基于批量定制的圆竹家具减量化设计研究

逯新辉 陈 硕 何 莉 欧志弘

（四川农业大学林学院，四川 成都 611130）

竹材具有生长迅速、成材周期短、质轻易加工、力学性能优良等优点[1-4]，同时还是独特东方美学的载体，如今被广泛应用于家具设计和室内装修中[5]。竹家具按竹材形式可分为竹集成材家具、重组竹家具和圆竹家具等[6]，其中，圆竹作为最易获取的天然材料，在我国家具中的应用历史悠久[7]。但目前相关学者对于圆竹家具的创新研究主要集中在产品的外观造型和连接工艺上，或是从传统文化的视角出发，通过增加文化符号来提升家具的文化认同感[8]。由于圆竹家具是以天然竹段为主，配以竹条、竹篾等辅助材料，通过特定的加工工艺制成的家具[9]，相较于竹集成材家具而言，圆竹家具受传统手工生产技术制约，难以进行标准化的批量生产，且成品均为固装式家具[10]，增加了后期的包装运输成本。同时，现有产品在设计创新上的缺失，导致圆竹家具同质化现象严重，降低了产品的附加值。在我国家具向大批量、大规模、定制化、智能化、绿色化发展趋势的引导下[11]，以批量定制理念为理论基础，利用减量化策略来优化圆竹家具的设计创新，这对于极度依赖手工技艺的圆竹家具产业而言，有着重要的意义。

1 批量定制对圆竹家具减量化的驱动因素

批量定制驱动圆竹家具减量化设计的思路如图1所示。减量化可以降低工艺难度，在优质、高效、低成本的前提下，通过配合批量定制的柔性化生产技术来促进产品创新，满足用户对产品个性化、多样化的需求。

图1 批量定制驱动圆竹家具减量化Fig.1 Batch customization driving reduction in raw bamboo furniture

1.1 通过批量定制的柔性化实现产品多样性

批量定制理念的核心是以产品多样化来满足用户个性需求的大规模生产[12]，是以用户需求为驱动的优质、高效、低成本的个性化产品生产模式[13]。批量定制是大批量生产和个性化定制的有效结合。由于批量定制能够按需求进行生产，减少了大规模生产的需求，因此可以在一定程度上减少资源消耗和对环境的影响[14]。

圆竹家具的批量定制强调生产过程的标准化和适应性。依照这种理念，可将圆竹家具部件分为标准化部件和适应性部件两大类。在批量生产标准化部件的基础上，通过定制适应性部件提供差异化的产品解决圆竹家具市场同质化现象。

1.2 通过批量定制的规模生产促进减量化

减量化是指在保持或提高产品或服务质量的同时，通过减少材料使用、简化产品生产流程等手段，以达到减少成本输出、防止污染和保护生态环境的目的[15]。

对家具进行减量化设计，应用批量生产等技术以实现材料、人工消耗的降低[16]。在圆竹家具的创新设计中，减量化可以通过批量生产来优化生产技术，采用标准化部件提升生产效率、减少成本，降低生产中对手工技艺的过高要求，摆脱传统手工技术因素对圆竹家具发展的制约。

2 基于批量定制的圆竹家具减量化设计策略

利用批量定制可通过产品的多样性和生产的便捷性来实现减量化，从设计、生产制造、运输到使用、回收的生命周期角度分析，这种多样性和便捷性主要体现在设计创新、工艺优化、包装改良等方面。就圆竹家具而言，减量化体现在标准化部件和适应性部件的创新设计上。在批量定制的视角下，可通过分析生命周期中的相关设计、工艺和包装之间的关系，来促进圆竹家具的减量化设计 （图2）。

图2 基于批量定制的圆竹家具减量化设计因素分析Fig.2 Analysis of factors in reduction-oriented design of raw bamboo furniture based on batch customization

2.1 设计减量化

设计减量化旨在生产简洁、好用、耐久的产品，突出产品设计的灵活性，并借助批量定制的柔性化生产技术而实现。

2.1.1 满足用户个性化需求

现有圆竹家具形式单一，不能充分满足用户的个性化需求。因此，需要在批量定制理念下研究用户需求，给用户提供可拓展、编辑的产品，创造更多的选择自主性，使用户参与到大规模定制的技术与组织之中[17]。

2.1.2 标准化、成组技术的运用

标准化可以提高生产效率，而成组技术是实现圆竹家具批量定制的技术基础，通过成组技术发现零件之间相关性，并按照相关性将零件分类形成零件族，建立生产单元[18]。研究圆竹家具结构形式，根据成组技术分析相似形零部件，并将零部件分为标准化部件和适应性部件，从而形成可变型的产品模型。同时，结合用户的需求，进行产品快速配置来提高生产效率，从而达到减量化的目的。

2.2 工艺减量化

工艺减量化是在保证家具简洁、耐久的前提下，不仅要减少家具零部件和连接件数量，而且还要减少其规格和部件种类，并通过成组技术，尽量将同一功能中的多个零件合二为一[19]。

2.2.1 轻技术化

传统圆竹家具多以作坊形式存在，使用的生产工具相对简单，但对制作技巧的要求更高，限制了圆竹家具的普及。圆竹家具生产中的轻技术化是指在传统竹家具生产工艺和技术的基础上，引入现代化设备和流程，运用先进技术手段提高生产效率、降低成本并保持产品质量的趋势。

2.2.2 优化连接工艺

连接件是家具的“关节”，直接影响家具结构的稳定性[20]。随着新型材料的广泛应用，近年来众多学者提出了既能提升圆竹家具耐久度，又能满足标准化生产的圆竹结构形式，主要包括局部注塑制榫、局部注塑预埋五金件、金属套管连接、填木连接等[21-25]。从圆竹家具减量化的角度创新连接结构、优化连接工艺，可提升家具质量、简化专配流程，在提高家具生产效率的同时，增加了家具的稳定性和使用寿命。

2.3 包装减量化

传统圆竹家具多是以固装为主要结构的不可拆卸家具，这在无形中增加了包装运输成本。因此，需要从源头减少包装用材，实现包装减量化[26-28]。

2.3.1 包装形式减量化

包装形式减量化是将立体的产品拆分为平面化的部件，以达到减少运输体积的包装手段，其代表是宜家提出的平面封装理念。包装形式的减量化要以家具具备拆装式、折叠等结构为实现基础，具有节省包装材料、提高空间利用效率以及降低成本的优点。

2.3.2 包装材料减量化

包装材料减量化的内涵在于充分利用“次材”和边材、回收利用“弃材”，即对材料进行“高值化”利用，并形成独特的审美形式[29]。传统家具包装使用的材料多且不环保，一次性包装不但产生大量的固体废物，其较大的体积也浪费了物流资源。圆竹家具的包装可通过减少包装材料种类、赋予包装更多的使用功能来减少包装造成的资源浪费。

3 圆竹家具减量化设计实例

如图3所示，笔者以标准化部件和适应性部件的创新设计为切入点，设计了一款多功能圆竹家具。用户可根据不同需求来选择相应的部件，分别组装成椅、桌、架三种使用形式，其基本部件如图4所示。部件A和部件B为批量生产的标准化部件，部件C为可根据需求定制的适应性部件。部件A采用竹材碎料模压加工而成，部件B为批量生产的五金连接件，部件C采用圆竹径材加工而成。

图3 可根据需求定制的多功能圆竹家具Fig.3 Multi-functional raw bamboo furniture customizable to specific needs

图4 多功能圆竹家具部件构成Fig.4 Components of multi-functional raw bamboo furniture

3.1 设计减量化的应用

设计减量化一方面体现在以标准化、成组技术为基础来提高圆竹家具的生产效率，另一方面则体现在如何满足用户个性化的需求。图5是通过一定数量的标准化部件和适应性部件组成不同圆竹家具的示意图，用户可以根据需求选择并组装家具，以实现圆竹家具的差异化。

图5 部件到家具的组合示意图Fig.5 Component to furniture assembly schematic

3.2 工艺减量化的应用

通过部件连接形式的创新来降低圆竹家具的组装难度。在本案例中，利用标准部件B来简化圆竹家具的连接结构，从而降低对手工技术的依赖 （图6）。由于竹材空心且握钉力较差，为了保证部件B与部件C连接的可靠性，对圆竹部件C的端头、开孔等位置预先进行注塑处理来强化连接，通过结构的轻技术化来提高家具强度和生产效率。

图6 部件连接方式Fig.6 Component connection method

3.3 包装减量化的应用

拆装式的平面封装技术缩小了包装空间。如图7所示的圆竹桌子，其使用时的体积为0.157 m³，采用平面封装之后的包装体积为0.015 m³，实现了包装形式上的减量化。部件A是集包装与家具功能为一体的特殊部件，在作为包装材料的同时，消除了产品和包装之间的功能界限，成为家具自身的一部分，让产品具备包装需要的保护性、减量化和良好的用户体验等设计目标。同时，部件A采用竹材回收废料加工而成，实现了材料的“高值化”利用。

图7 使用状态与包装状态体积比较Fig.7 Volume comparison between used and packaged state

4 结语

批量定制理念下的圆竹家具减量化设计研究，可从批量生产标准化和定制生产柔性化出发，通过圆竹家具在设计、制造工艺与包装运输的全流程实现减量化，即实现圆竹家具设计中标准化部件和适应性部件的创新结合。对圆竹家具进行减量化的研究，可促使圆竹家具的形式创新和工艺优化，从而拓展产品功能、降低工艺门槛、提升生产效率，为竹家具的可持续发展提供了新思路。