基于數(shù)學(xué)模型的工業(yè)設(shè)計(jì)策略化方法

摘 要：我國的工業(yè)設(shè)計(jì)在目前階段的發(fā)展依然未有較大突破，未能獲得社會(huì)的廣泛認(rèn)可是其中主要的原因。對(duì)于設(shè)計(jì)從業(yè)者而言需要積極調(diào)整策略，對(duì)自身工作方式方法進(jìn)行改進(jìn)，以期獲得社會(huì)的普遍認(rèn)可。本文通過分析形成困局的主要原因，同時(shí)借鑒西方經(jīng)濟(jì)學(xué)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工業(yè)設(shè)計(jì)交叉學(xué)科的特點(diǎn)，提出在設(shè)計(jì)過程中引入量化的數(shù)學(xué)模型，使設(shè)計(jì)工作變得有理有據(jù)，直觀可考，改變?nèi)藗儗?duì)以往設(shè)計(jì)活動(dòng)隨意性、模糊性的印象，此方法對(duì)使社會(huì)理解工業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)涵具有積極的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì);數(shù)學(xué)模型;策略化

0 引言

2015年10月，國際設(shè)計(jì)組織WDO在第29屆年度代表大會(huì)上發(fā)布了對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的最新定義：工業(yè)設(shè)計(jì)的目的是在于引導(dǎo)創(chuàng)新、促進(jìn)商業(yè)成功及為人類提供更高質(zhì)量的生活，它是一種將策略性解決問題的過程應(yīng)用于產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務(wù)及體驗(yàn)的設(shè)計(jì)活動(dòng)。

值得注意的是，國際設(shè)計(jì)組織自1957年成立至今，已對(duì)“工業(yè)設(shè)計(jì)”這一名詞概念進(jìn)行了四次定義?？梢姽I(yè)設(shè)計(jì)的定義隨著社會(huì)的發(fā)展其內(nèi)涵在不斷拓展和豐富，從側(cè)面反映出工業(yè)設(shè)計(jì)是與人類社會(huì)的發(fā)展緊密相連的學(xué)科。

1 現(xiàn)有困境

與西方發(fā)達(dá)的研發(fā)制造體系相比，工業(yè)設(shè)計(jì)在我國的發(fā)展之路就顯得較為艱辛。究其原因主要有以下四點(diǎn)：

1.1 設(shè)計(jì)教育不足

工業(yè)設(shè)計(jì)是交叉性學(xué)科，高校課程設(shè)置缺乏交叉性，工程類和藝術(shù)類課程分別由不同研究領(lǐng)域的教師講授，學(xué)科間缺乏滲透，導(dǎo)致學(xué)生不能將所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通。

1.2 企業(yè)缺乏創(chuàng)新動(dòng)力

一是所具有的條件不足，例如缺乏創(chuàng)新基礎(chǔ)，具有創(chuàng)新意識(shí)的企業(yè)家、技術(shù)人才等;二是動(dòng)力不足，企業(yè)缺乏創(chuàng)新熱情，對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)增長方式和原有企業(yè)發(fā)展模式的具有很強(qiáng)的依賴性，致使工業(yè)設(shè)計(jì)無法在企業(yè)內(nèi)形成廣泛的核心競爭力。

1.3 大眾市場意識(shí)缺失

傳統(tǒng)教育中設(shè)計(jì)是一門軟性科學(xué)，沒有硬性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而國民審美素養(yǎng)相對(duì)缺乏，大多是抱著有勝于無，能用就行的態(tài)度;其次，收入水平的限制導(dǎo)致價(jià)格永遠(yuǎn)是制約消費(fèi)者做出選擇的最重要因素。而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法無法破解這些問題，直接導(dǎo)致設(shè)計(jì)被輕視和忽略。

1.4 政策缺乏

政府扶持設(shè)計(jì)往往“隔靴搔癢”，對(duì)于真正處在工作一線的設(shè)計(jì)人員無法產(chǎn)生幫助和激勵(lì)，迫使大部分從業(yè)人員向業(yè)績低頭，有的甚至另謀發(fā)展，未能引導(dǎo)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。

總結(jié)以上四點(diǎn)原因我們可以注意到，社會(huì)對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容和作用普遍不具備正確和清晰的認(rèn)識(shí)，如何使設(shè)計(jì)的本質(zhì)為人們所理解是設(shè)計(jì)工作者需要努力的方向。

2 尋求突破

古語有云：他山之石可以攻玉。從西方經(jīng)濟(jì)學(xué)的發(fā)展歷程我們能夠獲得一定的啟示。

古典經(jīng)濟(jì)學(xué)誕生于15世紀(jì)，它是西方現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的雛形，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，特別是進(jìn)入20世紀(jì)以后，原有的經(jīng)濟(jì)學(xué)理論框架開始無法解釋部分經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，古典經(jīng)濟(jì)學(xué)理論進(jìn)入了一個(gè)捉襟見肘的尷尬局面。1970年，保羅·薩繆爾森成功地將數(shù)學(xué)分析方法引入了經(jīng)濟(jì)學(xué)，自此經(jīng)濟(jì)學(xué)便進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展層面。新的理論體系不但很好地解釋了當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，并且數(shù)學(xué)表達(dá)本身的邏輯性和簡潔性，幫助人們更好地對(duì)經(jīng)濟(jì)關(guān)系進(jìn)行闡述和分析。通過嚴(yán)謹(jǐn)化的表達(dá)得出一般化或者公理化的結(jié)論，有助于不同地域、領(lǐng)域的學(xué)者進(jìn)行交流，并為經(jīng)濟(jì)學(xué)理論可靠性的實(shí)證檢驗(yàn)，提供了科學(xué)的分析基礎(chǔ)。如今大學(xué)的經(jīng)濟(jì)學(xué)課程中，數(shù)學(xué)早已經(jīng)成為必修科目，數(shù)學(xué)對(duì)于經(jīng)濟(jì)學(xué)的重要性不言而喻?？梢哉f，當(dāng)代經(jīng)濟(jì)學(xué)對(duì)數(shù)學(xué)的引入無疑是推動(dòng)了其發(fā)展的進(jìn)程，使這門古老的學(xué)科保持著巨大的活力和效力。

3 建立以模型為支撐的設(shè)計(jì)體系

在協(xié)助設(shè)計(jì)工作方面，數(shù)學(xué)模型作為一種思考和解決問題的方法，它既能夠解釋特定現(xiàn)象的現(xiàn)實(shí)性態(tài)，又能夠預(yù)測所研究問題的未來發(fā)展?fàn)顩r，還能夠?yàn)樘幚韺?shí)際問題提供最優(yōu)決策和最優(yōu)解。綜合以上幾點(diǎn)因素，工業(yè)設(shè)計(jì)與數(shù)學(xué)模型的結(jié)合具有現(xiàn)實(shí)的意義和廣闊的前景。

工業(yè)設(shè)計(jì)通識(shí)模型體系的建立：

首先，引入數(shù)學(xué)模型須從設(shè)計(jì)流程著手，為設(shè)計(jì)工作構(gòu)建完整的框架體系。完整的設(shè)計(jì)程序及相關(guān)內(nèi)容如表1所示。

依據(jù)完整的設(shè)計(jì)的流程和步驟，其體系的建立主要有以下四個(gè)方面：

第一，建立設(shè)計(jì)外延模型。此部分針對(duì)產(chǎn)品的前期研究的需要，將收集的資料和測量統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)與人機(jī)工程學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和心理學(xué)等學(xué)科相結(jié)合，通過分析用戶所面臨的主要問題和矛盾，建立適用于推導(dǎo)出產(chǎn)品的需求模型。

第二，建立功能模型。產(chǎn)品是功能的載體，功能是制約設(shè)計(jì)的決定性因素。這里的功能是一個(gè)統(tǒng)稱，具體包含三個(gè)方面的內(nèi)容，即使用功能、功能結(jié)構(gòu)和功能原理。對(duì)三個(gè)部分的內(nèi)容分別建立模型，名稱和內(nèi)容如表2所示。

第三，建立外形模型。外觀模型包含外形遺傳模型和視覺模型兩個(gè)方面。其中外形遺傳模型是企業(yè)內(nèi)部對(duì)產(chǎn)品更新迭代外形風(fēng)格變化趨勢的規(guī)范模型;視覺模型是將產(chǎn)品外觀的點(diǎn)線面元素、色彩和材質(zhì)基于參數(shù)化的模型進(jìn)行規(guī)劃，生成優(yōu)化排布和組合的可控模型。

第四，建立產(chǎn)品用戶—產(chǎn)品—生產(chǎn)評(píng)價(jià)模型。對(duì)于完成設(shè)計(jì)后的產(chǎn)品還需要進(jìn)行反饋驗(yàn)證，這里將用戶、產(chǎn)品和生產(chǎn)三個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，分別建立用戶的使用體驗(yàn)量化模型，設(shè)計(jì)技術(shù)性和美學(xué)性量化模型，生產(chǎn)工藝難易度和制造成本的量化模型。將三類模型量化數(shù)據(jù)賦權(quán)累計(jì)獲得產(chǎn)品總評(píng)分，針對(duì)不足之處不斷改進(jìn)以獲得更高的評(píng)分從而得到更優(yōu)化的產(chǎn)品。

由上述過程中的多元模型控制下誕生的產(chǎn)品不但具備科學(xué)性和完備性，更易于展示設(shè)計(jì)工作的內(nèi)涵和實(shí)質(zhì)形象。

4 結(jié)語

對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)及其流程的模型化，究其本質(zhì)是對(duì)用戶、產(chǎn)品及其使用方式的量化和具象化，它可以將設(shè)計(jì)過程中不被大眾觀察到的工作內(nèi)容和目的以定性、定量化的模型的形式進(jìn)行展示，使客戶和大眾對(duì)設(shè)計(jì)獲得一個(gè)可以理解的、具象化的感知，從而幫助修正工業(yè)設(shè)計(jì)在人們認(rèn)知中的不確定性與偏差性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王曉紅.制約我國工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的因素及政策建議[J].中國經(jīng)貿(mào)，2010（06）：77-79.

[2] 王鈺涵.論西方經(jīng)濟(jì)學(xué)史上的三次重大變革[J].商，2015（04）：126.

[3] 侯可新.產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序與方法[M].合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2014.

[4] 劉曉冰，董建華，孫偉.面向產(chǎn)品族的建模技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2001（07）：636-640.

[5] 劉弘，劉希玉.支持外觀造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)的進(jìn)化計(jì)算方法[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2006?（01）：101-107.

作者簡介：周偉（1992—），男，江蘇無錫人，研究生在讀，研究方向：工業(yè)設(shè)計(jì)。