數字化設計技術在定制家具中的應用探析

■陳 越，余肖紅 Chen Yue & Yu Xiaohong

(浙江農林大學工程學院，浙江杭州 311300）

隨著“互聯網+”技術的不斷推行以及用戶個性化需求的快速增長，定制家具已成為行業發展的新趨勢。數字化設計技術為定制家具行業帶來巨大變革和效益，推動行業快速發展。現階段，數字化設計技術在定制家具行業的應用已有一定的基礎，但距離真正意義上的家具數字化設計還存在較大差距，企業實現數字化轉型的過程也相對復雜。因此可以通過虛擬現實技術、家具產品體系構建技術、參數化建模技術以及應用程序接口技術等，具體分析數字化設計技術的應用現狀和應用價值，以期為未來定制家具的數字化設計提供參考。

1 數字化設計技術概述

數字化是指將復雜的物質信息量化成數字和數據，并利用這些數字和數據建立數字模型，通過二進制代碼導入計算機內部[1]。在設計領域，數字化設計技術是指在虛擬現實、互聯網技術、通信協議、三維可視化、數據庫等支撐技術的支持下，從計算機輔助繪圖(Computer Aided Drawing) 發展到計算機輔助設計(Computer Aided Design) 的核心技術。在數字化技術條件下，定制家具設計研發的不同階段會應用到不同的數字化設計技術，從而在設計思路、設計方法和設計流程上產生創新[2]。

1.1 數字化設計技術在定制家具中的應用現狀

定制家具設計過程中，通過應用數字化設計技術實現了物質設計到家具數字化的過程。多數定制家具企業意識到數字化是行業發展趨勢，就引進了數字化軟件產品和設備。但對數字化設計技術的理解和應用深度不足，僅停留在借助數字化軟件繪圖階段，仍需投入大量的人力，與真正意義上的定制家具數字化集成還有很大的差距[3]。我國在定制家具領域的數字化設計技術應用中，多數是引進國外相對成熟的軟件和技術，自主研發的能力還有待提高。尤其在三維參數化建模技術、家具產品體系構建技術等方面與海外成熟的數字化集成家具行業存在較大的差距。

定制家具行業缺乏對數字化設計技術應用的全局意識，在定制家具設計生產的全生命周期中，忽視了全鏈路需要借助數字化技術串聯打通。因此在定制家具設計生產制造過程中，存在軟件與系統之間的接口不聯通、系統的集成應用無法發揮功能以及設計信息和數據共享轉換不通暢等問題[4]。同時，數字化設計技術的應用對定制家具設計人才提出了要求，這類人才需要對整個定制家具行業有全面的認知并能夠將數字化設計技術應用在定制家具設計中。就現階段的應用現狀而言，我國能夠跟進定制家具設計生產制造全鏈路數字化的人才非常缺乏，導致推進數字化設計技術應用的進程較為緩慢。企業雖然購置了數字化的設備和軟件，但未能將數字化設計技術充分應用。

■圖1 VR設備

■圖2 VR技術應用場景

■圖3 產品庫切角柜適配客戶的戶型

1.2 數字化設計技術在定制家具中的應用優勢

定制家具設計主要有三方面的痛點：第一，自主創新能力不足，定制家具品類相似；第二，定制家具產品體系不完善不規范；第三，設計生產鏈路不暢通，設計生產周期長，交付不準時。數字化設計技術的應用將定制家具設計的獨立環節連接起來，提高數據傳遞的效率，降低對人工的依賴程度并減少在信息流轉過程中的重復動作。通過參數化建模技術和家具產品體系構建技術，可系統性梳理定制家具產品體系，搭建定制家具產品庫。設計師在為客戶定制設計方案的時候，可調用定制家具產品庫的基礎模塊以縮短設計周期。同時可以根據客戶的個性化需求設計定制模塊，提高設計創新能力。定制的模塊還能夠豐富產品庫，為設計師的設計持續輸出靈感和創新。

2 數字化設計技術在定制家具設計中的應用分析

通過分析定制家具設計中具體數字化設計技術的應用，對虛擬現實展示、家具產品體系構建、參數化建模以及應用程序接口等技術的應用形式、應用優勢以及局限性進行分析，說明數字化設計技術在定制家具設計中的必要性。

2.1 虛擬現實技術的應用分析

虛擬現實技術(Virtual Reality)，VR是借助電腦模擬三維虛擬世界，體驗者通過傳感器接收視覺、聽覺、觸覺等維度的多種信息源，感受沉浸式的交互體驗。VR 技術應用在定制家具中的關鍵取決于前期的底層數據搭建。要對家具產品的體系如品類、尺寸、材質、顏色、功能、結構和工藝等進行信息數據的采集，搭建家具產品數據庫并通過三維軟件完成建模和貼圖，生成虛擬的家具產品信息[5]。

在定制家具設計的過程中，VR技術的主要應用場景是用戶選購定制家具的環節，主要的設備有：頭戴式顯示器、攝像頭、耳機和手持控制器（圖1）。將全屋設計信息集成在VR眼鏡里，體驗者只需要戴上VR眼鏡和耳機，就可以全方位的環視全屋的設計。通過手持控制器，體驗者就可以以第一視角對空間的任何一個部分進行隨心替換裝修，甚至虛擬體驗對家具的使用（圖2）。索菲亞、 歐派家具等定制家具上市企業在各大門店相繼引入VR技術，用戶通過第一視角體驗，身臨其境選購家具。

VR技術與傳統的二維效果圖展示相比，有以下三方面的優點：從用戶維度，改善用戶體驗感，提高用戶整體的滿意度，同時也拓寬了用戶的選擇面，更深層次地實現定制家具個性化設計，并且減少了實際施工效果與效果圖的差異；從設計師維度，產出設計方案的周期被縮短，并且修改設計方案的頻次被降低；從門店和企業的維度，VR技術解除了傳統家具體驗館或賣場的空間限制，降低了企業的營銷成本，提高了競爭力。通過VR技術能夠捕獲用戶的數據，預測家具個性化需求趨勢，為產品研發提供數據支撐。

現階段，我國的虛擬現實技術尚處于起步階段，要充分發揮VR技術需要大量的底層數據支撐和配套的設備。因此現階段的VR技術應用存在一定門檻。但基于VR技術應用的優勢，在未來的定制家具行業發展中，VR技術會有很大的市場空間，與定制家具領域也會有更深度全面的結合。

2.2 定制家具數字化產品體系構建技術的應用分析

數字化家具產品體系構建技術是通過拆分整體家具，對家具的零部件進行歸類，然后用模塊化的方法，設計開發家具的三維參數化產品庫[6]。家具產品體系構建是實現定制家具數字化設計技術應用的關鍵。家具產品體系的構建流程可以簡單提煉為從用戶需求分析出發，依據訂單用戶、用戶群體、市場這三方面的需求，對家具產品進行分類，篩選出共性較強的部分進行模塊開發。再結合工藝技術和生產信息的要求進行發散，最終構建出相對完整的產品體系。家具產品體系投入使用后，再根據用戶需求和工藝生產等信息進行迭代升級。因此在構建產品體系之前，需要考慮用戶需求、工藝技術以及生產信息等因素（表1）。

現階段，定制家具產品體系尚不規范，缺少統一的標準。不同的定制家具企業根據自身的需求梳理各類的家具。通過模塊化和標準化的方法實現家具產品體系化，能夠降低設計與生產過程中的復雜程度。在滿足用戶個性化需求的同時，還能實現大批量生產。

表1 產品體系的影響因素

■圖4 參數化建模界面

■圖5 適用API接口的應用場景

多數定制家具企業綜合用戶需求調研、設計師設計習慣、海量戶型以及制造生產工藝信息的限制因素，梳理出契合企業設計生產特點的家具產品庫目錄，再通過參數化建模技術，在后臺預先搭建家具產品庫。設計師為客戶設計方案時，可以根據客戶的戶型在家具產品庫調用適配的基礎模型，再通過更改模型參數來匹配客戶個性化需求（圖3）。在定制家具先下單后生產的模式下，存在生產周期不穩定和家具產品交付不準時的問題。因此企業通過搭建家具產品庫的方式，規范設計生產環節，能有效縮短設計周期，提高產品交付的準時率。

2.3 參數化建模技術的應用分析

參數化建模技術（Parametric Modeling）是以尺寸約束為前提，由尺寸驅動以帶動參數驅動的數字化模型構建技術。用傳統的三維建模技術搭建的成品模型尺寸固定，若用戶有對三維模型進行修改編輯，將會增加重復勞動。在定制家具設計過程中需要較大的模型修改量，因此應用參數化建模技術搭建的模型，只需要調整參數就可實現模型修改，較為適用定制家具設計[7-8]。

區別于傳統三維建模技術，參數化建模技術對整個設計過程進行存儲，最終的設計方案是系列的家具模型而非單一的家具模型，因此能實現快速設計的目的[9]。因此，參數化模型與傳統成品模型在模型粒度、組成模塊、尺寸設定以及編輯方式上，都有所不同（表2）。在定制家具設計過程中，通過參數化建模技術建立的模型，能夠通過改變參數進行可視化修改（圖4）。在參數化編輯器的參數配置欄中，可預先設置參數，設計過程中通過調節系統變量、自定義變量以及各個部件之間的變量來實現模型修改（表3）。在模型視圖窗口直接可視化觀察模型的修改。參數化建模技術提高了建模的效率和自動化的程度，減少了設計師的重復勞動，有效縮短了定制家具建模的周期，也能為用戶的個性化需求提供廣泛的服務。

參數化建模技術是CAD技術發展到一定階段的必然產物。通過參數化建模技術能夠實現數據信息快速的集成，在前端設計軟件對接后端生產軟件的過程中，應用參數化建模技術搭建的家具模型在導入后端生產軟件后能夠快速將家具模型設計信息和工藝信息集成在一起。在參數化建模軟件中進行可視化裝配、干涉檢查、約束條件檢測與結果評估等規則設定，可以模擬生產過程，避免實際生產過程中不必要的錯誤，提高生產效率[10]。隨著定制家具設計的發展，參數化建模技術的應用范圍將更廣，應用程度將更深。同時對應用參數化建模技術的設計人員提出更高的專業要求。

2.4 應用程序接口技術的應用分析

應用程序接口（Application Program Interface，API）是定義、協議的功能集合，通過調用 API 接口作為橋梁打通各個系統，實現數據共享和通信。

通過API接口的調用，能滿足定制家具從營銷獲客到設計下單再到生產管理的全鏈路定制需求。API接口能將設計軟件、ERP、CRM以及拆單軟件串聯成一條完整的鏈路。通過JSON文檔，實現數據的投送傳遞，解決了定制家具設計生產過程中各個軟件系統信息獨立的問題。調用API對接各個軟件，在全鏈路形成完整的閉環（圖5），同時數據被存儲在云端，保障數據信息的安全。訂單與設計信息獨立的問題也能夠應用API技術來解決[11]。

定制家具企業可根據自身需求，調用API來對接設計生產全鏈路的各個環節。調用API對接軟件的前提是對接軟件雙方共同商議對接傳輸協議和抓取方式。同時兩個軟件都需要開發對外的接口，將對接的內容進行梳理，并用標準字段進行對接。如果對接的內容涉及非標字段，還需要雙方進行溝通協調實現個性化對接。對接成功后，可下發接口用同樣的方式與第三方對接。應用API技術，從技術層面來說是能夠實現定制家具設計生產過程中各軟件之間的信息傳遞。但就現階段而言，API文檔和調用規約尚未完善，若是出現漏洞則會引發數據安全問題。

表2 參數化模型與成品模型的對比

表3 參數配置

3 數字化設計技術在定制家具中的應用趨勢

通過具體分析不同的數字化設計技術在定制家具中的應用，可以預見數字化設計技術在未來定制家具中呈現出深度交互和智能化的趨勢。

3.1 交互性

定制家具設計以用戶的個性化需求為出發點，以提高用戶體驗為導向，促使數字化設計技術的應用愈發注重用戶服務與交互體驗。未來定制家具企業會借助數字化設計技術，快速識別用戶需求，提高用戶需求響應機制和實時處理能力，為定制家具設計賦予創新性和靈活性。

與傳統定制家具設計模式相比，數字化時代的定制家具設計不僅滿足設計師快速設計的需求且更注重用戶體驗和滿意度。從VR技術的快速發展和市場的潛力來分析，在未來定制家具設計過程中，用戶參與設計的比重將逐漸上升。因此應用數字化設計技術幫助用戶自主參與、選擇、設計適配自身需求的家具時會注重用戶的交互體驗。同時，用戶交互體驗過程中所產生真實可靠的數據信息，有助于數字化設計技術的應用發展。

3.2 智能化

數字化設計技術的可變性、集成性、高存儲特征和定制家具設計生產服務一體化的模式，將會使未來數字化設計技術的應用趨于智能化。通過數字化設計技術的應用，用戶原始數據不易丟失且數據利用率被提高，在定制家具設計過程中所產生的數據信息還能被客觀地分析，從而降低人工收集分析數據的勞動成本。

隨著基礎底層數據不斷地完善集成以及API技術的不斷開發，未來定制家具設計全鏈路數據可以被更客觀地分析。應用數字化設計技術規范了定制家具設計過程中的數據和傳遞方式，減少人工操作，使數字化設計技術應用更智能[12]。

4 結語

數字化是這個時代發展的趨勢和方向，數字化設計技術滲透在定制家具設計的各個環節，驅動定制家具的變革和發展。本文探析數字化設計技術在定制家具設計中的具體應用以及應用趨勢，為先進的數字化設計技術深度應用在定制家具設計中提供參考。