楊舒鈺 馬或

摘要：研究紡機(jī)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的流程及方法。基于形狀文法，利用形狀文法推演規(guī)則，并結(jié)合湖北天門紡機(jī)的并條機(jī)造型設(shè)計(jì)的實(shí)例應(yīng)用展開。首先分析并條機(jī)的造型要素，其次收集同族產(chǎn)品提取出其典型造型特征，推演出新的形狀，最后將新形狀運(yùn)用到并條機(jī)造型設(shè)計(jì)中。以天門紡機(jī)的并條機(jī)造型設(shè)計(jì)為例驗(yàn)證了此設(shè)計(jì)方法的可行性，對(duì)并條機(jī)造型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立系列化的產(chǎn)品形象，能夠?yàn)榧彊C(jī)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的提供方法參考。

關(guān)鍵詞：形狀文法 紡織機(jī)械產(chǎn)品 造型設(shè)計(jì) 產(chǎn)品形象

中圖分類號(hào)：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2020）06-0142-03

Abstract： To study the process and method of textile machine product designBased on the ohape grammar， the shape grammar was Uoed to derive the rules， andcombined with the example application of the draw frame design of Hubei TianmenTextile Machinery Firstly， the sculpt elements of the draw frame are analyzedSecondly， the similar producto are extracted to extract the typical styling features，and the new shape io derived Finally， the new shape is applied to the draw framedesign The design of the draw frame of Tianmen Textile Machinery is taken as anexample to verify the feasibility of this design method The design of the draw frameis optimized， and a series of product images can be establiohed It can providereference for the deoign of textile machine product deoign

Keywords： Shape grammar Textile machinery producto Modeling design Productimage

引言

我國(guó)將主要發(fā)展目標(biāo)定為建設(shè)高端紡織機(jī)械制造業(yè)，從而推動(dòng)我國(guó)紡織機(jī)械產(chǎn)業(yè)的升級(jí)與發(fā)展。而在近幾年新型技術(shù)已經(jīng)不再是限制我國(guó)紡織機(jī)械行業(yè)發(fā)展的主要原因，盡管國(guó)內(nèi)紡機(jī)在市場(chǎng)占有比重較大，但與國(guó)際上仍有較大的差距，主要體現(xiàn)在品牌辨識(shí)度、設(shè)計(jì)理念與產(chǎn)品造型特征等方面，產(chǎn)品“同質(zhì)化”忽視品牌形象及產(chǎn)品形象成為限制我國(guó)紡織行業(yè)提升的重要原因。使紡織機(jī)械形成獨(dú)特的產(chǎn)品造型風(fēng)格對(duì)于紡織機(jī)械企業(yè)而言刻不容緩。而產(chǎn)品風(fēng)格中存在隱性形態(tài)生成產(chǎn)品的造型基因，則可以構(gòu)成該企業(yè)特有的產(chǎn)品形象，梳理自身品牌形象。基于以上背景，本文引入形狀文法，從國(guó)內(nèi)外知名并條機(jī)造型及歷代品牌并條機(jī)和合品牌文化中提取出基本形態(tài)，作為形態(tài)推演的造型元素，最終選取符合并條機(jī)的造型元素作為造型基因?qū)⑵鋺?yīng)用到實(shí)際并條機(jī)造型中，驗(yàn)證其司行性。

一、形狀文法與紡織機(jī)械

（一）形狀文法理論

形狀文法在19世紀(jì)70年代由麻省理工學(xué)院建筑系教授喬治·斯提尼提出[1]。他在文獻(xiàn)[1]中詳細(xì)闡述了形狀文法的概念及系統(tǒng)。形狀文法與語言的結(jié)構(gòu)與關(guān)系相似，有一定的規(guī)律性。具體來說其能夠遵循人們的設(shè)計(jì)要求和思維，通過特定的規(guī)則產(chǎn)生新的形態(tài)[2]。而在造型設(shè)計(jì)中，也可以通過特定的規(guī)則使原有造型形態(tài)產(chǎn)生新的形態(tài)。

根據(jù)形狀文法的定義，形狀文法公式為SG=（S，L，R，I），主要由四部分組成其中：

SG-初始形狀通過執(zhí)行推演規(guī)則得到新形狀的有限集合;

S-形狀的有限集合;

L-符號(hào)的有限集合

R-推演規(guī)則的有限集合

I一初始形狀

（二）形狀推演演變規(guī)則

初始形狀可通過推演規(guī)則衍生出新形狀，推演規(guī)則可分為：1）生成性規(guī)則;2）修改性規(guī)則。通過推演規(guī)則對(duì)形狀進(jìn)行演變可以衍生出新的形狀，有利于企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)品造型的創(chuàng)新。具體形狀規(guī)則見表1。

在執(zhí)行形狀文法規(guī)則時(shí)，初始形狀一致的情況下：規(guī)則一致，得到的新形狀相同;規(guī)則不一致且順序不一致，得到的新形狀不一致。反之初始形狀有差異，規(guī)則不一致則得到的新形狀則完全不同。

（三）形狀文法與紡織機(jī)械造型設(shè)計(jì)

形狀文法最早運(yùn)用于建筑領(lǐng)域。1978年，喬治·斯提尼和米特海爾教授總結(jié)了帕拉第奧建筑的相似特征，驗(yàn)證了形狀文法的實(shí)用性叫。形狀文法能夠繼承已有的形態(tài)，在賦予其新的規(guī)則后還可以推演出新的形態(tài)，可以縮短設(shè)計(jì)周期.產(chǎn)生系列化的產(chǎn)品形成良好的產(chǎn)品形象，因此受到了設(shè)計(jì)界的歡迎并逐漸應(yīng)用到其他的領(lǐng)域，在產(chǎn)品識(shí)別與創(chuàng)新涉及領(lǐng)域應(yīng)用較多。

近幾年，國(guó)內(nèi)的學(xué)者開始將形狀文法應(yīng)用到工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的造型設(shè)計(jì)方面。在造型設(shè)計(jì)的研究方向主要為：一對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計(jì)風(fēng)格進(jìn)行分析、描述及總結(jié);二對(duì)原有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)風(fēng)格的延續(xù)或者形成全新的設(shè)計(jì)風(fēng)格[3]。例如王偉偉等提出一種以電動(dòng)踏板車的形態(tài)設(shè)計(jì)對(duì)形狀文法進(jìn)行說明構(gòu)建創(chuàng)新產(chǎn)品形態(tài)的推演模型的方法;孫志學(xué)等以應(yīng)急通訊車為例將形狀文法與感性工學(xué)結(jié)合，建立了多因素約束的情況下的產(chǎn)品造型特征風(fēng)格的推演模型;盧兆麟等提出了一種運(yùn)用形狀文法對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)DNA推理生成具有連續(xù)性風(fēng)格產(chǎn)品造型的方法;王偉偉等運(yùn)用形狀文法，對(duì)傳統(tǒng)紋樣典型形態(tài)進(jìn)行分析，從而形成新的紋樣形狀。

形狀文法在紡織機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)領(lǐng)域仍較少。將形狀文法運(yùn)用到紡織機(jī)械的造型設(shè)計(jì)中，能為高端紡機(jī)制造業(yè)的建立做出重大重用，形狀文法能夠繼承已有的形態(tài)，在賦予其新的規(guī)則后還可以推演出新的形態(tài)，對(duì)形成系列化的產(chǎn)品，建設(shè)產(chǎn)品形象，提高品牌形象也有著重要作用。

因此本文以紡機(jī)中的并條機(jī)為研究對(duì)象，執(zhí)行形狀文法推演規(guī)則生成新的造型元素，優(yōu)化并條機(jī)的造型，有助于建立系列化的產(chǎn)品形象提升品牌形象及品牌辨識(shí)度。

二、并條機(jī)形狀文法造型設(shè)計(jì)方法

（一）設(shè)計(jì)思路及基本流程

針對(duì)產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)進(jìn)行形狀文法推演的過程可概括為三步驟：

（1）首先收集目標(biāo)樣本提取出初始形狀。

（2）選擇適合的形狀推演演變規(guī)則R，對(duì)已標(biāo)記的有限集合L的不同的初始形態(tài)進(jìn)行推演變換，衍生出新的形狀。

（3）從新的形狀集合中挑選出最為合適的形狀應(yīng)用衍生出新的產(chǎn)品造型。

并條機(jī)的造型設(shè)計(jì)不僅要考慮其美觀性，更需要考慮到產(chǎn)品的實(shí)用性及功能目的性，對(duì)于紡織機(jī)械設(shè)備這種工業(yè)產(chǎn)品，從設(shè)計(jì)的實(shí)用性考慮，其造型設(shè)計(jì)首先要保證其功能及技術(shù)條件，且能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的前提下，進(jìn)行最大的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

根據(jù)以上對(duì)形狀文法的分析，在并條機(jī)的造型設(shè)計(jì)中，形狀文法的公式具體表現(xiàn)為：S為企業(yè)歷代產(chǎn)品中經(jīng)過穩(wěn)定發(fā)展形成的具有代表性的基本造型元素。R為推演規(guī)則的有限集合，按照規(guī)則對(duì)形狀進(jìn)行推演衍生出新的形狀有利于企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行造型的創(chuàng)新。L在并條機(jī)中會(huì)受到結(jié)構(gòu)或尺寸的限制。Il為企業(yè)產(chǎn)品特征的初始造型元素。

并條機(jī)的形狀文法推演過程為：一是選定某企業(yè)的并條機(jī)最為研究對(duì)象，對(duì)旗下的并條機(jī)進(jìn)行整理;二是歸納品牌文化中表現(xiàn)出的品牌訴求及分析并條機(jī)的造型特征，提取具有代表性的造型元素作為初始形狀;三是確立外部約束;四是選擇推演規(guī)則，執(zhí)行形狀推演規(guī)則，得到新形狀;五是將得到的新形狀運(yùn)用到并條機(jī)的造型設(shè)計(jì)中。具體設(shè)計(jì)流程見圖1。

（二）制定推演規(guī)則

推演規(guī)則可分為兩大類生成性規(guī)則和修改性規(guī)則，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)創(chuàng)新期大多應(yīng)用生成性規(guī)則，修改性規(guī)則多應(yīng)用于繼承原有產(chǎn)品特征前提下的產(chǎn)品優(yōu)化期。依照不同的需求進(jìn)行選擇，本文中并條機(jī)的造型設(shè)計(jì)旨在形成系列化產(chǎn)品形象，提升品牌辨識(shí)度，是在其原有的造型上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此在此次產(chǎn)品形狀推演過程中以修改性規(guī)則為主，生成性規(guī)則為輔。

三、實(shí)例應(yīng)用

本文以湖北天門紡機(jī)公司（以下簡(jiǎn)稱天門紡機(jī)）旗下的并條機(jī)造型設(shè)計(jì)為例，根據(jù)上訴總結(jié)的設(shè)計(jì)思路及流程應(yīng)用形狀文法推演出并條機(jī)的新造型。

（一）并條機(jī)的造型要素分析

為分析并條機(jī)的主要造型要素，對(duì)并條機(jī)的技術(shù)人員進(jìn)行訪談?wù){(diào)查，總結(jié)出并條機(jī)的主要由機(jī)身、牽伸操作區(qū)、導(dǎo)條羅拉、棉條筒四個(gè)大部分組成，而并條機(jī)的主要造型要素主要包括機(jī)身和牽伸機(jī)殼，牽制區(qū)域的操作臺(tái)、擋板、機(jī)柜、視窗、散熱孔等。主要結(jié)構(gòu)見圖2。

（二）天門紡織品牌文化提煉

對(duì)并條機(jī)的造型設(shè)計(jì)，首先需要對(duì)其品牌特有的文化進(jìn)行解讀，提煉出企業(yè)訴求為造型設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)定位。其次需要收集產(chǎn)品族群，分析其造型形態(tài)元素。結(jié)合兩者提取出并條機(jī)造型的典型特征為初始形狀。

并條機(jī)是天門紡織企業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品，在高新技術(shù)方面具備較強(qiáng)自主開發(fā)能力。其企業(yè)發(fā)展目標(biāo)：打造高端紡織裝備制造為目標(biāo)，始終掌握行業(yè)最新動(dòng)態(tài)和前沿技術(shù)。具體方針為二大類十二點(diǎn)：一、品質(zhì)與提升（1.提升紡織裝備競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力;2.推動(dòng)產(chǎn)品研發(fā)與創(chuàng)新;3.提高智能制造水平;4.提供優(yōu)質(zhì)服務(wù);5.踐行科學(xué)決策;6.建立新型應(yīng)急機(jī)制）。二、工業(yè)與強(qiáng)基（1.提升技術(shù)實(shí)力;2.著眼零部件與材料應(yīng)用性能;3.加快工藝改良;4.強(qiáng)調(diào)人機(jī)設(shè)計(jì);5.強(qiáng)化技能基礎(chǔ)與標(biāo)準(zhǔn);6.重視技術(shù)合作平臺(tái)）。

通過分析天門紡機(jī)的企業(yè)文化，可以將該企業(yè)的品牌定位歸為：前瞻性、高質(zhì)量、穩(wěn)定、嚴(yán)謹(jǐn)、個(gè)性、不斷創(chuàng)新。且從方針中提取出數(shù)字2與12作為形狀的角度。

（三）天門紡織并條機(jī)的典型特征提取

產(chǎn)品族群可以分為兩類，一是遵循一定的分類規(guī)則劃分后，不在同一特征集的產(chǎn)品所組成的異族群;二是由擁有一致或相似特征屬性的產(chǎn)品組成的同族群[4]。因此本次研究中主要收集并條機(jī)的同族群用來分析。收集天門紡機(jī)的并體機(jī)圖片，并將其分類整理，選擇其中五款對(duì)本次研究有價(jià)值的代表性并條機(jī)樣本。分別對(duì)這五款并條機(jī)的整體外觀造型分析進(jìn)行線條提煉，提取機(jī)身正面、視窗、牽伸機(jī)殼側(cè)面、操作面板、散熱孔、機(jī)柜、把手、擋板等造型的顯著形態(tài)特征形成形狀集合具體見圖3。

針對(duì)同族群樣本造型形態(tài)，運(yùn)用形狀文法歸納提取，得出天門紡織機(jī)械股份有限公司旗下的并條機(jī)造型元素相對(duì)雜亂沒有形成系列化產(chǎn)品，其造型形態(tài)大多采用簡(jiǎn)潔的線條和幾何形態(tài)如圖3中所示，從它們中刪除重復(fù)性造型形態(tài)，選取具有典型造型特征的元素且形態(tài)與其他部件有相似性的形態(tài)作為初始形狀l具體如表2所示。

（四）并條機(jī)造型設(shè)計(jì)外部約束

并條機(jī)是紡織機(jī)械裝備，而對(duì)于紡織機(jī)械設(shè)備這種工業(yè)產(chǎn)品，它的造型設(shè)計(jì)首先要保證其功能及技術(shù)條件，且能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的前提下，進(jìn)行最大的優(yōu)化設(shè)計(jì)。其主要約束為：1.滿足并條機(jī)尺寸;2.部件之間的空間尺寸關(guān)系約束;3.遵循最小化設(shè)計(jì)原則，以便在降低成本的同時(shí)減少占據(jù)空間[5]。4.遵循美學(xué)原則，并條機(jī)各要素形狀盡量統(tǒng)一，使造型更加整體。5.滿足企業(yè)訴求與定位，建立系列化產(chǎn)品形象。

（五）執(zhí)行形狀文法推濱

綜合上述的主要約束規(guī)則，對(duì)得到的并條機(jī)造型的初始形狀進(jìn)行推演，應(yīng)用修改性推演規(guī)則：拉伸（R1）、縮放（R2）、平移（R3）、錯(cuò)切（R4）、微調(diào)（R5）、鏡像（R6）;應(yīng)用生成性推演規(guī)則：置換（R7）。考慮到造型的整體性，在形狀推演規(guī)則中形狀將首先以視窗推演出的新形狀為基準(zhǔn)，其余要素推演出的新形狀都要與其相似。且融合方針中提取出數(shù)字2與1 2作為形狀的角度。但考慮到部分結(jié)構(gòu)所帶來的限制在推演中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。最終獲得新圖形。圖4是對(duì)推演過程的部分示意圖，其中以視窗為例，用Q形態(tài)為基礎(chǔ)，運(yùn)用鏡像（R6）得到Q1，運(yùn)用縮放（R2）將Q1i縮小到需要的尺寸生成Q2，運(yùn)用平移（R3）對(duì)Q2中C、D兩點(diǎn)平移拉伸得到Q3，運(yùn)用微調(diào)（R5）將Q3中EF線段的傾斜度調(diào)整為12。形成最終的視窗新圖形。以此類推得到其余要素的新圖形。

（六）方案展示

將推演出的新形狀應(yīng)用到并條機(jī)的造型中，將形狀用Rhino建模對(duì)影響并條機(jī)外觀造型的機(jī)身、牽伸操作區(qū)、視窗等區(qū)域重新設(shè)計(jì)并制作出效果圖，將形態(tài)根據(jù)結(jié)構(gòu)的制約進(jìn)行細(xì)節(jié)的調(diào)整，最終的方案效果見圖4所示。結(jié)語

本文研究了基于形狀文法的紡織機(jī)械設(shè)備造型設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法。以天門紡機(jī)的并條機(jī)為例，選取該企業(yè)的并條機(jī)樣本并對(duì)其造型進(jìn)行分析，從中提取出典型的造型特征，利用形狀文法推演過程，得到新的造型元素，并將其應(yīng)用到并體機(jī)造型設(shè)計(jì)中，獲得最終方案的具體過程進(jìn)行論述。結(jié)果表明，形狀文法能夠有效地延續(xù)產(chǎn)品本身的造型特征并加以優(yōu)化造型設(shè)計(jì)，建立系列化產(chǎn)品形象，提高企業(yè)品牌辨識(shí)度。為今后的紡織機(jī)械設(shè)備造型設(shè)計(jì)提供一種可行性方法。.

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