基于三维体面的项背智慧——工业产品逆向设计研究

白 淼

（吉林师范大学,吉林 四平 136000）

前言

传统工业设计流程由市场调研、草图风暴、电脑塑模、试用反馈构成，多年来伴随企业生产实践及高校教学推广，已然成为推动工业设计进程的惯用模式。然而，由于设计环境及实现手段的约束，传统设计思维流程的单向性限制了设计师与工程技术人员的协同突破，容易造成解决问题片面或结论单一。因此，依托现代技术进步、材料更新及学科交叉性的逆向思维设计方法展现了前所未有的发展前景，进入了理论研究及实践应用阶段：工业反求工程、医用人体拟合、航空军工探测等领域伴随3D打印、点云数据、快速成型等现代技术，阐释了信息社会全新的工业设计“造物”方式①。具体到艺术设计学科发展中来，逆向思维设计方法引入工业产品设计学科的可行性值得关注与探讨：工业产品设计，其三维体面特性为主要的构成因素，也是设计意图的直观表现媒介。借助拆分成品模型体块空间，细化提取“面”的特性进行重塑与再造，进而重构还原产品模型，达到摒弃设计弊端的目的，不失为逆向设计思维作用于产品设计研究的新视角。因其逆向于传统工业设计流程，即先通过现有三维产品功能定位朝向后，尝试将无效或效率较低的“背面”进行一系列研究，总结出一般过程和遇到的问题；故为工业产品逆向设计的思维范畴内进行的全新界定。

一、逆向设计思维方法——三维体面观

（一）概念提出

提及“面”的概念，日常生活多用来表示部分、方位，是立体物件或意向空间的定位辅助。正所谓“体面互见”，于设计之中深究“面”的存在形式，无非寄托于三维立体形态中，各司其职。而追溯面的本源，从视觉传达设计的二维平面伊始，遵循面数多少的划分形式来界定“体面”与“维度”，不失为一种研究设计思维方法的新视角。一旦将二维平面立体化，如何处理全新洐生出的四个立面，以及其相互衔接，是工业设计或产品设计区别于视觉传达的必经考量，也是工业设计初学者常常感到困惑的表现方法。视觉传达设计考虑肌理、色彩的平面构成，工业设计人员则针对每个三维立面进行结构处理，朝向安排，功能赋予，最终多个空间面组合成综合功能体，决定了产品的终极形态及适用功能，进而决定产品的方向、性格、主次，让使用者依据设计语义解读到产品的正反、项背，赋予产品拟人化的朝向甚至面向，也能提取到与此相对的背面、反面甚至功能暗示。由此提出三维体面观的概念，对于工业产品逆向设计研究具有崭新意义。需要申明的是，本文集中讨论的是从产品“背面”入手的设计思路即工业产品的逆向设计方法，如同所有对立概念一样，“背”面的界定需要参照面的存在方可成立，即与哲学中的“尺有所短寸有所长”相对思辨性同理，当今工业产品造型中依托产品形态学繁荣促使产品视觉新奇各异，诸多形态何以界定前后项背因人因时因态度习惯而各有差异，设计的包容性也体现于此，本文讨论的是明确正反“面”特征的产品剖析，诸多难分前后的产品不在论述范围之内，尊重设计者美好的设计初衷以及其为使用者进行趣味挖掘而保留的空间。

图1 三维体面观的研究模式思维导图

图2

图3

图4

图5

（二）应用原理综述

逆向思维是高层次的逻辑思维延续，其本质仍是层层深入的思考并解决问题，只不过是异于常理的“由果寻因”②。设计依据逆向思维的展开，对现有工业产品或形态进行问题引征及部件拆分，理性分析并回溯至产品设计初期，找出不能与时俱进或实际投产使用的不便与弊端，从而进行调整修正，完善设计再升级。如图1为工业产品逆向设计——三维体面观的研究模式思维导图。由此提出，针对三维工业产品的多“面”特征，任何一个壳体的基本面存在都应有理可循，往往被设计师忽视的产品“背面”，除了承载基本的辅助功能外，一改僵化刻板的“绿叶”衬托主体功能而更值得设计师用心去反思与考量。立体面数的删减，正反面的转换甚至通用，影响的不仅是大众印象中常见的产品使用情景，更加苛求技术的进步及设计师的美学设计思想的综合提高。如减少主义设计师飞利浦斯塔克的设计思想，其精简“辅助面”，增加“有效功能面”的设计目的，应该是工业设计人员考虑的重要内容，同时也是一种设计思考方式。

二、基于三维体面观的“项背”智慧

“背面”的存在，是产品设计区别于视觉传达专业的显在特质，也是工业产品设计中屡遭忽视的部分。特别是基础教学中，多数设计专业初学者往往集中精力重点塑造“前面”，而“侧”及“背”面往往一笔带过甚至不予交待。由此，能否将产品多个立面及相互衔接处处理得当并使其承载功能成为衡量作品完整性的明显指标，这也呈现了产品设计能力的优劣之分。由此我们尝试由逆向设计思维入手，解读工业产品的项背智慧。

（一）项背功能综述

1. 认知心理层面的人机交互可视化

侧背面在传统工业产品中最常用的功能是保障主要功能区的效能发挥。即主要功能区位于产品正面或前面，后面或背面往往以“壳体”角色存在，支撑主体，保护内部元件，保障产品形态及功效完整。如家用电器、数码产品等常规工业产品，其背面设计现状往往是“必须存在”而又“意义单一”。如图2产品结构拆分图，A部分的存在即为与主体功能区（计算器按键）相对的“背面”，通过成品拆分可以列为模具功能单一或设计缺失部分，故可据此提出优化设想。如此逆向设计思维方法可以提高产品的实用性、趣味性，甚至可以改变人们的惯性认知及行为习惯：如直接删减低效存在面做到极简设计的图3；结合人机工学突破正反体面概念的设计图4。设计心理学所关注的创造性思维要求思维的发散与资源的整合。打破固有概念对形象、概念的束缚，实现固化事物的重组与再造③。未来工业产品设计中项背面与新材料的结合设计必然是一个重要创新点，如打破正反局限的U盘设计、球状穹幕的多维体验等。当1984年苹果—马金托什电脑StⅠ（Apple MacintoshⅠ）问世所带来的令人耳目一新的三维体块设计感观时，又有谁会料到如今个人PC的“瘦身”速度已然大大减少了其他几个面的存在空间。历史在螺旋上升中进步，设计也于不断的出新与推翻中使生活更加便捷。摒除产品设计之于使用者基本的功能提供与生理（人机工学）满足，背面设计的经营同时体现心理层面的态度，如图5德国布线的理性精神。在市场主导消费的设计竞争时代，“于无声处”的精工细节与内敛气质更加牵动消费行为，引起设计共鸣。

2. 机器美学视野下的功能综合体

即使我们界定正反往往依据主功能界面所在面定位，工业产品功能衍生之多带来更多正背面呼应的功能机器层出不穷，往往以精密产品居多：如数码相机正面镜头与背面视窗的完美配合，座椅的正面美观与背面舒适度，诸多精密工业机床、显微镜等，工艺越是复杂，技术越是先进，其正反与项背的划分越是不明晰，常会有外行不知如何下手的迷乱态势。我们可以轻松辨别日用产品的正反面，可以借助说明书明确层出不穷的概念产品的摆放朝向，却无法界定和谐号的头尾，大型工业盾构机的正反。总结一个趋势：越能调动所有立体面赋予其功能，越是无法精简舍弃任何面的极致产品，其背后隐藏的技术与科技越是隐秘，越是高精，越是发人深思的综合设计体。正如柯布西耶1923年在《走向新建筑》中提到的“今天已经没有人再否认从现代工业创造中表现出来的美学。那些构造物，那些机器，越来越经过推敲比例、推敲形体和材料的搭配，以致它们中有许多已经成了真正的艺术品，因为他们包含着数，这就是说，包含着秩序。”④由此，进行产品设计初期应该综合考量好产品的功能、技术、使用情景及功能朝向。指导产品设计者删减不必要的立面数量或体积空间，一方面在经济意义上减少模具成本及使用误导；另一方面也是机器美学作用于现代大众的积极回应。增强其“精确、适当、简单、无暇和经济”⑤的制度化，做到无论功能复杂与否，设计者尊重产品面数合理及功能分配，各个承接面承载实际诉求满足的主要或辅助功能，使面的存在皆有其设计智慧。

（二）发展趋势

1. 三维体面无界

现代VR技术让我们领略了超凡意义的“空间”概念，以多维视角突破了“面”的约束，以多维视角、多元扩张来全新介入产品设计，赋予现代工业产品前所未有的表现力与代入感。这无疑也是未来产品设计的发展趋势，即视角切换自由，空间转换灵活，无界与面的遮挡与限制。趋于“把机器的制造与人的需要和愿望充分的结合起来，是新技术发展的一个标志”⑥。现代工业设计中产品的形态逐渐退居技术之后，从德雷福斯1930年设计的电话机到乔布斯的全球iPhone，同一功能产品借助技术的引导其产品形态精简到令人耳目一新的程度，技术革新始终将主要按键功能区面保留（键盘是实物或是虚拟形式），然而侧面背“面”数的精简化趋势显而易见，诠释着工业设计由繁至简的设计趋势。

2. 品牌公关指征

产品侧背面的另一重要特性是伴随市场化消费的特殊现象：背面成为产品标识品牌或重要文字信息所在的参考面。如腕表产品，正面表盘主功能区提供时间，重要品牌信息隐于产品背面。如此形成诸多行为惯性：产品将主要功能区赋予前面位置以便捷操作，而背面记录着最为重要的隐性信息如品牌、设计师、生产商、功能参数、使用价值等。特别是品牌意识日益凸显的当代产品设计中，品牌营销与口碑效应往往在选购参考比重中占比颇大，于是我们常会看到一些有趣的现象：选购产品时往往越过“正面”主要功能区的美观或试用，而去注重翻阅产品“背面”的品牌标志或重要参数。产品背面的设计布局无疑转化为了一种营销手段，在当今纷繁复杂的产品竞争中依托经营设计给生产商的销售战略提供了一席“可塑”之地，推进商业上特定服务目标的目的实现。

3. 模块化重构

模块化已是绿色产品设计的老生常谈，借助体面概念讨论其模块扩展的更多可能性。系统观指导下的模块化设计理念为新的设计思维方法，其系统存在中的作用或系列产品中的模块实质是一种可拆分重组的零部件。因此，模块化具有固定的通用接口或衔接面以保证模块的互换性。由此产品设计的侧背面作为“固定衔接面”是多数设计师的最佳选择，既可增加产品面的使用几率与存在意义，又可实现背面的有效遮挡使正面功能区得以最大化展示。诸多模块化产品的衔接面往往锁定“背面”，借助背面功能的预留，实现随时随地迎合需求的模块重组，负负得正，功能扩展。由此通过模块化设计打破单一的前后面的概念，产品的互通互换或拆卸维护，是转化经济效益的目的之一。如产品背面使用状态的转换课题，包含普适使用的人机尺寸、感知觉特征，故结合设计心理学等课题展开，研究产品设计流程中对空间面的突破、拆分、重组、合理利用等是极具延展性的交叉课题，也为工业产品设计的逆向思维提供一种新模式。

4. 产品视觉性服务

虽说三维体面的概念之于视觉传达设计较为陌生，但如今借助视觉符号、视觉文化为主流的审美价值标准时代下，工业产品设计作为体面综合的设计媒介，其经营与安排背负着更多元的大众审美判断。面数越多，设计师面对的视觉指向性考量风险越大。反之，面数精简，视觉审美中安排的主体功能、信息传达、品牌传达、留白构成等方面也同样期待消费者视觉审美的认可。我国设计教育推进大众审美品位及视觉包容度的提升，同时面对全球化设计视觉文化的涌入，以功能造型为主要任务的工业产品设计也亟需提高设计吸引力以迎合大众日益提高的认知阈限。各个面所承载的功能是否可以借助造型语义顺利符合消费者生理习惯及心理诉求，成为工业产品视觉性的重要内容。视觉上的简洁，功能上的明确使人们更容易接受产品，这即是产品设计易用性的课题。由此，工业设计的视觉转向预示着产品需要为视觉注入一些新的内容，视觉将成为“新感性”系统中的重要因素，与“新感性”共同来引领工业设计的未来发展。

结语

通过对计算器背面逆向设计举例，本文探讨了“项背”策略在产品设计中的重要作用，分析了现有问题，研究了“项背”面反求优化方案的发展趋势——超越三维体面观念的协同一体化及工业模块中“项背”立面的积极应用，在工业设计中的适用范围和应用价值。丰富了现有的逆向设计理论，展示了三维体面视角下独特的“项背智慧”，促进工业设计者的设计实践及思维创新。■

注释:

① 卢碧红，曲宝章.逆向工程与产品创新案例研究[M].北京：机械工业出版社，2013：12-25.

② 柳沙.设计心理学[M].上海：上海人民美术出版社，2012：100-105.

③ 唐纳德·A·诺曼.设计心理学[M].北京：中信出版社，2003：189-192.

④（法）勒·柯布西耶.走向新建筑[M].陈志华，译.西安：陕西师范大学出版社，2004：77.

⑤ 徐恒醇.现代产品设计的美学视野——从机器美学到技术美学和设计美学[M].北京：北京大学出版社，2016：12-25.

⑥（美）芒福德.技术与文明[M].陈允明，王克仁，李华山，译.北京：中国建筑工业出版社，2009：12-25.