CAID技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用論文
摘要:信息時(shí)代，市場(chǎng)對(duì)于產(chǎn)品的性能、價(jià)格、交貨期的要求更加苛刻。科學(xué)技術(shù)對(duì)于制造業(yè)的發(fā)展越來越重要，如何發(fā)揮工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于增強(qiáng)產(chǎn)品銷售感染力和促進(jìn)貿(mào)易發(fā)展的重要作用，CAID技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有重要的意義，可以說CAID技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)的應(yīng)用是工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的里程碑。
關(guān)鍵詞:CAID技術(shù);工業(yè)設(shè)計(jì);人機(jī)互動(dòng);應(yīng)用
1CAID技術(shù)應(yīng)用工業(yè)設(shè)計(jì)的必要性
CAID技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)，依托計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)設(shè)計(jì)理論。工業(yè)設(shè)計(jì)是從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、藝術(shù)等多種角度，對(duì)批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品的功能、材料、構(gòu)造、形態(tài)、色彩、表面處理、裝飾等要素進(jìn)行綜合性的設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出能夠滿足人們不斷增長(zhǎng)的物質(zhì)需求的新產(chǎn)品。工業(yè)設(shè)計(jì)本身就包含著技術(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(shè)計(jì)對(duì)于制造業(yè)的重要意義越來越凸顯。伴隨全球化浪潮，我國的對(duì)外開放程度越來越深，為了推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國原有的以O(shè)EM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(jì)的良性發(fā)展，我國政府高度關(guān)注和支持工業(yè)設(shè)計(jì)，力爭(zhēng)使工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)揮增加產(chǎn)品銷售感染力和促進(jìn)貿(mào)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(shè)計(jì)系統(tǒng)中的人機(jī)互動(dòng)模式還沒有取得較快的發(fā)展。CAID技術(shù)以工業(yè)設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)為輔助手段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品形態(tài)、色彩、宜人設(shè)計(jì)的美學(xué)原則的量化描述來滿足市場(chǎng)的多層次需求。CAID，即在計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合形成的系統(tǒng)支持下，進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的各種創(chuàng)造性活動(dòng)。與傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)相比，CAID在設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)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(xiàn)實(shí)技術(shù)、敏捷制造、優(yōu)化技術(shù)、模糊技術(shù)、人機(jī)工程等許多信息技術(shù)領(lǐng)域，是一門綜合的交叉性學(xué)科。傳統(tǒng)的CAD技術(shù)相較于手繪設(shè)計(jì)方案，通過計(jì)算機(jī)來對(duì)產(chǎn)品外觀進(jìn)行模擬，提高了設(shè)計(jì)效率，降低了設(shè)計(jì)成本，但是我國企業(yè)正在努力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)資源密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)的專項(xiàng)能夠，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)型工業(yè)設(shè)計(jì)向營銷型、策略性型設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)型，工業(yè)設(shè)計(jì)模式的轉(zhuǎn)化是適應(yīng)市場(chǎng)需求的變化的結(jié)果，隨著時(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(tǒng)的.CAD技術(shù)已經(jīng)不能完全適應(yīng)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(shè)計(jì)交流和溝通提供了平臺(tái)，而且因?yàn)榧夹g(shù)本身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)可以使其應(yīng)對(duì)紛繁復(fù)雜的市場(chǎng)需求。
2CAID技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)的應(yīng)用
傳統(tǒng)的CAD技術(shù)通過計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬，CAID本身就是計(jì)算機(jī)技術(shù)和CAD技術(shù)的結(jié)合，以工業(yè)設(shè)計(jì)理論為理論基礎(chǔ)，深入進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，CAID技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)不只是在產(chǎn)品具體設(shè)計(jì)的應(yīng)用，而是對(duì)設(shè)計(jì)調(diào)研、設(shè)計(jì)選型、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)制造、設(shè)計(jì)創(chuàng)新全方位的應(yīng)用。
(1)設(shè)計(jì)調(diào)研。現(xiàn)代工業(yè)的設(shè)計(jì)方向不僅是產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)，而且最重要的是如何讓消費(fèi)者滿意，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的意向成為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需要首先考慮的，CAID技術(shù)對(duì)于市場(chǎng)調(diào)研相較于傳統(tǒng)的CAD技術(shù)具有巨大優(yōu)勢(shì)，CAID技術(shù)搭建了企業(yè)與消費(fèi)者，工業(yè)設(shè)計(jì)和市場(chǎng)需求的信息互動(dòng)交流平臺(tái)。CAID技術(shù)通過對(duì)消費(fèi)者需求和市場(chǎng)需求的把握，有利于產(chǎn)品快速占據(jù)市場(chǎng)。產(chǎn)品作為消費(fèi)者了解企業(yè)的媒介，通過產(chǎn)品良好的設(shè)計(jì)，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(jìng)爭(zhēng)力。
(2)產(chǎn)品造型。無論是傳統(tǒng)的CAD技術(shù)還是現(xiàn)在的CAID技術(shù)都注意對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)外觀的模擬，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)手段輔助工業(yè)設(shè)計(jì)，通過模擬對(duì)外觀進(jìn)行不斷的改變，滿足市場(chǎng)和消費(fèi)者的需求，保證產(chǎn)品的銷售。CAID技術(shù)在產(chǎn)品選型方面主要包括設(shè)計(jì)模塊庫的構(gòu)建、自由曲面造型設(shè)計(jì)、草圖轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)模塊庫的構(gòu)建是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，CAD、CAE等軟件系統(tǒng)都會(huì)提供系統(tǒng)模塊，包括工業(yè)設(shè)計(jì)模塊、概念設(shè)計(jì)模塊、草圖設(shè)計(jì)模塊。這些設(shè)計(jì)模塊的作用都是使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)環(huán)境之間設(shè)計(jì)時(shí)間的相對(duì)降低，提高工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率，自由曲面設(shè)計(jì)是為了滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)以人為本的要求，在模塊基礎(chǔ)上提高設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)自由度，使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上更加自由，不用局限于某種模式的固化，自由曲面設(shè)計(jì)也啟發(fā)了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)靈感;草圖轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)想圖向設(shè)計(jì)圖的轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)方案的手繪模擬和草圖重建技術(shù)作為草圖轉(zhuǎn)換的兩個(gè)重要方面，都對(duì)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)詞匯的表達(dá)起到了極大的拓寬。
(3)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。市場(chǎng)調(diào)研獲取消費(fèi)者對(duì)與產(chǎn)品的需求意向，設(shè)計(jì)選型是通過技術(shù)手段努力將消費(fèi)者的需求變?yōu)樵O(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)，但是在設(shè)計(jì)選型完成時(shí)我們需要設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)來評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)選型是否已經(jīng)符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，CAID技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的應(yīng)用中，建立了完整的評(píng)價(jià)體系，它通過對(duì)產(chǎn)品的材料、成本、技術(shù)可靠性、市場(chǎng)適應(yīng)性、消費(fèi)者滿意度等信息進(jìn)行匯總，建立了科學(xué)合理的全方位評(píng)價(jià)體系，CAID設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系包括技術(shù)評(píng)價(jià)、用戶評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)、環(huán)境安全性評(píng)價(jià)、市場(chǎng)效益評(píng)價(jià)等，設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)都是等于或高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值的，保證產(chǎn)品滿足行業(yè)的技術(shù)規(guī)范，保證產(chǎn)品的硬性保準(zhǔn)是得到滿足的，滿足行業(yè)技術(shù)保準(zhǔn)，環(huán)境安全，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品本身的“軟標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行高要求，確保產(chǎn)品滿足紛繁復(fù)雜的市場(chǎng)需求，同時(shí)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
(4)設(shè)計(jì)制造。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)在本質(zhì)階段上還未參與消費(fèi)環(huán)節(jié)，只有產(chǎn)品在設(shè)計(jì)制造完成后才實(shí)現(xiàn)了理論高實(shí)踐的跨域。在傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)技術(shù)雖然通過計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)行產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)的模擬，但是本質(zhì)上CAD技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)還是存儲(chǔ)于設(shè)計(jì)方案中，在具體的產(chǎn)品制造中可能會(huì)因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)條件，使設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不能完全表現(xiàn)為生產(chǎn)數(shù)據(jù)。通過技術(shù)的革新，CAID技術(shù)能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)數(shù)據(jù)。我們以數(shù)字化裝配為例，三維模擬可以再現(xiàn)產(chǎn)品零件的裝配過程并將設(shè)計(jì)資料通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至裝配后的加工和制造部門，完成從設(shè)計(jì)到制造的生產(chǎn)過程。
(5)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。CAID技術(shù)實(shí)際上是一種人工智能，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)三要素的進(jìn)行歸納、總結(jié)、概括，指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)踐，并通過模糊評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了篩選。設(shè)計(jì)創(chuàng)新的主體還是設(shè)計(jì)人員，但是CAID技術(shù)確實(shí)對(duì)于具有指導(dǎo)作用，它可以將設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造性思維、設(shè)計(jì)觀念、知識(shí)見解在科學(xué)的管理程序內(nèi)實(shí)現(xiàn)整合，最大程度發(fā)揮了人工智能的作用，實(shí)現(xiàn)最大程度的創(chuàng)新化。
3CAID技術(shù)在開發(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(jì)算機(jī)技術(shù)和CAD技術(shù)的結(jié)合，但是本身對(duì)于消費(fèi)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(píng)價(jià)系統(tǒng)開發(fā)困難
CAID技術(shù)的亮點(diǎn)在于它提高了消費(fèi)者的產(chǎn)品設(shè)計(jì)參與度，它重視消費(fèi)者的消費(fèi)需求意向，現(xiàn)代市場(chǎng)的需求呈現(xiàn)出多樣化、個(gè)性化和小批量的特點(diǎn)。市場(chǎng)調(diào)研對(duì)于產(chǎn)品的選型具有重要意義，可是在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品選型后，如何對(duì)初步完成的產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，雖然行業(yè)本身對(duì)于產(chǎn)品具有行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，但是本身的“軟標(biāo)準(zhǔn)”卻無法進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，我們將基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)風(fēng)格、設(shè)計(jì)形式、設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)等感性因素的評(píng)價(jià)稱為模糊評(píng)價(jià)，模糊評(píng)價(jià)摻雜了許多感性因素，缺乏明確的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如何滿足消費(fèi)者多元化的個(gè)性需求前提下實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，如何在設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)這一模塊建立科學(xué)合理的模糊評(píng)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)帶來的挑戰(zhàn)
CAID技術(shù)建立的信息平臺(tái)可以使設(shè)計(jì)人員了解消費(fèi)者的產(chǎn)品需求，可是因?yàn)樾畔⑦^于龐雜，信息的篩選至關(guān)重要，因?yàn)槭袌?chǎng)、消費(fèi)者心理等可變因素的不確定性直接導(dǎo)致了設(shè)計(jì)前期難以確定設(shè)計(jì)方向，影響設(shè)計(jì)進(jìn)度，數(shù)字化信息平臺(tái)給予設(shè)計(jì)師無限的創(chuàng)作靈感，但是信息的龐雜也對(duì)設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)、敏感度、悟性提出了高要求，如何實(shí)現(xiàn)有效信息的快速提取，較少無用信息的干擾，實(shí)現(xiàn)信息最大效率整合也是對(duì)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(xiàn)最大程度的創(chuàng)新型，但是我們不可否認(rèn)人工智能還存在問題，在對(duì)設(shè)計(jì)創(chuàng)新三要素進(jìn)行整合好，如何用數(shù)據(jù)語言進(jìn)行表達(dá);在設(shè)計(jì)創(chuàng)新過程中應(yīng)遵循的原則和規(guī)范;如何在實(shí)現(xiàn)在人工智能和設(shè)計(jì)師想法進(jìn)行可控的協(xié)調(diào)。各式各樣的問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(shè)計(jì)創(chuàng)新模塊還有很長(zhǎng)的路要走。
4CAID技術(shù)的發(fā)展展望
CAID技術(shù)雖然在現(xiàn)階段還存在技術(shù)上的一些難點(diǎn)，但是因?yàn)镃AID技術(shù)本身具有的巨大優(yōu)勢(shì)，它良好的發(fā)展前景還是值得我們期待的，我們根據(jù)它現(xiàn)階段的發(fā)展趨勢(shì)做出以下的展望。
4．1形態(tài)生成方式的擴(kuò)展
隨著市場(chǎng)的發(fā)展，消費(fèi)者的需求將對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)影響力逐漸增大，CAID的形態(tài)生成方式會(huì)實(shí)現(xiàn)由功能型方式向操作型和基于規(guī)則性延伸。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的模型化，便于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中掌握不同知識(shí)技能的人共享信息模型，由原有的單一設(shè)計(jì)選擇方案派生多種設(shè)計(jì)方案，根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況的變化進(jìn)行方案的輪換;根據(jù)終端用戶的需求驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，最大程度滿足特定用戶對(duì)特定產(chǎn)品的特定需求。
4．2可視化和人機(jī)交互能力的進(jìn)一步強(qiáng)化
可視化技術(shù)使設(shè)計(jì)師在計(jì)算機(jī)上可以提前看到產(chǎn)品生產(chǎn)后的效果，伴隨著基于真實(shí)光線物理輻射特性渲染引擎的應(yīng)用和完善，虛擬產(chǎn)品的表現(xiàn)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(jī)交互技術(shù)經(jīng)過發(fā)展，將不僅僅局限于實(shí)現(xiàn)虛擬合作，而且可以對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢查、評(píng)估，最大程度發(fā)揮設(shè)計(jì)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(tǒng)化
工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)是協(xié)同設(shè)計(jì)、智能設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、全生命周期設(shè)計(jì)，CAID技術(shù)也將順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行發(fā)展，建立面向設(shè)計(jì)師的知識(shí)庫，發(fā)展本體化的信息共享方式，通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和知識(shí)系統(tǒng)的共享，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的最大利用化，同時(shí)將其融入產(chǎn)品的全生命周期設(shè)計(jì)中去。
5結(jié)語
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響越來越大，CAID技術(shù)應(yīng)有于工業(yè)設(shè)計(jì)有利于保證產(chǎn)品新穎、個(gè)性、獨(dú)特，提高產(chǎn)品在市場(chǎng)的占有率，提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。雖然現(xiàn)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(shè)計(jì)的發(fā)展。
作者:力元 單位:武漢交通職業(yè)學(xué)院
參考文獻(xiàn):
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