产品造型创新设计及文法化推演模型.docx

产品造型创新设计及文法化推演模型产品造型创新设计及文法化推演模型产品造型创新设计及文法化推演模型-产品设计论文形状文法能将造型特征表述为可重用的语言而以产品造型为特定研究对象，则需对其内在逻辑展开机理分析，在此基础上构建产品造型创新设计的文法化推演模型，建立兼具通用性与实用性的推演机制1．1 基本理论形状文法是一种以形状运算为主的方法，初始形状经推演生成新形状，同时保持初始形状的延续性［7］ 形状文法可表示为：SG＝｛S，L，R，I｝式中：SG———S 经推演规则衍生的形状集；S———初始形状的有限集合；L———符号的有限集合；R———推演规则的有限集合；I———用于推演的初始形状推演规则如表 1 所示其中，S为初始形状的有限集合，TS 为衍生形状的有限集合1．2 文法化逻辑演绎对推演规则的内在逻辑展开机理分析，提出 3 种文法化逻辑演绎，如表 2 所示推演时依据各逻辑演绎目的，选取对应的推演规则，避免主观经验导致造型推演的差异性与不确定性推演规则应依据逻辑演绎目的反复迭代，直至生成满足约束条件的造型方案1．3 推演模型针对文中研究对象及目的，运用多学科协同创新、逻辑推演等技术手段，系统构建推演模型，如图 1 所示。

提取造型特征在意象规则的约束下，建立基于形状文法的造型推演机制结合目标产品建立遴选规约以精简初始方案规模以产品造型为特定研究对象，进一步细化推演模型，制订适用于产品造型设计的推演约束准则，以客观遴选衍生方案，建立文法化推演机制，如图 2 所示2．1 风格意象约束企业在长期变革发展中，需始终保持鲜明的产品风格特征，以市场定位、品牌战略等为依据，按照一定的设计文法和规则进行产品设计为此，文中提出产品风格约束下的造型创新设计，即通过对产品造型特征进行风格约束，从而提取产品造型基因［8］ 2．2 物理约束尺寸约束任何违背自然客体尺度的设计都不具备可行性为此应依据人体测量尺寸及其他技术标准，限制产品造型及各组件的尺寸范围，以保证推演生成的设计方案可提供良好的用户体验形状约束对于为满足产品功能需求的唯一性造型组件，应限定其固有造型，以避免影响产品功能的实现空间关系约束产品整体与各组件间、功能性组件与装饰性组件间等都存在空间约束关系，以保证组件间的装配要求及产品可用性2．3 推演流程选取典型造型针对以往感性经验为主导的设计思维，采用层次分析法定性和定量分析产品造型构成元素通过定性指标模糊量化方法算出各元素权重，取权重远高于其他元素的造型元素为典型造型［9］ 。

提取造型特征为解决产品造型基因难以提取的问题，采用型谱分析、造型分析等方法提取典型造型的样条线，表征造型基因，使其符号化和形象化，为后续初始形状的选取提供设计支撑选取初始形状产品造型具有很多典型特征，并不是所有的特征都可作为初始形状［10］ 以风格意象为约束准则，选取最能够激发消费者风格认同感的样条线为初始形状，用于后续形状推演为此运用帕累托定律选取累积频率 80％所在区间以内的样条线为初始形状文法化推演初始形状依据逻辑演绎选择对应的推演规则，遵循约束条件反复迭代，生成兼具风格继承性与设计创新性的造型方案，应用于设计实例2．4 模型适用性及优势分析与传统的产品造型创新设计方法相比，文法化推演设计具有以下优势：造型的继承性与创新性传统方法更依赖设计师的经验与偏好，主观限制易导致造型单一化与同质化文法化推演保持风格延续性的同时具有突破性的创新设计的准确性与高效性传统方法因主观差异而具有模糊性与不确定性，且难以在短时间内生成大量方案文法化推演通过其客观、理性的推演机制，可快速获取大量具备生产可行性的造型衍生方案以新能源载货摩托车设计为例，产品目标人群定位为20～29 岁的年轻送货员，风格意象定位为动感的和前卫的。

首先对市场已有的载货摩托车进行造型层次分析，归纳出造型元素，主要包括：车把、货厢、发动机外壳、前后轮、板簧、前减振装置、油箱、仪表、座板、后保险杠由于采用新能源技术，故油箱造型不予设计，同时前后轮、板簧、前减振装置、后保险杠为采购标准件，故无需进行造型设计3．1 典型造型选取邀请 8 名工业设计人员与 7 名年轻送货员，根据 9 级标度法对载货摩托车造型元素的重要性构造判断比矩阵，运用方根法计算得出各元素权重值 W、一致性指标 CI 和平均随机一致性指标 CR，如表 3 所示如 CI 与 CR 均小于0．1，证明排序结果具有满意的一致性由结果可知，发动机外壳的造型最为重要，远高于其他造型元素，故作为产品的典型造型特征3．2 提取造型特征搜集目前市场上已有的同族载货摩托车造型图片，并进行整理和分类，找出代表性的图片后进行去色，以避免色彩干扰哈雷摩托车被人们认为是前卫与动感的代名词，因此在风格意象引导下，选择异族哈雷摩托车为参考产品，搜集其各类型图片将分类筛选后的图片运用型谱分析法和造型分析法绘制发动机外壳的样条线，实现产品造型的抽象化和符号化，最后将其制作成可供调查的样本，并进行编号，如图 3 所示。

3．3 选取初始形状邀请 15 名送货员与 15 名工业设计人员，通过调查问卷的形式让其从 9 条样条线中选择最能体现动感和前卫的一条或多条样条线统计有效问卷，根据帕累托定律选取用于造型推演的初始形状是同族产品的 4 号及异族产品的5 号和 6 号，结果如表 4 所示3．4 文法化推演逻辑演绎及推演规则对各初始形状依据节点进行编码，如表 5 所示，可表示为曲线的集合，如｛A1A2，A2A3，A3A4，A4A5，A5A1｝ ，｛B1B2，B2B3，B3B4，B4B5，B5B1｝和｛C1C2，C2C3，C3C4，C4C1｝ 形状推演规则的多样性组合可生成数量庞大的演变方案推演约束在实际推演过程中，结合目标产品的尺寸、形状及空间关系建立约束规则将推演造型置于推理坐标系中，经推演衍生的发动机外壳造型构成曲线及端点坐标如图 4 所示推演过程中的尺寸约束、形状约束及空间关系约束如表 6 所示物理约束准则对推演过程的限制，可有效保证衍生造型满足装配可行性及产品可用性提出并建立了产品造型创新设计的文法化推演模型以风格意象为约束，对推演规则的内在逻辑展开机理分析，提出文法化逻辑演绎，制订推演约束准则以客观选择造型衍生方案，建立了有效的创新造型生成系统。

以设计实例表明该方法可高效地提升产品造型的创新性，在动态变革的市场情境下有效缩短设计周期作者：李阳 许占民 单位：河南科技大学 艺术与设计学院。