探讨计算机技术与工业设计的结合
[ 文章摘要]
目前, 随着科技日新月异的发展,科学技术无时无刻不在改变着我们的生活特别是计算机, 作为一种集娱乐工作学习等于一体的工具, 已经逐步普及到了每一个角落.作为一种很好的辅助工具, 在工业设计中适当运用计算机技术可以为设计师带来意想不到的效果本文将通过对工业设计过程和计算机技术进行分析,探寻计算机技术与工业设计的有效结合, 以期为工业设计带来更大的发展空间
【关键词】
计算机技术; 工业设计; 结合
引言
20 世纪是一个信息大爆炸的时代, 随着以计算机技术为主流产业的信息技术的不断发展, 世界的经济格局发生了巨大的变化。
经济的快速发展, 使得市场的竞争更为激烈, 同时工业产品也逐渐转为机电一体化产品、信息电子产品。
这种电子信息化的发展促使企业在进行产品开发时, 要对工业设计的技术有所突破。
正因为这样, 工业设计技术研究受到了很多学者的关注。
随着计算机技术的飞速发展,计算机图形学, 计算机辅助设计等技术相继被研发,CAD(计算机辅助设计)/CAM(计算机辅助制造)的应用也逐步渗透到现代工业设计中。
目前计算机辅助工业设计已经成为自动化技术方面的研究热点。
本文接下来将在前人研究的基础上进一步探讨计算机技术与工业设计的结合, 主要从计算机辅助工业设计涵义、计算机辅助工业设计技术发展状况以及未来的发展趋势三个方面进行讨论
1 计算机辅助工业设计涵义
1.1 CAID的含义
计算机辅助工业设计（CAID）指的是在计算机辅助工业设计软件的支持下, 进行工业设计领域的各类设计工作。
计算机辅助工业设计以工业设计知识为主体, 以计算机网络等信息技术为辅助工具, 实现产品的真实化描述, 从而更好地设计出经济而美观的创新产品, 以便更好地满足人们的需求。
计算机辅助工业设计是计算机时代的产物, 相对传统的工业设计来说,它不仅优化了工业设计的方法和过程, 而且有效的改进了设计的而质量和效率。
1.2 CAID与CAD的区别
计算机辅助工业设讯（CAID）是采用计算机进行设计的CAD的一种, 特别是指能够进行包含工业设计的系统。
一般的CAD工具主要用来进行设计产品内部零件, 而CAID相对来说是进行一种整体性的设计。
CAID系统中本身已包含了大量的已经设计好的模型。
2 计算机辅助工业设计技术
计算机技术与工业设计的结合主要表现在计算机辅助造型技术、计算机辅助工业设计中的人机交互、智能技术和新型技术。
2.1 计算机辅助造型技术
计算机辅助造型技术是研究物体形状的一种数学模型, 即研究计算机环境下物体形状的几何表示、分析和综合。
计算机辅助造型技术经过将近30 年的发展,已经逐步走向特征造型、变量化设计阶段, 而这一进步也使得实体模型逐步转向产品模型。
与此同时, 对于产品模型生命周期中的信息共享以及各种数据之间的转换的研究也逐渐被关注, 并慢慢往这方面发展。
对于计算机辅助造型的研究目前主要表现在造型的自由曲面的设计以及造型的草图的设计等方面。
产品自由曲面设计的研究是整个计算机辅助设计的一个重要的方面, 该设计主要包括产品基本的表面设计、产品移动的特性和串通图形。
自由曲面的设计直接影响着人们的审美观, 设计完美的曲面应该具有流畅的线条和360 度全方位的旋转, 给人一种赏心悦目的感觉。
设计是为了适应设计师传统的手绘设计而发展起来的。
因为设计师不能将白己的设计思想转变为计算机可以理解的语言, 所以传统的计算机辅助设计不能和工业设计进行有效的结合。
草图设计的重点在于实现设计过程中的人机交互以及草图的完善技术。
2.2计算机辅助工业设计中的人机交互
人机交互的主要任务在于实现人与计算机之间的信息交互。
人机交互的发展，历史并不长, 但是其所包含的内容, 像是人机交互界面, 虚拟仿真技术等都在工业设计等领域得到了广泛的应用。
人机交互界面指的是人与计算机之间用于交互的操作界面。
人机界面由传统的D O C 界面发展到现在的图形用户界面, 未来人机交互界面将向着自然和谐的人机交互界面发展。
虚拟仿真技术是指利用计算机软硬件系统虚拟现实的世界, 设计是可以通过这个虚拟的世界通过人机交互完成产品的设计、验收等工作
2.3 计算机辅助工业设计中的智能技术
智能技术一直是人类研究的热点, 智能手机、智能机器人等智能产品不断被推出和改进。
目前, 智能计算机辅助设计已经有了一定程度的进展。
智能化
系统能对设计过程提供很大的便利, 特别是对于创造性思维和重复的人机交互, 智能技术显得尤为重要。
在设计师进行创造性思维的设计时,需要将设计思路快速的转化为草图, 而这个过程相当的复杂, 需要设计师频繁的对计算机进行操作。
如果计算机能够根据设计师的想法自动的进行草图的绘制, 然后设计师再根据绘制的草图不断的进行调整和改进, 这对于设计师来说将是一件非常高效的事情。
2.4 计算机辅助设计中的新技术
目前, 随着对计算机技术与工业设计技术结合研究的进一步深人, 虚拟现实、神经网络、遗传算法等新技术以及并行设计、辅助设计等设计方法逐渐成为又一大热点。
虚拟现实就是利用计算机中的软硬件虚拟现实中的环境, 然后在虚拟的环境中进行各种工作, 目前已经得到了应用。
神经网络是一种模仿动物的神经网络行为特征, 进行分布式并行信息处理的算法数学模型。
神经网络系统较为复杂, 他先将信息概念化并用计算机符号进行表示,。
然后利用计算机软件进行推理和分析, 形成计算机指令进而执行。
神经网络目前也被广泛应用到工业设计过程中。
遗传算法是一种模拟自然进化过程进行最优解的求解算法, 这种算法相对来说操作简单一些。
3 计算机辅助工业设计技术发展趋势
3.1 现代工业设计的发展方向
当今任何一个国家,若其要在综合国力上取得优势地位,就必须在科学技术上取得优势,尤其要在高新技术产品的创新设计与开发能力上取得优势。
否则,在强大的国际竞争压力下将难以生存,难以发展。
以产品设计为核心的现代工业设计是跨越21世纪的设计。
其发展方向应与产品设计制造的整体发展趋势保持一致,并在如下3个方面作出贡献:
①在创造性、发明性的探索性设计和创新性设计方面,要充分利用科技新成果,发挥设计师的最大潜能,以实现标新立异的设计创新;
②在以信息技术为代表的高科技应用方面,要充分利用各种新兴技术、新型材料、新式能源,并结合市场需求,以实现世界的又一次“工业大革命”;
③在工业设计与工程设计的一致性方面,要充分协调好设计的功能和形式2
个方面的关系,使两者逐步走向融合,最终实现以人为核心、人机一体化的智能集成设计体系.
3.2 CAID有待解决的关键技术问题
与建筑、机械等其它CAD技术相比, CAID技术的研究进展相对迟缓。
客观上主要是因为工业设计的综合性和复杂性。
CAID存在的主要关键技术问题可归纳如下:
①现代设计方法学的研究.立足于现代工业设计的发展方向,从设计对象自身出发,用类似的、精确的方法对定性的设计过程及设计方法进行研究,以奠定CAID的理论基础;
②创新设计技术的研究.研究设计思维过程和计算机支持下的设计过程遵循的原则和规范;探讨各类创新技法,深入研究创新设计的原理、方法和技术;
③设计过程中的智能技术研究.研究设计过程及其评价过程中的智能支持技术;研究面向工业设计的智能支持系统;
④设计过程中并行、协同、全生命周期设计技术研究.研究设计过程中考虑制造、成本等因素的并行设计技术;研究设计过程中不同或相同领域的设计师之间的协同设计技术;研究面向全生命周期的绿色设计技术;
⑤设计过程中的人机交互技术研究. 在传统交互手段的基础上,研究在VR等新兴技术支持下的人机交互技术。
3.3 CAID的发展趋势
从工业设计的本身角度看,随着C AD、人工智能、多媒体、虚拟现实等技术的进一步发展,使得对设计过程必然有更深的认识,对设计思维的模拟必将达到新的境界。
CAID将使工业设计朝着多元化、优化、一体化的方向发展,人机交互方式更加自然,创新设计的手段更为先进、有效。
从整个产品设计与制造的发展趋势看,并行设计、协同设计、智能设计、虚拟设计、敏捷设计、全生命周期设计等设计方法代表了现代产品设计模式的发展方向。
随着技术的进一步发展,产品设计模式在信息化的基础上,必然朝着数字化、集成化、网络化、智能化的方向发展。
计算机辅助下的工业设计的发展趋势则必然与上述发展趋势相一致,最终建立统一的设计支撑模型.工业设计师与工程设计师逐步融合,走向统一化。
结束语
综上所述, 计算机作为一种辅助的工具应用到工业设计中是切实可行的, 并且其还有很大的发展空间。
计算机的海量信息存储和分析能力能够帮助工业设计师获得更坚强的知识后盾, 并且计算机的空间表现能力可以帮设计者更准确的表达内心的设计理念
注：计算机辅助工业设计的案例无法列举，但现代工业设计基本都需要借助计算机技术已是最好的案例
【参考文献】
l.门江辉; 面向工艺品的创新设计系统[J];中国机械工程,2002
2.李兴伟; 工业设计的计算机辅助形态设计技术研究[D];西北工业大学,2004
3.沈璞; 虚拟现实技术在现代工业设计中的应用[J];制造业自动化,2004
4.蒋雯; 郑时雄; 基于八Agent理论的工业设计系统研究[J];现代制造工程,2003
5.潘云鹤; 计算机辅助工业设计技术发展状况与趋势[J] ; 计算机辅助设计与图形学学报:1999。