基于型材的模块化产品设计探析

孟祥丹 黄莹莹 史可欣 许青 赵钱飞

摘要：产品模块化设计通过不同模块的组合实现以有限资源生产出尽可能多的产品品种。型材的形态标准和尺寸模数标准为模块化设计提供了依据和便利条件。本文结合模块化设计、系列化设计的理念，以基于霍克公司的型材展开的模块化产品设计实践为依据，从用户需求分析到功能分析，再到模块设计与组装，探索了基于型材模块的产品设计途径与方法。

关键词：型材；模块化；设计

一、型材与模块化设计

模块化是一种思维方式和方法。模块化设计是通过对某一类产品系统的分析研究，以相同或相似的模块单元，运用标准化原理进行统一、简化、组合，用以解决产品品种、规格与设计制造周期、成本之间的矛盾，同时也是为了更好地滿足客户的个性化需求。

型材是指金属经过塑性加工成形、具有一定断面形状和尺寸的实心直条。型材本身就具有一定的模块特征，其品种规格繁多，用途广泛。而且，型材具有标准化生产的特征，型材的形态标准和尺寸模数标准为模块化设计提供了依据和便利条件。基于型材的模块化设计，可以针对型材截面形态和尺寸的分析，总结出型材细部与相关部件的配合关系，从而进行合理的模块组合，有利于产品设计的快速、高效，适应于小批量、多品种的柔性生产方式。

二、基于霍克型材的设计探索

针对展示展览行业的定制需求，霍克展示系统股份有限公司已经充分利用型材的模块化设计，将型材广泛运用于展示展览领域，已经取得了较大发展，并取得了多项专利。霍克型材主要是铝型材，具有密度小、强度高、导电导热性能好、耐腐蚀性好等特点，在霍克产品中常用型材以管状形态为主。目前，霍克公司在其展具产品设计中，基于型材特征的模块化设计，常用的结构形式主要有折、叠、组合、拆装、压伸等，以实现定制组装和轻松折拆移动。

课题组在明确了霍克型材的材型特征基础上，对类似材型的模块化产品设计、系列化产品设计案例进行了调研，并对模块化设计、系列化设计的特点进行了归纳总结。结合模块化设计、系列化设计的理念，基于霍克型材的线性特征，我们把产品造型定位在线构成的组合概念上，并从以下两个方面进行设计着手：一方面是进一步提升霍克公司原有展具设计，另一方面将型材模块拓展到办公产品、家居产品等其它领域，探索产品设计新概念。

（一）用户需求分析

设计之初，课题组进行了相关的用户调研，分析了预期目标用户及其需求特征。对于展具而言，用户的主要诉求是展具可定制、易拆装，且能够灵活多变，以适应不同的展览场景需要，从而快速便捷地实现展示展览的设计安装。对于家居产品和办公产品而言，课题组主要定位在小空间环境中的家具设计，主要立足于用户对于空间节省、灵活多变的使用需求。

（二）功能分析

基于展具和家具产品的实际使用特征，课题组对产品进行功能分析与分解，确定产品的各个功能单元，从基本功能、辅助功能、特定功能等多个方面进行分析思考，从而确定产品的功能模块。本课题组以展示展览环境下的展具和桌椅的设计为例，进行了展具、坐具、桌子的功能分析（如表1）。

（三）模块设计与组装

模块化结构的产品具有较强的组合性，可以在不同的空间下依靠灵活多变的组合形式从而很好的适应不同的环境。在功能分析的基础上，课题组对产品进行合理的模块划分，建立合理的模块化系统，明确哪些是固定模块，哪些是可变模块，从而形成一个简单的模块组装公示：产品（系统）=基型模块（不变部分）+变形模块（变动部分），结合这个公式，设计相应的模块。由此，按照用户及市场的需求，通过选用需要的功能模块组装出成品。

课题组运用霍克公司的圆管型材模块进行了模块化展具和桌椅的设计（如图1），运用圆管型材作为主要的结构架构模块，并辅以压克力、木材、针织布面等其他材料模块，通过拼装、插接、堆叠、嵌套等方式，实现模块更换、造型变化、使用便捷、空间节省等需求。例如图1中的设计：桌子的桌面和凳子的凳面可以根据需要变化造型和材质，而且易于拆装，方便携带；展具可以根据不同的展示场景需求和功能需求，选择不同的模块进行不同形态的组合构建；椅子的设计则是空间节省的附加功能需求，便于搬运存储。

三、总结

基于型材的模块化设计，是充分利用型材模块的结构关系，方式简单易行，就如儿时堆积积木一样，可按空间限定和使用需求改变数量和组合方式进行搭建，将产品的使用功能性随着模块的变化而变化，甚至能产生更多的使用功能。