参数化技术在现代办公家具设计中的应用

陈曼琪

关键词：参数化技术;办公家具设计;应用

目前，设计领域内的参数化技术研究大多是基于参数化软件平台的应用研究，在工业设计领域，参数化技术多用于产品的结构与表面肌理[1]。其中，参数化技术在家具设计方面的运用种类和结构单一，基本是坐具设计，且都是相似的线型或网状结构，造型上缺乏创新。因此，文章旨在探索参数化在家具设计领域的应用。

1 参数化技术概述

1.1 参数化技术的定义

在计算机图形学领域，参数化技术的定义为[2] ：参数化是指零件或部件的形状比较固定，可以用一组参数约束该几何图形的一组结构尺寸序列，参数与设计对象的控制尺寸有显式对应，当赋予不同的参数序列值时，就可驱动达到新的目标几何图形，其设计结果包含设计信息的模型。其本质是一种基于约束的产品描述方法[3] ，所以建立各约束参数数据相互间的联系非常关键。

1.2 参数化技术的软件平台

参数化技术的软件平台有AutoCAD、Pro/E、Maya、Catia、Digital Project、Rhino 等，而根据研究者个人的专业情况，本文所选用的是Rhino 软件和Grasshopper 插件。Rhino 是工业设计领域常用的三维建模软件，可灵活地操控Nurbs 曲面，生成直观的三维模型。而且Rhino 内的模型能够导入到工程软件中，衔接后期生产加工，非常方便。Grasshopper 是用于实现参数化的主要插件。依托Rhino 软件的建模平台，Grasshopper 能够迅速反应并清晰直观地展现出模型构建与参数修改变化时的整个过程。作为一种可视化节点编程插件，该插件将复杂抽象的编程语言转变为直观易懂的可视化图形編程工具，相对简单易学，适合不熟悉编程语言的参数化初学者。

1.3 参数化技术的形体组织方式

经Grasshopper 插件所生成的参数化形体是基于特定的数据结构和算法的，是一种自下而上、关联的几何建构逻辑[4]，这使得参数化的造型具有一定的几何规律性，可形成具有拓扑关系和分形法则的复杂形体。对应德勒兹的思想，参数化技术具有以下四种形体组织方式[5] ：（1）“褶子”思想：形体本质应该是动态和连续的，而非静止与割裂的;（2）“游牧空间”：物体没有明显边界的空间;（3）“图解”思想：向抽象机器输入主要参数，以获得多样的造型作为设计雏形;（4）“生成”思想：自下而上的、动态的、开放的设计过程。

2 参数化技术在家具设计中的应用意义

2.1 缩短设计周期

家具设计一般需要建构三维模型，普通几何元素堆砌的造型修改过程繁琐，而参数化模型各组件之间具有基于数据的动态关联，对于数据处理具有显著优势[6]，在一定程度上提高了设计模型修改与调整的效率，有助于减少重复性工作、缩短设计周期，进而帮助家具企业或品牌在市场竞争日益激烈、需求易变的环境中抢占市场。

2.2 满足个性化需求

人体数据是家具设计中要考虑的重要参数，而传统设计流程所得出的工业产品，不论是造型还是尺寸，都以平均数据为标准，其实仍是人适应产品的模式。以数据为主导的参数化产品设计流程则更好地满足了人们的个性化需求[7]，实现了“产品适应人”。首先，结合参数化技术，可以为人们量身定制适合自己的家具，利用参数化技术对数据进行高效处理，通过实验仪器收集并分析与家具设计相关的环境数据和人体尺寸数据，帮助个体改善健康状态，贯穿家具设计的整个流程，实现以数据为主导的个性化家具定制;其次，参数化的家具设计突破了传统的家具造型，丰富了家具设计的形态，满足消费者的个性化需求。

2.3 创新设计造型

参数化技术以数据、规则为基础的生形逻辑拓宽了形体创造的可能性，丰富了家具的设计造型。区别于传统通过草图绘制的造型设计方式，参数化技术生成的家具造型能为使用者带来更独特的感官体验。在家具多功能化的发展趋势下[8]，参数化技术具有广阔的应用空间。

2.4 简化原型测试过程

传统家具设计需要制作产品原型，并进行多轮测试，整个过程十分耗费时间。而参数化技术可以结合其他软件，录入材质、压力、温度等真实的物体属性，仿真物理环境，在软件平台中进行有限元分析，简化原型测试过程。

3 参数化技术在现代办公家具设计中的应用流程

本文探讨的是参数化技术在创新造型设计方面的应用，以现代办公家具为设计对象，将研究流程分为四个阶段（如图1）：

3.1 理论与软件学习

以网络视频课程配合纸质书籍进行参数化技术的软件学习，并实地走访了国内现有的参数化建筑，包括凌空SOHO、天津滨海图书馆、哈尔滨大剧院、望京SOHO 等地，进行案例分析。同时查阅参数化的相关文献，了解参数化的相关理论、思想与研究，为后续工作奠定基础。

3.2 设计调研

文章从人—机—环境三方面对办公家具展开调研，包括对办公家具的种类、办公空间区域划分的桌面调研，以及对办公空间的实地考察，根据调研所得的信息，整理制作出一张行为分析图（如图2），总结了人在不同办公区域里的主要活动，以及相对应的家具所承担的功能和表现形式，用作后续设计工作的参考依据。

3.3 设计构思

本文将设计的使用场景定位于办公空间内的休息区域，并以人的活动作为设计构思的起始点。从行为上考虑：首先，办公人员的工作时间很久、城市的生活节奏较快，所以此类人群很少有机会接触到自然环境;其次，休息区域这一空间所承担的功能便是使人在环境中感受到舒适放松。从造型上考虑：曲线的造型能够为休息空间增添活力，给人创造柔和、优雅、和谐的感官体验[9]，由此选择以曲线造型作为家具设计的整体方向。在设计构思阶段，一共提出了四种设计方案。

3.2 设计方案

比对考量上述四种方案后，选择方案四进行深入。方案四的主体形态构建过程主要有三步，如图3a 所示：（1） 绘制出四条曲线，作为全部形态的构造基础;（2） 用curve 电池将四条曲线抓取到Grasshopper 里，并用loft 电池将曲线分两组，生成两个曲面;（3） 再将曲面接入divide surface 电池，通过数据结构细分曲面，得到点的数据。并基于主体形态的点的数据，完成水平面（如图3b）与垂直面（如图3c）这两部分的构建。其后，对上述参数化生成的模型各部分细节进行了多次调整，包括垂直面的形式、材质、高度等等。最后根据人体活动的尺寸数据、以置书为主要功能需求，调节各部分的尺寸，同时使用黄金椭圆和斐波那契数列优化形体的线条和比例，以增加视觉上的秩序美感。最终的设计方案如图4 所示：主要可承担置物、空间隔断的功能，可以放置图书，整体造型流畅优雅，兼具置物功能与景观之美。取名为“大鱼”，希望休息空间里的这条“一条悠游自在的大鱼”，能够为办公人员的日常工作之余增添轻松有趣的空间体验。

4 结语

文章总结归纳了参数化技术对家具设计的应用价值与意义，即缩短设计周期、满足个性化需求、创新设计造型与简化原型测试过程等，对家具领域有着积极的影响。并以参数辅助设计作为策略，探讨了参数化技术在创新家具造型方面的应用，为现代办公家具设计提供新的设计思路。