計算機輔助工業(yè)設計技術發(fā)展狀況與趨勢

鄧莉萍

摘要：隨著計算機的普及其應用領域也日漸廣泛，計算機在各行各業(yè)中扮演的角色也愈發(fā)重要工業(yè)產(chǎn)品設計中亦是如此。計算機的加入不僅節(jié)約人力成本提高顧客滿意度，在一定程度上改善產(chǎn)品質(zhì)量和性能，也能提高工作效率。由此可以看出在工作過程中不僅要制定詳細的產(chǎn)品計劃同時也需要了解當下計算機輔助工業(yè)產(chǎn)品設計的發(fā)展情況與趨勢，該文從不同角度對此問題進行淺析，首先對計算機輔助工業(yè)及設計技術進行簡單的闡述，然后對計算機輔助工業(yè)技術發(fā)展的現(xiàn)狀進行了研究與分析，最后針對計算機輔助工業(yè)設計技術發(fā)展趨勢進行了探索。

關鍵詞：計算機;工業(yè)設計;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展前景

中圖分類號：TP301? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0200-02

1 計算機輔助工業(yè)設計簡介

21世紀的到來，互聯(lián)網(wǎng)的興起和海量數(shù)據(jù)逐漸興起，計算機在社會發(fā)展中起到了重要的基礎作用。計算機技術不斷發(fā)展的今天，計算機技術已成為社會生活各個領域中不可或缺的一部分，并在社會各個領域中得到了應用。在這一背景下，計算機輔助工業(yè)設計也得到了迅速發(fā)展，計算機的工業(yè)設計（CAID）是一種基于信息技術的數(shù)字化、可視化工業(yè)設計方法。信息科學、計算機硬件、軟件、信息存儲、通信協(xié)議、外部設備和互聯(lián)網(wǎng)為科學設計的技術手段，其中它包括信息識別，掃描處理，傳輸，存儲支持，集成和網(wǎng)絡技術。

目前為止制造業(yè)的發(fā)展越來越受到重視，并在工業(yè)設計的要求也越來越高，不僅僅是實用、美觀、環(huán)保，更需要社會各界的支持。許多制造企業(yè)開始將計算機技術引入到工業(yè)設計和計算機應用領域，為用戶提供個性化、多樣化、趣味性的工業(yè)設計和生產(chǎn)產(chǎn)品。借助于計算機技術，工業(yè)設計不僅能大大提高工作效率，而且能保持產(chǎn)品的新穎性和獨特性。

截至此時工業(yè)設計依然還是計算機輔助工業(yè)設計的基礎，對傳統(tǒng)的工業(yè)技術進行創(chuàng)造與革新。與傳統(tǒng)的工業(yè)技術相比，計算機輔助工業(yè)設計要先進的多，此外，在改善產(chǎn)品外觀的同時，還對工業(yè)產(chǎn)品的性能，操作方式等方面進行了一系列的改進和優(yōu)化。工業(yè)技術發(fā)展的核心根本就是要不斷對技術進行創(chuàng)新和完善，在現(xiàn)在這個日益激烈的市場競爭環(huán)境中，要想產(chǎn)品不被淘汰，就必須在產(chǎn)品的外觀和結(jié)構(gòu)以及材質(zhì)加以創(chuàng)新與改革，使其變得更加具有吸引力，吸引顧客前來購買，這樣我們才能在激烈的市場競爭中生存下去，不被其他產(chǎn)品所淘汰。目前，已經(jīng)有大批的產(chǎn)品通過計算機輔助技術的廣泛應用與推廣，取得了良好的成果，由此，我們可以看出計算機輔助技術發(fā)展，已然成為當下勢不可擋的潮流與工業(yè)設計的發(fā)展形勢。

2 計算機輔助工業(yè)設計的發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀50年代，計算機主要用于科學計算、語言編程和輸出圖像。60年代，計算機輔助技術源于MIT研究的交互制圖項目。但由于當時的硬件成本過高，實現(xiàn)起來并不容易，到了70年代，計算機圖形學的理論知識和應用技術越來越成熟，并在社會發(fā)展中得到了廣泛應用。20世紀80年代以后，計算機技術迅速發(fā)展，90年代以后，計算機技術不斷完善，向集成化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展。計算機輔助工業(yè)設計（CAID）是多年來工業(yè)設計技術與現(xiàn)代技術相結(jié)合的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)使得工業(yè)設計在人類生活的各個領域都得到了迅速發(fā)展。利用計算機系統(tǒng)，在工業(yè)設計中可以更清晰地表現(xiàn)出一個虛擬的、真實的對象。

鑒于計算機輔助工業(yè)設計在工程、美學、經(jīng)濟等方面的巨大貢獻，以及計算機輔助技術在圖像處理中的重要作用，各高校紛紛開設計算機輔助工業(yè)設計專業(yè)。他們把電腦技術應用到日常生活中，以提高工作效率。要知道計算機輔助技術并不是獨立存在的，它是為了人類社會文明的進步而誕生的，其主要目的就是為了人類社會文明進步服務，因此在設計的過程中，必須做到時刻保持計算機界面的干凈與整潔，讓每一個客戶都有一種眼前一亮開闊舒適的感覺，只有這樣才能更好地為客戶服務?，F(xiàn)在，隨著計算機技術的不斷發(fā)展與革新，人們越來越深刻地認識到計算機輔助工業(yè)技術在工業(yè)設計中的重要性，于是開始加以學習，并把它們廣泛地應用到工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)中來，比如虛擬用戶多角度溝通設計就是其中之一，它高端的輔助技術設計，不僅打破了傳統(tǒng)技術下人與機器之間的交流障礙與種種問題，并且還使計算機輔助技術中心的虛擬模擬的技術變得更加真實符合實際。從某種程度上講也為促進檢驗產(chǎn)品質(zhì)量、形成技術系統(tǒng)評價起到了不可或缺的作用。

3 計算機輔助工業(yè)設計的實際應用

伴隨著計算機輔助工業(yè)設計技術的飛速發(fā)展，工業(yè)設計和傳統(tǒng)工業(yè)相比已經(jīng)存在許多的優(yōu)勢。外觀計算機輔助工業(yè)設計的出現(xiàn)，深刻地影響著我們的工作和生活。但工業(yè)設計的發(fā)展不僅依賴于 CAD的類型，還依賴于其他輔助技術，如多媒體技術、人工智能技術、優(yōu)化技術等，CAD可以將各個設計領域的技術相結(jié)合[3]。在我們的生活中，硬件安裝工具的工業(yè)設計計算機輔助安裝工具的應用非常重要。裝配工具箱的發(fā)展在我國在世界上占有重要地位。但是，傳統(tǒng)的裝配工裝設計過程往往耗時長，但傳統(tǒng)的裝配工具設計過程往往耗時長、程序復雜、精度低。采用計算機輔助工業(yè)設計技術，提高了裝配工具設計的精度和效率，彌補了傳統(tǒng)工裝的不足。工業(yè)設計也受到了廣泛應用，應用包含建筑設計、水電、街道設計、文物修復等不同領域。

從機械結(jié)構(gòu)上看，用計算機技術對文物的構(gòu)成進行處理，能直觀地反映出預期的效果。在文物修復過程中，可以利用計算機技術的圖像技術對虛擬文物進行修復，而計算機輔助文物碎片修復是計算機技術在地質(zhì)災害防治和災后修復中發(fā)揮著重要作用，相信在未來，計算機技術覆蓋的領域也會越來越多[4]。

與其他發(fā)達國家相比，我國對于計算機輔助技術的研究要相對來說薄弱一些，落后一些了。至今也只有大約20年左右，起步遠遠晚于其他國家。比如說我們現(xiàn)在雖然可以依靠電子信息技術，來建立一些數(shù)據(jù)模型，但是在虛擬現(xiàn)實技術這一方面和人工智能模型建立這一方面，我們的技術就遠遠達不到那些發(fā)達國家的標準，因此還有待提高。

計算機輔助設計需要迅捷的網(wǎng)絡和完善的數(shù)據(jù)來支撐，只有完善的數(shù)據(jù)和迅捷的網(wǎng)絡才能使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，具有其他產(chǎn)品所不具備的功能和品牌效應，從而給整個計算機輔助流程的設計奠定一個堅實的基礎，另外還有一點要說的是，曲面設計的出現(xiàn)也使得工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)細節(jié)方面得到良好的改善[5]。

把計算機輔助工業(yè)設計應用到工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)中來，已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的重要趨勢。它不僅大大地超越了以往傳統(tǒng)技術的制約，也合理地解決了一些人工操作帶來的風險和傷害，對整個工業(yè)設計都有著十分重要的作用。

實際操作計算機輔助技術需要一個具有創(chuàng)造性思維的系統(tǒng)來完成，我們不能只是在原來的基礎上簡單延伸一下就行，要做到適時創(chuàng)新，對每一個生產(chǎn)出來的工業(yè)產(chǎn)品都進行仔細的改善和修正，確保每個細節(jié)都沒有問題，從而讓客戶對我們的產(chǎn)品更加滿意。

4 計算機輔助工業(yè)設計的發(fā)展趨勢

隨著科學技術的飛速發(fā)展，計算機輔助工業(yè)設計已經(jīng)成為工業(yè)設計的有力工具。近年來，以計算機為基礎的工業(yè)設計技術在各行業(yè)中得到了廣泛的應用，產(chǎn)品設計是算機輔助設計的核心，而產(chǎn)品設計的概念，則應遵循產(chǎn)品設計應與產(chǎn)品性能相適應，產(chǎn)品設計的最終目標應是產(chǎn)品設計的上市和銷售的原則，產(chǎn)品設計應以此為重點，產(chǎn)品開發(fā)應成為時代的潮流。它不僅是產(chǎn)品設計理念的要求，更是計算機輔助工業(yè)設計的發(fā)展方向。但是，CAD的發(fā)展應該從人機交互、生命周期、創(chuàng)新和技術發(fā)展等方面進行改進，這樣才能更好地為工業(yè)設計服務[6]。

4.1 人機交互

工業(yè)設計 CAD是人機交互和計算機技術相結(jié)合的產(chǎn)物。實現(xiàn)工業(yè)設計中人與機器的完美結(jié)合，并不斷完善利用虛擬現(xiàn)實技術進行人機交互，提高了人機交互技術水平。近幾年來，人機交互和語言識別技術越來越重要。

誠然，由于我國的該項技術起步比較晚，研究水平和條件又有所約束和不足，因此在人機互動的過程中，也有一些是經(jīng)常發(fā)生的，比如電腦壞了。這種情況的出現(xiàn)，不僅僅限制了手工操作的順利進行，同時也極大地削減了產(chǎn)品的生產(chǎn)力度和效果，從而導致工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)效率大幅度降低。因此引進VR技術升級三維技術模型，改善人與人機之間的互動方式已經(jīng)成為必然趨勢。

4.2 生命周期、產(chǎn)品構(gòu)造并行

技術研究要考慮到過程中的精細研究，產(chǎn)品的生產(chǎn)和成本，以及過程相關生命周期的研究。設計師應協(xié)同學習不同領域的設計技能。工業(yè)設計 CAD可以提供計算機輔助的內(nèi)容，利用造型技術、人工智能多媒體技術進行交互、協(xié)作等多種技術。提升工業(yè)產(chǎn)品設計質(zhì)量的核心就是要保障產(chǎn)品的使用周期和延長產(chǎn)品的使用壽命，只有這樣才能讓我們生產(chǎn)出來的工業(yè)產(chǎn)品得以最大限度的使用。

對產(chǎn)品的研制成本和技術類型進行深入研究與探討，聯(lián)合各個領域的專家對工業(yè)產(chǎn)品進行發(fā)展與創(chuàng)新，延長工業(yè)產(chǎn)品的生命周期，共同分享成功的經(jīng)驗和成果，積極促進智能技術的實施與應用，是計算機輔助工業(yè)設計提升產(chǎn)品和技術研發(fā)價值的核心所在[7]。

4.3 人工智能

計算機輔助工業(yè)設計需要人工智能。人工智能在工業(yè)設計領域具有獨特的優(yōu)勢，而作為一種技術，設計人員必須具備一定的開放性思維和創(chuàng)造性思維，才能通過人機協(xié)作完成設計任務。設計師應該運用計算機技術，構(gòu)思自己的創(chuàng)意，使抽象的東西變得可見。

4.4 發(fā)展與創(chuàng)新

隨著新時代的到來，我國經(jīng)濟水平得到了提高，而計算機技術已經(jīng)在各個領域中得到了應用，并且計算機CAD已經(jīng)在各個方面都取得了很好的成績，但是隨著社會的不斷進步和發(fā)展，CAD在設計方法和設計過程中還存在著一定的問題，所以我們要不斷的發(fā)展和創(chuàng)新，計算機技術作為工業(yè)設計的有力工具之一，在某些方面有其局限性。所以， CAD既是設計創(chuàng)新的必然，又是工業(yè)設計發(fā)展的最終目標，從而保證了計算機輔助設計的可持續(xù)性發(fā)展。

在未來的計算機輔助工業(yè)設計開發(fā)中，設計者應深入到技術創(chuàng)新領域，及時、必要地總結(jié)出各類產(chǎn)品的設計方法和設計原則，為未來工業(yè)設計和計算機輔助設計打下基礎。而后形成一個系統(tǒng)的行業(yè)準則，這樣才能更好地確定未來工業(yè)設計的發(fā)展方向是什么。為了得到更為準確和全面的計算機輔助工業(yè)設計技術理論基礎，我們應該及時關注計算機輔助工業(yè)技術新方法的研究與開發(fā)，共享精確的設計原理和數(shù)據(jù)，這樣才能促進工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[8]。

對產(chǎn)品的設計和管理是工業(yè)技術發(fā)展的核心。設計者應該在充分的滿足了客戶的需求之后，保持產(chǎn)品設計與理念的高度統(tǒng)一，做到以人為本，使用人機一體化系統(tǒng)，設計出高質(zhì)量的工業(yè)產(chǎn)品，這才是每一位設計者都應當做到的。除此之外，為了加速工業(yè)產(chǎn)品市場的流通，也為了貫徹和落實中央綠色環(huán)保的發(fā)展理念，設計者應當加速開發(fā)一些無污染新能源設備和工業(yè)產(chǎn)品，這樣既滿足了工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，也不污染環(huán)境。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著人們現(xiàn)在生活需求的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)和設計也在不斷的提高，這就意味著我們需要不斷地提升工業(yè)產(chǎn)品外觀和性能，延長產(chǎn)品的生命周期和使用周期，來滿足當今客戶的多樣化需求。將人工智能技術和高新技術更多的應用融入工業(yè)產(chǎn)品的設計中來，這樣不僅能促進計算機輔助工業(yè)設計的質(zhì)量，也能促進工業(yè)化產(chǎn)業(yè)向新型化產(chǎn)業(yè)靠攏。也會吸引更多專業(yè)人才參與到計算機輔助工業(yè)設計研究當中，進而可以促進工業(yè)設計的持續(xù)良好發(fā)展。另外，對于政府和高校而言，要在計算機輔助工業(yè)設計研究方面投入更多的資金和精力，并且要提供這方面的專業(yè)人才支持，最終為計算機輔助工業(yè)設計的持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎。

參考文獻：

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[6] 任娟.計算機輔助工業(yè)設計發(fā)展狀況與趨勢探析[J].才智，2017（16）：263.

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[8] 劉友江.計算機輔助工業(yè)設計發(fā)展的狀況和趨勢研究[J].無線互聯(lián)科技，2019，16（12）：114-115.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】