施宇飞

摘 要：模块化作为现代设计方法之一，已经在诸多领域得到了广泛的应用，发挥了巨大作用，其潜在价值有着极大发掘空间。本文对车身造型的设计流程展开了分析。阐述了造型模块化设计的原则。之后提出了造型模块的划分方法。然后谈到了模块的组合、评价体系的建立，其中结合了广义模块学理论与现代综合评价方法。最

后简要阐述了模块库的构建要点。

关键词：车身；造型；模块化设计

造型设计包含于“工业设计”的概念中。造型可分为实用型、精神型和综合型。随着消费者在选择产品时个性化的提升与审美观念的不断变化，产品的造型设计正在成为产品日益重要的一部分。产品的造型设计包含着设计师设计理念的形象表达，是艺术的语言，同时也有众多学科的综合应用。下文将集中分析车身造型流程及模块化在其中的用途。

1 传统车身造型设计流程

车身造型设计是在完成总布置草图后使车身内外拥有美观合理形貌的过程。车身造型包含外形及内饰设计。这两者都建立在总布置草图的基础之上。车身是科学与艺术的完美结合，其不是天马行空的想象作品，而是需要结合结构性能工艺等的综合考量。一款优秀的造型设计应该具有以下特点：

（1）具有完美艺术形象；

（2）具有良好的空气动力性能；

（3）具有良好的工艺性；

（4）具有良好的适用性；

（5）合理的材料应用与装饰效果。

车身的造型设计首先应进行草图的绘制。在这一阶段，设计师需要对前期的资料与调研结果有深刻的认识分析，同时需要拓宽自己的思路与灵感。设计师还需要结合汽车品牌、车型的设计特色，将一些特征元素运用到设计中。通过纸笔或电脑软件，若干设计师设计出大量理想的造型方案。一位优秀的设计师需要大量经验与知识的积累，能熟练表达设计思想，有扎实美术功底。这时，最初的草图往往是较粗糙的，某些细节之处还需要推敲。经过设计师自己的反复筛选与加工，最终得出若干表达准确、简明干净的设计草图。下一步，对设计草图进行评审，得出初步结果。选取具有代表性的优秀设计绘制效果图，包括外形图、室内图和局部图。在效果图中，通过对色彩、光影、材质等的加工，表现出形象生动的设计方案。效果图是创意较完整的体现，但对细节的表现有限 [1]。

经过评审的效果图，需要制作小比例模型。模型通常比例为 1：5，材料为油泥，一般为手工制作。模型真实立体，细节丰富，能较好体现设计思路。其要求线面流畅光顺，比例控制精确。模型制作完毕，对照效果图与模型，进行评审。评审小组一般由设计师、结构工程师和工艺工程师等共同组成。通过评审，确定一个设计方案。

确定设计方案后，绘制胶带图。胶带图是用胶带在墙面上贴出的 1：1整车二维图。其可准确地表现车身外轮廓曲线，需要反复精细的调整。胶带图确定后，利用其在造型软件（如 Alias等）中绘制三维数模。数模完成后，利用数控切削或手工加工制作 1：1油泥模型，再经评审，可确定最终造型方案。

2 车身造型的模块化原则

车身造型的模块化，是特殊的模块化。模块化的核心是功能。传统的产品结构的模块化设计，围绕着功能对机械结构与电气进行设计，其操作对象都是客观实在的事物。而造型的模块化，其操作对象不具有直接的客观实在性，只是最终设计的结果反映在车身的造型上。另一点不同，是与结构设计的模块化能够客观地评论其功能结构的合理性不同，车身的造型无法完全按照客观的评价标准进行评价。车身的形式美、结构美与功能美都在不同程度上依赖于主观评价。本文结合造型模块化的特点，在造型模块化体系构建之初首先提出如下原则，作为造型模块化的指导 [2]。

（1）艺术审美原则。造型的属性既包含结构功能又包含审美功能。造型对于用户最直观的就是其审美功能。所以造型在具有合理结构的同时，必须兼顾要能传递给用户美感，展现其风格。

（2）整体协调原则。造型的整体协调是造型体现其美感的前提。无序失衡的拼接无法构成和谐的整体，更无法具有良好的审美价值。造型的整体协调依赖于造型元素的合理运用。

（3）灵活适配原则。模块化造型需要实现模块的灵活配置。通过模块的灵活配置，能够产生丰富的组合结果，优化设计流程，这样才能实现模块化的价值。同时不断设计出新的模块，淘汰旧的模块，保持造型设计成果的先进性。

（4）面向用户原则。契合用户需求，是造型的模块化设计目标之一。随着用户对产品造型的要求提高与分化，造型的模块化设计需要满足其特殊需求。造型模块化的高级形式，是用户能参与到其中来。模块化体系具有专门的面向用户端，能够且易于被用户接受和使用。

（5）绿色经济原则。造型的模块化设计必须遵循材料利用率高、回收方便。同时能控制生产成本。产品必须拥有合格的质量和寿命。

3 车身造型的模块划分

3.1 造型的功能分析

车身造型的模块化过程中，需要区分造型的模块化与模块的造型这两个概念。模块的造型，虽然也从产品整体的造型进行考查，但其落脚点还是在单个模块具体的造型上。这种设计的思路，是把完整的造型割裂成若干部分，使完整有机的整体分散开来。这样的造型模块化，过度依赖于结构的模块化。本文作者认为，这样的造型模块化未从本质上把握模块与功能的关系，未能抛开结构模块化的局限性。

功能的分析与分解是模块化的关键。通俗来讲，从用户对造型设计的认识来说，其需要满足如下条件：

（1）符合使用者的审美需求。造型应给人以美的感受，使人身心愉悦，同时又具有一定的风格特点，给人留下独特的印象。

（2）需要符合产品的定位与定义。首先，同一类型的产品，往往具有相似比例尺寸的造型，而在局部和细节之处不尽相同。不同类型的产品，则造型差别较大。这一概念的另一层含义，是产品的造型应符合人们对于其基本的理解和认知，具有某一特定的形态，能使人产生心理契合感。产品的特定形态，通常也有着其空气动力学、人机工程学等的合理性。过于奇特怪异的造型设计，往往存在某些不合理性，受认同度也不高。

（3）需要具备特定的功能。这里所说的功能，是特指使用功能。为满足某些功能需求，造型应做出相应的改变以适应。

综上所述，可将造型的功能分为：审美功能、定位与定义功能和具有特定使用功能的功能。

3.2 造型的模块划分

经过上述造型功能的分解，可将产品的造型分为如下模块： 1.特征模块。 2.原型模块。

3.功能模块。以下将结合车身造型进行分析。

（1）特征模块

特征是某物质区别于他者的特性和标志。车身造型的特征是车身独特的造型元素的应用和其携带的品牌与风格特点构成的造型信息的集合。车身结构可概括为“三围一顶”。造型特征主要体现在前后侧围和顶面。造型特征又有主次从属之分 [3]。

如图所示，主特征是指造型的主要构成部分，不依赖于其他特征生成。例如车侧轮廓、车顶轮廓和前脸轮廓等，都属于主特征。过渡特征是指主特征间过渡部分的造型的特征。例如 A柱、翼子板等，都属于过渡特征。附加特征是额外添加的局部造型特征。例如栅格、后视镜等，都属于过渡特征。这种造型特征分类方法能基本概括车身所有的造型特征。

特征模块，是将造型上所有的特征划分成一个模块。总的特征模块以下，又可根据特征的分类和特征所处的部位进行细分，形成一系列子模块。通过子模块的选配，形成完整的整车造型特征模块。

（2）原型模块

汽车可分为乘用车和商用车。根据不同标准，乘用车又常可分为 ABCD级或大中小微等车型。无论采用何种划分标准，每种车型的车身都有其特殊的比例、尺寸、结构。这是汽车长期发展分化的结果，也是适应各类型汽车专门用途的变化。如下图，是典型的乘用车类型划分。

各大汽车厂商的同类车型产品的造型不尽相同，且不光体现在其特征上。某一汽车品牌往往拥有其独特的设计风格与传统，这使得其某类车型具有独特的、有别于其他品牌的车身比例、尺寸和结构。其车身设计的独特之处，需要大量试验、分析和经验的积累。

造型的原型模块概念的提出，正是基于造型风格理念在车身整体尺度上的体现。本文提出的造型原型，是指某类产品的造型去除其造型特征的核心原始造型。其整体及各部分尺寸比例固定或在可控范围内变动。对某类产品造型原型的获得，可采取聚类分析方法。将造型的原型划分成模块，即原型模块。原型模块可对车身的造型和车辆的总布置产生极大的帮助。原型模块可成为特征模块与功能模块的载体，通过与两者的结合，实现具体的造型设计。

（3）功能模块

车身往往需要拥有某些特定的功能设计。例如行李舱的开启与尺寸设计、车门的开启、后视镜的设计、车灯的光学设计、车身的加长加宽等都包括在此范畴。这些功能设计，都会在原型模块的基础上，给车身带来形态结构的变化。因此将这些功能设计划分为功能模块。

如图 4是利用造型模块划分原理进行的设计实例。在该实例中，本文作者对某款电动概念车进行了逆向建模。然后保持车身造型的原型模块不变，设计出保险杠部位一系列形状改进的特征模块与整车配色的特征模块。完成了对该车的造型改进并制作了样件。

4 造型模块的组合方式

上述模块划分方式形成的模块，实际上属于广义模块中的虚拟柔性模块。其特点之一是在结构上不能进行划分，仅具有 CAD中划分的意义。另一特点是其具有参数化的柔性结构 [4]。柔性模块必须采用柔性接口。造型模块在组合时，需要对模块的参数进行适当调整，需要考虑接口的几何特征和连接特征，例如对曲面的光顺处理等。

5 模块化造型的评价体系

5.1 产品族的概念

平台是产品族的基础。将不同的模块添加入平台中得到的满足用户需求的系列相关产品，构成了产品族。面向用户是造型模块化的原则之一。产品族的批量定制设计是其发展趋势之一 [5]。其中需要解决的问题之一，就是评价及选取模块化设计成果。对造型进行模块化划分之后，对不同的模块设计出一系列模块。从中选取若干模块进行组合，设计出各种产品造型。需要针对这些不同的产品造型建立一个评价体系。

5.2 评价体系的建立

产品的评价体系，一般由四部分构成：目标、原则、指标和方法。对评价目的的表述称为评价目标。模块化造型结果的评价目标，是设计成果能满足市场需求和用户需求，具有一定的可行性。

评判目标实现可能性的原则称为评价原则。评价原则一般有多种。如科学性原则、综合性原则等。评价指标则是具体化的评价原则。评价指标以明确的指标约束产品的各项性能。如图 6，是典型的产品评价指标体系。

产品的评价体系十分复杂，涉及面十分广泛，下文仅对其中的美学属性进行分析。艺术美学属性在造型模块化产品族中占有极其重要的地位，又具有其特殊性。美学属性的评价指标具有一定主观性，人的情感心理在评价过程中起着重要作用。本文认为，造型产品族的美学属性评价指标可分为纯美学因素与用户因素。

纯美学因素是指单纯从美学原理进行考察。考察的内容包括各种美学元素应用的合理性，其具有一定理论基础。用户因素是指从用户审美角度考察各种造型特征的接受度。具体的分类如下。指标确定以后，则要将评价方法展开分析。

5.3 评价方法

现代综合评价方法主要分为如下几类：

（1）专家评价方法。

（2）层次分析法。

（3）模糊综合评判法。

（4）数据包络分析法。

（5）人工伸进网络评价法。

（6）灰色综合评价法 [6]。

对各分析方法特点和适用范围进行分析，选用方法（ 2）为各项指标划分权重。层次分析法（ AHP）是将决策分解，对构成元素采用定性定量分析以得到最优方案。结合美学属性的评价分析其具体步骤。

（1）构建层次结构模型。结合 5.2，实际的层次结构模型如下。

（2）构造判断矩阵。首先，需要对各元素的隶属元素的重要性分别进行两者横向对比。选择 1、3、5、7、9为尺度，依次对应隶属元素 1相对隶属元素 2不断上升的重要性。

4、6、8为中间值。收集若干评价成员打分的综合结果。将结果填入判断矩阵 A中。

得到若干判断矩阵。然后对它们分别进行层次单排序。层次单排序，利用特征根法、和法等方法计算权向量，得到各隶属元对于所隶属元素的相对权重。另外，对判断矩阵需要校核其一致性。

然后可以进行层次总排序。总排序为每个判断矩阵中的元素对于目标层的相对权重。 w（k-1）是第 k-1层 m个元素相对目标的权重。

pj（k）是 k层 n个元素对于其上层元素 j的单排权重。j=1，2，…，m。

是第 k层 n个元素相对目标的权重。

经过逐层计算，即可得到底层对于目标的权重。根据权重的大小，很容易挑选出最为合适的方案。至此形成了完整的造型模块化评价体系。

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6 总结

准则层C安案层D本文首先阐明了造型设计流程。提出了造型模块化的原则，结合美学原理对造型模块进行了划分。将造型模块分为特征、原型与功能模块。还分析了造型模块的评价体系的建立，对实际的车身造型模块化设计具有一定指导作用。

参考文献：

[1]严扬，刘志国，高华云 .汽车造型设计概论[M].北京 ：清华大学出版社，2005：34-40.

[2]BLOCH P. H. Seeking the Ideal Form： Product Design and Consumer Response [J]. Journal of Marketing， 1995， 59（3）： 16-29.

[3]梁峭，赵江洪 .汽车造型特征与特征面 [J].装饰，2013，11：87-88.

[4]高卫国，徐燕申，陈永亮，章青 .广义模块化设计原理及方法 [J].机械工程学报，2007，06：48-54.

[5]王洪伟 .基于模块化的产品族分类与规划方法研究 [D].广州 ：华南理工大学，2008.

[6]杜栋，庞庆华，吴炎 .现代综合评价方法与案例精选 [M].北京 ：清华大学出版社，2008，06：18-19.