前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的形态原型演化的家具产品设计，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：针对目前家具行业竞争激烈、创新不足的现状，构建以形状文法为主要演化工具，同时运用产品语义、用户研究相关知识的推演模型，进行基于形态原型演化的家具产品设计。模型通过形态原型研究、形态推演及方案设计完成产品创新。通过对形态原型的收集、筛选，确定符合设计定位的目标参考形态及同类参考形态，对其形态特征进行分析、提取得到形状文法推演的输入值。根据推演规则及设计约束进行推演，并以其结果为设计依据，设计方案群，从中筛选、评价，得出最优解，进行方案细化及效果展示。最后以凤凰为原型，以扶手椅为设计载体，对该模型加以验证。
关键词：设计原型；设计演化；形状文法；家具设计
家具行业发展迅速，竞争激烈，家具业面临的新问题不断涌现，不断需要新的、与之相适应的理论予以解释和指导，传统家具设计在继承的同时需要创新[1-4]。目前家具设计的重点多在造型、技术、工艺等方面，缺乏对历史、文化、精神的挖掘[5-8]，导致产品多为已有成品的复制，新意不足。在设计领域，形状文法常被用于产品的创新、演化。目前针对形状文法的研究主要以参考产品为输入，如文献[9]中以智能手表为概念输入，文献[10]与文献[11]中以滑板车为输入，文献[12]中以瓷器为输入。此类研究和应用的局限性在于：由于初始产品的限制，文法推演获得产品自由度不高，对产品语义的把控不足，对于家具行业的适用度较低。因此，构建以形状文法为主要演化工具，同时结合产品语义、用户研究相关知识的推演模型。模型基于特定形态原型输入，构建形态原型演化的路径，为家具产品创新设计及原型演化提供指导。
1基本概念
1.1形状文法
文法，原意指的是词、句之间的组成规则。形状文法（ShapeGrammar，SG）即形状之间规则、关系的研究，由GeorgeStiny和JamesGips提出。该观点首先服务于绘画与雕塑创作[13-14]，之后作为设计方法延伸到产品创新设计领域。形状文法作为一种计算机辅助设计方法，通过研究形状的文法规则及关系进行运算，从而产生新的产品造型。根据Stiny和Gips的定义，形状文法可以表示为：其中，S为形状集合，SG指S经过各种推演操作衍生的形状集；L为标记的有限集合；R表示推理规则的集合；I表示初始形状。
1.2形状文法推演规则
形状文法步骤为：1）确定基本形状；2）设定形状变化规则与区间；3）结合设计需求产生新的形状。常见的形状文法推演规则有缩放、置换、增删、复制、镜像、旋转、错切以及微调。缩放指放大或者缩小基本形状的部分或全部曲线；置换指利用产品族部分形状来替换基本形状的部分的变化；增删指增加或删除基本形状的部分或全部形态曲线；复制指对基本形状曲线进行复制和移动；镜像指基本形状的部分或全部曲线沿某一轴线进行翻转的操作；旋转指对基本形状进行角度的变化；错切指改变基本形状坐标值的方法；微调为基本形状坐标值的微调。几种方法不断交叉和重复以获得理想效果。
1.3产品语义
产品语义通过对产品形态在使用情境中象征特性的研究，使产品造型有特定内涵。其可分为外延性语义和内涵性语义。外延性语义表征用户特征、产品功能、产品用途等；内涵性语义表征工艺、文化、意境、心理等，多为象征价值[15-16]。家具产品除了满足基本使用需求外，同时还需考虑其内涵性语义的构建。因此在家具产品设计中，产品语义分析是必要的环节。
2模型构建
2.1模型基本概念
所述推演模型主要用于解决基于一定形态原型的家具产品创新问题。通过对产品设计演化路径的研究，构建科学合理、普适性强的适用于家具设计的推演模型。其中主要研究方法有：形状文法，用于原型演变分析；产品语义分析，用于设计定位及设计评价；语义差分法，用于方案筛选等。用户研究方面：在定位分析、方案评价等阶段进行用户问卷调查，推演约束中根据人机工程学考虑产品尺寸，保证产品符合用户使用需求及心理期望[17]。
2.2模型构建解读
根据形状文法的研究步骤，构建模型如图1所示。模型分三个模块：1）原型研究：选择原始形态，并收集、汇总一定量样本。根据用户需求分析产品定位，如用户特征、产品风格等。根据定位的风格筛选样本，可分目标参考形态和同类参考形态。对形态进行分析，提取有代表性的形态特征。2）形态推演：将提取的形态特征作为初始值输入，根据形状文法规则库选择合适规则进行推演，推演过程考虑各种设计约束，如：外观尺寸、推理次数、设计风格、形状约束、空间关系等，最终完成推演。3）方案设计：根据推演结果，设计方案群，对方案进行初选保留个别方案。运用SD法对方案进行评价，得到最优方案。对最优方案进行细化，完成设计。
3实例验证
选取在传统文化中寓意美好的凤凰为形态原型，以中式扶手椅为设计载体。根据市场研究及用户研究，确定目标用户人群为：30~55岁中青年人群，产品意象定位为：祥瑞，端庄。
3.1原型研究
为了明确针对设计目标的主要造型要素，首先对扶手椅进行形态层次分析。扶手椅相对其他工业产品造型较简单、部件相对较少。因此抽取其三视图轮廓作为外形要素，进行分析。针对30~55岁中青年人进行问卷调查，获取扶手椅主视图、左视图、俯视图对祥瑞、端庄意象的贡献值，分析影响产品意象认知的主要形态要素。调研实际发放问卷200份，有效问卷171份，统计结果如表1所示。由表可知，62.3%的被调查者认为左视图更能体现扶手椅祥瑞的感觉，53.6%的被调查者认为左视图更能体现扶手椅端庄的感觉。因此，笔者主要研究扶手椅左视图的演化过程。对收集的凤纹形态进行计算机软件处理，在PHOTOSHOP中做去色处理，提取纹样线条，并分类汇总，如图2所示。将凤纹分为：云凤、草凤、花凤、翔凤、拐子凤、立凤、夔凤、团凤、综合凤。
3.2形态推演
由于翔凤纹样表现了凤凰飞舞时的动态特征，有美好吉祥寓意，符合扶手椅祥瑞的意象定位，因此选择其为目标参考形态。拐子凤纹样相较图2中其他样本，有抽象简化、线条明了的特点，便于设计推演，选其为同类参考形态。根据上述分析，选取翔凤与拐子凤纹样样本作为参考，对其形态进行分析，并以简单线形提炼，如表2所示。以扶手椅基础左视图线形为初始目标S1，其曲线合计为{a1a4，a2a5，a5a7，a3a6}。表2中目标形态P2、P3的提取形态升腾感较强，O2的提取形态相对简洁。因此，选取表2目标形态中P2、P3及其他形态O2所提取的形态，并抽取其部分线条与S1共同作为形状文法输入值，如图3所示。推演过程中设计约束设为：406mm≤H(座高)≤445mm，380mm≤D(座深)≤420mm,200mm≤H'(扶手高)≤250mm，推演过程如图4所示。其中，r1为置换命令，r2为增删命令，r3为缩放命令，r4为镜像命令，r6为旋转命令，r7为错切命令，r8为微调命令。
3.3方案设计
形状文法推演后，进行方案群设计，含过程方案与最终方案，选取其中推演相对成熟且造型有差异的（7）、（9）、（10）三个方案进行扶手椅左视图设计。对祥瑞和端庄两意象，运用语义差分法5级评价尺度对用户心理意象测试打分，如图5所示。选择35位30~55岁，裸眼或经校正后视力正常的中青年人进行测试。向被测者介绍测试内容及要求，为其分别展示三个方案的设计图，每个方案图停留30s。测试结束后对所得数据进行平均化处理，结果如表3所示。由测试结果可知：方案一祥瑞感较强，方案二端庄感较强，综合得分方案二＞方案一＞方案三，因此选择方案二为最优方案，对其细化并进行计算机软件建模，得图6所示最终效果图。扶手椅名为“凤鸣”，取其和睦吉祥之意。选用橡木与尼龙材质，橡木木质较硬，稳定性较强，纹理清晰，经久耐用。尼龙坐垫耐磨性能优良,吸湿性较好,弹性及弹性恢复性极好,耐用舒适。
4结论
基于形态原型演化路径的家具产品设计可以文中所述推演模型较为清晰地表达出来。该模型通过形状文法推演、语义分析及用户研究，基于一定形态原型进行家具产品设计。通过该模型可得到具有一定风格意象且符合用户认知的产品。在满足家具产品使用需求的基础上，更赋予了其与原型相关的象征寓意。设计实例中以凤凰为形态原型，以扶手椅为设计载体，验证了模型的可行性。模型的操作适用于注重意境构造的家具产品设计，对解决家具市场同类产品饱和，推动产品设计创新有一定指导意义。
作者:贺雪梅 曹廷蕾