对计算机辅助工业设计教学的探讨

刘 驰

[摘要]计算机辅助设计伴随着工业设计取得了长足的发展,出现了计算机辅助造型、计算机辅助人机工学、虚拟现实等。这就要求现在工业设计教育中计算机辅助工业设计也必须发展,但目前计算机辅助工业设计教育中却存在一些问题,因而改变这些问题才能使计算机辅助工业设计得到更好的发展。

[关键词]计算机辅助工业设计 教学模式 人机工学 虚拟现实

工业设计的发展是科学与美学、技术与艺术相互交叉、渗透、结合形成的,是从社会、经济、技术、艺术等多种角度,对批量生产的工业产品的功能、材料、构造、形态、色彩、表面处理、装饰等要素进行综合性的设计,创造出能够满足人们不断增长的物质需求的新产品。同时在产品的销售、服务和企业形象的树立过程中,都扮演着重要的角色,它是现代工业文明的灵魂,是现代科学技术与艺术的统一,也是科技与经济、文化的高度融合。随着科学技术的高速发展,特别是信息时代的到来,市场对产品的性能、价格和交货期的要求更加苛刻,要求产品的研发周期短、品种多样化、趣味化、个性化、小批量。这些都要求制造企业能够快速开发出高质量的产品,以影响市场、响应市场的需求、提高自身的竞争力。传统的产品设计方法已经不能满足瞬息万变的市场需求,伴随着计算机软硬件技术的迅猛发展,工业设计与计算机的联系也越来越紧密。计算机辅助设计是指用计算机帮助设计人员进行设计工作。完整的计算机辅助设计系统,构成了设计师的现代化工具。因此基于计算机技术的CAID(计算机辅助工业设计)应运而生。

一、计算机辅助工业设计的发展与内容

工业设计包括产品造型设计、视觉传达设计、室内外环境设计。计算机辅助工业设计(Computer Aided Industrial Design以下简称CAID)是一种先进的设计手段和设计方法,随着计算机硬件技术的发展,计算机辅助设计、计算机辅助制造技术等都有了很好的发展,同时计算机应用软件也得到了很好的发展。计算机辅助工业设计主要包括以下内容。

1.在设计初始阶段,设计者可以通过网络、计算机的帮助,进行市场调查获取资料,对获得的资料进行分析、统计和归纳,以形成产品设计的概念,一套完整齐全的设计资料是一项成功设计产品的保证。同时通过网络的调研也可节省成本,获得比较先进准确的资料。

2.在设计方案的表达阶段,即计算机辅助产品造型,设计师可通过计算机设计软件将设计概念转化为平面模型或者实体三维数字模型的过程,这也是使设计师通过计算机软件表达自己的设计思维,是设计师创意表达的过程。通常包括数字化产品概念设计、数字化三维建模、产品模型与环境渲染、数字化产品装配、有限元分析、设计修改、远程设计协作等,具有真实感的三维实体模型使设计评价更为准确可靠,模型一旦建立,对形状、材质、色彩等的推敲、修改就变得十分方便,同时,电脑还可以对某些技术参数进行分析、计算,协助设计者对方案的修改和调整。

3.在设计方案表达的最后可以通过计算机辅助设计表达:通过计算机媒体,以宣传、评价、展示产品设计为目的的表达。包括:各种级别产品演示动画、多媒体产品互动演示、网络互动产品用户评价、虚拟现实设计表达等。

二、计算机辅助工业设计与传统设计方法

传统的设计方法主要是按照传统的教育模式产生的。其主要思想和形式都来自德国的包豪斯设计学院和乌尔姆设计学院。在传统的设计中,有三种因素必须考虑,即产品的美感、表现技法、以及所采用的工具材料。在计算机技术发展中,CAID对这三个方面都有了全新的定义。在计算机辅助工业设计中,表现技法变成了可以利用各种各样的造型方法和各种软件来表现产品的效果。形式非常多样,而且修改起来比原来大大的提高。工具材料也可通过计算机来完成。同时设计师的审美思维也可通过计算机这一新的设计手段表现出来。因此,它使设计师丢掉了传统的尺、纸、笔、图板,将设计中的许多工作,如画图、计算、数据的存储等交给计算机来完成。设计师可以在计算机上进行判断和修改,并将结果存储到计算机中,以供随时调用、修改,直到客户满意。这不仅减轻了设计人员的劳动,而且缩短了设计周期和提高了设计质量,并可以充分的表现设计师的审美构想,最大限度的缩小设计师的设计结果与客户要求之间的距离。同时在长期的设计创作过程中,对于一些重复性的劳动,设计师可以节省许多的时间。从设计史的发展上来讲,这完全是一次变革,是设计手段从机械化向自动化的发展。同时,由于计算机技术及网络技术的提高,设计思维领域也出现了计算机的身影,从而计算机给设计的工具、思维、过程、方法、表现形式、结果带来了巨大的变化。从而使CAID也从计算机辅助造型设计逐步发展到计算机辅助人机工学、人工智能技术及新兴技术等方面。

由此计算机辅助工业设计这门课程在整个工业设计专业教学中,不仅是一个辅助性的表现手段,更是一个新时代及未来工业设计发展的必然之路。我们通过计算机软件表述概念的时候,可以和计算机进行双向交流,在通过计算机表现设计概念的过程中,可以使原本比较模糊的概念具体化,使概念进入到详细过程。而在这具体化的过程中,就会使我们的设计更加细化、深化,加强工业产品的三维形象观念,促进设计的成熟。所以,计算机辅助工业设计不仅仅是一项表现技法,而是新时代下进行产品设计所具有的新的理念。因而在教学中,要注意课程的教学模式,始终以设计的观念引领教学,不能盲目的进行技法的传授。

三、计算机辅助工业设计教学的现状分析及研究

在当前计算机辅助工业设计(CAID)的教学中,尽管许多高校都认识到计算机辅助工业设计的重要性,也开设了一些软件课程,但大多数开设的目的仅限在增加学生的表现能力,未起到计算机辅助工业设计的目的。因而教学形式较为单一,教学内容比较狭窄,以及学时分布和教学时间安排不合理等方面的问题。通过对不同高校CAID课程的调查,发现该课程的教学计划安排仍然比较混乱,归纳起来主要有三种情况:

1.一些院校对CAID教学不够重视,认为计算机辅助工业设计就是学习一大堆的相关软件,而软件的学习好多是通过学生课后自学完成,并没有相应的要求。而专业所开设课程所涉及软件比较单一,课时量也比较少,归结起来也不过一两门软件,达不到辅助设计的要求。

2.还有一些院校却是过分强化了软件在设计中的作用,花费了大量课时,讲授了大量的软件,使得学生在头脑中形成了“软件学的好,设计就能搞好”这样一种错误的观念。

3.教学过程中没有很好的结合专业特点,所授软件的侧重点对工业设计专业的辅助能力不强。使学生在学习完成后都未达到表现模型的最基本目的。

另外,在计算机辅助工业设计的教学中,还普遍存在一个误区,也是最严重的一个问题,即没有认清计算机辅助工业设计的真正内涵。计算机辅助工业设计的教学,不仅仅是一个技法的教学,更是一个思维模式、一种教育思想的引入。

CAID方法的教学,关键是要抓住教学的本质——设计方法的传授。对于CAID课程的教学计划主要包括1.通过选择合适的辅助设计软件分配合适的教学时间和教学量切实达到学生建模的水平要求。这可以通过对不同阶段的学生学习要求来达到。比如在学习软件初期要求学生通过实例练习掌握所学知识点,在软件学习中期学生应该能通过参考书完成模型制作,在后期学生应该具有独立建模的能力,同时对模型的质感场景都有明确的要求。这样就能使学生达到表现的程度。2.通过相应的课程要求来切实实现计算机辅助工业设计。

整体说来,对CAID的教学主要分为三个阶段:第一,平面辅助设计和产品制图阶段(主要以Photoshop ,AutoCAD等软件为主)。第二,辅助产品三维造型阶段主要以(A lias,Rhino 3dmax等设计软件为主)。第三,辅助结构设计方面(主要以Pro E等辅助设计软件为主)这三个阶段,在时间安排上应是一个循序渐进的过程。另外,每学期的CAID课程应安排在该学期的前段时间,与其它相关设计课程形成一个并行协同结构,使CAID课程和其它工业设计课程有机的结合起来,更好的发挥辅助设计的作用。

由于高校的工业设计教育受到各种条件的限制,高校的教育模式和企业的产品开发和生产制造模式还有很大的差别,学生只能通过认知实习,生产实习这样的实践环节让学生初步了解工业设计的基本流程。鼓励学生利用假期的社会实践和企业联系,同时学校也应加强学生实习基地的建设和实习经费的投入,使学生较早的适应企业的要求,也使学校的教育很好的与企业对接。使学生切身的熟悉到计算机辅助工业设计的流程,更好的适应未来的工作。

从工业设计本身发展来看,随着人工智能、多媒体、虚拟现实等技术的进一步发展,使得人们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。我们的工业设计教育必须采取科学合理的CAID教育模式为社会输送更多优秀人才。

参考文献:

[1]朱铭,奚传绩.设计艺术教育大事典.山东教育出版社,2001.55.

[2]王受之.世界现代设计史. 2002.8.

[3]陆家贵.设计概论.北京:机械工业出版社,2006.6.

[4]王颖淑,程宪春.工业设计课程实践教学探讨[J].长春大学学报,2006.100-102.

[5]张雅丽.工业设计专业在产学研教学中的思考[J].机电产品开发与创新2008.74-75.