品開發(fā)流程及方案呈現(xiàn)中較好地體現(xiàn)了個(gè)性化的用戶需求，由此驗(yàn)證參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用在個(gè)性定制設(shè)計(jì)流程的可行性。此外，經(jīng)過本次的基于參數(shù)化的個(gè)性化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研究和實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)，由于3D打印材料的局限性，用來制作手提包有著一些不適宜性。比如目前3D打印材料多為硬性樹脂，雖然在結(jié)構(gòu)上可以彌補(bǔ)布料不可延展的不足，但仍缺乏柔軟感。圍繞本文所提到的成功案例，結(jié)合本次研究實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，基于參數(shù)化的個(gè)性化設(shè)計(jì)仍可以進(jìn)行深入改進(jìn)，使參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)更好地融合。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐炯.“參數(shù)化主義”的時(shí)代成因與基本特征探究[J].南京藝術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)（美術(shù)與設(shè)計(jì)），2018（4）：21-24，209.

[2]楊賢春.品牌服裝的生存法寶：產(chǎn)品的個(gè)性化設(shè)計(jì)[J].大舞臺(tái)，2012（12）：172-173.

[3]劉俊哲，高洋.基于參數(shù)化的個(gè)性3D打印產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J].包裝工程，2021（16）：22-28，71.

[4]姜峰.參數(shù)化設(shè)計(jì)在公共建筑中的應(yīng)用[J].裝飾，2019（8）：110-113.

[5]李悅.參數(shù)化技術(shù)在城市家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].包裝工程，2017（14）：110-115.

[6]白興義，舒志鵬，白睿昇，等.基于Grasshopper的竹編形態(tài)參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[J].家具與室內(nèi)裝飾，2022（8）：88-94.

[7]吳玨，張姮.基于傳統(tǒng)竹編的參數(shù)化3D打印產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J].裝飾，2017（10）：132-133.

[8]李琳.首飾參數(shù)化設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)研究[D].北京：北京服裝學(xué)院，2015.

[9]胡好，王柳莊，彭圣芳.參數(shù)化設(shè)計(jì)在首飾個(gè)性化定制中的應(yīng)用策略研究[J].裝飾，2020（11）：128-129.

[10]沙強(qiáng)，閆文麗.個(gè)性化需求下的汽車輪轂參數(shù)化形態(tài)設(shè)計(jì)研究[J].設(shè)計(jì)，2020（5）：34-37.

[11]戴琦琦.基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的座椅個(gè)性化定制設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[D].杭州：中國美術(shù)學(xué)院，2021.

[12]宋健.個(gè)性化需求下的產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計(jì)方法理論研究[J].家具與室內(nèi)裝飾，2018（5）：18-19.

作者簡介：

趙冬齡，中央民族大學(xué)美術(shù)學(xué)院。