CAID技術(shù)在工業(yè)設計中的運用論文
摘要:信息時(shí)代，市場(chǎng)對于產(chǎn)品的性能、價(jià)格、交貨期的要求更加苛刻�？茖W(xué)技術(shù)對于制造業(yè)的發(fā)展越來(lái)越重要，如何發(fā)揮工業(yè)設計對于增強產(chǎn)品銷(xiāo)售感染力和促進(jìn)貿易發(fā)展的重要作用，CAID技術(shù)在工業(yè)設計中的應用具有重要的意義，可以說(shuō)CAID技術(shù)在工業(yè)設計的應用是工業(yè)設計發(fā)展的里程碑。
關(guān)鍵詞:CAID技術(shù);工業(yè)設計;人機互動(dòng);應用
1CAID技術(shù)應用工業(yè)設計的必要性
CAID技術(shù)即計算機輔助工業(yè)設計技術(shù)，依托計算機技術(shù)和工業(yè)設計理論。工業(yè)設計是從社會(huì )、經(jīng)濟、技術(shù)、藝術(shù)等多種角度，對批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品的功能、材料、構造、形態(tài)、色彩、表面處理、裝飾等要素進(jìn)行綜合性的設計，創(chuàng )造出能夠滿(mǎn)足人們不斷增長(cháng)的物質(zhì)需求的新產(chǎn)品。工業(yè)設計本身就包含著(zhù)技術(shù)創(chuàng )新的潛在要求，產(chǎn)品的創(chuàng )新度直接影響了市場(chǎng)的占有率，工業(yè)設計對于制造業(yè)的重要意義越來(lái)越凸顯。伴隨全球化浪潮，我國的對外開(kāi)放程度越來(lái)越深，為了推動(dòng)經(jīng)濟發(fā)展，我國原有的以OEM生產(chǎn)為代表的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)已不適合我國經(jīng)濟的良性發(fā)展，我國政府高度關(guān)注和支持工業(yè)設計，力爭使工業(yè)設計發(fā)揮增加產(chǎn)品銷(xiāo)售感染力和促進(jìn)貿易發(fā)展的重要作用。我國企業(yè)高度重視CAID技術(shù)，但是我國企業(yè)在CAID設計系統中的人機互動(dòng)模式還沒(méi)有取得較快的發(fā)展。CAID技術(shù)以工業(yè)設計理論為基礎，采用計算機技術(shù)為輔助手段，實(shí)現產(chǎn)品形態(tài)、色彩、宜人設計的美學(xué)原則的量化描述來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)的多層次需求。CAID，即在計算機技術(shù)和工業(yè)設計相結合形成的系統支持下，進(jìn)行工業(yè)設計領(lǐng)域內的各種創(chuàng )造性活動(dòng)。與傳統的工業(yè)設計相比，CAID在設計方法、設計過(guò)程、設計質(zhì)量和設計效率等各方面都發(fā)生了質(zhì)的變化，它涉及了CAD技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現實(shí)技術(shù)、敏捷制造、優(yōu)化技術(shù)、模糊技術(shù)、人機工程等許多信息技術(shù)領(lǐng)域，是一門(mén)綜合的交叉性學(xué)科。傳統的CAD技術(shù)相較于手繪設計方案，通過(guò)計算機來(lái)對產(chǎn)品外觀(guān)進(jìn)行模擬，提高了設計效率，降低了設計成本，但是我國企業(yè)正在努力實(shí)現產(chǎn)業(yè)轉型，力爭實(shí)現勞動(dòng)資源密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)創(chuàng )新型產(chǎn)業(yè)的專(zhuān)項能夠，力爭實(shí)現生產(chǎn)型工業(yè)設計向營(yíng)銷(xiāo)型、策略性型設計的轉型，工業(yè)設計模式的轉化是適應市場(chǎng)需求的變化的結果，隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，市場(chǎng)的需求逐漸品種多樣化、趣味化、個(gè)性化、小批量，傳統的.CAD技術(shù)已經(jīng)不能完全適應市場(chǎng)發(fā)展的變化，CAID技術(shù)不僅為信息時(shí)代下工業(yè)設計交流和溝通提供了平臺，而且因為技術(shù)本身的獨特優(yōu)勢可以使其應對紛繁復雜的市場(chǎng)需求。
2CAID技術(shù)在工業(yè)設計的應用
傳統的CAD技術(shù)通過(guò)計算機和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)對產(chǎn)品的設計進(jìn)行模擬，CAID本身就是計算機技術(shù)和CAD技術(shù)的結合，以工業(yè)設計理論為理論基礎，深入進(jìn)工業(yè)設計的各個(gè)環(huán)節，CAID技術(shù)應用于工業(yè)設計不只是在產(chǎn)品具體設計的應用，而是對設計調研、設計選型、設計評價(jià)、設計制造、設計創(chuàng )新全方位的應用。
(1)設計調研�，F代工業(yè)的設計方向不僅是產(chǎn)品的外觀(guān)設計，而且最重要的是如何讓消費者滿(mǎn)意，消費者對產(chǎn)品的意向成為工業(yè)產(chǎn)品設計所需要首先考慮的，CAID技術(shù)對于市場(chǎng)調研相較于傳統的CAD技術(shù)具有巨大優(yōu)勢，CAID技術(shù)搭建了企業(yè)與消費者，工業(yè)設計和市場(chǎng)需求的信息互動(dòng)交流平臺。CAID技術(shù)通過(guò)對消費者需求和市場(chǎng)需求的把握，有利于產(chǎn)品快速占據市場(chǎng)。產(chǎn)品作為消費者了解企業(yè)的媒介，通過(guò)產(chǎn)品良好的設計，我國企業(yè)可以塑造自己的良好形象，提高企業(yè)本身的核心競爭力。
(2)產(chǎn)品造型。無(wú)論是傳統的CAD技術(shù)還是現在的CAID技術(shù)都注意對產(chǎn)品的設計外觀(guān)的模擬，通過(guò)計算機技術(shù)手段輔助工業(yè)設計，通過(guò)模擬對外觀(guān)進(jìn)行不斷的改變，滿(mǎn)足市場(chǎng)和消費者的需求，保證產(chǎn)品的銷(xiāo)售。CAID技術(shù)在產(chǎn)品選型方面主要包括設計模塊庫的構建、自由曲面造型設計、草圖轉換。設計模塊庫的構建是建立在計算機技術(shù)快速發(fā)展的基礎上，CAD、CAE等軟件系統都會(huì )提供系統模塊，包括工業(yè)設計模塊、概念設計模塊、草圖設計模塊。這些設計模塊的作用都是使產(chǎn)品在設計環(huán)境之間設計時(shí)間的相對降低，提高工業(yè)產(chǎn)品設計效率，自由曲面設計是為了滿(mǎn)足產(chǎn)品設計以人為本的要求，在模塊基礎上提高設計者的設計自由度，使產(chǎn)品在設計上更加自由，不用局限于某種模式的固化，自由曲面設計也啟發(fā)了設計師的設計靈感;草圖轉換是實(shí)現設計預想圖向設計圖的轉換，設計方案的手繪模擬和草圖重建技術(shù)作為草圖轉換的兩個(gè)重要方面，都對設計人員設計詞匯的表達起到了極大的拓寬。
(3)設計評價(jià)。市場(chǎng)調研獲取消費者對與產(chǎn)品的需求意向，設計選型是通過(guò)技術(shù)手段努力將消費者的需求變?yōu)樵O計現實(shí)，但是在設計選型完成時(shí)我們需要設計評價(jià)來(lái)評價(jià)設計選型是否已經(jīng)符合產(chǎn)品設計要求，CAID技術(shù)在工業(yè)設計的設計評價(jià)的應用中，建立了完整的評價(jià)體系，它通過(guò)對產(chǎn)品的材料、成本、技術(shù)可靠性、市場(chǎng)適應性、消費者滿(mǎn)意度等信息進(jìn)行匯總，建立了科學(xué)合理的全方位評價(jià)體系，CAID設計評價(jià)體系包括技術(shù)評價(jià)、用戶(hù)評價(jià)、經(jīng)濟性評價(jià)、環(huán)境安全性評價(jià)、市場(chǎng)效益評價(jià)等，設計評價(jià)的評價(jià)標準都是等于或高于行業(yè)標準值的，保證產(chǎn)品滿(mǎn)足行業(yè)的技術(shù)規范，保證產(chǎn)品的硬性保準是得到滿(mǎn)足的，滿(mǎn)足行業(yè)技術(shù)保準，環(huán)境安全，同時(shí)對產(chǎn)品本身的“軟標準”進(jìn)行高要求，確保產(chǎn)品滿(mǎn)足紛繁復雜的市場(chǎng)需求，同時(shí)具有較高的經(jīng)濟效益。
(4)設計制造。產(chǎn)品的設計在本質(zhì)階段上還未參與消費環(huán)節，只有產(chǎn)品在設計制造完成后才實(shí)現了理論高實(shí)踐的跨域。在傳統的CAD設計技術(shù)雖然通過(guò)計算機技術(shù)輔助進(jìn)行工業(yè)設計，進(jìn)行產(chǎn)品外觀(guān)設計的模擬，但是本質(zhì)上CAD技術(shù)設計數據還是存儲于設計方案中，在具體的產(chǎn)品制造中可能會(huì )因為現實(shí)條件，使設計數據不能完全表現為生產(chǎn)數據。通過(guò)技術(shù)的革新，CAID技術(shù)能夠將設計數據直接轉換為生產(chǎn)數據。我們以數字化裝配為例，三維模擬可以再現產(chǎn)品零件的裝配過(guò)程并將設計資料通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸至裝配后的加工和制造部門(mén)，完成從設計到制造的生產(chǎn)過(guò)程。
(5)設計創(chuàng )新。CAID技術(shù)實(shí)際上是一種人工智能，它可以實(shí)現對設計三要素的進(jìn)行歸納、總結、概括，指導設計實(shí)踐，并通過(guò)模糊評價(jià)，實(shí)現了篩選。設計創(chuàng )新的主體還是設計人員，但是CAID技術(shù)確實(shí)對于具有指導作用，它可以將設計師的創(chuàng )造性思維、設計觀(guān)念、知識見(jiàn)解在科學(xué)的管理程序內實(shí)現整合，最大程度發(fā)揮了人工智能的作用，實(shí)現最大程度的創(chuàng )新化。
3CAID技術(shù)在開(kāi)發(fā)中的難點(diǎn)
CAID技術(shù)本身涵蓋自然科學(xué)和社會(huì )科學(xué)眾多方面，CAID技術(shù)雖然是計算機技術(shù)和CAD技術(shù)的結合，但是本身對于消費心理、市場(chǎng)推廣、產(chǎn)品生產(chǎn)周期等方面，雖然我國的CAD技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，但是CAID技術(shù)發(fā)展的還較為緩慢。
3．1模糊評價(jià)系統開(kāi)發(fā)困難
CAID技術(shù)的亮點(diǎn)在于它提高了消費者的產(chǎn)品設計參與度，它重視消費者的消費需求意向，現代市場(chǎng)的需求呈現出多樣化、個(gè)性化和小批量的特點(diǎn)。市場(chǎng)調研對于產(chǎn)品的選型具有重要意義，可是在實(shí)現產(chǎn)品選型后，如何對初步完成的產(chǎn)品設計進(jìn)行評價(jià)，雖然行業(yè)本身對于產(chǎn)品具有行業(yè)規范和標準，但是本身的“軟標準”卻無(wú)法進(jìn)行系統的評價(jià)，我們將基于產(chǎn)品設計的設計風(fēng)格、設計形式、設計發(fā)展趨勢等感性因素的評價(jià)稱(chēng)為模糊評價(jià)，模糊評價(jià)摻雜了許多感性因素，缺乏明確的評價(jià)標準，如何滿(mǎn)足消費者多元化的個(gè)性需求前提下實(shí)現量產(chǎn)，如何在設計評價(jià)這一模塊建立科學(xué)合理的模糊評價(jià)體系，成為擺在CAID技術(shù)發(fā)展的難點(diǎn)。
3．2信息篩選給CAID技術(shù)帶來(lái)的挑戰
CAID技術(shù)建立的信息平臺可以使設計人員了解消費者的產(chǎn)品需求，可是因為信息過(guò)于龐雜，信息的篩選至關(guān)重要，因為市場(chǎng)、消費者心理等可變因素的不確定性直接導致了設計前期難以確定設計方向，影響設計進(jìn)度，數字化信息平臺給予設計師無(wú)限的創(chuàng )作靈感，但是信息的龐雜也對設計師的經(jīng)驗、敏感度、悟性提出了高要求，如何實(shí)現有效信息的快速提取，較少無(wú)用信息的干擾，實(shí)現信息最大效率整合也是對CAID技術(shù)發(fā)展的要求。
3．3人工智能還需發(fā)展
CAID技術(shù)作為人工智能技術(shù)，可以實(shí)現最大程度的創(chuàng )新型，但是我們不可否認人工智能還存在問(wèn)題，在對設計創(chuàng )新三要素進(jìn)行整合好，如何用數據語(yǔ)言進(jìn)行表達;在設計創(chuàng )新過(guò)程中應遵循的原則和規范;如何在實(shí)現在人工智能和設計師想法進(jìn)行可控的協(xié)調。各式各樣的問(wèn)題擺在人工智能的面前，人工智能的發(fā)展還有很大的發(fā)展空間和困難，CAID在設計創(chuàng )新模塊還有很長(cháng)的路要走。
4CAID技術(shù)的發(fā)展展望
CAID技術(shù)雖然在現階段還存在技術(shù)上的一些難點(diǎn)，但是因為CAID技術(shù)本身具有的巨大優(yōu)勢，它良好的發(fā)展前景還是值得我們期待的，我們根據它現階段的發(fā)展趨勢做出以下的展望。
4．1形態(tài)生成方式的擴展
隨著(zhù)市場(chǎng)的發(fā)展，消費者的需求將對產(chǎn)品設計影響力逐漸增大，CAID的形態(tài)生成方式會(huì )實(shí)現由功能型方式向操作型和基于規則性延伸。實(shí)現設計過(guò)程的模型化，便于設計團隊中掌握不同知識技能的人共享信息模型，由原有的單一設計選擇方案派生多種設計方案，根據現實(shí)情況的變化進(jìn)行方案的輪換;根據終端用戶(hù)的需求驅動(dòng)產(chǎn)品的設計，最大程度滿(mǎn)足特定用戶(hù)對特定產(chǎn)品的特定需求。
4．2可視化和人機交互能力的進(jìn)一步強化
可視化技術(shù)使設計師在計算機上可以提前看到產(chǎn)品生產(chǎn)后的效果，伴隨著(zhù)基于真實(shí)光線(xiàn)物理輻射特性渲染引擎的應用和完善，虛擬產(chǎn)品的表現效果更加接近真實(shí)世界的效果，我們需要不斷提高可視化技術(shù)水平，努力提高可視化精度;CAID的人機交互技術(shù)經(jīng)過(guò)發(fā)展，將不僅僅局限于實(shí)現虛擬合作，而且可以對工業(yè)設計的全過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢查、評估，最大程度發(fā)揮設計人員的積極性和創(chuàng )造性。
4．3基于網(wǎng)絡(luò )的協(xié)同化和系統化
工業(yè)設計的發(fā)展趨勢是協(xié)同設計、智能設計、虛擬設計、全生命周期設計，CAID技術(shù)也將順應這一發(fā)展趨勢進(jìn)行發(fā)展，建立面向設計師的知識庫，發(fā)展本體化的信息共享方式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現數據和知識系統的共享，實(shí)現知識的最大利用化，同時(shí)將其融入產(chǎn)品的全生命周期設計中去。
5結語(yǔ)
隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，市場(chǎng)對于產(chǎn)品設計的影響越來(lái)越大，CAID技術(shù)應有于工業(yè)設計有利于保證產(chǎn)品新穎、個(gè)性、獨特，提高產(chǎn)品在市場(chǎng)的占有率，提高企業(yè)的核心競爭力。雖然現階段CAID技術(shù)的發(fā)展還存在一定的難點(diǎn)，但是本身具有良好的發(fā)展前景，CAID技術(shù)必將革新工業(yè)設計的發(fā)展。
作者:力元 單位:武漢交通職業(yè)學(xué)院
參考文獻:
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