摘要：工业设计中的模型不仅是设计师探索设计的手段，表达创意的工具，也是承接设计与生产的关键环节。模型制作是工业设计教学的必要 环节，针对现代先进制造技术的发展，模型制作课程不仅应更关注设计理念和专业知识的导人，引导学生认识模型作为一种设计手段的意义， 还应加人更多与先进数宇化制造相关的内容和训练，使其攀握数字化加工的知识和技术，从而更好地了解现代生产对产品设计的限制和要求。...

工业设计中的模型不仅是设计师探索设计的手段，表达创意的工具，也是承接设计与生产的关键环节。模型制作是工业设计教学的必要 环节，针对现代先进制造技术的发展，模型制作课程不仅应更关注设计理念和专业知识的导人，引导学生认识模型作为一种设计手段的意义， 还应加人更多与先进数宇化制造相关的内容和训练，使其攀握数字化加工的知识和技术，从而更好地了解现代生产对产品设计的限制和要求。
引言
工业设计中的模型是设计师根据构思和创意，利用不同 的材料、工具和加工方法制作的具有三维立体形态的实体， 与草图、计算机模型并列为工业设计师表达理念的三大手段。 制作模型（样机）一般被看做设计师的必要素质之一。工业 设计的模型大体分为两大类：（1)草模（草案模型），即研究 模型。它是一种简易制作的，在设计过程中用于推敲方案的 模型，通常使用纸板、油泥（黏土)、泡沫塑料等易于加工的 材质手工制成。（2)样机模型或髙仿真模型。它应充分体现 产品的内外部特征，是产品批量生产前的最后验证，用于检 验产品的最终效果，内外配合的合理性和加工可行性，验证 用户需求和市场反映，以及进行产品的前期宣传和推广。
专门性的模型制作是生产方式从手工艺向工业化大生产 转变过程的产物。在手工艺时代，设计与生产是一个整体， 所有产品均以手工或半手工的方式由工匠逐一制成，因此无 需特意制作模型。进人工业化大生产时期，设计从生产过程 中分离出来，二维平面的效果图缺乏体量感和质感，设计师 仅凭借视觉感受和经验预测未来结果，在人机尺度、结构布 局、生产可行性等方面都存在一定风险，实体模型便变得非 常重要。另一方面，从企业的角度而言，为避免产品批量生 产后因缺陷带来的巨大损失，自然选择以样机模型的方 式检验•方案。不仅如此，由于二维图纸缺乏大量生产制 造所需的必要信息，早期许多企业无法直接按照图纸生产具 有复杂曲面形态的产品，设计师提供的实物模型还被作为准 确制造的必要条件。
计算机辅助设计/制造技术(CAD/CAM)出现前，无论 是草模还是样机模型均采用手工或半手工的方式制成，除了 设计师需要掌握一定的模型制作技能外，还出现了专业从事 模型制作的“模型师”。随着CAD/CAM的发展和普及，手 工模型周期长、对个人技艺依赖程度高、准确性低等缺陷越 发显著，基于计算机三维模型的数控模型制作技术出现，并 在20世纪末成为主流，设计师根据构思建立符合工程标准的 三维实体模型，便能以数控加工技术（CNC)或快速原型技 术（RPM)制造与最终成品几乎完全一致的模型样机。这使 得模型制作和最终成品的差距越来越小，验证的可靠性日益 增强。
1.从模型到手板——基于模型制作的产品开 发和设计研究
早期的模A制作依靠手工或半手工的方式，设计师或技 师们完全凭借个人经验、技艺，因而不具有规范的模式和知 识可以随意传授。这一阶段的手板制作可以看作手工艺的延 续，设计师的模型既是设计构思的呈现，也是设计本身的一 部分。尽管设计师预先构思了产品的形态和结构，但经验丰 富、技术超群的模型技师也常常通过制作模型参与设计，有 时甚至能协助设计师改进设计，提髙其美感和生产制造的可 行性，这种情况目前在汽车、家具、陶瓷器皿等行业内仍很
当数字化模型制作技术可以快速、便捷、准确地将电脑 模型转变为髙仿真模型的时候，如同最初设计从制造中分离 出来一般，模型制作似乎也出现了从设计过程再分离出去的 状况，许多设计师开始较少甚至完全不亲自制作模型，并出 现了大量专业制造模型的手板公司。
目前中国设计行业内约定俗成的设计程序基本为：设计 调研、方案设计（ID)、结构设计（MD)、手板制作、协助 量产和包装推广。其中，“手板”即高仿真模型，它是模型在 生产环节中的应用，也是工业设计与批量制造衔接的关键环 节。“手板”也称“首板”、“首版”（MOCK-UP或Proto- type),这个说法自20世纪80年代，从广东建厂的港资企业 中传开，最初主要用于玩具、手机等尺度小、配合要求准确、 造型相对复杂的产品中。直到今天，广东地区仍是全国手板行业最为成熟的地区。早期如其词意而言，“手板”是产品在 批量化制造之前，为了检验其可行性和最终效果而手工制作 的样机模型，后来尽管制作方式已转变为数字化方式，但称 呼沿用了下来。手板有时也不仅仅作为检验设计的手段，有 些时候技师手工制作的模型还将用于翻模，制造模具，因而 “手板”也即为“首版”。
手板以数字化的方式实现设计师的创意，为设计师更准 确地验证设计方案提供了条件，却又进一步使设计师脱离了 生产过程，因而不少学者和设计师开始抵触过分依赖数字化 的模型制造方式。他们提出，西方设计发达的国家，设计师 往往更多地亲手制作产品模型，在与材料的不断互动中，推 敲细节，改进方案，模型不仅仅只是以实体化的方式呈现设 计成果，而是设计的过程和一部分，它比草图、计算机效果 图等表达方式更直观、全面。完全依靠计算机和先进机器的 模型制作，降低了设计师与材料、形态的互动，必然会降低 模型制作的意义和价值。
这一观点部分上是合理的，但也有~些值得商榷的地方。 首先，基于模型制作的设计和研究过程是极富价值的，也是 中国设计师应学习的地方。正如无数设计大师在案例中所展 示的，利用纸、泡沫、油泥等易于加工的材料，他们快速地 制作出一个又一个展现构思的草模，使模糊的设计意图逐渐 明朗并最终呈现出来（如图1)。

但是，探索性的草模不能替代仿真的样机模型。多数情 况下，设计师很难以手工方式达到机器加工的精度，即便能 够达到相似效果，也将耗费大量的精力和时间，反成为充分 思考的障碍。因此设计师摒弃数字化的模型制作，而应区分 阶段，在方案阶段更多利用“草模”进行推敲和思考，在验 证阶段使用数字化手段，快速准确地展现最终结果。
从本质而言，是否使用数字化的模型制作并不影响设计 师与材料、形态之间的互动和交流，而只是表达工具的更新 和进步。如同运用电钻等半自动的工具辅助制作模型，数字 化设备也不过是工具上的更进一步，而今天其导致的所谓 “推敲过程”的缺失，不过是其髙制作成本带来的结果。试 想，在不久的未来，当技术的普及使之成本极大降低，设 计师也自如地运用计算机模型表达创意的时候，是否大量 使用数字化草模，更便捷、准确地推敲设计方案将成为 主流？
现实情况是，尽管为了规避更大损失，国内企业已普遍 将数字化样机作为必要的研发环节，但出于挤压成本、对原 创设计的重视程度不髙等方面的原因，还不能如同国外企业 那样，允许设计师（设计公司）在设计过程中制作多款髙仿 真模型，以实物的形式分析和筛选设计方案。国内多数企业 仅允许少数筛选出来的设计方案才可能以数字化的方式制成 手板，而后也仅在发现存在明显设计缺陷的情况下，才不得 不投人资金制造另一个手板模型。而西方企业则更尊重方案 的比对和研究，愿意资助设计师制作更多不同款式的手板模 型，因而其带来的收益常常不仅为某一款设计方案，而是一 系列的方案储备，甚至一些相关的发明专利。如2001年吉列 公司为开发一款女用剃刀进行了一系列的设计活动，其中用 到了近50项设计和实用工具的专利，意义远超过简单的一款 产品的外观改进设计。可见，为通过实体模型进行设计研究 提供更多的资助和条件将是中国设计水平得到提髙，出现更 多原创设计的必要条件。
2从手工到数字化——工业设计教学中的模 型制作
模型对产品设计的重要性使得从现代设计教育诞生伊 始，模型课程便被设置为教学的必要环节。包豪斯校长格罗 皮乌斯1923年在《包豪斯的理念与组织》中，初次系统地论 述包豪斯的教育组织，便明确提出设置“立体施工图和模型 制作”等课程，要求学生以学徒的方式进人工厂，同时接收 形态导师和手工导师（具有丰富制作经验的技师）的指导。 包豪斯的教育模式奠定了现代设计教育的基础，基于模型对 创意和构思进行实验性探索的模式延续至今，无论是国内还 是国外，几乎所有工业设计专业均开设模型制作课程，学生 的毕业设计基本都要求以实体模型的方式加以呈现。

目前国内院校的模型制作课程大致分为两类，第一类是 专门的模型课，训练学生掌握某类或几类模型材料的加工方 式，主要包括石裔、泡沫、油泥（或黏土）、塑料（ABS)、 木材等。表1显示了笔者所指导的模型制作课程的主要训练内容、时间和成果范例。另一类 是穿插在设计课程或毕业设计中的模型，作为整个设计程序 的一部分，要求学生在完成草图、计算机效果图等环节后， 制作实体模型，呈现设计成果。
从国内现有的模型课教学来看，多数仍保持手工方式制 作模型。由于中国学生动手能力普遍不强，在有限的课程训 练中很难得到本质上的改善，因而只有极少数学生能因此养 成以模®方式进行设计探索的习惯。更多的学生设计师忽视 了模型作为思考和研究手段的重要价值，而只将其作为展示 最终设W•成果的工具，为了获得精细的髙仿真模型，不惜花 费重金在专业手板公司定做模型，对数字化模型的依赖程度 越来越髙，这也导致了最终能够并且愿意运用草模探索设计 的设计师少之又少。
另一方面，尽管近年来多数国内设计院系都购置了快速 原型或数控雕铣设备，但由于设备少，操作时间相对较长， 也很难真正实现学生设计师独立使用这些设备加工模型。这 又导致了国内设计师普遍缺乏数控加工的基本知识和技能， 所建三维模型无法真正用于加工，设计与生产脱节，甚至不 少设计师认为设计师的创意应由负责生产的工程师负责实 现，设计师没有实现产品结构的义务。针对这一情况，自 2009年起，笔者开始尝试指导设计专业的学生运用数控方式 制作模型。学生将设计方案制作为可供加工的实体模型，并 运用Master CAM进行数控编程，尝试CNC手板模型。参与 这一过程的学生设计师在这一过程中真正体验了产品从概念 到开模生产的全部过程，从而也对面向工业生产的设计有了 更深入的了解。

结论
综上所述，实体模型不仅是工业设计师进行设计探索的 重要工具，也是设计进人制造过程的关键环节。模型制作课 程不仅仅只是一门提髙其实践能力的技能训练，更重要是在 于：（1)应使学生掌握以草模方式探索和推敲设计理念的方 法，提髙对材质、形态、结构和加工可能性的认识；(2)为 学生真正进入生产制造领域奠定基础，使其了解现代先进制 造条件对产品设计提供的可能性和要求。针对这些目的，现 代工业设计模型课程不仅应更注重设计理念和专业知识的导 人，还应加人更多与先进数字化制造相关的内容和训练，使 学生掌握基于草模的设计研究方法和数字化模型制作的知识 和技术。