城市環(huán)境設施的模塊化設計研究

王 煒

(江蘇建筑職業(yè)技術學院建筑設計與裝飾學院 江蘇徐州 221116)

城市快速發(fā)展促使城市的功能日趨多樣化，而城市環(huán)境設施作為生活品質的體現(xiàn)備受人們關注。環(huán)境設施已成為社會生活和城市環(huán)境中不可缺少的部分。所謂環(huán)境設施是指城市公共環(huán)境或社區(qū)環(huán)境中給人們生活提供便利的條件或保障的各種服務設施系統(tǒng)以及相應的識別系統(tǒng)[1]。環(huán)境設施設計本質上是一種人工創(chuàng)造的行為，設計成果從這種角度看就是一種產(chǎn)品，具備產(chǎn)品設計的屬性。而模塊化設計又是現(xiàn)今產(chǎn)品設計的主流方向之一，鑒于此，城市環(huán)境設施的模塊化設計研究就顯得尤為重要了。

1 城市環(huán)境設施的產(chǎn)品要素

(1)形態(tài)——環(huán)境設施的形態(tài)是由設施外形和內(nèi)在結構顯示的，是由外及內(nèi)的表現(xiàn)形式。

(2)尺度——度量設施的功能和形態(tài)與空間的相互關系，尺度無所謂大小，重在適合。

(3)體量——包括設施外形大小所占的空間體量，與環(huán)境相互作用;也包括內(nèi)部構造和體積，與功能相互關聯(lián)。

(4)結構——既是實現(xiàn)功能的基礎，又是形式的受者，受工藝、材料、環(huán)境等多方面制約。

(5)位置——既指環(huán)境設施上多種功能的相對位置關系，也指設施在環(huán)境中的位置。

(6)功能——是指設施產(chǎn)品具有的效能和被接受的能力，實現(xiàn)功能是設計的最終目標。環(huán)境設施只有具備功能才能進行生產(chǎn)和使用，往往通過功能分析和設計來實現(xiàn)功能目標的設計。

2 城市環(huán)境設施的標準化變革

目前，在我國來說，城市的環(huán)境設施從設計到生產(chǎn)分屬如規(guī)劃設計、景觀設計、藝術設計、工業(yè)設計以及生產(chǎn)企業(yè)、個人工作室、作坊等等不同的行業(yè)和部門;它們之間缺乏有機的聯(lián)系，加之國家也沒有明確統(tǒng)一的標準，環(huán)境設施的設計生產(chǎn)局面較為混亂。

此外，部分從業(yè)人員片面追求基于客戶的個性化要求和藝術性的表達，從而忽略了環(huán)境設施設計的質量和社會效益，對標準化、統(tǒng)一化設計關注度不高，對設施要素的設計不規(guī)范，甚至錯誤。

因此，我們必須樹立和普及環(huán)境設施設計的標準化意識。根據(jù)城市環(huán)境設施的不同層次、特征和類別，以整體優(yōu)化為目標，制定、發(fā)布和實施標準，獲得城市環(huán)境的最佳秩序和社會效益，形成整體的標準化效應。

標準化環(huán)境設施設計可以保證和提高設施產(chǎn)品的質量，保護社會公共利益;能簡化設施產(chǎn)品品種，加快設計生產(chǎn)過程，并擴大設施產(chǎn)品零部件的通用性，降低生產(chǎn)成本;還能促進新技術、新工藝、新材料的推廣和科研成果的轉化，便于交流和互相學習借鑒。

環(huán)境設施標準化設計的出發(fā)點在于其對象的系統(tǒng)性和標準性，應逐步構建完整的標準化設計體系，進而使得環(huán)境設施的結構標準化、材料標準化、零部件標準化、生產(chǎn)工藝標準化;最大限度地發(fā)揮設計優(yōu)勢，保證設計質量，同時簡化生產(chǎn)管理，便于客戶配套使用環(huán)境設施產(chǎn)品，避免同類產(chǎn)品的混雜。

3 城市環(huán)境設施的模塊化設計

模塊化設計技術是由環(huán)境設施產(chǎn)品標準化的需求而孕育的。一方面利用標準化來降低成本、提高質量，另一方面還要進行創(chuàng)新來滿足客戶的個性化定制需求。模塊化設計可以在標準化、通用化產(chǎn)品的同時提供多樣化配置，目前已經(jīng)在機械制造、家具設計等領域廣泛應用，那么為什么不能運用到城市環(huán)境設施設計當中來呢?

3.1 城市環(huán)境設施模塊化設計的內(nèi)涵和特點

模塊化應從基本單元開始，組建構筑基礎模塊，方便快捷。(圖1)是普通的兒童玩具七巧板和魔尺，將形狀、大小、顏色不一的基本體塊進行不同的搭配、組合、造型。這種模式就是最簡單、最基本的模塊化概念。

將這一思想應用于城市環(huán)境設施的設計中，便于整體規(guī)劃，提高使用效率，也是未來城市環(huán)境設施發(fā)展的趨勢。

城市環(huán)境設施模塊化設計是對一定范圍內(nèi)不同規(guī)格、功能的設施加以分析，進行模塊劃分，設計出系列功能模塊，通過對不同模塊的選擇和組合，形成新的環(huán)境設施的過程[2]。此外，還可通過模塊改型、增減、改變結構或附加裝飾要素等手段形成新的城市環(huán)境設施品種。

城市環(huán)境設施模塊化設計成果具有互換性強、便于維修;質量好、成本低、避免多品種不同批次的加工矛盾;設施產(chǎn)品設計生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢和特點，使得環(huán)境設施產(chǎn)品對市場快速變化的應變能力大大增強。

3.2 城市環(huán)境設施模塊化設計的方法

模塊化設計應把握的原則是力求以少量模塊組成盡可能多的產(chǎn)品，在滿足要求的基礎上使城市環(huán)境設施性能穩(wěn)定、結構簡單、成本低廉。一般應經(jīng)過市場調研分析、模塊劃分和模塊選擇組合三個階段。

圖1 玩具模塊化

3.2.1 模塊化市場調研分析

城市環(huán)境設施模塊化設計市場調研主要以分析使用需求為主，必須針對一定的空間環(huán)境，定位準確，同時調查市場的需求量，分析設計的可行性。

調查分析的主要方面包括:①現(xiàn)有環(huán)境設施的功能、性能、造型及參數(shù);②現(xiàn)有環(huán)境設施的價格、壽命、維修情況及需要改良的性能和結構等;③采用新材料、新工藝的可能性和關鍵技術;④分析劃分城市環(huán)境設施模塊，并討論合理性。

城市環(huán)境設施的設計是以使用需求為基本依據(jù)的，在模塊化設計開始之前，必須進行充分的調研分析和準備，并進行詳細的規(guī)劃設計。

3.2.2 模塊的劃分和建立

模塊化設計應以少量模塊組成盡可能多的產(chǎn)品，在滿足要求的基礎上使城市環(huán)境設施性能穩(wěn)定、結構簡單、成本低廉。因此，如何科學劃分模塊是模塊化設計的一項重點工作。既要使生產(chǎn)和管理方便，又要避免組合模塊時產(chǎn)生混亂，還要兼顧模塊系列的擴展性和變型后的輻射作用。模塊劃分是否合理對模塊化環(huán)境設施的外觀、性能、通用性和成本有著重要影響。劃分主要采用基于用戶需求的方法，如(圖2)所示。

圖2 基于用戶需求的模塊劃分方法

一般來說，并沒有統(tǒng)一的模塊劃分原則，研究對象不同，側重點不同，劃分的模塊也就不同。模塊劃分時，要考慮模塊的通用性、可操作性和實踐性，應有利于模塊的延續(xù)，避免重復勞動，還必須系統(tǒng)分析城市環(huán)境設施使用周期的各個階段。劃分后的模塊應盡量簡單、規(guī)范，相互聯(lián)系也盡可能簡化。

盡管模塊劃分的意圖各有不同，但從城市環(huán)境設施加工、生產(chǎn)周期角度看，都是針對生產(chǎn)周期中一個或幾個特定階段的。因此，可以根據(jù)模塊劃分周期的具體階段，劃分為:設計模塊劃分、制造模塊劃分、使用維修模塊劃分和回收模塊劃分，如(圖3)所示。

圖3 城市環(huán)境設施的模塊劃分周期示意

3.2.3 模塊的選擇和組合

圖4 模塊化設計流程

模塊組合必須以準確的城市環(huán)境設施尺寸數(shù)據(jù)為依據(jù)，合理確定模塊化設計所覆蓋的城市環(huán)境設施種類和規(guī)格，形成新的環(huán)境設施產(chǎn)品。在模塊選擇上，如果種類、規(guī)格過多，城市環(huán)境設施的應變能力會增強，但設計難度和工作量也隨之加大;反之，覆蓋的種類和規(guī)格過少，環(huán)境設施產(chǎn)品的適應性會受到極大限制。因此，如何選擇模塊、選擇多少模塊是城市環(huán)境設施模塊化設計的關鍵所在，其流程如圖4所示。

在建立環(huán)境設施的模塊化系統(tǒng)中，模塊的選擇和組合就是環(huán)境設施的模塊化設計流程。設計者首先要根據(jù)使用需求進行設施的功能分析，然后從建立的模塊系統(tǒng)中選擇相應的模塊，組合成滿足功能的環(huán)境設施產(chǎn)品。模塊的選擇和組合是模塊化設計實施的最后也是最關鍵的一步，直接決定著城市環(huán)境設施的質量。

此外，值得一提的是，模塊化的城市環(huán)境設施不是整體式結構，而是由模塊構成的組合式結構，其組合方式主要有:

①直接組合。按模塊化系統(tǒng)提供的組合方式，直接進行模塊間的組合，對于屬于同一模塊化系統(tǒng)的產(chǎn)品系列中的模塊比較適用。

②改裝組合。當模塊接口結構與所要連接的其他模塊不匹配時，需要對該模塊的接口結構進行調整使之匹配于所要連接的其他模塊接口。

③間接組合。采用這種組合方式主要有兩種情況:一是根據(jù)產(chǎn)品布局的要求不宜采用直接組合方式的;二是采用了不屬于本模塊系統(tǒng)的其他模塊，不可能進行直接組合的。間接組合需要設計專用的連接構件，按照總體要求把各個模塊固定在相應位置上。

4 結語[3]

模塊化設計的理念在其他很多領域已經(jīng)運用的非常廣泛，因其存在著巨大的技術經(jīng)濟價值和社會價值。當前城市環(huán)境設施的模塊化設計應用比較局限，尚未形成系列化系統(tǒng)化的完整體系，所以模塊化設計在城市環(huán)境設施方面有著廣闊的前景。其意義主要表現(xiàn)在:模塊化設計能滿足環(huán)境設施的快速設計，提高生產(chǎn)效率;可以促進環(huán)境設施的更新?lián)Q代，增強產(chǎn)品應變市場的能力;還可以有效的提高系列化環(huán)境設施產(chǎn)品的標準化、通用化程度;在滿足人們使用需求的同時有利于展現(xiàn)城市的整體形象。

由此可見，模塊化城市環(huán)境設施設計作為一種適應現(xiàn)代化生產(chǎn)和生活的設計形式，是解決城市環(huán)境設施功能多樣化、需求個性化、生產(chǎn)標準化、裝配靈活化的有效途徑，隨著研究的深入和擴展，模塊化的城市環(huán)境設施設計將擁有更為廣闊的發(fā)展空間。

[1]王朝俠，梁浩，朱彤.城市環(huán)境設施設計的地域性因素[J].中國輕工教育，2010(1):14.

[2]楊正，楊克修，楊凱華.城市公共設施的模塊化設計[J].包裝工程，2006(10):226.

[3]孫倩.模塊化景觀設施的設計研究[D].南京:南京藝術學院，2013:79-80.