基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型及其應(yīng)用

古鳳嵐

摘 要：時(shí)間是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，這也同樣也適用于工業(yè)案例中。從基于案例的思想出發(fā)，提出工業(yè)設(shè)計(jì)中包含問題情境、求解情境、解情境的設(shè)計(jì)概念，并以此建立基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型，輔之以基于案例的完整的、成熟的輔助工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從而可以更好地發(fā)揮工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型的功能，使其更好地運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)中去。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)；情境模型；案例推理

工業(yè)設(shè)計(jì)是工業(yè)制造的重要環(huán)節(jié)，是振興業(yè)務(wù)、打響品牌的關(guān)鍵技術(shù)之一，而工業(yè)設(shè)計(jì)的核心便是產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。因?yàn)楫a(chǎn)品的使用與人類的生活息息相關(guān)，因而產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)涉及藝術(shù)學(xué)、心理學(xué)、美學(xué)、人體工學(xué)以及工藝和制造領(lǐng)域方面的各種復(fù)雜問題，也正是因?yàn)槠鋸?fù)雜，才大大方便了人類生活。因而，針對工業(yè)制造而言，其產(chǎn)業(yè)能否得到振興和認(rèn)可，工業(yè)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)是影響其發(fā)展的決定性因素。為了更好地進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)，建立基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型成為保障設(shè)計(jì)成功的重要方法之一。

CBR即基于案例的推理方法思想是通過對以往進(jìn)行過的實(shí)踐案例進(jìn)行推理[1]，來獲得當(dāng)前工業(yè)設(shè)計(jì)所需方法和工藝的解決方案。由于工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)具有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性和模糊性，一般的設(shè)計(jì)理論知識(shí)無法將其完整、靈活地表達(dá)出來，而工業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)將理論及其概念具象化的一個(gè)過程，從模糊問題開始的概念驅(qū)動(dòng)再到設(shè)計(jì)結(jié)果的直接呈現(xiàn)，唯有案例和情景才能幫助實(shí)現(xiàn)和加快這一過程，達(dá)成工業(yè)設(shè)計(jì)的既定效果，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的和意義。同時(shí)，從基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型出發(fā)，結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)和情境認(rèn)識(shí)的研究，運(yùn)用已知案例的設(shè)計(jì)技巧和認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，搭建出一套基于案例的情境模型建立輔助系統(tǒng)和方法，可以更好地完成模型的驗(yàn)證，進(jìn)而確定其實(shí)際效果，對工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型加以改良和優(yōu)化。

1 工業(yè)設(shè)計(jì)框架與設(shè)計(jì)情境概述

1.1 工業(yè)設(shè)計(jì)框架

設(shè)計(jì)是一個(gè)從概念到具象，從需求到目標(biāo)的求解過程，因此可以認(rèn)為工業(yè)設(shè)計(jì)框架是一個(gè)集設(shè)計(jì)行為、產(chǎn)品功能、物理實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)生過程的域的結(jié)合。工業(yè)設(shè)計(jì)的核心是產(chǎn)品的用途，必須考慮到人的使用便捷性、審美以及感受情感。一件成功的工業(yè)設(shè)計(jì)作品，既要滿足人體生理層面的需要，具體變現(xiàn)為產(chǎn)品實(shí)用、便捷的物質(zhì)功能，又可以實(shí)現(xiàn)人們對于精神更高層次的需求，展現(xiàn)產(chǎn)品所代表的品牌形象和產(chǎn)品特征。因而，要誕生出一件好的工業(yè)作品，需要建立適合該產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)框架，即以過程域?yàn)榛A(chǔ)構(gòu)建行為域、功能域、物理域的適合工業(yè)設(shè)計(jì)的知識(shí)模型。

1.2 設(shè)計(jì)情境

設(shè)計(jì)情境源于認(rèn)知心理學(xué)中的“情境認(rèn)知”。認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為人的認(rèn)知跟死在某個(gè)時(shí)間段或時(shí)間點(diǎn)的具體經(jīng)歷有關(guān)，表現(xiàn)為對當(dāng)時(shí)具體情境的認(rèn)知。而基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型，是對抽象、概念化的涉及知識(shí)的具體表達(dá)，是為了更好地完成當(dāng)前的設(shè)計(jì)任務(wù)而建，即運(yùn)用已有的“情境認(rèn)知”去創(chuàng)造出一個(gè)新的“情境認(rèn)知”，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上更好地創(chuàng)造出新的實(shí)踐活動(dòng)。設(shè)計(jì)情境模型即是求解“情境認(rèn)知”的過程，其建立要度過3個(gè)情境階段，即問題情境、求解情景、解情境。

1.2.1 問題情境

問題情境是工業(yè)設(shè)計(jì)的初始環(huán)節(jié)，即通過對需求的提問及分析，列出此次工業(yè)設(shè)計(jì)所要面對的設(shè)計(jì)難點(diǎn)、設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)目標(biāo)。通過對需求的深入分析從源頭打好此次工業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，有針對性地突破各個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

1.2.2 求解情境

求解情景即是對問題情境所提出問題的一個(gè)解答[2]，是設(shè)計(jì)者根據(jù)設(shè)計(jì)信息和設(shè)計(jì)問題，結(jié)合以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，把設(shè)計(jì)問題求解的過程。求解過程是對成型產(chǎn)品的一種剝離，是從局部到整體的一種逐漸完善的設(shè)計(jì)過程。在這個(gè)情境中，求解策略是情境表達(dá)的重點(diǎn)。

1.2.3 解情境

解情境是工業(yè)設(shè)計(jì)成果的一種具象化的描述，是各種設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用后的成果，即通過具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)將問題情境中所提出的設(shè)計(jì)目標(biāo)（產(chǎn)品所需的物質(zhì)屬性及其精神屬性）形象地表達(dá)出來。由于工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)中的抽象性及模糊性較重，因而解情境是表達(dá)的難點(diǎn)之一。

2 基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型的產(chǎn)生

基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型是工業(yè)設(shè)計(jì)中結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐創(chuàng)造新的設(shè)計(jì)實(shí)踐的一種推理方式。它主要包括情境組織框架和情境推理框架兩個(gè)部分。

2.1 基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型組織部分

工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型的組織部分包含工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)獲取和知識(shí)運(yùn)用兩部分。工業(yè)設(shè)計(jì)者首先要列出以上所說的3個(gè)情境——問題情境、求解情境、解情境——的框架，通過對這三者之間關(guān)系的分析，并依據(jù)一定規(guī)則搜集獲取完成此次設(shè)計(jì)目的所需要的設(shè)計(jì)知識(shí)和外部幫助。然后設(shè)計(jì)者需要運(yùn)用基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型總結(jié)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，借鑒當(dāng)中所運(yùn)用到的設(shè)計(jì)技巧，運(yùn)用知識(shí)獲取過程中所得到的涉及知識(shí)和外部幫助，形成一個(gè)“多方案問題求解”的邏輯思路，從而順利實(shí)現(xiàn)基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型建立的目的。

2.2 基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型推理部分

選擇適當(dāng)?shù)陌咐M(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型的建立需要經(jīng)過推理這一部分的邏輯思考，因?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)的過程是對以往案例和現(xiàn)今設(shè)計(jì)的一個(gè)分析比對過程，需要在以往的設(shè)計(jì)實(shí)踐中找出匹配度和相似度最高的案例，再從這些案例中獲取靈感和啟發(fā)，最終運(yùn)用案例完成工業(yè)設(shè)計(jì)?？偟膩碚f，基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型的建立需要4個(gè)階段的推理過程，包括檢索階段、案例內(nèi)情境轉(zhuǎn)換階段、案例間情境轉(zhuǎn)化階段和案例運(yùn)用階段，這4個(gè)階段便是對以上推理內(nèi)容的簡單概括。

3 工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型的運(yùn)用

基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型由于其現(xiàn)實(shí)條件的實(shí)用性以及模型建立過程中的邏輯嚴(yán)密性，被應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，并由此產(chǎn)生了一系列用以輔助進(jìn)行設(shè)計(jì)情境模型建立的系統(tǒng)。

3.1 數(shù)控機(jī)床CBID系統(tǒng)

基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型的建立促成了CBID系統(tǒng)的出現(xiàn)，該系統(tǒng)包括4個(gè)基本模塊：檢索模塊、情境模塊、評估模塊、修改和存儲(chǔ)模塊，與基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型的推理過程相對應(yīng)。檢索模塊主要供設(shè)計(jì)者輸入情境表達(dá)因素檢索進(jìn)行相應(yīng)案例搜索，情境模塊可以展現(xiàn)案例的情景描述，評估模塊可以對獲取的案例和設(shè)計(jì)者自身的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行簡單評估，修改和保存模塊可以存儲(chǔ)于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中以備下次使用?？傊O(shè)計(jì)者可以在該系統(tǒng)利用程序進(jìn)行案例的篩選和選擇，并通過智能分析摘選出與當(dāng)前所需工業(yè)設(shè)計(jì)最匹配的案例進(jìn)行分析研究，幫助設(shè)計(jì)師完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)。目前該系統(tǒng)已經(jīng)為眾多數(shù)控機(jī)床成功設(shè)計(jì)過造型，獲得了行業(yè)內(nèi)的一致好評，成功驗(yàn)證了基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)模型的可行性和實(shí)用性。

3.2 開發(fā)新產(chǎn)品需要的設(shè)計(jì)方法

基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型是開發(fā)新產(chǎn)品需要的設(shè)計(jì)方法之一。由于工業(yè)設(shè)計(jì)所需的知識(shí)過于龐雜，并且具有模糊度高、抽象性強(qiáng)、不易理解的特點(diǎn)，因而設(shè)計(jì)師在開發(fā)新產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)往往毫無頭緒或者完全照搬已有產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，而通過基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型的建立，可以讓設(shè)計(jì)者充分認(rèn)識(shí)產(chǎn)品屬性和設(shè)計(jì)要求，在模型的建立中找到屬于自身的設(shè)計(jì)方法并形成設(shè)計(jì)方案，為開發(fā)新產(chǎn)品提供幫助。同時(shí)，在基于案例的情況下，還可以預(yù)防設(shè)計(jì)者重復(fù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品形象，避免因形象重復(fù)或類似而使產(chǎn)品設(shè)計(jì)失去競爭力，影響客戶體驗(yàn)和感受。

3.3 優(yōu)化工業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容

基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型是通過對比分析從而促使設(shè)計(jì)師誕生出新的設(shè)計(jì)方案，因而此次設(shè)計(jì)的過程是舊與新、存在與創(chuàng)造的一次碰撞。設(shè)計(jì)師不僅可以在激烈的設(shè)計(jì)沖突中找到靈感和啟發(fā)，還可以產(chǎn)生設(shè)計(jì)理論的新認(rèn)知，產(chǎn)生更多的設(shè)計(jì)技巧，從而優(yōu)化自身的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，在基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型建模的過程中，也使設(shè)計(jì)師了解到眾多不同設(shè)計(jì)案例的過程，是一個(gè)“取其精華”的融智集粹的過程，在補(bǔ)充自身設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和研發(fā)過程中，可以有效彌補(bǔ)設(shè)計(jì)師自身短板[3]，從而在工業(yè)設(shè)計(jì)中融入更多的以前尚未掌握的元素，在源頭上提升工業(yè)產(chǎn)品的實(shí)用度和體驗(yàn)度，并在一定程度上刺激工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)的繁榮，有助于設(shè)計(jì)行業(yè)的健康發(fā)展。

4 結(jié)束語

總而言之，工業(yè)設(shè)計(jì)因?yàn)槠渥陨淼目陀^屬性一直是設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域的難點(diǎn)，基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型的建模方法有效地解決了工業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中的一部分難題，并在許多的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中也取得了良好的效果。但在整體上，由于工業(yè)設(shè)計(jì)問題及其設(shè)計(jì)過程的繁雜，特別是綜合設(shè)計(jì)領(lǐng)域廣泛，所以在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域仍然有很多的問題需要解決，需要更多如基于案例的工業(yè)設(shè)計(jì)情境模型的建模方法的產(chǎn)生，目前也有許多設(shè)計(jì)工作者致力于這一方面的研究。希望未來工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展和設(shè)計(jì)方法能夠越來越完善，工業(yè)設(shè)計(jì)的痛點(diǎn)也能找到有效的解決方案，迎來工業(yè)設(shè)計(jì)的美好春天。

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（作者單位：西京學(xué)院）