參數化技術在現代辦公家具設計中的應用

陳曼琪

關鍵詞：參數化技術;辦公家具設計;應用

目前，設計領域內的參數化技術研究大多是基于參數化軟件平臺的應用研究，在工業設計領域，參數化技術多用于產品的結構與表面肌理[1]。其中，參數化技術在家具設計方面的運用種類和結構單一，基本是坐具設計，且都是相似的線型或網狀結構，造型上缺乏創新。因此，文章旨在探索參數化在家具設計領域的應用。

1 參數化技術概述

1.1 參數化技術的定義

在計算機圖形學領域，參數化技術的定義為[2] ：參數化是指零件或部件的形狀比較固定，可以用一組參數約束該幾何圖形的一組結構尺寸序列，參數與設計對象的控制尺寸有顯式對應，當賦予不同的參數序列值時，就可驅動達到新的目標幾何圖形，其設計結果包含設計信息的模型。其本質是一種基于約束的產品描述方法[3] ，所以建立各約束參數數據相互間的聯系非常關鍵。

1.2 參數化技術的軟件平臺

參數化技術的軟件平臺有AutoCAD、Pro/E、Maya、Catia、Digital Project、Rhino 等，而根據研究者個人的專業情況，本文所選用的是Rhino 軟件和Grasshopper 插件。Rhino 是工業設計領域常用的三維建模軟件，可靈活地操控Nurbs 曲面，生成直觀的三維模型。而且Rhino 內的模型能夠導入到工程軟件中，銜接后期生產加工，非常方便。Grasshopper 是用于實現參數化的主要插件。依托Rhino 軟件的建模平臺，Grasshopper 能夠迅速反應并清晰直觀地展現出模型構建與參數修改變化時的整個過程。作為一種可視化節點編程插件，該插件將復雜抽象的編程語言轉變為直觀易懂的可視化圖形編程工具，相對簡單易學，適合不熟悉編程語言的參數化初學者。

1.3 參數化技術的形體組織方式

經Grasshopper 插件所生成的參數化形體是基于特定的數據結構和算法的，是一種自下而上、關聯的幾何建構邏輯[4]，這使得參數化的造型具有一定的幾何規律性，可形成具有拓撲關系和分形法則的復雜形體。對應德勒茲的思想，參數化技術具有以下四種形體組織方式[5] ：（1）“褶子”思想：形體本質應該是動態和連續的，而非靜止與割裂的;（2）“游牧空間”：物體沒有明顯邊界的空間;（3）“圖解”思想：向抽象機器輸入主要參數，以獲得多樣的造型作為設計雛形;（4）“生成”思想：自下而上的、動態的、開放的設計過程。

2 參數化技術在家具設計中的應用意義

2.1 縮短設計周期

家具設計一般需要建構三維模型，普通幾何元素堆砌的造型修改過程繁瑣，而參數化模型各組件之間具有基于數據的動態關聯，對于數據處理具有顯著優勢[6]，在一定程度上提高了設計模型修改與調整的效率，有助于減少重復性工作、縮短設計周期，進而幫助家具企業或品牌在市場競爭日益激烈、需求易變的環境中搶占市場。

2.2 滿足個性化需求

人體數據是家具設計中要考慮的重要參數，而傳統設計流程所得出的工業產品，不論是造型還是尺寸，都以平均數據為標準，其實仍是人適應產品的模式。以數據為主導的參數化產品設計流程則更好地滿足了人們的個性化需求[7]，實現了“產品適應人”。首先，結合參數化技術，可以為人們量身定制適合自己的家具，利用參數化技術對數據進行高效處理，通過實驗儀器收集并分析與家具設計相關的環境數據和人體尺寸數據，幫助個體改善健康狀態，貫穿家具設計的整個流程，實現以數據為主導的個性化家具定制;其次，參數化的家具設計突破了傳統的家具造型，豐富了家具設計的形態，滿足消費者的個性化需求。

2.3 創新設計造型

參數化技術以數據、規則為基礎的生形邏輯拓寬了形體創造的可能性，豐富了家具的設計造型。區別于傳統通過草圖繪制的造型設計方式，參數化技術生成的家具造型能為使用者帶來更獨特的感官體驗。在家具多功能化的發展趨勢下[8]，參數化技術具有廣闊的應用空間。

2.4 簡化原型測試過程

傳統家具設計需要制作產品原型，并進行多輪測試，整個過程十分耗費時間。而參數化技術可以結合其他軟件，錄入材質、壓力、溫度等真實的物體屬性，仿真物理環境，在軟件平臺中進行有限元分析，簡化原型測試過程。

3 參數化技術在現代辦公家具設計中的應用流程

本文探討的是參數化技術在創新造型設計方面的應用，以現代辦公家具為設計對象，將研究流程分為四個階段（如圖1）：

3.1 理論與軟件學習

以網絡視頻課程配合紙質書籍進行參數化技術的軟件學習，并實地走訪了國內現有的參數化建筑，包括凌空SOHO、天津濱海圖書館、哈爾濱大劇院、望京SOHO 等地，進行案例分析。同時查閱參數化的相關文獻，了解參數化的相關理論、思想與研究，為后續工作奠定基礎。

3.2 設計調研

文章從人—機—環境三方面對辦公家具展開調研，包括對辦公家具的種類、辦公空間區域劃分的桌面調研，以及對辦公空間的實地考察，根據調研所得的信息，整理制作出一張行為分析圖（如圖2），總結了人在不同辦公區域里的主要活動，以及相對應的家具所承擔的功能和表現形式，用作后續設計工作的參考依據。

3.3 設計構思

本文將設計的使用場景定位于辦公空間內的休息區域，并以人的活動作為設計構思的起始點。從行為上考慮：首先，辦公人員的工作時間很久、城市的生活節奏較快，所以此類人群很少有機會接觸到自然環境;其次，休息區域這一空間所承擔的功能便是使人在環境中感受到舒適放松。從造型上考慮：曲線的造型能夠為休息空間增添活力，給人創造柔和、優雅、和諧的感官體驗[9]，由此選擇以曲線造型作為家具設計的整體方向。在設計構思階段，一共提出了四種設計方案。

3.2 設計方案

比對考量上述四種方案后，選擇方案四進行深入。方案四的主體形態構建過程主要有三步，如圖3a 所示：（1） 繪制出四條曲線，作為全部形態的構造基礎;（2） 用curve 電池將四條曲線抓取到Grasshopper 里，并用loft 電池將曲線分兩組，生成兩個曲面;（3） 再將曲面接入divide surface 電池，通過數據結構細分曲面，得到點的數據。并基于主體形態的點的數據，完成水平面（如圖3b）與垂直面（如圖3c）這兩部分的構建。其后，對上述參數化生成的模型各部分細節進行了多次調整，包括垂直面的形式、材質、高度等等。最后根據人體活動的尺寸數據、以置書為主要功能需求，調節各部分的尺寸，同時使用黃金橢圓和斐波那契數列優化形體的線條和比例，以增加視覺上的秩序美感。最終的設計方案如圖4 所示：主要可承擔置物、空間隔斷的功能，可以放置圖書，整體造型流暢優雅，兼具置物功能與景觀之美。取名為“大魚”，希望休息空間里的這條“一條悠游自在的大魚”，能夠為辦公人員的日常工作之余增添輕松有趣的空間體驗。

4 結語

文章總結歸納了參數化技術對家具設計的應用價值與意義，即縮短設計周期、滿足個性化需求、創新設計造型與簡化原型測試過程等，對家具領域有著積極的影響。并以參數輔助設計作為策略，探討了參數化技術在創新家具造型方面的應用，為現代辦公家具設計提供新的設計思路。