基于模块化理念的家具设计研究

杜雯

摘 要：本文主要针对国内家具现状，分析目前市场的模块化家具存在的问题并提供解决方法及理论依据。根据模块划分的原则，在原有的家具模块化设计的基础之上进行优化，总结归纳出模块化家具的设计要点，阐述了优化后的模块化家具优势，以期将企业批量生产与用户个性化需求更好地相结合，为今后的模块化家具发展提供参考。

关键词：模块化理念;模块划分;家具设计

中图分类号：J525.3 文献标识码：A 文章编号：2096-5079 （2020） 22-0-02

家具业在我国经济中一直占有着重要地位，随着互联网时代的不断发展，人们对于生活品质的追求也愈来愈高，家具产业也随之进入了新的阶段，而定制化家具也已经屡见不鲜。

一、研究现状

虽然我国是全球名列前茅的家具消费大国、家具制造业大国，但是仍然存在着大而不强的问题。随着家具市场的变化、产业结构的调整，目前的家具行业面临着巨大的挑战。家具维修成本高、缺乏个性化、结构单一、不符合人机工程学等是家具业亟待解决的问题。因此本文将模块化的设计理念运用到家具设计当中，以期在差异化需求与高效率设计及批量生产中寻求一个平衡点。

二、模块化家具设计分析

（一）模块化家具

家具的模块化是指对不同或相同的家具产品进行功能分析，划分并设计出一系列的产品家具模块，以满足市场需求。但是，家具的模块化设计从根本上又不同于普通家具设计。它不是针对单个的产品，而是针对具有相同模块的整个产品系统。因此，模块化可以快速实现家具的多样化甚至扩展其功能[1]。

在模块化家具设计中，主要包括两个方面：首先，对家具进行功能分析，合理地创建模块[1];其次，针对用户的不同需求对模块进行划分。其中设计的关键在于模块的划分。本文主要从目前模块化家具现状的痛点出发，根据功能模块划分方法，并运用人机工程学原理和绿色原则，优化模块划分。

（二）设计要点及原则

模块化设计原理是在一定范围内对功能、规格、性能的产品进行基础分析，归纳出一系列具有基础功能的模块，然后根据使用者的实际需要进行模块选择，将特殊模块与标准化的通用模块相结合，重构出新的产品以满足不同的需求。

根据目前模块家具现状来看，模块划分不合理与不符合人机工程学是主要的两大难题，因此，设计过程中还应着重考虑这两个因素。设计过程中需要考虑室内所摆放的所有家具和其他类似的部件，发现并总结出能够成为独立模块的重要元素，然后科学合理地划分不同的家具模块，并将其接口方式与总设计间相互联系起来，完成功能上的契合。而建立模块间的接口方式，就需要确保模块的完整性和通用性，从而创造出符合要求的单独模块[2]。最后将具有类似或相同功能的模块进行整理和统合，以尽可能地减少模块种类。综上所述，总结出以下几个要点：

复用性。模块复用性可以大大提高设计效率。复用模块可减少用户学习成本，保证用户体验感，同时减少企业生产成本和时间。

延展性。由于需求具有差异性，对同一功能模块来说，需要在设计时考虑到一定的可扩展能力，以兼容一定范围的差异性，这个“度”应当是基于对用户需求的合理预估。

互换性。当无法通过复用模块或延展模块满足需求时，则须采用完全不同的交互或者内部结构。但是需要注意对外结构的一致性，以确保在与其他模块组合时，不在全局上发生变化，从而实现模块的快速互换。

模块设计与组合要考虑到人体尺寸因素，使之符合人体工程学。进行模块划分时主要从装配、使用、维修和制造这几个角度来考虑，将企业与用户相结合。

模块设计需要遵循的原则：保证模块功能与结构的完整和独立;模块与模块之間弱耦合，模块内部之间强耦合;模块的接口要便于拆解与装配;典型部件与通用性原则。

三、模块化家具设计分析

（一）模块功能划分

模块化家具的基础在于模块划分，划分是否合理将直接影响到家具的功能合理性、制作成本、维修、模块的通用程度等，而模块的划分需要考虑到许多因素，目前模块划分方法大致有：针对产品功能的模块划分法、针对功能和结构的模块划分法、针对产品生命周期的模块划分方法等。本文主要采用功能模块划分方法，在分析功能、结构和用户需求之间的映射关系基础上，针对目前模块家具存在的一些问题，加以人机尺寸分析和绿色原则。

那么如何进行家具模块的划分呢？首先我们需要获取用户需求，对这些原始数据进行整理和分析，并进行数据化处理，转换成家具的功能需求;而后利用“黑箱法”进行总的功能分析，以确定好家具的总功能;然后对总功能进行一一分解。但是在查阅大量文献与资料后发现，传统的分解方法不仅存在着合理分解功能的困难，而且难以得到完整的功能的合集[2]。因此，将家具功能分解转换为用户行为描述的分解，这个方法以人的认识为基础，较为符合人的思维活动。在确定了家具功能层次关系的基础上，建立功能结构图，明确在系统的家具中所需的分功能、子功能及其次序关系，并且确定家具各个功能之间的对接口，以更好地进行模块划分。

在经过以上分析后，确立了家具总功能、子功能、单元功能之间的关系。如何明确子功能是否能够作为独立的模块，首先必须了解子功能作为单个模块的条件。人们通常会根据不同的使用意图、不同的角度出发对家具模块划分。因此，家具模块划分的角度归为以下几类[3]：面向设计、制造、装配、使用和维修、回收的模块划分。然而，在实际的划分过程中，常常会从多个角度综合考虑，所以形成了以下的一些条件：通用性、单独制造性、便于装配、便于使用、便于维修、材料可回收。

当子功能满足以上条件之一时，可作为独立模块来使用。最后建立与用户需求之间的相关度，依据用户的实际使用情况，判断各种相关性的重要程度，对家具进行模块的划分[4]。

（二）人机分析

家具的设计与人体尺寸有着密不可分的关系，因此，模块化家具设计必须要与人机工程学相结合，对家具的尺寸进行合理的人机分析。模块化家具在其设计过程中不能仅仅考虑功能性，家具的主体是人，因此，还要在人们使用过程中感到舒适方便。在进行模块化家具的设计时，分析人在使用家具时的人体尺寸并进行科学计算，使得模块化家具更加人性化。

以电脑桌为例，假设长时间在电脑桌前工作、游戏，桌面应与小臂平行，小臂与肘关节成90度，高度通常设置在660mm-700mm之间是最为合理，由于男女身高差异，桌面高度应取中间值，这是因为桌面当高度小于660mm，人颈椎拱起，容易造成颈椎病的发生;而高度大于700mm时，人的手臂抬得过高，小臂与肘关节角度大于90度，长此以往会造成颈肩腕综合征等。家具作为室内空间的重要组成部分，也要适应整个空间环境的尺度要求。人机工程学重视“人的因素”，从人本身出发，将人的疲劳感降到最低，并且提高活动效率。人机工程学目前已经成为工业产品设计必不可少的过程，模块化家具设计中也应将人机工程学应用起来[5]。

（三）绿色原则

绿色原则是在依托家具模块化设计基础上，着眼于家具设计的环境属性，并增强模块化家具绿色性能的一种设计方法，在结合环境意识的基础上，对生命周期阶段环境属性进一步考虑[6]。将模块化家具设计理念融入绿色设计的思想，不仅能够满足家具的功能需求和环境需求，还可以大大减少家具设计和制造的周期，扩充家具系列，提高家具质量，快速应对市场变化，而且能够减少甚至可以消除对环境的污染及破坏，方便家具的维修、升级以及废弃后的拆卸、回收等工作。

为提高家具产品的资源和能源利用率、提高零件的利用率，延长家具的生命周期是实現这些绿色原则的有效方法。在以上条件下，将一些模块整合成一个模块以达到节约材料和回收处理的目的：①模块尽可能使用同一种材料;②当具有相同生命周期时，这些部件应组合在同一模块中，例如模块的维护、升级、拆卸、重用和回收[7]。③模块具有相似的技术周期和维修要求。根据以上合并准则，并结合绿色原则的基础下对原有的家具模块合并进行优化，以期在家具产品生命周期内，对环境的污染和破坏最小化，并同时要确保家具的基本功能、使用寿命、生产及回收成本和产品质量。

四、结语

毋庸置疑，与常规家具相比，除了丰富多样的使用功能和灵活的造型外，这种模块化理念还可以更加积极地调动消费者互动，促进家具和人的情感交流，是人与物之间良好的互动体验[8]。此外，标准化生产，使所有零部件和模块均可以分开购买，减少了家具因为某部分损坏而无法使用并遭到废弃的可能，赋予产品更加持久的生命力。通过对基于客户需求的模块划分，从人机和环境的角度去考虑家具模块设计，使模块化家具符合用户使用的舒适性以及可持续发展的思想，为国内模块化家具提供思路。

参考文献：

[1]陈炳睿，邹媛媛.家具模块化设计在全屋定制中的应用研究[J].艺术与科技出版社，2019.154-155.

[2]张宝辉，龚京忠等.产品模块化设计中的功能模块划分方法研究[J].组合机床与自动化加工技术，2004.55—59.

[3]凌付平.浅谈绿色设计在工业设计中的应用[J].中小企业管理与科技，2015.

[4]宗鸣镝，蔡颖等.产品模块化设计中的多角度、分级模块划分方法[J].北京理工大学学报，2003.552-556.

[5]刘泽恒，罗锦宏.工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展[J].艺术科技，2017.

[6]侯倩.生命周期评价及生命周期成本分析集成方法研究[D].天津大学，2015.

[7]姜星月.汽车座椅的绿色模块化设计方法研究[D].内蒙古工业大学，2019.

[8]曾峥，潘祖平.室内家具的互动性设计探索[J].包装世界，2010. 92-93.