基于模塊化的房車內部空間優化設計研究

左莎莎 張久美 林椿松

關鍵詞：模塊化;房車設計;空間造型;優化設計

隨著我國經濟的飛速發展，人民的收入不斷增長，對生活質量追求越來越高，對旅游、度假觀念的變化，越來越多的人加入到自駕旅游的行列中。而自駕房車旅行是自駕旅游行業中獨特的分支，不僅能給旅行者帶來旅游過程中的愉快體驗，并且還具備移動房屋的功能，在旅行過程中帶來移動的家的感覺，因此受到越來越多的關注。房車空間寬敞功能齊全，具備生活需求的基本條件，不受時間、空間、環境的影響而能隨心旅行，逐漸得到大眾認可，房車市場得到了飛速發展[1]。目前房車是從吉普賽人的大篷車演變而來[2]，經過不斷發展，日趨成熟，但是我國房車發展較晚，基本采用引入國外技術，而國外在設計房車之初未考慮我國國情與房車使用的場景，因此在設計上仍有進一步優化空間。目前，模塊化設計方法已經得到了廣泛應用，并且對提高生產效率、減低生產成本具有顯著的作用[3]。文章針對目前我國房車市場存在的不足，提出采用模塊化設計方法對房車內部空間進行設計，首先通過對房車內部空間需求分析，劃分房車內部功能模塊，再對組成功能模塊的子部件進行分析，建立相應的部件模型，進行模型庫設計，最后根據顧客個性需求，在模型庫的基礎上，進行內部空間設計，并從人機工程學角度、重心分布角度、色彩搭配角度進行驗證，做出相應調整，以此設計既能夠滿足顧客個性化需求又功能完善的房車。

1 房車概述

房車，簡稱RV（Recreational Vehicle），意為娛樂消遣型汽車，其定位非常明確，因設計之初考慮此問題，設計了各種不同形式的房車 ，而最終被廣泛認可的是具備廚衛功能、起居休息功能，類似房屋的汽車形式，因此將其命名為房車。顧名思義，目前房車是集“房”與“車”功能于一體的交通工具。房車根據使用功能的不同，可以分為民用型和專用型房車。民用型包括旅居車、商務車、移動別墅等，專用型包括移動派出所、采血站、移動醫院、環境監測車等[4]。房車作為一個特殊的運載工具，對于使用者有不同的定義，有的將其視為移動的家，有的將其視為大型汽車。隨著我國經濟發展，越來越多的國人過上了“候鳥”一般的移動生活，早已將房車當成了移動的家，一年之中有大半時間是在車上度過。因此，房車在新時代下所承載的功能和市場需求勢必將超越之前，其賦予的精神價值也將比之前更高。

房車依據自身是否有驅動力，可分為自行式和拖掛式兩種[5]。自行式房車是自身具有驅動力能夠獨立行駛，無需外部牽引的房車，因其靈活的特點在市面上較受歡迎。根據外觀尺寸、功能結構的不同可分為自行式A、B、C 型。拖掛式房車是本身沒有驅動力要依靠額外的動力牽引行駛的房車。拖掛式房車的優點在于拖掛車廂和牽引車輛可以分離，兩者獨立使用，并且拖掛式房車價格相對較低，和自行式房車相比同等尺寸之下，內部空間更大，但拖掛式房車對于駕駛技術要求更高。拖掛式房車根據外觀尺寸、結構功能不同分為拖掛式A、B、C、D 型及移動別墅。無論哪種類型的房車，其內部空間設計均以滿足日常生活需求為目標，實現烹飪就餐、休閑娛樂、休息貯存等基本功能，綜合自身內部空間，進行不同的布局設計。目前市場上已經推出了許多成熟產品，不同車型雖有考慮自身因素的布局，但從實際使用角度分析，仍然存在空間布局不合理、不符合人機工程設計等問題，并且各個部件未能模塊化，單次生產數量小，難以實現工廠批量化生產。因此其生產流程基本與私人定制類似，生產周期長，生產成本高，是目前房產市場普遍存在的問題。因此目前房產價格昂貴，對房車內部空間優化設計，也是目前房車設計中亟需解決的問題。

2 模塊化設計解析

模塊化設計是指“在對一定范圍內不同功能或相同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品，以滿足市場的不同需求的設計方法”[6]。即是產品設計可以針對不同的空間、不同的需求提供不同的服務，用以滿足不同人群的需求。模塊化設計主要分為兩部分：模塊劃分與模塊組合[7]。模塊劃分就是將產品根據結構功能要求分解成獨立模塊的過程，模塊組合就是根據用戶喜好將模塊組合成新產品的過程[8]。模塊化設計是綠色設計其中一種形式，它的特點是在有限的空間里以不同的形態滿足不同使用功能以及便于生產、安裝以及后續維修處理等[9]。模塊化設計是實現產品多樣化、小批量與高效率有效統一的標準化方法，能有效降低企業生產成本、縮短生產周期，快速的為制造企業提供多樣化產品。

考慮模塊化設計的優點，將模塊化設計方法引入房車內部空間優化設計之中，對房車內部空間的各個部分以子部件的方式進行重新排列組合，可以得到新的空間布局，從而滿足不同用戶的個性化需求 。“模塊化”的設計在提升空間利用率的同時也降低了空間的占用率[10]。房車內飾往往存在許多問題，定制化價格高昂、標準化一層不變、 制作工期長、維護不易等，在此背景下，“模塊化”設計的優點就更為突出。同時，將可應用的新材料與新技術融入到模塊化設計中，根據用戶的需求對部分模塊進行不斷的升級與更新，使新模塊能符合用戶需求，同時使整體模塊不斷適應社會的發展，做到整體的與時俱進和可持續發展。

3 模塊化設計在房車內部空間優化設計的運用

綜合房車內部空間設計存在的問題與模塊化設計的同時，采用基于模塊化的房車內部空間優化設計方法，對房車內部空間進行優化設計。首先分析當前房車需要考慮的功能，對其進行劃分相應的功能模塊，再對功能模塊進行進一步細分，得到實現相應功能的子部件，以此作為基本的功能模塊。在此基礎上，構建出房車功能模塊庫，并且采用頭腦風暴方法，盡可能的完善模塊庫。然后根據市場（或客戶）需求，采用模塊庫模塊快速構建基本內部布局，根據需要實現的功能，對各個功能區域進行重新組合，以實現功能模塊的復用。在完成內部空間模塊化設計之后，綜合考慮人機工程學、CMF、車輛重心分布等因素，對內部空間模塊進一步優化設計，滿足最終客戶需求。

3.1 房車內部空間模塊化分類

由于房車不僅是車，更要考慮“房”的特點，并與“車”

的特點相互配合、有機融合。房車功能性強，設施多樣復雜，既要滿足消費者的個性化需求，也需要考慮法律法規的限制條件，其中空間大小被嚴格限制，在有限的空間內實現滿足需要的功能模塊合理布局，是房車設計的難點與重點，也是消費市場最關心的首要問題之一。房車內部空間按照其功能使用不同，將衣食住行及娛樂所需空間進行劃分，可分為廚房區域、臥室區域、衛生間區域、休閑娛樂區域。由于不同車型外觀尺寸必須在一定范圍內，確定房車車型之后，其內部空間大小不超過規定的上限，相比于正式房屋，其內部空間極其有限，因此合理的劃分使用區域，盡可能地充分利用每一處空間顯得尤為重要。同時房車單品市場保留量較少，其設計制作成本較高，因此有研究者提出將模塊化設計概念應用于房車設計之中，對房車內部各個模塊進行重新排列組合，得到新的功能區域，實現模塊的復用，以節約空間，實現空間的合理布局。同時通過產品部件模塊化的設計思路，將設計與生產進一步向標準化靠近，降低設計與制作成本。

根據房車的使用功能不同，將其進行功能分區，可分為臥室區域、廚房區域、衛生間區域以及休閑娛樂區域，在此基礎上對各個區域進一步劃分為獨立功能模塊，如圖1 所示。獨立功能模塊具有重復功能，比如儲物柜模塊幾乎每個功能區都有，既可作為廚房碗柜等使用，也可作為臥室區域衣柜以及休閑娛樂區域雜物柜使用。房車功能模塊分解設計是實現房車內部空間整體設計的基礎。

3.2 房車模塊庫構建及擴展

房車內部空間設計方案可以根據具體需要做不同的改進，但是其基礎為已有模塊，前期設計完善的模塊庫尤為重要。在房車內部空間分解的基礎上，采用頭腦風暴方法將設計中需要用到的模塊盡可能地羅列出來，組成房車模塊庫。以此減少在下次設計中的重復設計，縮短設計周期。并且運用頭腦風暴法可以尋找出所有可能的設計方案，突破設計師人為的主觀局限性，創造更多優秀的設計方案。

同時，由于房車受眾面較廣，各個年齡層的客戶都有，每個人的需求不同，所要達到的效果不同，組合的模塊也不一樣。因此模塊庫在使用過程中可以隨時根據需求的不同增加新模塊，也可以刪除淘汰的模塊，以不斷完善升級模塊庫。

3.3 方案實現

使用三維軟件Blender 二次開發功能構建房車模塊庫管理模塊。首先運用三維軟件Blender 構建房車內部空間功能區域，如臥室區域、廚房區域、廁所區域、休閑娛樂區域，在每個區域下面運用頭腦風暴法羅列出需要用到以及可能會用到的模塊件，以此組成一個基礎的模塊庫。比如，臥室區域，根據不同的需要，可能會出現雙人床、單人床、上下床、子母床等，如圖2。把所有模塊件羅列出來，根據市場實際情況，根據已有的款式、規格以及客戶自定義建模放入模塊庫儲存，之后根據實際需要和其他模塊件進行搭配組成模塊組。

模塊庫建立的前提條件是在市場已有的基礎上，以及廠家能夠生產標準件的情況下確立。既能滿足客戶多需求，也能使后期模塊組生產順利。

3.3.1 模塊庫設計

首先，根據房車功能需求劃分功能區，一般為臥室區域、廚房區域、廁所區域、休閑娛樂區域[11]。其次，根據功能區域劃分功能模塊，每個功能區域都是由無數個小的功能模塊組成。根據功能區域的使用功能，進行劃分所有功能模塊件。再次，設計功能模塊的組合方式，功能模塊件與其他功能模塊件的連接組合方式，是靠拼接、鉸接、重合還是其它某種方式進行組合，使之成為一個完整的功能模塊。最后，構建完整的房車內部空間模塊單元庫。此外，根據房車功能區域設計房車部件庫，其功能區域有一些會重合，其中使用的模塊件也可以貫通兩個功能區域，對于這樣通用的模塊部件在每個功能區域下要單獨羅列。

3.3.2 布局設計

首先，根據房車底盤限制選取上裝設計的尺寸、區域大小等。

由于房車底盤有小貨車底盤、皮卡底盤、卡車底盤等，底盤的不同，決定了房車上裝部分的尺寸不同，因此，根據房車底盤確定大致上裝部分的尺寸。其次，選取設計庫的廂體模塊，適配底盤房車的廂體模塊。同一款底盤也會有一些尺寸的差異，比如高度差、車身差等。在模塊庫中存檔不同尺寸的車身廂體模塊，以便更好的選擇。再次，選取設計庫的布局模塊，設計房車布局。房車布局一般分為前娛樂休閑區、廚房區域、衛生間區域以及后置臥室區域，或者前臥室區域、休閑娛樂區域，衛生間區域、后置廚房區域以及個性化布局等。根據市面上已有的房車內部空間布局以及客戶自定義布局，放入房車布局模塊中。最后，根據房車內部空間布局選取各個功能模塊，在根據需要進行調整。

3.3.3 驗證與調整實現方案探討

1） 根據客戶實際人體尺寸，從人機工程學角度進行驗證。人機工程學是研究人、機械及其工作環境之間相互作用的學科[12]，根據人機工程學理論對所設計房車進行驗證調整是重要步驟。由于房車受到車體尺寸限制，以及在有限空間中布置較多設備。以人機工程學作為理論支撐，采用人機工程學仿真方法，對內部空間設計進行驗證與調整，最大限度的改善房車內部的空間布局，可以滿足用戶的需求同時增加舒適性與安全性，體現以人為本的設計思想。

2） 根據房車重心位置限制，對房車重心布局進行驗證。房車具有“房”與“車”的功能，內部結構比較特殊，既要合理布局各個使用設備，也要考慮房車重心布置，其重心對于行車穩定性與完全性至關重要，重心過高容易側翻，重心過低會影響整體布局。為了更好地保證車體的平衡性，一般在設計的時候都選擇輕量化設計，即材料輕量化、家具輕量化、車體輕量化。所以在除了輕量化設計以外，房車內部的家電家具布局也要進行相應的調整，不同的布局會使家具的位置有所改變，及車輛的重心也會隨著改變。因此，在滿足客戶需求進行布局調整的同時，也要在后期進行重心的重新計算，以便確定重型家具擺放位置使其具有合理性。

3） 根據CMF 設計理念對房車色彩搭配進行驗證。房車空間的色彩大多源于對材料本身色彩、紋理、明度、純度和色相的處理，因此，材質和色彩兩者的搭配相輔相成[9]。房車空間材料分為主要材料和裝飾材料，主要材料是生產家具的木材和裝飾貼圖、軟包類的皮革等，輔助材料有金屬、玻璃、燈帶、大理石、塑料等。材質選擇除色彩視覺因素外，還需考慮觸覺質感因素，不同視覺色彩和觸覺質感會傳達不同的心理感受。因房車具有特殊的行駛性，在各類路況下行駛，難免會顛簸，勢必會對車廂內的家具造成一定的影響，所以家具所用的材料必需要具備高強度與良好的韌性。

4） 綜合調整。根據所選擇的空間分布以及模塊組合，配上不同的家具家電進行全方位的調整細化，在根據所搭配的模塊組進行車輛質心檢查，以及整體風格的統一，才能得到符合用戶要求的房車內部空間設計。

4 結語

通過建立房車內部空間部件模塊庫，使客戶在最初的選擇層面可獲得需要的模型部件，不用二次返廠修改。功能模塊庫以及區域布局模塊庫的建立，可以滿足不同人對于區域布局的個性化要求。結合人機工程學，CMF、重心分析等，驗證房車內部空間布局的合理性。文章提出的優化設計方法可解決房車個性化需求和生產標準性的矛盾，對于降低房車價格與提高房車生產效率有一定的現實意義。