模塊化設(shè)計原理解決產(chǎn)品設(shè)計中技術(shù)要素起到的作用

楊志超

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模塊化設(shè)計原理解決產(chǎn)品設(shè)計中技術(shù)要素起到的作用

楊志超

（武漢理工大學(xué)，湖北武漢，430070）

產(chǎn)品設(shè)計要解決產(chǎn)品的功能、造型和技術(shù)，這是三個基本的要素。設(shè)計師大部分條件下能夠很好地解決功能、造型這兩個基本要素，至于技術(shù)條件設(shè)計師只能通過經(jīng)驗或者和工程設(shè)計師溝通才能知道設(shè)計方案的可行性。模塊化設(shè)計是基于標(biāo)準(zhǔn)化的前提下，將技術(shù)簡化、模式化，本文就模塊化設(shè)計原理為跳板，通過分析模塊化設(shè)計原理的概念、對比集成化設(shè)計和傳統(tǒng)設(shè)計、模塊化設(shè)計的具體案例，設(shè)想通過模塊化設(shè)計原理將造型與技術(shù)條件這兩者結(jié)合的可行性。

模塊化設(shè)計；造型設(shè)計；技術(shù)條件

引言：

功能、造型和技術(shù)是完成產(chǎn)品設(shè)計必須解決的三個基本要素。1907年奧沙利文提出形式服從功能的設(shè)計原則后，功能和造型這兩個基本元素在長達(dá)一個世紀(jì)的磨合中慢慢的達(dá)到了一種微妙的和諧。科學(xué)技術(shù)在近現(xiàn)代以驚人的方式在成長，很多產(chǎn)品的設(shè)計單單依靠它的黑科技貌似就已經(jīng)足夠，功能依托于技術(shù)能與它共同前進(jìn)，但是造型卻沒能趕上他們的進(jìn)度，只能依靠之前一個世紀(jì)的經(jīng)驗與功能結(jié)合慢慢的往科學(xué)技術(shù)上靠攏。而在學(xué)科界限分明的今天，雖然我們不斷強(qiáng)調(diào)復(fù)合型人才，不可否認(rèn)的是今天的工業(yè)設(shè)計師對于技術(shù)的把握很局限，更多的時候主要依靠工程師才能知道方案的合理性。模塊化設(shè)計本身就是將復(fù)雜多樣的科學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、模式化，在經(jīng)過模塊化處理后的技術(shù)相當(dāng)于一個個小的單元，這有益于我們?nèi)フJ(rèn)知它，所以筆者設(shè)想有沒有可能讓工業(yè)設(shè)計師參與到模塊化設(shè)計中去制定一些標(biāo)準(zhǔn)，讓這些技術(shù)單元更加容易被設(shè)計師學(xué)習(xí)，讓設(shè)計師在完全掌握整個設(shè)計單元的前提下去解決功能、造型、技術(shù)這三個基本要素。

1 簡述模塊化設(shè)計原理

模塊化設(shè)計是指在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、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，以滿足市場的不同需求的設(shè)計方法。模塊化有兩個基本的特征：一是外部特征，模塊和外部環(huán)境連接的端口稱為外部特征（其他模塊或程序調(diào)用該模塊的方式，包括有引用的全局變量、輸入輸出參數(shù)）和模塊的自身功能；內(nèi)部特征是指模塊的內(nèi)部環(huán)境具有的特點（即該模塊的局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序代碼）【1】。模塊并不是一個新的概念，早在20世紀(jì)初期的建筑行業(yè)中，將建筑按照功能分成可以自由組合的建筑單元的概念就已經(jīng)存在，這時的建筑模塊強(qiáng)調(diào)在幾何尺寸上可以實現(xiàn)連接和互換。然后，模塊被引入機(jī)械制造業(yè)，人們進(jìn)一步將模塊與物理產(chǎn)品的功能聯(lián)系到了一起，模塊具有了明確的功能定義特征、幾何連接接口，以及功能輸入、輸出接口特征。

模塊是模塊化設(shè)計和模塊化制造的獨立功能單元，在模塊化設(shè)計的過程中應(yīng)該遵循獨立性、置換性、通用性、可行性原理。獨立性，即模塊可以單獨進(jìn)行設(shè)計、制造、檢測、修改和儲存，以便于不同的專業(yè)化企業(yè)分別進(jìn)行生產(chǎn)制造。置換性，即模塊接口位置的結(jié)構(gòu)、尺寸和參數(shù)必須標(biāo)準(zhǔn)化和精確化，這樣才容易實現(xiàn)模塊間的自由互換性，從而使模塊最大限度的滿足更大數(shù)量的不同產(chǎn)品的需求。通用性，即模塊的實際物理作用，有利于實現(xiàn)橫系列、樅系列產(chǎn)品的模塊的利用率，實現(xiàn)跨系列產(chǎn)品間的模塊的互換性。可行性，實踐證明，應(yīng)用模塊的產(chǎn)品在技術(shù)、市場和經(jīng)濟(jì)等方面存在的可操作性和可實現(xiàn)性【2】。

2 模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化、集成化計的關(guān)系

就像通用設(shè)計和無障礙設(shè)計的關(guān)系一樣，模塊化從標(biāo)準(zhǔn)化中走出來，是他的一個更加高級的形式。模塊化的對象是可分解的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多變、類型多樣的復(fù)雜系統(tǒng)，是以模塊為基礎(chǔ)，中和了通用化、系列化、組合化的特點。在它們的這種交錯的關(guān)系中，可以清晰的看出模塊化設(shè)計原理是標(biāo)準(zhǔn)化、組合化和系列化在實際的需求中培養(yǎng)出來的，它由標(biāo)準(zhǔn)化、組合化和系列化而來，作為相對新鮮的事物，他高于其余三者。“藝術(shù)源于生活而高于生活”，模塊化設(shè)計原理源于標(biāo)準(zhǔn)化但是卻又高于它。標(biāo)準(zhǔn)化是指在一定的范圍內(nèi)獲得最佳秩序，對實際的或潛在的問題制定共同的和重復(fù)使用的規(guī)則的活動。標(biāo)準(zhǔn)化是建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的過程。標(biāo)準(zhǔn)化的重要意義是改進(jìn)產(chǎn)品、過程和服務(wù)的適用性，防止貿(mào)易壁壘，促進(jìn)技術(shù)合作；其基本原理是統(tǒng)一原理、簡化原理。

集成化的初衷是為了便于產(chǎn)品功能的組合二形成的集合方式。集成化的最大優(yōu)點是簡化系統(tǒng)，降低整個成本。集成化的程度分為一般集成化和高度集成化兩種。集成化的層次分為小集成、中集成和大集成。集成化產(chǎn)品設(shè)計是一種行之有效的設(shè)計方法。產(chǎn)品集成化設(shè)計和制造有利于產(chǎn)品開發(fā)，提高產(chǎn)品市場競爭力。集成化技術(shù)一直引導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計和企業(yè)管理。【3】通過和模塊化設(shè)計的對比，他們的相似點很清楚，都是將單一的功能組合到一起，形成一個大的功能單元。產(chǎn)品的功能分?jǐn)偨o它整個功能系統(tǒng)中的小單元有兩種模式，這兩種模式正好相反的兩個模式，分別是模塊開放式和封閉的集成化方式。

比較了模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化和集成化的關(guān)系后，模塊化設(shè)計的優(yōu)點就能更加明顯的突出出來。首先我們在模塊的實際使用情況上看到模塊因為可以重復(fù)使用，不僅符合綠色設(shè)計原則，而且能縮短產(chǎn)品的研發(fā)制造周期，對于企業(yè)而言，縮短周期提高效率可以在很多方面提高企業(yè)的競爭力。模塊化設(shè)計還具有靈活性、獨立性、穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、參與性、創(chuàng)新性等優(yōu)點。

3 模塊化在汽車造型領(lǐng)域應(yīng)用研究

汽車工業(yè)是工業(yè)設(shè)計史上一顆璀璨的明珠，也是各種高精尖科技、前沿設(shè)計理論應(yīng)用最多的工業(yè)產(chǎn)品。流水線生產(chǎn)模式、模塊化設(shè)計原理在汽車工業(yè)上的運(yùn)用已經(jīng)很成熟，在科技大踏步向前不斷發(fā)生變化的今天，汽車工業(yè)也能第一時間緊跟科學(xué)技術(shù)的發(fā)展發(fā)出自己該有的光芒。在流水線生產(chǎn)模式、模塊化設(shè)計原理、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化已經(jīng)成熟運(yùn)用到汽車設(shè)計生產(chǎn)的近些年，汽車基于已經(jīng)固定的內(nèi)核開始走上了“自由”創(chuàng)新階段。

這些趨勢我們可以歸納總結(jié)為七點：1.型面造型更加自由。很多時候?qū)嶋H生產(chǎn)出來的產(chǎn)品并不能達(dá)到設(shè)計師的預(yù)期設(shè)計，問題很大程度是出在加工工藝上，隨著科技的發(fā)展，以前將汽車造型限制在簡單化和生硬化的生產(chǎn)工藝現(xiàn)在允許汽車造型更加復(fù)雜化和藝術(shù)化。2.局部造型注重整合。世界范圍內(nèi)，汽車前臉造型呈現(xiàn)出整體式的設(shè)計趨勢（將進(jìn)氣格柵和左右大燈整合在一起）。3.非對稱新穎造型增加。對稱造型一直以來都是汽車造型的主流。近幾年打破傳統(tǒng)走到多元化的趨勢愈加明顯。4.色彩的生態(tài)環(huán)保時代。全球經(jīng)濟(jì)增長速度明顯放緩，主流的汽車企業(yè)在色彩的嘗試和創(chuàng)新上缺乏動力。但是綠色設(shè)計卻在大行其道。5.強(qiáng)調(diào)材料的多樣化。比如林斯比得汽車公司（Rinspeed）與拜耳材料科技（Bayer Material Science）合作的eXasis概念車。6.車型款式有所突破。跨界車比比皆是。轎車、SUV、MPV的跨界我們比較熟悉，但是現(xiàn)在多功能轎車和商家車等多款式的出現(xiàn)，這種跨界在不斷地深化。7.家族化造型風(fēng)格依舊延續(xù)【4】。

正是基于各種先進(jìn)的設(shè)計理論的支持，汽車設(shè)計的技術(shù)層面的問題已經(jīng)模式化，他有一個具體的技術(shù)骨骼（動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等），設(shè)計師只需要在這個骨骼上賦予一個夸張奪目的外表就足夠，汽車設(shè)計產(chǎn)業(yè)能夠快速吸納各種黑科技的同時，還能保證在造型和功能上保持同步。

4 模塊化設(shè)計解決設(shè)計師與技術(shù)隔離的問題的可行性分析

模塊化設(shè)計原理等一些慢慢成熟的設(shè)計理論能否不簡單的去解決經(jīng)濟(jì)性問題，而是將科學(xué)技術(shù)經(jīng)過再設(shè)計傳遞給設(shè)計師呢？將復(fù)雜、多樣、專業(yè)性強(qiáng)的技術(shù)問題整合成易懂的、功能明確的、端口簡化的單元供設(shè)計師理解。讓設(shè)計師在充分了解內(nèi)部機(jī)構(gòu)功能的前提下進(jìn)行“白箱”設(shè)計。

針對已經(jīng)相對成熟的設(shè)計產(chǎn)品進(jìn)行分析例如冰箱。設(shè)計師初步得到的技術(shù)原理很可能就是圖2所示的內(nèi)部機(jī)構(gòu)原理圖。他在很大程度上已經(jīng)限制住了設(shè)計師在空間造型上的設(shè)計，筆者設(shè)想將近20個必要技術(shù)單元整合成預(yù)想模塊。設(shè)計師在就像拿到一副骨架，將零散的單元拼湊成自己想要的空間結(jié)構(gòu)，然后再進(jìn)行下一步的設(shè)計。可以打破設(shè)計師的思維常規(guī)，站在技術(shù)合理性的前提下綜合自己對純美學(xué)的功底，設(shè)計出既符合技術(shù)條件的又能完美和自己美學(xué)理念相吻合的創(chuàng)新造型。

預(yù)期的設(shè)想是對相同的技術(shù)先集成化，然后運(yùn)用模塊化設(shè)計原理進(jìn)行整合，這是目前已經(jīng)成熟的模塊化設(shè)計理念，關(guān)鍵的一步是對已經(jīng)模塊化的單元體進(jìn)行初步設(shè)計，讓他有一個初步符合設(shè)計師審美的形體，讓他能夠通過簡單的學(xué)習(xí)就能知道各個單元件的功能和機(jī)制原理。設(shè)計師可以不用完全掌握技術(shù)的條件下能夠熟悉的運(yùn)用這些技術(shù)是目標(biāo)。筆者想要設(shè)計師在設(shè)計初期能夠達(dá)到的效果，設(shè)計師能夠在自己預(yù)想的畫布上進(jìn)行作畫，而不是要求一個油畫家在水粉紙上畫畫。也不是非要經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)后才能畫油畫，期待有一個更加方便、簡單、易懂的介質(zhì)給設(shè)計師進(jìn)行設(shè)計創(chuàng)作。而不是單單在不了解產(chǎn)品任何內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下對它進(jìn)行美化處理，這不是設(shè)計師，而是美工。

5 結(jié)語

現(xiàn)代設(shè)計應(yīng)該從不斷發(fā)展的純美學(xué)和純科技中吸取營養(yǎng)。純美學(xué)的運(yùn)用在奧沙利文提出形式服從功能后的將近一個世紀(jì)里，設(shè)計師不斷地將感性的純藝術(shù)和理性的技術(shù)條件結(jié)合，慢慢的形成了一種微妙的和諧。設(shè)計師在設(shè)計中對純藝術(shù)的運(yùn)用已經(jīng)得心應(yīng)手，但是科技的快速發(fā)展卻把設(shè)計師丟在了一旁。標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和模塊化等日漸成熟的設(shè)計原理不應(yīng)該簡單的考慮經(jīng)濟(jì)性原則，應(yīng)該顧及到設(shè)計師的掌握能力，讓設(shè)計師能夠運(yùn)用科學(xué)技術(shù)搭建產(chǎn)品的合理骨架，然后運(yùn)用美學(xué)功底賦予她一個完美的造型，讓使用者也能透過外在造型理解產(chǎn)品工作的結(jié)構(gòu)，而不是給用戶一個裝有黑科技的黑箱。

[1] 孫明陽. 汽車造型模塊化設(shè)計研究[D].吉林大學(xué),2014.

[2] 包永江. 造物的文化與風(fēng)格—中國傳統(tǒng)文化影響下的椅子風(fēng)格研究[D].武漢理工大學(xué),2009.

[3] 高衛(wèi)國,徐燕申,陳永亮,章青.廣義模塊化設(shè)計原理及方法[J].機(jī)械工程學(xué)報,2007(06):48-54.

[4] 陳劍榮.產(chǎn)品造型設(shè)計的結(jié)構(gòu)方法研究[J].浙江工藝美術(shù),2002(03):13-14.

[5] 陳會鋒.面向公用事業(yè)綜合系統(tǒng)IPUS的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].東北大學(xué).2014

Modular design principle solves the role of technical elements in product design

YangZhiChao

(Wuhan University of Technology, Wuhan, Hubei, 430070)

Product design to solve the product features, shapes and techniques, which are three basic elements. Under most conditions, the designer can well solve the two basic elements of function and modeling. As for the technical condition, the designer can only know the feasibility of the design through experience or communication with the designer. Modular design is based on the standardization of the premise, the technology will be simplified and modeled, this article on the principle of modular design for the springboard, by analyzing the concept of modular design principles, integrated design and traditional design, modular design of the specific case, Imagine the feasibility of combining styling and technical conditions through modular design principles.

modular design，modeling design，technical conditions

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2019.03.051

TP311.52

A

1672-9129(2019)03-0144-03

楊志超（1991.12—），男，漢族，籍貫：湖北咸寧人，武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院，17級在讀研究生。E-mail：bianjibu20080808@163.com