关于标准化与多样化矛盾的理论研究——面向大规模定制的室内装饰装修

面向大规模定制的室内装饰装修 关于标准化与多样化矛盾的理论研究

——面向大规模定制的室内装饰装修 【摘要】近年来，大规模定制作为室内装饰装修业企业由传统生产模式向现代化生产模式转型的重要举措，得到政府的大力提倡和行业内的高度重视。但装饰装修业中的大规模定制是一个新领域，尚存在许多具体问题，如标准化与多样化之间矛盾的问题等。如何针对大规模定制这种新的生产模式，确立新的设计思路，设计出具备适应性的装饰装修部件，关系到室内装饰装修行业的现代化进程。本文借助分形几何学、几何拓扑学以及模糊数学理论的方法，对如何解决装饰装修部件工厂化生产中标准化与多样化间的矛盾作了理论上的探讨。 【关键词】大规模定制 室内装饰装修 标准化 多样化 几何学

在我国，大规模定制①虽已广泛运用于电子产品、家具、汽车、乃至飞机制造等行业，但对

于室内装饰装修业来说，尚处于探索阶段。 要实现室内装饰装修行业的大规模定制，离不开工厂化的标准产品及现场的装配式施工。如何针对装饰装修的行业特点，在工厂化生产中实现标准化、多样化的统一，充分发挥这种生产模式带来的种种利好，是我们必须重视的问题。解决标准化生产与多样化需求之间矛盾的方法触及很多层面，既有政策、管理层面的方法，也有设计、制作层面的理念，还有运作、实施层面的措施。本文根据工厂化生产中出现的标准化与多样化的矛盾问题，借助现今发展较为成熟的有关学科中的分形几何学、几何拓扑学知识、以及模糊数学理论，探讨如何用极少的部件模块组合、装配成极丰富形态的可能性，试图对室内装饰装修大规模定制满足装饰装修多样化、个性化的需要提供理论依据。

一、分形几何学 分形几何学（fractal geometry）兴起于上世纪七、八十年代，是一门研究客观事物自相似性的学科。根据分形几何学的观点，在一个有稳定层次结构的系统中，整体与局部在形态、功能、结构以及信息等方面具有统计意义上的相似性，即自相似性。一个由诸多部分组成的整体，我们能从整体呈现出来的状态中找到部分的身影，如图1所示，一棵成年大树，其树杈形态总是不断的重复，大到树的主干，小到树叶的筋脉，分叉的形态贯穿始终，这就是大树的自相似性。分形几何研究的是事物的规律性和秩序感，可以将不规则的复杂物体简化，归纳出构成复杂物体的基本单元；分形几何用生成的观念研究对象，可以将一个简单事物演化成多种多样的复杂事物。

图1 成年大树的自相似结构

① “大规模定制”（Mass Customization）是美国学者斯坦·戴维斯（Stanley Davis）于1987年在《未来理想》一

书中首先提出并命名的新概念。5年后，约瑟夫·派恩（B.Joseph Pine Ⅱ）出版专著《大规模定制——企业竞争的新前沿》，详细描述了企业正在进行的这样一场转变——从大批量生产标准产品转向有效地提供满足单个客户想法和需求的产品和服务，即产生了“大规模定制”的崭新制造模式。 - 1 -面向大规模定制的室内装饰装修 用分形几何学的观点指导图形变化，可以从一个基本形衍生出各种形式。如图2所示，是以一个正方形为基本元素，以单边的2倍、2.5倍、3倍基数依次增长得到的图形变化，它们组合后可以得到不同的视觉效果，是以单一元素变化出丰富图形的典型例证。

图2 基本图形的分形变化 此外，我们在进行单元模块组合时，可以充分利用分形几何自相似的特性，不仅将单元模块的形式反复迭加，还可将模块单元的组合结构反复迭加，使之成为形态、结构具有高度一致性的模块集合，如图3所示，具有自相似结构的基本单元不断的重复迭加可以演变为风格统一、式样丰富的新形态，这种单元迭加的方法类似于数学上的迭代法②。值得指出的是，我们在室内装饰装

修大规模定制的标准化生产中使用这种迭代法组合装饰构件，也是出于形态的考虑。在对装饰构件基本单元的迭加中，单元的基本形一致，迭加的级数与单元形之间的距离是可以变化的。并且，由于基本形的一致，装饰形态具有关联性和整体性，在迭加的方式的无穷变化下，装饰装修也呈现出千变万化的形态。

图3 具有自相似结构的基本单元的迭代 二、几何拓扑学 几何拓扑学一般简称为拓扑学（topology），它是十九世纪形成的一门几何学分支，虽属几何学范畴，但它与研究对象的长短、大小、面积、体积等度量性质和数量关系都无关，其研究的是几何图形在连续变换下保持不变的性质，这种性质被称为“拓扑性质”。如果我们将传统的欧几里德几何学（即经典几何学）比喻成刚性几何，那么拓扑学则近似于柔性几何。在拓扑学中，没有不能变化的元素——每一个图形的大小、形状都可以改变，只有相对稳定的关系——相邻元素之间的邻接、包含、重合等空间关系是相对不变的。举个简单的例子，根据传统的几何学知识，一个气球从干瘪到充满气的过程中，其上印刷的图案肯定发生了变形，但从拓扑学的角度出发，这个图形是没有发生任何变化的，因为这个气球发生的是拓扑变换，充气后图案的结构关系并未改变，我们可以将这种特性称为拓扑同构性。如图4所示，为一组图形的基本拓扑变换关系，这一组

② 迭代法，也称辗转法，是一种不断用变量的旧值递推新值的过程。

- 2 -面向大规模定制的室内装饰装修 图形虽然形态不同，但拓扑同构。另外在拓扑学中，不论元素间的相对位置如何变化，只要其空间关系不变，它们仍是拓扑同构的，如图5所示。

图4 图形的基本拓扑变换关系——元素变形 图5 图形的基本拓扑变换关系——相对位置变化 一个整体，往往由多个部分组成，如果我们将这些部分分解成为不可再分解的模块，即从层级最低的个体的角度分析，则可以排除组成部品的各个模块的个性特征，仅将其看成是一个组织结构中的节点要素。这些节点的性质、位置经常发生改变，但它们之间的拓扑关系相对不变。在拓扑几何学中，一个有内在层级的构件系统可以看成为二维的动态变化的网络结构，整体的结构形态处于运动中，但各个节点之间的连接关系相对静止不变。研究这个网络结构，首先需要理清结构内的基本关系，如图6所示，是室内设计中构件单元之间的几种基本关系，这样的相加、相去及混合关系可以引发非常多样的形式变化。

图6 构件单元之间的基本关系 在大规模定制的室内装饰装修中引入几何拓扑学的概念，利用其拓扑同构性分析室内设计装饰构件之间的结构关系，主要目的在于将室内设计的形态元素简化，从而提取出需要定制的装饰构件中不变与可变的模块单元，依据各自的特性进行设计与制造。根据上文对拓扑变换图形的分析，比照实现工厂化生产的室内装饰构件的实际结构，可以看出，在同一类型的模块组合中，变化的是单元装饰构件的外形、尺寸以及相对位置，不变的是接口部位的连接。利用分形几何学有利于解决装饰构件如何变化的问题，因为接口形态相对不变，利用拓扑几何学则可以研究接口的标准化问题。如图7所示，是一个层级较低的装饰构件的组成方式，即一个接口、两个构件单元的组合，在接口不变的条件下，我们可以任意更换不同形式的装饰构件模块。

图7 底层级装饰构件的组成方式——相同的接口、不同的构件单元 从系统角度看，接口是指连接各装饰模块单元使其形态能够延续、信息能够传递的共享构件。简单来说，接口就是一个装饰构件系统中各部件间的连接界面通过接口结构实现静态或动态结合。 - 3 -面向大规模定制的室内装饰装修 研究接口即研究接口的形式、尺寸及精度，使其具有兼容性与互换性。接口是装饰构件系统中最能实现标准化、模数化设计与生产的部分，故对接口的形状、尺寸、性能有相当高的要求。依照装饰构件的构造方式，我们可以将平行模块间或子模块与母模块之间的接口分为直接接口与间接接口：直接接口指各模块单元本身带有接口，并能直接将模块的各种信息、参数传递下去的连接方式，并不涉及如何单独使用或处理信息；间接连接指各模块单元通过专门的接口结构进行连接的连接方式，这种接口可对信息、参数进行独立的处理，使相邻的模块能够匹配，这样的接口自身就是一个功能部件，如图8所示。

图8 装饰构件的连接方式 模块接口的连接方式分，现今常用的连接方式有拼接、胶接、榫卯连接、以及铆固、铰链、滑道等五金件连接，对于金属和特殊材料的装饰构件，还需使用焊接以及化学试剂粘结等。其中有利于装饰构件大规模定制的连接方式有榫卯连接、拼接和五金件连接，因为现场装配对接口模块的精度要求很高，在设计和制造这些连接件时，必须严格把握接口的形状和尺寸，允许公差的存在，但需将公差控制在一个合理的阈值内。此外，装配化施工要求模块间的连接均为物理连接，故对接口性能的要求也随之提高，即要求接口牢固、精确。现将装饰构件接口的设计与生产要点归纳如下：形状标准化、规格模数化、性能稳定化、构成模块化、装卸便利化、修配可行化、耗损最小化。 另外，根据格式塔心理学的简洁律原则③，大众对图形的解读是趋于简单、规整的，过于繁

杂的元素势必会削弱装饰形态的整体感，所以将装饰构件的模块单元简化成以一种形态为主、其他形态呈规律性变化，并使组合后的部件更具关联性和整体性。再者，即使接口通用了，也不是任意形态的装饰构件都可以组合在一起的，因此，在组合元素的选择与优化阶段还需要人们的视觉审美介入，以适当控制装饰构件变化的量与度，获得整体统一的视觉效果。

虽然分形及拓扑几何作为系统的数学理论发展时间并不长，但在我国古典建筑及园林设计中，随处可见其运用的身影。以传统的木质窗扇为例，如图9所示，最基本的木质格栅组合成冰裂纹的形态，再根据窗扇外部轮廓的限制进行变化。实的冰裂纹窗格间以虚的矩形窗洞，虚实交替，根据组合方式的不同呈现出不同的窗扇形态。此外，我国古典建筑中青砖铺地、重檐叠瓦的丰富形制更是很好体现出我国古代工匠对分形及拓扑几何法则的独到把握，成为其实际运用的滥觞。如图10所示，简单的方砖可以在不同的砌筑方式下显现出千变万化。

③ 简洁律是格式塔知觉定律中的一条准则，它表明当图形呈现为一组模糊元素（这些元素可以以不同方式阐释）

时，人们往往用视觉上最简单（这里的最简单指的是有较少元素而不是较多元素的排列、具有对称的而不是非对称的结构、以及对格式塔知觉定律的其他准则等的遵循）的方式对这些元素做出解释。 - 4 -