TopSolid與美式家具的數字化設計匹配性研究

摘 要：近年來，美式家具的國內外市場呈擴大趨勢，與此同時，TopSolid三維設計軟件逐漸進入家具行業。TopSolid在滿足產品造型需求的同時，又提供了豐富的功能以滿足產品工藝需求，完善了設計結構及生產結構。從分析TopSolid和美式家具的特性出發，探討美式家具與TopSolid的數字化設計匹配性。

關鍵詞：TopSolid;美式家具;數字化設計;匹配性

1 TopSolid三維設計軟件簡介

1.1 TopSolid的特性

TopSolid是基于云系統的PDM（Product Data Management，產品數據管理）和ERP（Enterprise Resource Planning，企業資源計劃），使CAD（Computer Aided Design，計算機輔助設計）、CAE（Computer Aided Engineering，計算機輔助工程）、CAM（Computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造）一體化的設計軟件。它支持機器人智能編程、3D打印，提供專業的行業解決方案等，為工業4.0提供了技術支撐平臺。[1]TopSolid軟件在木工設計和加工方面，產品模塊包括TopSolidWood和TopSolidWood-Cam。TopSolidWood主要面向室內裝飾、家居產品設計、室外家具設計等行業，并為這些行業提供了符合家具設計習慣的二維工程圖紙、可參數化的3D實體建模、流暢的結構件拼接組裝、豐富的木工數據庫、較為真實的渲染效果以及運動仿真等功能。TopSolid軟件可以在CAD、CAM綜合環境下，連接設計與工藝制造，高度集成CAD、CAM、PDM、CAE、ERP，促進各部門信息之間的流通，避免出現信息“孤島”。[2]

其中，于家具企業而言，TopSolid能給予其最大的幫助是它豐富的木工數據庫以及木工程序中的Wood（木頭）塊應用，Wood塊可以使家具的搭建更為快速便捷，而這也是TopSolid區別于其他產品設計軟件的最大特點。豐富的木工應用連接了設計與工藝、制造的橋梁，使設計數據與工藝制造數據產生了互聯性。[3]

TopSolid中國公司代表劉振新表示，TopSolid是一個設計、加工一體化的3D設計軟件，設計結構即生產結構，完全滿足MES（Manufacturing Execution System，制造執行系統）的工藝數據要求，可幫助企業進行生產管理。它是一個工具系統，本身不具備管理功能，但可以為生產及管理提供豐富的數據，它的功能也是有一定局限性的。

1.2 TopSolid在家具企業中的應用

天津瑞豐家具有限公司主要經營實木家具、整屋實木定制，是北派知名家具企業，專業生產歐式家具、實木全屋定制家具。[4]瑞豐家具創造了卡梅爾品牌家具，規劃了Wood和Wood CAM，已實現設計、加工一體化。所有數據都來自TopSolid系統，企業在產值增加的情況下，車間一年減少了40個員工，訂單量大大提高。

2 美式家具簡介

美國文化兼收并蓄，吸收了歐美不同的文化元素，在家具方面，也吸收了不同地區的家具風格，整體上呈現出崇尚古典、追憶過去、向往自然、追求自由的特性。美式家具體量較大，注重實用性和經濟性，在造型上大致可分為仿古風、新古典風以及田園鄉村風。

美式家具的主要特性有：

第一，選材以實木為主，近年來隨著加工技術的發展，[5]也越來越多地使用木質人造板;[6]

第二，美式家具崇尚回歸自然，充分體現木材原本的紋理和花色;

第三，部件組裝上借鑒傳統的榫卯結構，[7]使拼接組裝更為自然牢固;

第四，局部結構造型豐富，吸收了各國的歷史文化元素，例如，腳型和柱型有小圓面包形、荷蘭尖角形、弗萊明斯雙卷軸式、爪抓球等。部分從宗教、神話故事、自然界之美中誕生，例如，裝飾花有葉展形、懸花形、浮葉形等。豐富的造型形成了獨特的裝飾風格。

第五，美式家具的制造工藝主要有木、板材配料加工（拉槽、雕刻、扒榫、打眼等）、涂裝工藝（打磨、封固底漆、底材破壞處理）等。

3 TopSolid與美式家具的匹配性

基于TopSolid環境和美式家具的特性，分析得出兩者之間的匹配性：

第一，TopSolidWood面向家具設計、室內裝飾等行業，主要面向實木家具設計，而美式家具主要以實木材質為主，符合TopSolid的產品定位;

第二，TopSolid擁有豐富的素材庫和真實的渲染效果，構建美式家具時，可選擇所需的材質，模擬家具形態;

第三，TopSolid提供可參數化的3D實體建模以及Wood塊應用，為搭建美式家具局部結構提供快速的處理方案;

第四，TopSolid與其他3D建模軟件相比，最大的不同是TopSolid含有豐富的木工數據庫，可以為搭建美式家具提供所需的制造工藝[6]，如切槽、打孔、榫/眼連接、封邊等，將設計和工藝連接起來，使信息得到有效傳遞。[8]

4 結語

美式家具是多種家具風格中一個重要的分支，深受消費者的喜愛，[9]它不僅具有較強的審美性，也擁有很強的實用性。[10，11]如今，一方面，美式家具對于選材、造型、制造工藝等有較為嚴格的需求，消費者對相關產品的要求也越來越高，[12]TopSolid作為集多種功能于一體的設計軟件，可以提供可參數化的3D實體建模、流暢的結構件拼接組裝、豐富的木工數據庫以及較為真實的渲染效果等，將設計與制造工藝連接起來，設計結構即生產結構，與美式家具的設計搭建具有較好的匹配性。另一方面，傳統制造業智能化轉型升級發展面臨諸多挑戰，利用TopSolid軟件改變設計與生產模式以適應發展和競爭環境是可行的。

參考文獻：

[1] 程明. TopSolid軟件基礎教程——家具設計[M].北京：航空工業出版社，2007：1-2.

[2] 楊葉，郁舒蘭.家具制造企業實施PLM的必要性及策略分析[J].家具，2017，38（01）：1-4.

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[4] 任新宇，王倩.基于全生命周期理論的家具綠色設計策略[J].家具，2018，39（02）：63-67.

[5] 趙悅利，劉遵月.基于博物館文化的文創產品研究策略分析研究——以南京博物院為例[J].藝術評鑒，2017（05）：167-169.

[6] 尹曉惠，郁舒蘭.關于MISTER BLISS矮凳的美學分析[J].家具與室內裝飾，2018（10）：60-61.

[7] 劉瑞，郁舒蘭.基于情感語義學的班臺設計研究[J].家具，2018，39（03）：48-51.

[8] 戚裕敏，高娃，武莉. 面向室內生態環境健康的智能家居產品客戶端交互設計[J].設計，2018（17）：136-138.

[9] 林曉雯，詹涵涵，尤嘉偉，吳樂，林楚楚，劉俊哲.設計生活文化視域下南京傳統手工業生存現狀初探[J].戲劇之家，2018（24）：229-230.

[10] 瞿娟，郁舒蘭.折疊椅市場與用戶需求調查研究[J].家具與室內裝飾，2018（09）：56-59.

[11] 李若輝，關惠元.我國中小型制造企業產品生態設計現狀及問題[J].生態經濟，2016，32（12）：211-215.

[12] 孫昊夫，郁舒蘭.基于R語言的線上家居用品網購評論文本挖掘[J].大眾文藝，2018（22）：248-249.

作者簡介：劉艷陽（1996—），女，江蘇常州人，本科生，工業設計專業。