产品形态设计方法

在设计产品形态时，设计师各自有自己的习惯和套路，不同的产品的设计流程也不完全一样。

有时，产品设计师从几何形态的组合与分割开始推演形态，这在大多数现代主义影响下的产品上留有明显的痕迹。

有时，设计师从材料开始设计，如包豪斯和北欧诸多理性、简约的家具设计，都是由设计师长期在作坊研究材料的特性和工艺的特点，最恰如其分地发挥材料和工艺的优势设计出来的。

有时，设计师会从概念开始讲述设计的故事，比如图5.7中的两把椅子，是一位很有灵性的女设计师设计的，一个是根据冬天擦鼻涕的卫生纸的形态衍生出来的，另一个则是像蜘蛛网一样给使用者提供一个可以蜷缩的小空间。

也有的设计师会通过借鉴其他漂亮的产品或通过对某种流行元素进行分解与重构来展开设计。

面对不同类别的产品设计，经验丰富的设计师通常知道如何正确地找到设计的切入点。经验与直觉在产品形态设计过程中占有重要的地位，但如果一味地强调经验、直觉，那么设计的主观性会大大增加，设计效率难以保证。而只有设计思维清晰有序，设计才能顺利地展开，感性思维的展开以理性的思维来引导，才不至于陷入思维的囹圄。

在产品形态设计过程中，缺乏经验的设计新手面对新项目往往无从下手，这时不妨参考以下思路和流程：首先根据客户的需求和设计的具体情况（项目到底是式样改良设计、形式设计，还是概念设计），选择合适的起点开始自己的设计，然后依照以下的各种设计方法进行设计，并通过形式周期表来展开、评价和筛选设计方案。

无论是依照哪一种形态设计方法，从基本形态的缘起到细节的深入推敲，都不能脱离大众审美观念、材料技术、产品功能、经济等众多因素影响和限制。

5.4.1　形态初步设计方法一：二维视图演绎三维形体

好的产品形态应该在最广泛的视角下符合形式美的法则，而不能只在某几个特定角度具有美感。

图5.7　椅子设计

图5.9

一般而言，在产品设计中，会通过六视图来定义完整的产品形态，如果一个产品的六个视图都符合形式美法则，那么产品形态一定能够在最大的视域呈现美感。

根据制图学的知识，一个视图不可能确定一个形态，如圆球、半球、圆锥以及圆柱的投影可以是一样的。换一个角度来思考，从二维视图到三维实体的设计演绎过程中，有着无限的可能性。

这里首先分析平面视图外轮廓线与三维形态的关系。在平面视图的外轮廓线中，线可能是面的投影，可能是线的投影，也有的是线与面的混合投影。在从二维视图推演三维形态的过程中，不妨先对主要线条进行命名，分析它们的各种典型组合。下面来看几个例子。

例1：在图5.8中，先将两条轮廓线命名，蓝色形态为线条挤出形态，最容易理解，也为常见，其中线条1、2均为面的投影；而在右边的红色形态中，1、2均为线的投影，这是平面视图的外轮廓线的两种基本形态。

图5.9中，1、2均为面的投影，与前面不同的是，它在另一个视图中添加了斜的梯形来约束最后的三维形态。

在图5.10的绿色形态中，线条1为线的投影，2为面的投影；蓝色形态中，线条1为面的投影，2为上下两条线的投影。

在图5.11所示的形态中，线条1是面的投影，线条2在一端是线的投影，但在另一端则趋向于是面的投影。

图5.12展示的是一个实际产品的具体形态。

例2：一个视图可以给人无限的想象空间，图5.13中1、2都是面的投影。

如果1是线的投影，2是面的投影，而且其中存在圆弧面转折，就会出现图5.14中的造型。

例3：如图5.15所示，对1、2线条的理解不同，就会产生不同的立体造型。

图5.10

图5.11

图5.12

图5.13

图5.14

图5.15

图5.16

例4：从图5.16中展示的多个造型可以看出，从二维视图轮廓线演绎三维形态的方法是基于投影原理逆向思维得来的。同样的平面视图上的点和线，通过逆向思考它们在三维的形态，可以得出不同的结果。当多条线或点对应的三维形态发生变化时候，产品的形态可能出现多种不同的组合。

从二维线条演绎三维形体是一种比较基础，也比较易于掌握的形态设计方法。除了易学性，这个方法还有很多优点，比如平面视图相比三维视图更容易依照形式美法则来推敲，而且六个视图都可以反复推敲，能保证形体在最大范围内的美感。

5.4.2　形态初步设计方法二：几何形排列、组合、分割

在利用几何形体作为元素进行设计的时候，首先要弄清楚多个几何形体之间可以有排列、组合以及分割等运算方式。然后必须分清主体形、次要形和辅助形，弄清它们的关系。

在进行形态排列、组合和分割时，常常需要遵循一定的数理比例规律。

对于数理比例规律的应用起源于古希腊，古希腊人认为宇宙的内在逻辑是数字比例关系的。公元1世纪初的建筑师维特鲁威认为人体的比例是完美和谐的，他计算了人体各部分的比例后提出优美的人体以肚脐为中心展开应当符合正圆和正方形。他认为人体的和谐比例应当应用到神庙的设计中去。在文艺复兴时期，列奥纳多·达·芬奇以维特鲁威的学说为蓝本绘制了人体图学，阐释维特鲁威的理论并研究如何把人体比例应用到建筑设计中（图5.17）。

图5.17　达·芬奇绘制的维特鲁威人和阿尔伯特设计的新圣玛丽亚教堂分析图

柯布西耶根据前人的研究提出了“维特鲁威”模数系统（图5.19）和控制线理论。在《设计基本尺度Ⅱ》中，柯布西耶阐述了处理比例的三种方式，富永让在《建筑构成手法》中将其作了整理，即算术构成、组成构成和图形构成。其中，算术构成——由局部的简单叠加成为整体；组成构成——由整体分割出局部，如以人体为依据的设计基本模数；图形构成——将整体图面作为建筑图形进行处理。柯布西耶的“维特鲁威人”模数系统基于黄金分割比例，包含了两套尺度，其中，226/140=1.62=Φ，183/113=1.62=Φ，113/70=1.61=Φ，70/43=1.62=Φ，43/27=1.6=Φ。

柯布西耶的控制线理论是指通过一定夹角的直线控制形态整体的分割，使形态各部分统一于同一比例规律下，达到局部与整体形态协调的方式。柯布西耶最常用的控制线手段是使用正交直线调整局部与整体的构成，他称控制线是“防止陷入混乱的安全阀”，如图5.20所示，图中右边部分是柯布西耶的cam pidoglio建筑分析图。柯布西耶的比例设计理论同时也适用于产品设计，图5.21所示的是对立式钻床的控制线分析。

图5.18

图5.19

图5.20

通过图5.20的左边部分可以看出，控制线理论利用了这样的几何原理：对角线垂直或平行的矩形必然是相似形。图中，对角线与外部矩形A0对角线平行的A1、A2两个矩形是A0的相似形并且相互平行；对角线与A0对角线垂直的A3、A4也是A0的相似形且与A0垂直。使用正交的控制线再配合黄金分割和中点等其他几何特征，能够将整个图形有机地分解为有一定比例关系的各个部分；由于每一个局部都与整体存在着有规律的比例关系，因此控制线产生的形态必然表现为韵律的和谐。

图5.21

图5.22

图5.23

在产品设计中，比例构成法主要用于对产品整体与各部分形态关系的比例划分，其设计手法主要有以下五种：

1.比例尺度法

首先为产品取一个基本的长度作为母本，一般为外轮廓尺寸或关键部位尺寸。然后以母本为基础，进行黄金分割或按其他比例分割获得一套系列的尺度，再将这些尺度应用到产品的各个局部上去，这样，在产品的整个形态上可以达到比较协调的视觉效果。这个方法实际上与“维特鲁威人”模数系统异曲同工。

2.相似形组合法

相似形组合法是指使用控制线原理，选择一个主体矩形作为母本，其他部分由母本反复应用叠加或镶嵌而成的比例构成方法。母本一般取关键部位或外部轮廓尺寸，或由设计者决定；其他部分再根据控制线法则依次几何作图产生。由于矩形的组合采用长、短边组合的方式，因此构成的产品各部分都存在着一定的比例关系（图5.22）。

3.相似形分割法

相似形分割法是指运用控制线原理，将图形内部的区域划分成整体的相似形，使局部与整体产生有规律的内在联系，这样做有助于产生节奏感，同时不至于使两者陷入相对孤立的状况。

在图5.23所示的家具设计中，设计师使用了外轮廓1/3的尺度对整体形态进行了九宫格式的相似形分割。

4.综合相似形法

综合相似形法是指综合使用相似形分割法和相似形组合法两种方法进行产品形态构成设计的方法。由于实际的产品设计中经常涉及组件的穿插组合，综合相似形法可以为处理局部与整体的协调关系提供更多的设计余地（图5.24）。

5.综合比例构成法

综合比例构成法是指综合使用各种比例构成的方法进行设计，是作品达到形态上的比例和谐的方法。由于现实情况中的产品设计项目复杂性，采用比例构成法进行形态设计时，很多情况下都是综合运用以上各种比例构成方法进行的。

采用综合比例构成法进行设计时，可以以单一尺寸或矩形为母本进行比例转换、分割和叠加，这样可以保持各部分尺寸的比例统一；也可以同时使用其他的尺寸或矩形，这样虽然削弱了统一性，但是由于存在相互的依存关系（邻边、几何特征的互用等），仍然能保证整体形态的内在和谐（图5.25）。

比例构成法则来自于一系列数的比例关系，数的构成规律反映在形态比例规律上。由于存在有规律的变化和分割，利用比例构成设计的产品形态能够造成局部造型形态与整体形态的内在联系和协调，达成整体形态丰富的变化统一。采用比例构成法设计的作品给人理性、秩序、协调统一的观感（图5.26、图5.27）。

图5.24

图5.25

图5.26

图5.27

5.4.3　形态初步设计方法三：基本形态受“力”变形

一株纤细柔弱的嫩苗可以长成枝繁叶茂的参天大树，因其具有内在的旺盛生命力；一颗棱角分明的石子，经由海浪冲刷，棱角尽去，成为光滑的鹅卵石，其形态的变化因外在的力量所致。力量是导致形态发生变化的重要原因，在产品制造过程中，形态变化也常是生产设备的施力所致。此处引进“力”的概念来阐释形态的变化，这里的“力”并非物理学上的、真实存在于制造过程中的力，而是为了有助于设计师认识曲面，在逻辑上将曲面进行分门别类才提出来的。我们假想一个标准的平面是四个边，所有自由曲面的产生都是因为平面受力而产生的。本节通过分析所“施加”的力的性质、力的方向和类别以及导致的结果，提出形体演绎的新思路——基本形受力变形。

首先需要指出力的性质、受力部位、受力结果。

力的性质包含方向、缓急、形式。力的方向可能是单一的直线方向，也可能是旋转的。缓急指的是力的速度，快速的力会导致明显的形变，而缓慢的力则不会那么明显。力的形式指的是施力工具的形态，可能是面状的力，也可能是线状的力。

受力部位包括点、线、面或者体，可以对形体中的点、线、面、体施加力，也可以对线、面、体的局部施加力。

受力结果是导致形变。形变有渐变、突变和质变。比如面受力可能导致弯曲、弯折、撕裂。其中，弯曲就是曲率发生渐变。弯折的面曲率发生突变，而撕裂则表示单一的面发生的质的变化。

根据以上三个要素，下面提出四种基本形受力变形的方法：

1.弯曲（弯折）

当力的形式和受力部位都接近于线形的时候，如果形变是缓慢、柔和的，则导致弯曲，如果形态发生突变，则导致弯折。

图5.28和图5.29所示的凳子的受力是线性的，仿佛有一根线条在中间紧缩着。在这种情况下，假想面是软质的，这样才会出现柔和的形体变化。如果是硬质面，则会出现弯折。

2.挤压（拖拉）

挤压与拖拉是一对反义词。力的方向一般是固定的，受力的部位可以是点、线、面、体，也可以是线、面、体的局部。挤压和拖拉的结果可能是坍塌、凹陷、凸起、皱褶等。

图5.30～图5.32中的特征曲面是采用类似的挤压变形而成。

3.切割

当力的形式和受力部位都接近于线形的时候，如果形体发生开裂，则称为切割。切割一般会结合弯曲、挤压或拖拉来营造曲面（图5.33）。

图5.28

图5.29

图5.30

图5.31

图5.32

图5.33

图5.34

图5.35

4.扭曲（卷曲）

扭曲是沿着一个轴进行旋转施力导致形体变化，一般产品主体形的扭曲幅度不会太大。卷曲是将一个平直的面施加力旋转力使之变成柱形面的方法（图5.34）。

5.融化

前面的四种作用力都是人为力，而融化则属于物体在温度超过熔点后变成流体时，在重力作用下的状态。图5.35中的台灯和桌子都模拟着这一自然现象，也属于基本形受力变形。

在上一节中，规则的基本几何形体经过合理的排列、组合或分割，可以得出简约、有序的造型。

而在本节中，经由基本形受力变形而来的产品形态因为出现了含有力度感的曲面而显得更为丰富、有趣；又因为形态是对某一基本形按一定规律施力变形而来，因此只要处理得当，就能保证较好的整体感。

5.4.4　形态初步设计方法四：形态借鉴

前面讲述的几种产品形态设计方法都来源于基于几何体，而本节讲述的形态借鉴则是对某种现象或者物的模仿和借鉴。

借鉴的来源包括自然界的动物、植物、微生物以至于宇宙万象，也可能是人造物。在借鉴形态进行设计的时候，需要注意被借鉴物与现有物之间必须存有一定的联系。

如图5.36所示，设计师根据鸟的形态设计了淋浴头。

如图5.37所示，美籍华人设计师陈秉鹏根据虎鲸设计了个性突出的钉书机。

如图5.38所示，左边是日本著名设计师森泽直人设计的遥控器，借鉴了常见的洗面奶瓶子的造型；而右边的透明桌子则是通过有机玻璃模拟桌布垂下的状态，同时代替了桌脚。

如图5.39所示，左边的塑料垃圾筒借鉴了纸的质感，右边的笔筒模仿了左轮手枪的转筒。

如图5.40所示，左边的沙发，仿佛巨人的牙刷；右边的蜡烛台则是模仿了墙上插座的形态。

图5.36

图5.37

图5.38

5.4.5　形态深入设计与评价方法：形式周期表

众所周知，产品开发过程包含设计和工程两个领域，这两个领域分别以不同的方式做出评价。工程技术上的努力可以很容易地进行量化，权威性也就随之而来。而设计方案的筛选和评价常常依赖设计师、企业决策者或是客户的直觉。由于直觉基于某些语言无法表达的经验或情感触发，使得人们很难评估。虽然设计从业者一贯解释说，直觉是客观的，是视觉知识的浓缩，但是设计常常还是会被贴上了主观性的标签。由于设计难以评价，设计的重要性就不那么容易得到认同。因此，研究出一个替代直觉评估形态设计的方法，创造一个更加普适的、客观的评价体系系统显得十分重要。

庆幸的是，美国旧金山的一家设计公司Alchem y Labs负责人和创始人Gray Holland近年提出了形式周期表的概念，这张周期表以曲面连续性C0、C1、C2为形态演绎的切入点，并指出C0、C1、C2分别预示着不同的含义。设计师在进行形态设计时，应根据需要传达的含义来选择合适的连续性进行造型设计。这张形式周期表的重要意义在于，设计师在进行形态设计时，不仅像以往一样，凭借不可言传的直觉来进行决断，而且可以通过清晰有序的思维进行引导设计的展开和评估（图5.41）。总之，以理性为骨、感性为翼，形态设计才能够更加美观、合理。

图5.39

图5.40

图5.41　形式周期表

思考题

1.产品形态的基本元素有哪些？

2.论述产品形态的形式美法则。

3.说明产品形态的主要设计方法。

4.说明产品形态设计的重要性。

5.阐述形式周期表的意义。