基于模块化的房车内部空间优化设计研究

左莎莎 张久美 林椿松

关键词：模块化;房车设计;空间造型;优化设计

随着我国经济的飞速发展，人民的收入不断增长，对生活质量追求越来越高，对旅游、度假观念的变化，越来越多的人加入到自驾旅游的行列中。而自驾房车旅行是自驾旅游行业中独特的分支，不仅能给旅行者带来旅游过程中的愉快体验，并且还具备移动房屋的功能，在旅行过程中带来移动的家的感觉，因此受到越来越多的关注。房车空间宽敞功能齐全，具备生活需求的基本条件，不受时间、空间、环境的影响而能随心旅行，逐渐得到大众认可，房车市场得到了飞速发展[1]。目前房车是从吉普赛人的大篷车演变而来[2]，经过不断发展，日趋成熟，但是我国房车发展较晚，基本采用引入国外技术，而国外在设计房车之初未考虑我国国情与房车使用的场景，因此在设计上仍有进一步优化空间。目前，模块化设计方法已经得到了广泛应用，并且对提高生产效率、减低生产成本具有显著的作用[3]。文章针对目前我国房车市场存在的不足，提出采用模块化设计方法对房车内部空间进行设计，首先通过对房车内部空间需求分析，划分房车内部功能模块，再对组成功能模块的子部件进行分析，建立相应的部件模型，进行模型库设计，最后根据顾客个性需求，在模型库的基础上，进行内部空间设计，并从人机工程学角度、重心分布角度、色彩搭配角度进行验证，做出相应调整，以此设计既能够满足顾客个性化需求又功能完善的房车。

1 房车概述

房车，简称RV（Recreational Vehicle），意为娱乐消遣型汽车，其定位非常明确，因设计之初考虑此问题，设计了各种不同形式的房车 ，而最终被广泛认可的是具备厨卫功能、起居休息功能，类似房屋的汽车形式，因此将其命名为房车。顾名思义，目前房车是集“房”与“车”功能于一体的交通工具。房车根据使用功能的不同，可以分为民用型和专用型房车。民用型包括旅居车、商务车、移动别墅等，专用型包括移动派出所、采血站、移动医院、环境监测车等[4]。房车作为一个特殊的运载工具，对于使用者有不同的定义，有的将其视为移动的家，有的将其视为大型汽车。随着我国经济发展，越来越多的国人过上了“候鸟”一般的移动生活，早已将房车当成了移动的家，一年之中有大半时间是在车上度过。因此，房车在新时代下所承载的功能和市场需求势必将超越之前，其赋予的精神价值也将比之前更高。

房车依据自身是否有驱动力，可分为自行式和拖挂式两种[5]。自行式房车是自身具有驱动力能够独立行驶，无需外部牵引的房车，因其灵活的特点在市面上较受欢迎。根据外观尺寸、功能结构的不同可分为自行式A、B、C 型。拖挂式房车是本身没有驱动力要依靠额外的动力牵引行驶的房车。拖挂式房车的优点在于拖挂车厢和牵引车辆可以分离，两者独立使用，并且拖挂式房车价格相对较低，和自行式房车相比同等尺寸之下，内部空间更大，但拖挂式房车对于驾驶技术要求更高。拖挂式房车根据外观尺寸、结构功能不同分为拖挂式A、B、C、D 型及移动别墅。无论哪种类型的房车，其内部空间设计均以满足日常生活需求为目标，实现烹饪就餐、休闲娱乐、休息贮存等基本功能，综合自身内部空间，进行不同的布局设计。目前市场上已经推出了许多成熟产品，不同车型虽有考虑自身因素的布局，但从实际使用角度分析，仍然存在空间布局不合理、不符合人机工程设计等问题，并且各个部件未能模块化，单次生产数量小，难以实现工厂批量化生产。因此其生产流程基本与私人定制类似，生产周期长，生产成本高，是目前房产市场普遍存在的问题。因此目前房产价格昂贵，对房车内部空间优化设计，也是目前房车设计中亟需解决的问题。

2 模块化设计解析

模块化设计是指“在对一定范围内不同功能或相同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求的设计方法”[6]。即是产品设计可以针对不同的空间、不同的需求提供不同的服务，用以满足不同人群的需求。模块化设计主要分为两部分：模块划分与模块组合[7]。模块划分就是将产品根据结构功能要求分解成独立模块的过程，模块组合就是根据用户喜好将模块组合成新产品的过程[8]。模块化设计是绿色设计其中一种形式，它的特点是在有限的空间里以不同的形态满足不同使用功能以及便于生产、安装以及后续维修处理等[9]。模块化设计是实现产品多样化、小批量与高效率有效统一的标准化方法，能有效降低企业生产成本、缩短生产周期，快速的为制造企业提供多样化产品。

考虑模块化设计的优点，将模块化设计方法引入房车内部空间优化设计之中，对房车内部空间的各个部分以子部件的方式进行重新排列组合，可以得到新的空间布局，从而满足不同用户的个性化需求 。“模块化”的设计在提升空间利用率的同时也降低了空间的占用率[10]。房车内饰往往存在许多问题，定制化价格高昂、标准化一层不变、 制作工期长、维护不易等，在此背景下，“模块化”设计的优点就更为突出。同时，将可应用的新材料与新技术融入到模块化设计中，根据用户的需求对部分模块进行不断的升级与更新，使新模块能符合用户需求，同时使整体模块不断适应社会的发展，做到整体的与时俱进和可持续发展。

3 模块化设计在房车内部空间优化设计的运用

综合房车内部空间设计存在的问题与模块化设计的同时，采用基于模块化的房车内部空间优化设计方法，对房车内部空间进行优化设计。首先分析当前房车需要考虑的功能，对其进行划分相应的功能模块，再对功能模块进行进一步细分，得到实现相应功能的子部件，以此作为基本的功能模块。在此基础上，构建出房车功能模块库，并且采用头脑风暴方法，尽可能的完善模块库。然后根据市场（或客户）需求，采用模块库模块快速构建基本内部布局，根据需要实现的功能，对各个功能区域进行重新组合，以实现功能模块的复用。在完成内部空间模塊化设计之后，综合考虑人机工程学、CMF、车辆重心分布等因素，对内部空间模块进一步优化设计，满足最终客户需求。

3.1 房车内部空间模块化分类

由于房车不仅是车，更要考虑“房”的特点，并与“车”

的特点相互配合、有机融合。房车功能性强，设施多样复杂，既要满足消费者的个性化需求，也需要考虑法律法规的限制条件，其中空间大小被严格限制，在有限的空间内实现满足需要的功能模块合理布局，是房车设计的难点与重点，也是消费市场最关心的首要问题之一。房车内部空间按照其功能使用不同，将衣食住行及娱乐所需空间进行划分，可分为厨房区域、卧室区域、卫生间区域、休闲娱乐区域。由于不同车型外观尺寸必须在一定范围内，确定房车车型之后，其内部空间大小不超过规定的上限，相比于正式房屋，其内部空间极其有限，因此合理的划分使用区域，尽可能地充分利用每一处空间显得尤为重要。同时房车单品市场保留量较少，其设计制作成本较高，因此有研究者提出将模块化设计概念应用于房车设计之中，对房车内部各个模块进行重新排列组合，得到新的功能区域，实现模块的复用，以节约空间，实现空间的合理布局。同时通过产品部件模块化的设计思路，将设计与生产进一步向标准化靠近，降低设计与制作成本。

根据房车的使用功能不同，将其进行功能分区，可分为卧室区域、厨房区域、卫生间区域以及休闲娱乐区域，在此基础上对各个区域进一步划分为独立功能模块，如图1 所示。独立功能模块具有重复功能，比如储物柜模块几乎每个功能区都有，既可作为厨房碗柜等使用，也可作为卧室区域衣柜以及休闲娱乐区域杂物柜使用。房车功能模块分解设计是实现房车内部空间整体设计的基础。

3.2 房车模块库构建及扩展

房车内部空间设计方案可以根据具体需要做不同的改进，但是其基础为已有模块，前期设计完善的模块库尤为重要。在房车内部空间分解的基础上，采用头脑风暴方法将设计中需要用到的模块尽可能地罗列出来，组成房车模块库。以此减少在下次设计中的重复设计，缩短设计周期。并且运用头脑风暴法可以寻找出所有可能的设计方案，突破设计师人为的主观局限性，创造更多优秀的设计方案。

同时，由于房车受众面较广，各个年龄层的客户都有，每个人的需求不同，所要达到的效果不同，组合的模块也不一样。因此模块库在使用过程中可以随时根据需求的不同增加新模块，也可以删除淘汰的模块，以不断完善升级模块库。

3.3 方案实现

使用三维软件Blender 二次开发功能构建房车模块库管理模块。首先运用三维软件Blender 构建房车内部空间功能区域，如卧室区域、厨房区域、厕所区域、休闲娱乐区域，在每个区域下面运用头脑风暴法罗列出需要用到以及可能会用到的模块件，以此组成一个基础的模块库。比如，卧室区域，根据不同的需要，可能会出现双人床、单人床、上下床、子母床等，如图2。把所有模块件罗列出来，根据市场实际情况，根据已有的款式、规格以及客户自定义建模放入模块库储存，之后根据实际需要和其他模块件进行搭配组成模块组。

模块库建立的前提条件是在市场已有的基础上，以及厂家能够生产标准件的情况下确立。既能满足客户多需求，也能使后期模块组生产顺利。

3.3.1 模块库设计

首先，根据房车功能需求划分功能区，一般为卧室区域、厨房区域、厕所区域、休闲娱乐区域[11]。其次，根据功能区域划分功能模块，每个功能区域都是由无数个小的功能模块组成。根据功能区域的使用功能，进行划分所有功能模块件。再次，设计功能模块的组合方式，功能模块件与其他功能模块件的连接组合方式，是靠拼接、铰接、重合还是其它某种方式进行组合，使之成为一个完整的功能模块。最后，构建完整的房车内部空间模块单元库。此外，根据房车功能区域设计房车部件库，其功能区域有一些会重合，其中使用的模块件也可以貫通两个功能区域，对于这样通用的模块部件在每个功能区域下要单独罗列。

3.3.2 布局设计

首先，根据房车底盘限制选取上装设计的尺寸、区域大小等。

由于房车底盘有小货车底盘、皮卡底盘、卡车底盘等，底盘的不同，决定了房车上装部分的尺寸不同，因此，根据房车底盘确定大致上装部分的尺寸。其次，选取设计库的厢体模块，适配底盘房车的厢体模块。同一款底盘也会有一些尺寸的差异，比如高度差、车身差等。在模块库中存档不同尺寸的车身厢体模块，以便更好的选择。再次，选取设计库的布局模块，设计房车布局。房车布局一般分为前娱乐休闲区、厨房区域、卫生间区域以及后置卧室区域，或者前卧室区域、休闲娱乐区域，卫生间区域、后置厨房区域以及个性化布局等。根据市面上已有的房车内部空间布局以及客户自定义布局，放入房车布局模块中。最后，根据房车内部空间布局选取各个功能模块，在根据需要进行调整。

3.3.3 验证与调整实现方案探讨

1） 根据客户实际人体尺寸，从人机工程学角度进行验证。人机工程学是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科[12]，根据人机工程学理论对所设计房车进行验证调整是重要步骤。由于房车受到车体尺寸限制，以及在有限空间中布置较多设备。以人机工程学作为理论支撑，采用人机工程学仿真方法，对内部空间设计进行验证与调整，最大限度的改善房车内部的空间布局，可以满足用户的需求同时增加舒适性与安全性，体现以人为本的设计思想。

2） 根据房车重心位置限制，对房车重心布局进行验证。房车具有“房”与“车”的功能，内部结构比较特殊，既要合理布局各个使用设备，也要考虑房车重心布置，其重心对于行车稳定性与完全性至关重要，重心过高容易侧翻，重心过低会影响整体布局。为了更好地保证车体的平衡性，一般在设计的时候都选择轻量化设计，即材料轻量化、家具轻量化、车体轻量化。所以在除了轻量化设计以外，房车内部的家电家具布局也要进行相应的调整，不同的布局会使家具的位置有所改变，及车辆的重心也会随着改变。因此，在满足客户需求进行布局调整的同时，也要在后期进行重心的重新计算，以便确定重型家具摆放位置使其具有合理性。

3） 根据CMF 设计理念对房车色彩搭配进行验证。房车空间的色彩大多源于对材料本身色彩、纹理、明度、纯度和色相的处理，因此，材质和色彩两者的搭配相辅相成[9]。房车空间材料分为主要材料和装饰材料，主要材料是生产家具的木材和装饰贴图、软包类的皮革等，辅助材料有金属、玻璃、灯带、大理石、塑料等。材质选择除色彩视觉因素外，还需考虑触觉质感因素，不同视觉色彩和触觉质感会传达不同的心理感受。因房车具有特殊的行驶性，在各类路况下行驶，难免会颠簸，势必会对车厢内的家具造成一定的影响，所以家具所用的材料必需要具备高强度与良好的韧性。

4） 综合调整。根据所选择的空间分布以及模块组合，配上不同的家具家电进行全方位的调整细化，在根据所搭配的模块组进行车辆质心检查，以及整体风格的统一，才能得到符合用户要求的房车内部空间设计。

4 结语

通过建立房车内部空间部件模块库，使客户在最初的选择层面可获得需要的模型部件，不用二次返厂修改。功能模块库以及区域布局模块库的建立，可以满足不同人对于区域布局的个性化要求。结合人机工程学，CMF、重心分析等，验证房车内部空间布局的合理性。文章提出的优化设计方法可解决房车个性化需求和生产标准性的矛盾，对于降低房车价格与提高房车生产效率有一定的现实意义。