城市环境设施的模块化设计研究

王 炜

(江苏建筑职业技术学院建筑设计与装饰学院 江苏徐州 221116)

城市快速发展促使城市的功能日趋多样化，而城市环境设施作为生活品质的体现备受人们关注。环境设施已成为社会生活和城市环境中不可缺少的部分。所谓环境设施是指城市公共环境或社区环境中给人们生活提供便利的条件或保障的各种服务设施系统以及相应的识别系统[1]。环境设施设计本质上是一种人工创造的行为，设计成果从这种角度看就是一种产品，具备产品设计的属性。而模块化设计又是现今产品设计的主流方向之一，鉴于此，城市环境设施的模块化设计研究就显得尤为重要了。

1 城市环境设施的产品要素

(1)形态——环境设施的形态是由设施外形和内在结构显示的，是由外及内的表现形式。

(2)尺度——度量设施的功能和形态与空间的相互关系，尺度无所谓大小，重在适合。

(3)体量——包括设施外形大小所占的空间体量，与环境相互作用;也包括内部构造和体积，与功能相互关联。

(4)结构——既是实现功能的基础，又是形式的受者，受工艺、材料、环境等多方面制约。

(5)位置——既指环境设施上多种功能的相对位置关系，也指设施在环境中的位置。

(6)功能——是指设施产品具有的效能和被接受的能力，实现功能是设计的最终目标。环境设施只有具备功能才能进行生产和使用，往往通过功能分析和设计来实现功能目标的设计。

2 城市环境设施的标准化变革

目前，在我国来说，城市的环境设施从设计到生产分属如规划设计、景观设计、艺术设计、工业设计以及生产企业、个人工作室、作坊等等不同的行业和部门;它们之间缺乏有机的联系，加之国家也没有明确统一的标准，环境设施的设计生产局面较为混乱。

此外，部分从业人员片面追求基于客户的个性化要求和艺术性的表达，从而忽略了环境设施设计的质量和社会效益，对标准化、统一化设计关注度不高，对设施要素的设计不规范，甚至错误。

因此，我们必须树立和普及环境设施设计的标准化意识。根据城市环境设施的不同层次、特征和类别，以整体优化为目标，制定、发布和实施标准，获得城市环境的最佳秩序和社会效益，形成整体的标准化效应。

标准化环境设施设计可以保证和提高设施产品的质量，保护社会公共利益;能简化设施产品品种，加快设计生产过程，并扩大设施产品零部件的通用性，降低生产成本;还能促进新技术、新工艺、新材料的推广和科研成果的转化，便于交流和互相学习借鉴。

环境设施标准化设计的出发点在于其对象的系统性和标准性，应逐步构建完整的标准化设计体系，进而使得环境设施的结构标准化、材料标准化、零部件标准化、生产工艺标准化;最大限度地发挥设计优势，保证设计质量，同时简化生产管理，便于客户配套使用环境设施产品，避免同类产品的混杂。

3 城市环境设施的模块化设计

模块化设计技术是由环境设施产品标准化的需求而孕育的。一方面利用标准化来降低成本、提高质量，另一方面还要进行创新来满足客户的个性化定制需求。模块化设计可以在标准化、通用化产品的同时提供多样化配置，目前已经在机械制造、家具设计等领域广泛应用，那么为什么不能运用到城市环境设施设计当中来呢?

3.1 城市环境设施模块化设计的内涵和特点

模块化应从基本单元开始，组建构筑基础模块，方便快捷。(图1)是普通的儿童玩具七巧板和魔尺，将形状、大小、颜色不一的基本体块进行不同的搭配、组合、造型。这种模式就是最简单、最基本的模块化概念。

将这一思想应用于城市环境设施的设计中，便于整体规划，提高使用效率，也是未来城市环境设施发展的趋势。

城市环境设施模块化设计是对一定范围内不同规格、功能的设施加以分析，进行模块划分，设计出系列功能模块，通过对不同模块的选择和组合，形成新的环境设施的过程[2]。此外，还可通过模块改型、增减、改变结构或附加装饰要素等手段形成新的城市环境设施品种。

城市环境设施模块化设计成果具有互换性强、便于维修;质量好、成本低、避免多品种不同批次的加工矛盾;设施产品设计生产周期短等明显优势和特点，使得环境设施产品对市场快速变化的应变能力大大增强。

3.2 城市环境设施模块化设计的方法

模块化设计应把握的原则是力求以少量模块组成尽可能多的产品，在满足要求的基础上使城市环境设施性能稳定、结构简单、成本低廉。一般应经过市场调研分析、模块划分和模块选择组合三个阶段。

图1 玩具模块化

3.2.1 模块化市场调研分析

城市环境设施模块化设计市场调研主要以分析使用需求为主，必须针对一定的空间环境，定位准确，同时调查市场的需求量，分析设计的可行性。

调查分析的主要方面包括:①现有环境设施的功能、性能、造型及参数;②现有环境设施的价格、寿命、维修情况及需要改良的性能和结构等;③采用新材料、新工艺的可能性和关键技术;④分析划分城市环境设施模块，并讨论合理性。

城市环境设施的设计是以使用需求为基本依据的，在模块化设计开始之前，必须进行充分的调研分析和准备，并进行详细的规划设计。

3.2.2 模块的划分和建立

模块化设计应以少量模块组成尽可能多的产品，在满足要求的基础上使城市环境设施性能稳定、结构简单、成本低廉。因此，如何科学划分模块是模块化设计的一项重点工作。既要使生产和管理方便，又要避免组合模块时产生混乱，还要兼顾模块系列的扩展性和变型后的辐射作用。模块划分是否合理对模块化环境设施的外观、性能、通用性和成本有着重要影响。划分主要采用基于用户需求的方法，如(图2)所示。

图2 基于用户需求的模块划分方法

一般来说，并没有统一的模块划分原则，研究对象不同，侧重点不同，划分的模块也就不同。模块划分时，要考虑模块的通用性、可操作性和实践性，应有利于模块的延续，避免重复劳动，还必须系统分析城市环境设施使用周期的各个阶段。划分后的模块应尽量简单、规范，相互联系也尽可能简化。

尽管模块划分的意图各有不同，但从城市环境设施加工、生产周期角度看，都是针对生产周期中一个或几个特定阶段的。因此，可以根据模块划分周期的具体阶段，划分为:设计模块划分、制造模块划分、使用维修模块划分和回收模块划分，如(图3)所示。

图3 城市环境设施的模块划分周期示意

3.2.3 模块的选择和组合

图4 模块化设计流程

模块组合必须以准确的城市环境设施尺寸数据为依据，合理确定模块化设计所覆盖的城市环境设施种类和规格，形成新的环境设施产品。在模块选择上，如果种类、规格过多，城市环境设施的应变能力会增强，但设计难度和工作量也随之加大;反之，覆盖的种类和规格过少，环境设施产品的适应性会受到极大限制。因此，如何选择模块、选择多少模块是城市环境设施模块化设计的关键所在，其流程如图4所示。

在建立环境设施的模块化系统中，模块的选择和组合就是环境设施的模块化设计流程。设计者首先要根据使用需求进行设施的功能分析，然后从建立的模块系统中选择相应的模块，组合成满足功能的环境设施产品。模块的选择和组合是模块化设计实施的最后也是最关键的一步，直接决定着城市环境设施的质量。

此外，值得一提的是，模块化的城市环境设施不是整体式结构，而是由模块构成的组合式结构，其组合方式主要有:

①直接组合。按模块化系统提供的组合方式，直接进行模块间的组合，对于属于同一模块化系统的产品系列中的模块比较适用。

②改装组合。当模块接口结构与所要连接的其他模块不匹配时，需要对该模块的接口结构进行调整使之匹配于所要连接的其他模块接口。

③间接组合。采用这种组合方式主要有两种情况:一是根据产品布局的要求不宜采用直接组合方式的;二是采用了不属于本模块系统的其他模块，不可能进行直接组合的。间接组合需要设计专用的连接构件，按照总体要求把各个模块固定在相应位置上。

4 结语[3]

模块化设计的理念在其他很多领域已经运用的非常广泛，因其存在着巨大的技术经济价值和社会价值。当前城市环境设施的模块化设计应用比较局限，尚未形成系列化系统化的完整体系，所以模块化设计在城市环境设施方面有着广阔的前景。其意义主要表现在:模块化设计能满足环境设施的快速设计，提高生产效率;可以促进环境设施的更新换代，增强产品应变市场的能力;还可以有效的提高系列化环境设施产品的标准化、通用化程度;在满足人们使用需求的同时有利于展现城市的整体形象。

由此可见，模块化城市环境设施设计作为一种适应现代化生产和生活的设计形式，是解决城市环境设施功能多样化、需求个性化、生产标准化、装配灵活化的有效途径，随着研究的深入和扩展，模块化的城市环境设施设计将拥有更为广阔的发展空间。

[1]王朝侠，梁浩，朱彤.城市环境设施设计的地域性因素[J].中国轻工教育，2010(1):14.

[2]杨正，杨克修，杨凯华.城市公共设施的模块化设计[J].包装工程，2006(10):226.

[3]孙倩.模块化景观设施的设计研究[D].南京:南京艺术学院，2013:79-80.