计算机辅助工业设计技术发展状况与趋势

朱 伟

(湛江师范学院 物理科学与技术学院，广东 湛江 524048)

计算机辅助工业设计技术发展状况与趋势

朱 伟

(湛江师范学院 物理科学与技术学院，广东 湛江 524048)

随着社会经济的不断提高，科学技术水平的不断发展，计算机的应用在人们的工作、生活中占据着越来越重要的位置.而各个行业领域也离不开计算机，介绍了计算机在工业设计中的应用，以及在竞争激烈的市场中信息技术的重要性.

发展趋势；工业设计；计算机辅助；CAID

随着国内外对工业设计关注度的提升，工业设计需求的多元化，人们对其设计要求也在不断提高.计算机技术的应用带来了革命性的变革，它使工业设计更具科学性、专业性.工业设计产业也因各类新型技术而大放光彩.工业设计的技术含量越高，就越说明其朝着信息电子类以及机电一体化发展.由于现代社会人们生活条件的提高，越来越多的人开始重视产品的环保性、创新度、外观造型等，而不仅仅满足于产品的质量及功能.随着计算机硬、软件等技术的日新月异，虚拟实现、多媒体、计算机辅助设计、图形设计等技术对于研究工业设计的方法与理论产生着极大作用.

1 计算机辅助工业设计

制造企业为迎合小批量、个性化、趣味化、多样化、周期短等产品要求，提高自身的市场竞争力，必须要开发出快速、高质量的产品.采用计算机辅助工业设计能够提高效率，大大缩短了生产时间，同时不失产品的准确性、独特性、新颖性[1].由于工业设计需要达到人们需求，因此，人与机器之间的互动则是计算机辅助工业设计更注重的问题.计算机辅助工业设计以信息科学作为其理论基础它包括了联网领域科学技术以及信息离散化集成、支持、物化、传感、传递、储存、处理、扫描的集合，计算机辅助工业设计的技术手段为互联网、周边设备、通讯协议、信息存储、计算机软件、计算机硬件等.艺术与技术、美学与科学的相互结合、交叉最终形成了工业设计.根据市场反馈情况，对产品的生命周期进行维护和改进.宜人、舒适、美观是产品设计的目标.随着信息时代的到来，人们生活水平的普遍提高，对产品的需求也逐渐趋向于个性化、趣味化、多品种.因此，以网络技术和计算机为基础的计算机辅助工业设计有效地解决了传统设计模式的不足.

工业设计和计算机技术有机结合后，计算机辅助工业设计将在该领域内进行各种创造.计算机辅助工业设计在设计效率、设计质量、设计过程、设计方法等方面明显优于传统工业设计，该技术是一门综合的交叉性学科，它广泛地涉及了人机工程、模糊技术、优化技术、敏捷制造、虚拟现实技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机辅助设计等诸多信息技术领域.计算机辅助工业设计能够满足人们不同层次的需求，其设计兼备了创新、宜人、美观、经济、实用等方面，该技术的辅助工具为信息技术，例如网络、计算机等，技术主体为工业设计知识.设计主体与高科技辅助工具的完美融合，让产品在美学原则、人性化设计、色彩、形态上得以体现.计算机辅助工业设计工作流结构如图1所示.

图1 计算机辅助工业设计工作流结构图Fig.1 The workflow of computer aided industry design

2 计算机辅助工业设计的应用

计算机辅助工业设计，简称CAID，在工业设计有关领域内，通过相关辅助性工业设计系统与计算机相结合，来进行各种设计与创造.与传统设计模式相比，计算机辅助工业设计从设计质量、方法以及设计过程上都显示出其强大的优势.当然，在工业设计中，也不是仅仅依靠计算机技术的，设计同时涉及到例如优化技术、人工智能技术、多媒体技术、计算机辅助设计技术等诸多其他方面技术.在方法与技术面上，计算机辅助工业设计可以将计算机辅助设计领域的内容拿来引用.工业设计领域，创新是关键、是难题.当今的市场竞争的核心也就体现在对产品的创新上.对于一个产品而言，只要有创新，不论这种创新是工艺、材质，是从外形上、还是从功能上，都会对产品质量产生直接影响，同时，也会影响市场竞争力.目前的计算机辅助工业设计仅限于在人机交互、新兴技术、只能技术、造型技术等方面开展应用.

2.1 高新技术的应用

在计算机辅助工业设计领域中，如何将遗传算法、虚拟实现等市场上较为流行的高新技术应用其中呢，在研究机辅助工业设计时，就需要新、老技术的有机结合.有一种设计方式是以虚拟现实为基础的，目前我国已经有了较为成熟的敏捷设计以及虚拟设计，并获得相应的提高与发展.很多的设计系统的开发基于虚拟现实技术，人们使用虚拟现实技术来设计结构以及形状，其技术受到人们的赞同.虚拟现实技术是利用各种控制、现实等接口设备以及计算机图形系统，通过计算机，为可交互的3维环境提供沉浸感觉的技术.虚拟现实技术应用领域较为广泛，给方案的解决提供了便利，可在地质灾害、电力水利、旅游教学、房地产销售、桥梁道路的设计、古迹复原、工业仿真、室内设计、城市规划等众多领域中应用.在协同设计中，人们详细分析了各种情况，例如：该设计对人的用处等，探讨了工业设计的工作模型.将并行与协同相结合进行设计是目前设计技术的关键，从不同的角度，人们观察了该技术在并行环境下的内容，并对其进行了深入的探讨与了解.对于产品的外形、远离、功能等方面而言，与设计感关系密切.

2.2 智能技术的应用

在计算机一体化的运用中，智能技术提供了相应的支持，人工智能技术在工业设计的过程中，可以发挥出创造性思维，并提供人机交互.可以通过对创造性思维、设计方法、创新设计等的介绍来从广义上了解智能技术.在整个设计的过程中，体现出的是一个创造性的过程，这就是设计，设计者将构思巧妙地转变为实际图案，这个过程十分重要，也是一道非常复杂的工艺.设计方法是计算机辅助设计的前提，设计者需要预先通过对事物的特点观察，来形成形式化描述，期间经过了加工特点要素以及原理的一系列过程.在创新设计过程中，设计者必须拥有丰富的知识、思维、经验，才能胜任这一角色.只有在不断地研究新技术的基础上，才能够充分发掘人工智能技术的灵魂.

2.3 计算机辅助造型技术应用

草图设计与自由曲面设计代表了计算机辅助造型技术的主要设计研究，产品造型是人们对该产品的直观认识，造型决定着商机，因此，造型技术的提高也是设计者们的不断追求，在产品造型出炉前，必须经过草图设计，草图设计可以有效填补计算机辅助设计技术与工业设计之间的空白.草图重建和人机交互是该技术的关键，关键是设计系统如何模拟出经过设计者手绘的设计.

在计算机辅助工业设计中，自由曲面的设计其实就是对产品外形进行自由曲面设计[2].自由曲面设计时，曲面特征的应用是一项必要流程.移动特征、串通图形、基本表面这3个部分共同组成了曲面特征.

3 计算机辅助设计的发展趋势

在不同的生产领域中，产业的核心就是对产品的设计，可以称之为产品的核心理念.该理念分别在三个方面得以充分体现，产品设计的发展与这种理念有着一致性，是具有跨越性的理念.①工程设计以及工业设计具有着一致性，应充分调节设计功能与设计形式之间的关系，以求实现以人为核心、人机一体化的设计体系，其体系完美融合了这两种技术.②为了更好迎合市场需求，应有机结合新型能源、新型材料以及新兴技术，通过对其进行充分地利用，以体现工业设计价值.③为了能够获得标新立异的效果，设计者应将具有创新意义的设计，像发明性、创造性的设计毫无保留地应用于新成果中.

其实，与建筑方面技术相比较，计算机辅助工业设计的发展较为缓慢.原因是与机械、建筑的设计相比，工业设计更具有综合性与复杂性[3].从计算机辅助工业设计技术的发展趋势来看，必须有效处理以下问题，才能够有更好的发展空间.

3.1 人机交互

引入VR新兴技术，并合理结合传统交互方式，通过研究人机交互技术，最终可实现人机互交功能.

3.2 生命周期、协同、并行

进行技术的研究时，可对并行技术[4]以及产品制造与成本进行适当思考，并研究全生命周期相关技术.在进行研究的过程中，设计者应对各大领域的设计技术进行协同.

3.3 智能技术

应积极研究智能技术在工业设计中的应用.在研究设计过程以及评价过程时，必须重视智能技术提供的支持.

3.4 设计创新

应深入研究创新设计的技术、方法以及原理.在产品设计中，创新非常关键的，它决定着该设计的发展.

3.5 设计方法

为给计算机辅助工业设计[5]奠定理论内容基础，应积极研究设计方法、关注设计过程，并采取类似以及精确的方式来看待工业设计中设计产品的发展方向[6].

3.6 技术发展

伴随各种技术的发展、创新，人们越来越深刻认识到该技术的重要性，计算机辅助工业设计技术也获得前所未有的发展，随着人机交互等高端技术的开发与应用，计算机辅助工业设计技术正朝着更优化、多元化、一体化的方向迈进.

4 结语

通过整体产品设计来看，全生命周期、敏捷设计、虚拟设计、智能设计、协同设计、并行设计等设计方法指出了计算机辅助工业设计的发展方向.各种技术的应用在整体工业设计技术中必不可少，随着人们需求量的不断攀升，设计方法也层出不穷，值得设计者注意的是，产品设计模式的发展应避免一成不变.在人们需求量增加、科学技术水平不断发展的形势下，通过计算机辅助设计，产品应该具备网络化、数字化、智能化，并坚持向着多元化发展，从而使统一的技术模型得以完善建立.

[1] 敖广武，沈明钢，张振山，等.中空侧壁保温定向凝固过程的计算机模拟[J].铸造技术，2013(2):178-180.

[2] 程远.基于计算机辅助工业设计的交通工具的曲线设计[J]. 陕西科技大学学报：自然科学版，2010(6):141-143.

[3] 闫成新，刘衍聪.以创新设计为核心的“计算机辅助工业设计”课程体系建设[J].工程图学学报，2010(4):142-145.

[4] 叶建军，姜献峰.面向产品创新的气钉枪数字化工业设计平台[J].轻工机械，2010(1):77-83.

[5] 曹霞.UG NX 7.0在计算机辅助工业设计中的应用[J].机械工程与自动化，2011(2):179-181.

[6] 梅云.计算机辅助工业设计课程改革探索[J].科教文汇，2012(13):55-56.

TheDevelopmentSituationandTrendofComputerAidedIndustrialDesign

ZHU Wei

(School of Physical Science and Technology,Zhanjiang Normal University，Zhanjing 524048,China)

With the steady improvement of social economy and the continuous development of science and technology level, the application of computer plays an important role in people′s work and life.And various industries cannot do without a computer.This paper introduces the application of computer in industrial design, and the importance of information technology in the market with fierce competition.

trend of development; industrial design; computer-assisted; CAID

2013-03-25.

朱伟(1981- )，男，初级实验员，主要从事工业设计方面的研究.

TP391.7

A

1008-8423(2013)02-0222-03