計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與鞋類產(chǎn)品原創(chuàng)設(shè)計(jì)

高長春　孫家玨

摘要：從古至今，原創(chuàng)設(shè)計(jì)的靈感總是稀缺的，并不會隨著時(shí)代的進(jìn)步而出現(xiàn)井噴式增長。計(jì)算機(jī)輔助鞋類設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，使我們看到一種催化鞋類設(shè)計(jì)師靈感的新機(jī)制，然而人們的目標(biāo)不止于此，全智能計(jì)算機(jī)輔助鞋類設(shè)計(jì)才是終極目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：鞋類產(chǎn)品原創(chuàng)設(shè)計(jì) 迭代設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)輔助鞋類設(shè)計(jì)

中圖分類號：TS 02 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2018）03-0028-02

一、原創(chuàng)設(shè)計(jì)的靈感總是稀缺的

設(shè)計(jì)是人類的第三種智慧，這種智慧讓設(shè)計(jì)師們產(chǎn)生原創(chuàng)設(shè)計(jì)，使我們這個(gè)平庸的世界變得色彩斑斕，我們?nèi)祟惖奈拿骶褪且蕾囋O(shè)計(jì)、科學(xué)、藝術(shù)這三種智慧獲得不斷刷新。作為一個(gè)設(shè)計(jì)師或一個(gè)有品位的消費(fèi)者，都有這樣的感受，一個(gè)成功的原創(chuàng)設(shè)計(jì)的皮具類產(chǎn)品往往能在一瞬間就能吸引我們審美活動(dòng)的注意力，其帶來的美妙的審美體驗(yàn)會讓人如沐春風(fēng)——這就是原創(chuàng)的魅力。一個(gè)成功的原創(chuàng)設(shè)計(jì)的鞋類產(chǎn)品，很可能就會帶起新的一輪鞋類款式流行風(fēng)潮，其造型、功能還會不斷發(fā)生衍變，各領(lǐng)風(fēng)騷若干年，甚至還可以帶動(dòng)影響其它服飾類產(chǎn)品的流行風(fēng)格。

鞋類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)包括造型設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)，兩個(gè)設(shè)計(jì)的完美結(jié)合不僅可以滿足人們的生理需求，還可以滿足人們的心理審美需求。當(dāng)今世界進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，信息的發(fā)布、傳播、交換實(shí)現(xiàn)了空前的便捷，大數(shù)據(jù)技術(shù)更能對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地整合，人們巨量的消費(fèi)需求和多變的消費(fèi)品味，可以及時(shí)地被敏捷的商家獲取，成為商家追求產(chǎn)品更新?lián)Q代的最直接動(dòng)力。和其它消費(fèi)品一樣，當(dāng)今鞋類產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也是非常的快速，日益豐富的設(shè)計(jì)手段、生產(chǎn)工藝、營銷手段也為此提供了可能的物質(zhì)基礎(chǔ)。

然而從古至今，原創(chuàng)設(shè)計(jì)的靈感總是稀缺的，并不會隨著時(shí)代的進(jìn)步，產(chǎn)品更新?lián)Q代的壓力增大而出現(xiàn)井噴式增長。于是在鞋類產(chǎn)品更新?lián)Q代速度要求的壓力下，設(shè)計(jì)者們大量采用直接模仿、間接模仿的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，造成所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品原創(chuàng)成分降低，同質(zhì)化嚴(yán)重。今年來興起的一些快時(shí)尚品牌利用服裝服飾產(chǎn)品的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)在不同的國家有不同的漏洞，大量模仿傳統(tǒng)大品牌產(chǎn)品的流行元素，抑或是其它領(lǐng)域已申請專利保護(hù)的風(fēng)格元素（比如專色、外形、結(jié)構(gòu)，動(dòng)漫電影中的人物和道具設(shè)計(jì)元素），這就嚴(yán)重打壓了原創(chuàng)的積極性，破壞了原創(chuàng)設(shè)計(jì)的生態(tài)。

二、人機(jī)交互式半自動(dòng)智能鞋類設(shè)計(jì)使快速迭代設(shè)計(jì)成為可能

發(fā)端于機(jī)械設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（ComputerAided Design簡稱CAD）目前已在眾多領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，并成為有關(guān)領(lǐng)域的主要設(shè)計(jì)手段。從世界范圍來看，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段大規(guī)模地用于鞋類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)還是近幾年剛興起的事情，起初行業(yè)內(nèi)發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)用于鞋類樣板級放這個(gè)單調(diào)、繁瑣的設(shè)計(jì)工序還是相當(dāng)有效率的，繼而發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)用于二維開版、排料下料也是非常得心應(yīng)手，目前針對鞋類設(shè)計(jì)行業(yè)而開發(fā)的專用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)涵蓋鞋類三維款式效果圖設(shè)計(jì)，鞋楦設(shè)計(jì)、二維、三維開版，級放，排料下料，成本核算等一系列流程。現(xiàn)在大家都在關(guān)注智能制造，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人工智能技術(shù)的不斷介入，智能設(shè)計(jì)很快就會興起。但目前這種人機(jī)交互式的鞋類設(shè)計(jì)方式只可稱為半自動(dòng)智能設(shè)計(jì)，這種半自動(dòng)的智能設(shè)計(jì)模式利用專用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)整合的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、人體工學(xué)數(shù)據(jù)和智能算法可以幫助設(shè)計(jì)師高效地完成鞋類產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可以使產(chǎn)品設(shè)計(jì)的迭代過程成倍加速。現(xiàn)代設(shè)計(jì)的一個(gè)重要手段就是迭代設(shè)計(jì)：先根據(jù)設(shè)計(jì)要求得出設(shè)計(jì)方案P0，然后評估P0與心理預(yù)期、設(shè)計(jì)目標(biāo)的偏差，然后以彌合偏差為目標(biāo)得出設(shè)計(jì)方案P1，重復(fù)此過程直至得到滿意方案Pn，這個(gè)過程是在計(jì)算機(jī)輔助之下進(jìn)行，因此這個(gè)n可以很大，速度可以很快。而在傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)中，這點(diǎn)是很難做到的，當(dāng)過設(shè)計(jì)師的都知道，反復(fù)修改比對不同方案簡直就是一個(gè)噩夢，寧可設(shè)計(jì)新方案，也不想反復(fù)修改現(xiàn)有方案，這個(gè)過程使設(shè)計(jì)師們變成了“設(shè)計(jì)狗”。當(dāng)設(shè)計(jì)師擺脫了繁瑣的手工方式，用半自動(dòng)智能化設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行產(chǎn)品的快速迭代設(shè)計(jì)，并有精力反復(fù)比對設(shè)計(jì)方案時(shí)，他們就會不斷進(jìn)發(fā)設(shè)計(jì)靈感。從此，鞋類產(chǎn)品的原創(chuàng)設(shè)計(jì)雖是仍然珍貴，但絕不會稀缺。

三、利用鞋類半自動(dòng)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鞋類產(chǎn)品原創(chuàng)設(shè)計(jì)

利用鞋類產(chǎn)品的半自動(dòng)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鞋類產(chǎn)品原創(chuàng)設(shè)計(jì)的大致流程是這樣的，首先設(shè)計(jì)者要有較為嫻熟的手工設(shè)計(jì)鞋類產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，能輕松駕馭線條、色彩的使用，對鞋類產(chǎn)品的審美感較強(qiáng)，有追求原創(chuàng)的沖動(dòng)感；構(gòu)思好初步的鞋類原創(chuàng)設(shè)計(jì)方案，這個(gè)方案可以是非常粗糙的，哪怕只有極少的原創(chuàng)成分也是可以的，在其后的迭代設(shè)計(jì)過程中可以不斷完善；最好先將此初步方案手繪成設(shè)計(jì)初稿，用手繪可捕捉瞬間靈感，并將其固化，使之成為初步設(shè)計(jì)目標(biāo)；如果設(shè)計(jì)周期較短，可用Photoshop、Illustrator利用手繪稿設(shè)計(jì)鞋類效果圖（這個(gè)當(dāng)然不會太精確，角度也不會多樣，進(jìn)行迭代設(shè)計(jì)也不會太高效），然后可以將其導(dǎo)入Shoemaster的2D開版模塊（或其他鞋類CAD系統(tǒng)2D模塊）進(jìn)行開版、級放；最標(biāo)準(zhǔn)的流程當(dāng)然是使用CrispinShoemaker、Shoemaster的3D模塊、Mind3D等鞋類三維設(shè)計(jì)軟件，利用適用的電子鞋楦（可以在軟件中對原有鞋楦進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，節(jié)約了實(shí)物鞋楦反復(fù)修改的成本），通過人機(jī)交互的方式設(shè)計(jì)出鞋類3D模型，可以以任意角度、任意剖面來展示設(shè)計(jì)，在此過程中由于構(gòu)建3D模型非常便捷、直觀，非常容易激發(fā)設(shè)計(jì)師的原創(chuàng)靈感，在任意一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都可以進(jìn)行陜速迭代設(shè)計(jì)，最終原創(chuàng)的鞋類產(chǎn)品將以真實(shí)感極強(qiáng)的3D虛擬模型方式展示出來（可以是高精度靜態(tài)效果圖、動(dòng)畫、VR）。這個(gè)過程其實(shí)就是一個(gè)虛擬設(shè)計(jì)過程，不必浪費(fèi)制作鞋類樣品實(shí)物的成本，就可和訂貨商進(jìn)行溝通，進(jìn)行反復(fù)迭代設(shè)計(jì)。接著利用這些CAD系統(tǒng)都有配套的半自動(dòng)開版功能，用手工開版的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證，就可開出可用于生產(chǎn)的樣板。在投產(chǎn)前的做版工序中（用樣版做出第一雙鞋），可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)與工藝的沖突之處，可以重新對樣版進(jìn)行迭代設(shè)計(jì)。

四、多種CAD系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)作使原創(chuàng)設(shè)計(jì)元素個(gè)性化

在利用這種半自動(dòng)智能系統(tǒng)進(jìn)行鞋類原創(chuàng)設(shè)計(jì)時(shí)，一定不可僅拘泥于這些專用CAD系統(tǒng)提供的一些現(xiàn)成的設(shè)計(jì)元素庫（包括款式線條、鞋面元素、材質(zhì)、鞋底模型），一定要以軟件為工具進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，將自己的原創(chuàng)理念在設(shè)計(jì)元素中表達(dá)出來，否則所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品就會陷于雷同，毫無創(chuàng)意。下面以crispinShoemaker為例說明如何對這些CAD系統(tǒng)提供的設(shè)計(jì)元素庫進(jìn)行創(chuàng)意修改來快速實(shí)現(xiàn)鞋類的原創(chuàng)設(shè)計(jì)：1.可將手繪款式線條掃描文檔導(dǎo)入軟件中并包裹于電子鞋楦上，然后對款式線條進(jìn)行再創(chuàng)作。或者有條件就用軟件對接3D數(shù)字化儀，在實(shí)體鞋楦上勾畫線條，軟件會自動(dòng)將款式線條轉(zhuǎn)移到電子鞋楦上（如圖1）。2可利用CrispinShoemaker自勺高級模式對設(shè)計(jì)元素庫的元件造型進(jìn)行創(chuàng)意修改，使之成為原創(chuàng)設(shè)計(jì)。3.可利用Crispin與Rhino等通用三維軟件間高度兼容的數(shù)據(jù)交換，將模型導(dǎo)入Rhino，利用其強(qiáng)大的曲面造型能力，可獲得極具原創(chuàng)感的鞋面元素和鞋底模型。4.利用三維軟件外置第三方光影材質(zhì)渲染器Keyshot（對工業(yè)品單體渲染效果特好）對3D模型的材質(zhì)進(jìn)行處理，甚至可以掃描導(dǎo)入實(shí)際使用的材質(zhì)，渲染后可得光影效果很好的膠片級效果圖和動(dòng)畫。

五、全自動(dòng)智能鞋類設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路徑構(gòu)想

了解了目前這種半自動(dòng)的智能設(shè)計(jì)運(yùn)作模式，我們發(fā)現(xiàn)這雖然大大提升了鞋類設(shè)計(jì)的效率，加快了鞋類原創(chuàng)設(shè)計(jì)的進(jìn)程，給設(shè)計(jì)師帶來了極大的方便，但當(dāng)下計(jì)算機(jī)只能按照人類的創(chuàng)意指令生成3D設(shè)計(jì)方案，最多給設(shè)計(jì)者提供一些備選的款式線條、扣件、車縫樣式、沖孔樣式，常用的材質(zhì)庫，還有一些通用鞋底模型，充其量就是一個(gè)越來越高級的繪圖工具，對鞋類的原創(chuàng)設(shè)計(jì)雖有催化作用，但主要還是依賴設(shè)計(jì)者完成整個(gè)原創(chuàng)設(shè)計(jì)過程，其自身并不能產(chǎn)生設(shè)計(jì)靈感。將來和智能制造并駕齊驅(qū)的智能設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)就是全自動(dòng)智能設(shè)計(jì)，也就是說智能機(jī)器自身就會產(chǎn)生靈感，做出原創(chuàng)設(shè)計(jì)，我們愿想的圖景是這樣的：建立一個(gè)鞋類智能化設(shè)計(jì)大系統(tǒng)（鞋類設(shè)計(jì)界的阿爾法狗）它可以是有形的獨(dú)立系統(tǒng)，也可以是分布式的智能系統(tǒng)，由互聯(lián)網(wǎng)連接協(xié)同。它會自動(dòng)收集、預(yù)測各種流行元素及趨勢（包括并不限于鞋類產(chǎn)品流行元素的大數(shù)據(jù)，還應(yīng)包括各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的流行數(shù)據(jù)分析），它會進(jìn)行深度學(xué)習(xí)并產(chǎn)生自組織智能算法，從而產(chǎn)生“機(jī)器設(shè)計(jì)靈感”，它還會不斷整合人類設(shè)計(jì)師對鞋類產(chǎn)品人機(jī)工學(xué)的最新研究數(shù)據(jù)，并進(jìn)行功能設(shè)計(jì)。人類設(shè)計(jì)師給出設(shè)計(jì)要求作為約束條件，智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)給出多個(gè)備選方案，人類設(shè)計(jì)師從中選出合適方案，再進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，并將產(chǎn)品推向市場。這就是對全智能鞋類設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展預(yù)想，當(dāng)前我們要在如下前沿領(lǐng)域做深入研究：鞋類設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝的參數(shù)數(shù)字化數(shù)據(jù)庫，鞋類產(chǎn)品人體工學(xué)數(shù)據(jù)庫，鞋類產(chǎn)品美感模糊智能識別算法，鞋類設(shè)計(jì)智能算法，新材料（特別是宜用于鞋材的3D打印材料）的開發(fā)。如果在這些方面取得不斷進(jìn)展，量變就會引起質(zhì)變，帶有機(jī)器靈感的全智能自動(dòng)設(shè)計(jì)的時(shí)代就會來臨。這個(gè)愿景看似遙遠(yuǎn)，但在上列的前沿領(lǐng)域都已取得一定的進(jìn)展。比如圖形美感模糊智能識別算法方面，由于借助深度學(xué)習(xí)、深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，已取得可實(shí)用的技術(shù)，Neural art算法已經(jīng)能夠模仿繪畫大師進(jìn)行創(chuàng)作，帶起“生成藝術(shù)”潮流。不過類似算法必須在三維模型美感識別上有所突破，才可用于鞋類產(chǎn)品美感模糊智能識別，當(dāng)代科學(xué)技術(shù)由于人工智能的介入正以難以預(yù)測的速度飛速發(fā)展，鞋類產(chǎn)品美感模糊智能識別技術(shù)一定會像自動(dòng)駕駛技術(shù)一樣出人意料的獲得成功。

六、我國鞋類計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用概況

需要說明的是，目前即使是這種半自動(dòng)的智能設(shè)計(jì)，在我國的鞋類行業(yè)還遠(yuǎn)未發(fā)展起來。主要有以下幾個(gè)原因：

1.在傳統(tǒng)的手工鞋類設(shè)計(jì)的過程中，各個(gè)廠家采用的方法、標(biāo)準(zhǔn)都是千差萬別，半智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)目前只能是整合幾種較為典型的設(shè)計(jì)方法和標(biāo)準(zhǔn)，因此很多設(shè)計(jì)師不愿改變自己的設(shè)計(jì)習(xí)慣。

2.國內(nèi)開發(fā)的交互式鞋類設(shè)計(jì)軟件功能進(jìn)化緩慢，投入不夠。

3.現(xiàn)有鞋類半智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)整合的設(shè)計(jì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、人體工學(xué)數(shù)據(jù)、智能算法還不夠豐富，開出的樣板，仍需進(jìn)行修正方可使用。

4.從事鞋類產(chǎn)品半自動(dòng)智能設(shè)計(jì)實(shí)踐的人員，手工設(shè)計(jì)能力、經(jīng)驗(yàn)不足，難以強(qiáng)力介入傳統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)地。

5.目前只在二維級放、自動(dòng)排料下料等單調(diào)繁瑣的環(huán)節(jié)較多地使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，在造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)師大都有依賴手工設(shè)計(jì)的情性，不愿或不具備條件去學(xué)習(xí)掌握鞋類計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

可喜的是剛剛進(jìn)入鞋類設(shè)計(jì)行業(yè)的90后們對鞋類計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的興趣與熱情，他們將是帶動(dòng)這個(gè)技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的主力軍。更令人興奮的是很多高校、研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在鞋類設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝的參數(shù)數(shù)字化數(shù)據(jù)庫，鞋類產(chǎn)品人體工學(xué)數(shù)據(jù)庫等方面已取得較大進(jìn)展?；谏疃葘W(xué)習(xí)、深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像美感評估研究也是成果頗豐，讓我們看到了實(shí)現(xiàn)鞋類全自動(dòng)智能設(shè)計(jì)的希望。