探討計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)設(shè)計(jì)的融合

孫勇

摘要：隨著我國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)設(shè)計(jì)在行業(yè)發(fā)展中越發(fā)重要，是促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的不可缺少的動(dòng)力因素。在計(jì)算機(jī)技術(shù)日益發(fā)達(dá)的前提下，計(jì)算機(jī)技術(shù)日益智能化和數(shù)字化以及集成化，計(jì)算機(jī)參與工業(yè)設(shè)計(jì)是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢而且已經(jīng)在實(shí)踐中取得了良好效果。如何進(jìn)一步強(qiáng)化兩者的結(jié)合，最大程度上發(fā)揮出功效是當(dāng)今與未來的研究趨勢。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)；工業(yè)設(shè)計(jì)信息系統(tǒng)平臺(tái)；計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)

1工業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵及其發(fā)展歷史

工業(yè)設(shè)計(jì)是伴隨著工業(yè)革命與產(chǎn)業(yè)革命而形成了一門學(xué)科，其覆蓋的內(nèi)容廣闊：產(chǎn)品的平面設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的包裝、產(chǎn)品的廣告設(shè)計(jì)、產(chǎn)品推廣設(shè)計(jì)等諸多領(lǐng)域，同時(shí)還涉及到市場營銷學(xué)、環(huán)境工程學(xué)、人體學(xué)等諸多學(xué)科知識(shí)?？傮w而言，工業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)學(xué)科，涉及到了社會(huì)、人文、環(huán)境等于人們生活相關(guān)的各個(gè)方面，對于提升人們物質(zhì)與精神生活具有巨大的促進(jìn)作用。在社會(huì)發(fā)展進(jìn)步過程中，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與產(chǎn)品的生產(chǎn)之間發(fā)生了分離，而在科技的發(fā)展推動(dòng)下促使傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方式專項(xiàng)為技術(shù)含量更高的工業(yè)設(shè)計(jì)，成為了現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開山之篇；第二階段：在經(jīng)歷了兩次世界大戰(zhàn)之后，工業(yè)技術(shù)得到了極大發(fā)展而且電力的運(yùn)用成為了時(shí)代的標(biāo)志之一。工業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)理論不斷豐富并推動(dòng)了工業(yè)產(chǎn)品日益受到市場的青睞且深入人心；第三階段，在世界大戰(zhàn)結(jié)束之后，工業(yè)的發(fā)展與工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)之間的聯(lián)系日益緊密，彼此之間相互促進(jìn)。尤其是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展與運(yùn)用，工業(yè)設(shè)計(jì)逐步與計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)生了交集，工業(yè)水平得到了迅速提升，不論是質(zhì)量還是科技含量均得到了前所未有的提升。

在市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，工業(yè)設(shè)計(jì)同樣受到市場競爭的影響但也反過來促進(jìn)了行業(yè)競爭的發(fā)展。而且工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)對于人們生活的影響日益深遠(yuǎn)，人們的社會(huì)生活已經(jīng)被深深的烙下工業(yè)設(shè)計(jì)的影子而且日益緊密。工業(yè)設(shè)計(jì)在豐富了人們物質(zhì)生活的同時(shí)也不斷繁榮了社會(huì)經(jīng)濟(jì)，是社會(huì)進(jìn)步中的力量之一。隨著時(shí)代的發(fā)展，在未來時(shí)間內(nèi)工業(yè)設(shè)計(jì)必然會(huì)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，在科技的發(fā)展之下不斷更新與完善設(shè)計(jì)思路或理念，環(huán)保、綠色、生態(tài)是研究發(fā)展的趨勢。據(jù)此?？梢灶A(yù)測工業(yè)設(shè)計(jì)的方向可能會(huì)往以下方向發(fā)展：其一，高技術(shù)高人性化設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)利用各種新技術(shù)新方法。新工藝，新材料，符合人體工程學(xué)。操作方便，人機(jī)交換良好，產(chǎn)品便于維護(hù)和開發(fā)；其二，綠色環(huán)保設(shè)計(jì)：強(qiáng)調(diào)生態(tài)保護(hù)。節(jié)約能源資源。使產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)減少對環(huán)境的負(fù)面影響。推動(dòng)了社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展；其三，在全球化的影響下。產(chǎn)品設(shè)計(jì)更具多元化。在全球化的推動(dòng)下，世界各國之間的文化交流更為廣闊。民族文化之間的融合更為緊密，不斷豐富了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可用元素。創(chuàng)造出了獨(dú)具一格的設(shè)計(jì)之風(fēng)。

我國工業(yè)發(fā)展歷程較短而工業(yè)設(shè)計(jì)的起步則更慢。在上世紀(jì)80年代才逐步開始了相關(guān)的研究，但由于并未像世界發(fā)達(dá)國家那般經(jīng)歷了產(chǎn)業(yè)革命致使我國的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)不具備先天優(yōu)勢。我國的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)在沒有經(jīng)歷完整的產(chǎn)業(yè)革命以及未形成完善的市場經(jīng)濟(jì)體制之下的環(huán)境中緩步發(fā)展起來的，綜合其發(fā)展歷程主要分為三個(gè)主要階段：首先，是拿來主義，表現(xiàn)為直接照搬國外的產(chǎn)品并未有所謂的工業(yè)設(shè)計(jì)；其次，是模仿階段，工業(yè)設(shè)計(jì)先行者開始對國外引進(jìn)的產(chǎn)品進(jìn)行模仿設(shè)計(jì)；再次，創(chuàng)新階段，企業(yè)開始意識(shí)到創(chuàng)新設(shè)計(jì)已成為產(chǎn)品的核心競爭力，于是企業(yè)有意識(shí)的開始建立自身的技術(shù)人才系統(tǒng)，加大產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)力度，社會(huì)更加意識(shí)到工業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要性。

2計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)涵義

2.1 CAID的含義

計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)CAID指的是在計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)軟件的支持下，進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的各類設(shè)計(jì)工作。計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)以工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)為主體，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)為輔助工具，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的真實(shí)化描述，從而更好地設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)而美觀的創(chuàng)新產(chǎn)品，以進(jìn)一步豐富人們的生活中所需的產(chǎn)品以及滿足時(shí)代發(fā)展的需求。同時(shí)，在工業(yè)設(shè)計(jì)中引入計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)是社會(huì)進(jìn)步的必然，與傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)方式想必不僅提升了工作效率而且優(yōu)化了產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.2CAID與CAD的區(qū)別

計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)CAID是采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的CAD的一種。特別是指能夠進(jìn)行包含工業(yè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。CAD的運(yùn)用主要用于設(shè)計(jì)產(chǎn)品的零部件而非整體性的設(shè)計(jì)，但CAID的運(yùn)用確是針對產(chǎn)品的整體而言的，而且CAID系統(tǒng)在使用中已經(jīng)提供了諸多設(shè)計(jì)完備的產(chǎn)品模型。

3計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)合主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)輔助造型技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互、智能技術(shù)和新型技術(shù)。

3.1計(jì)算機(jī)輔助造型技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助造型技術(shù)是研究物體形狀的一種數(shù)學(xué)模型。即研究計(jì)算機(jī)環(huán)境下物體形狀的幾何表示、分析和綜合。計(jì)算機(jī)輔助造型技術(shù)經(jīng)過將近30年的發(fā)展。已經(jīng)逐步走向特征造型、變量化設(shè)計(jì)階段，而這一進(jìn)步也使得實(shí)體模型逐步轉(zhuǎn)向產(chǎn)品模型。此外。近年來加強(qiáng)對產(chǎn)品模型周期內(nèi)信息之間的共享以及何時(shí)數(shù)據(jù)間的相互轉(zhuǎn)換方面的研究。而且在科技日益進(jìn)度的前提下，對此方面的研究正在逐步加強(qiáng)。而對于計(jì)算機(jī)輔助造型的研究還集中在自由曲面的設(shè)計(jì)與產(chǎn)品的草圖設(shè)計(jì)層面。

對于產(chǎn)品的自由曲面設(shè)計(jì)是該行業(yè)內(nèi)的重點(diǎn)研究方向，是基于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的弊端而發(fā)展起來的。在以往的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師采用的是手繪設(shè)計(jì)但難以將其設(shè)計(jì)方式與理念通過計(jì)算機(jī)語言表達(dá)出來，當(dāng)然亦是受限于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的不夠發(fā)達(dá)。當(dāng)今，自由曲面設(shè)計(jì)得到了極大提升，其設(shè)計(jì)的質(zhì)量與人們的審美視覺直接相關(guān)，影響著產(chǎn)品的市場認(rèn)可度，設(shè)計(jì)內(nèi)容針對的是產(chǎn)品的表面設(shè)計(jì)、移動(dòng)特性的設(shè)計(jì)、串通圖形等。根據(jù)設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)要求，最佳的自由曲面設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)360度的旋轉(zhuǎn)且具備流暢的線條，給予用戶別具一新且眼前一亮之感。

3.2計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互

當(dāng)前，人機(jī)交互提升工業(yè)設(shè)計(jì)方面日益受到重視而且發(fā)揮出了巨大的功效，雖然人機(jī)交互的研發(fā)和投入運(yùn)用的歷史較短，但卻在工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域內(nèi)得到了肯定而且運(yùn)用范圍及其廣泛。人機(jī)交互的運(yùn)用主要包括人際交互界面以及虛擬仿真技術(shù)。前者指的是設(shè)計(jì)者與計(jì)算機(jī)之間的操作界面，是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。機(jī)界面由傳統(tǒng)的DOC界面發(fā)展到現(xiàn)在的圖形用戶界面，未來人機(jī)交互界面將向著自然和諧的人機(jī)交互界面發(fā)展；后者是指利用計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)的世界，設(shè)計(jì)是可以通過這個(gè)虛擬的世界通過人機(jī)交互完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、驗(yàn)收等工作。

3.3計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的智能技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，智能技術(shù)已經(jīng)在人們的生活中發(fā)揮了巨大的作用，如智能手機(jī)、智能汽車、智能機(jī)器人等的運(yùn)用極大的便捷了人們的生活。在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，智能化技術(shù)能夠是人機(jī)之間的交互，對于設(shè)計(jì)師而言無疑起到了巨大的幫助作用，其意義重大。在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師的思路與理念的展現(xiàn)需要通過草圖來體現(xiàn)，在轉(zhuǎn)化的過程中并非簡單的“手繪”即可而且極其復(fù)雜的，不僅需要設(shè)計(jì)師具備良好計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)而且還需要熟練的操作。當(dāng)計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)設(shè)計(jì)師的思路完成草圖的繪制后，設(shè)計(jì)師再結(jié)合草圖加以修改和完善。無疑極大的提升了設(shè)計(jì)師的工作效率。

3.4計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的新技術(shù)

目前，隨著對計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合研究的進(jìn)一步深入，虛擬現(xiàn)實(shí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等新技術(shù)以及并行設(shè)計(jì)、輔助設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)方法逐漸成為又一大熱點(diǎn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用在于通過計(jì)算機(jī)設(shè)備與技術(shù)將現(xiàn)實(shí)環(huán)境虛擬到計(jì)算機(jī)硬件之中，進(jìn)而在此基礎(chǔ)之上開展相應(yīng)的工作，在當(dāng)今的設(shè)計(jì)行業(yè)中運(yùn)用較廣。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)同理是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)來模擬動(dòng)物的審計(jì)脈絡(luò)進(jìn)而對獲取到的信息加以計(jì)算形成數(shù)學(xué)模型，雖然該技術(shù)的運(yùn)用負(fù)責(zé)度較高，需要建獲取的信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的計(jì)算機(jī)符號(hào)并據(jù)此加以分析，在當(dāng)今的工程設(shè)計(jì)中已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用。遺傳算法是基于模擬自然環(huán)境下的進(jìn)化過程。進(jìn)而探索最佳的解法。想必其他算法更為簡單。

4結(jié)束語

綜上所述，在工業(yè)設(shè)計(jì)中運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)是當(dāng)今行業(yè)中的主流趨勢之一而且隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的不斷發(fā)展，其在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展前景越加廣闊，在促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中勢必會(huì)發(fā)揮出巨大的作用。作為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師，應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到之一趨勢并加強(qiáng)自身綜合素質(zhì)的提升，以進(jìn)一步強(qiáng)化兩者之間的結(jié)合。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭剛強(qiáng)，程好軍.工業(yè)設(shè)計(jì)[M].武漢理工大學(xué)出版社，2012（01）：01.

[2]梁惠萍.工業(yè)設(shè)計(jì)工程基礎(chǔ)[M].電子工業(yè)出版社，2014（05）：01.

[3]楊向東工業(yè)設(shè)計(jì)程序與方法[M]高等教育出版社，2008（01）：01