CAID技術在工業設計中的運用論文

摘要:信息時代，市場對於產品的性能、價格、交貨期的要求更加苛刻。科學技術對於製造業的發展越來越重要，如何發揮工業設計對於增強產品銷售感染力和促進貿易發展的重要作用，CAID技術在工業設計中的應用具有重要的意義，可以説CAID技術在工業設計的應用是工業設計發展的里程碑。

關鍵詞:CAID技術;工業設計;人機互動;應用

1CAID技術應用工業設計的必要性

CAID技術即計算機輔助工業設計技術，依託計算機技術和工業設計理論。工業設計是從社會、經濟、技術、藝術等多種角度，對批量生產的工業產品的功能、材料、構造、形態、色彩、表面處理、裝飾等要素進行綜合性的設計，創造出能夠滿足人們不斷增長的物質需求的新產品。工業設計本身就包含着技術創新的潛在要求，產品的創新度直接影響了市場的佔有率，工業設計對於製造業的重要意義越來越凸顯。伴隨全球化浪潮，我國的對外開放程度越來越深，為了推動經濟發展，我國原有的以OEM生產為代表的勞動密集型產業已不適合我國經濟的良性發展，我國政府高度關注和支持工業設計，力爭使工業設計發揮增加產品銷售感染力和促進貿易發展的重要作用。我國企業高度重視CAID技術，但是我國企業在CAID設計系統中的人機互動模式還沒有取得較快的發展。CAID技術以工業設計理論為基礎，採用計算機技術為輔助手段，實現產品形態、色彩、宜人設計的美學原則的量化描述來滿足市場的多層次需求。CAID，即在計算機技術和工業設計相結合形成的系統支持下，進行工業設計領域內的各種創造性活動。與傳統的工業設計相比，CAID在設計方法、設計過程、設計質量和設計效率等各方面都發生了質的變化，它涉及了CAD技術、人工智能技術、多媒體技術、虛擬現實技術、敏捷製造、優化技術、模糊技術、人機工程等許多信息技術領域，是一門綜合的交叉性學科。傳統的CAD技術相較於手繪設計方案，通過計算機來對產品外觀進行模擬，提高了設計效率，降低了設計成本，但是我國企業正在努力實現產業轉型，力爭實現勞動資源密集型產業向技術創新型產業的專項能夠，力爭實現生產型工業設計向營銷型、策略性型設計的轉型，工業設計模式的轉化是適應市場需求的變化的結果，隨着時代的發展，市場的需求逐漸品種多樣化、趣味化、個性化、小批量，傳統的CAD技術已經不能完全適應市場發展的變化，CAID技術不僅為信息時代下工業設計交流和溝通提供了平台，而且因為技術本身的獨特優勢可以使其應對紛繁複雜的市場需求。

2CAID技術在工業設計的應用

傳統的CAD技術通過計算機和網絡技術對產品的設計進行模擬，CAID本身就是計算機技術和CAD技術的結合，以工業設計理論為理論基礎，深入進工業設計的各個環節，CAID技術應用於工業設計不只是在產品具體設計的應用，而是對設計調研、設計選型、設計評價、設計製造、設計創新全方位的應用。

(1)設計調研。現代工業的設計方向不僅是產品的外觀設計，而且最重要的是如何讓消費者滿意，消費者對產品的意向成為工業產品設計所需要首先考慮的，CAID技術對於市場調研相較於傳統的CAD技術具有巨大優勢，CAID技術搭建了企業與消費者，工業設計和市場需求的信息互動交流平台。CAID技術通過對消費者需求和市場需求的把握，有利於產品快速佔據市場。產品作為消費者瞭解企業的媒介，通過產品良好的設計，我國企業可以塑造自己的良好形象，提高企業本身的核心競爭力。

(2)產品造型。無論是傳統的CAD技術還是現在的CAID技術都注意對產品的設計外觀的模擬，通過計算機技術手段輔助工業設計，通過模擬對外觀進行不斷的改變，滿足市場和消費者的需求，保證產品的銷售。CAID技術在產品選型方面主要包括設計模塊庫的構建、自由曲面造型設計、草圖轉換。設計模塊庫的構建是建立在計算機技術快速發展的基礎上，CAD、CAE等軟件系統都會提供系統模塊，包括工業設計模塊、概念設計模塊、草圖設計模塊。這些設計模塊的作用都是使產品在設計環境之間設計時間的相對降低，提高工業產品設計效率，自由曲面設計是為了滿足產品設計以人為本的要求，在模塊基礎上提高設計者的`設計自由度，使產品在設計上更加自由，不用侷限於某種模式的固化，自由曲面設計也啟發了設計師的設計靈感;草圖轉換是實現設計預想圖向設計圖的轉換，設計方案的手繪模擬和草圖重建技術作為草圖轉換的兩個重要方面，都對設計人員設計詞彙的表達起到了極大的拓寬。

(3)設計評價。市場調研獲取消費者對與產品的需求意向，設計選型是通過技術手段努力將消費者的需求變為設計現實，但是在設計選型完成時我們需要設計評價來評價設計選型是否已經符合產品設計要求，CAID技術在工業設計的設計評價的應用中，建立了完整的評價體系，它通過對產品的材料、成本、技術可靠性、市場適應性、消費者滿意度等信息進行彙總，建立了科學合理的全方位評價體系，CAID設計評價體系包括技術評價、用户評價、經濟性評價、環境安全性評價、市場效益評價等，設計評價的評價標準都是等於或高於行業標準值的，保證產品滿足行業的技術規範，保證產品的硬性保準是得到滿足的，滿足行業技術保準，環境安全，同時對產品本身的“軟標準”進行高要求，確保產品滿足紛繁複雜的市場需求，同時具有較高的經濟效益。

(4)設計製造。產品的設計在本質階段上還未參與消費環節，只有產品在設計製造完成後才實現了理論高實踐的跨域。在傳統的CAD設計技術雖然通過計算機技術輔助進行工業設計，進行產品外觀設計的模擬，但是本質上CAD技術設計數據還是存儲於設計方案中，在具體的產品製造中可能會因為現實條件，使設計數據不能完全表現為生產數據。通過技術的革新，CAID技術能夠將設計數據直接轉換為生產數據。我們以數字化裝配為例，三維模擬可以再現產品零件的裝配過程並將設計資料通過網絡傳輸至裝配後的加工和製造部門，完成從設計到製造的生產過程。

(5)設計創新。CAID技術實際上是一種人工智能，它可以實現對設計三要素的進行歸納、總結、概括，指導設計實踐，並通過模糊評價，實現了篩選。設計創新的主體還是設計人員，但是CAID技術確實對於具有指導作用，它可以將設計師的創造性思維、設計觀念、知識見解在科學的管理程序內實現整合，最大程度發揮了人工智能的作用，實現最大程度的創新化。

3CAID技術在開發中的難點

CAID技術本身涵蓋自然科學和社會科學眾多方面，CAID技術雖然是計算機技術和CAD技術的結合，但是本身對於消費心理、市場推廣、產品生產週期等方面，雖然我國的CAD技術已經發展的較為成熟，但是CAID技術發展的還較為緩慢。

3．1模糊評價系統開發困難

CAID技術的亮點在於它提高了消費者的產品設計參與度，它重視消費者的消費需求意向，現代市場的需求呈現出多樣化、個性化和小批量的特點。市場調研對於產品的選型具有重要意義，可是在實現產品選型後，如何對初步完成的產品設計進行評價，雖然行業本身對於產品具有行業規範和標準，但是本身的“軟標準”卻無法進行系統的評價，我們將基於產品設計的設計風格、設計形式、設計發展趨勢等感性因素的評價稱為模糊評價，模糊評價摻雜了許多感性因素，缺乏明確的評價標準，如何滿足消費者多元化的個性需求前提下實現量產，如何在設計評價這一模塊建立科學合理的模糊評價體系，成為擺在CAID技術發展的難點。

3．2信息篩選給CAID技術帶來的挑戰

CAID技術建立的信息平台可以使設計人員瞭解消費者的產品需求，可是因為信息過於龐雜，信息的篩選至關重要，因為市場、消費者心理等可變因素的不確定性直接導致了設計前期難以確定設計方向，影響設計進度，數字化信息平台給予設計師無限的創作靈感，但是信息的龐雜也對設計師的經驗、敏感度、悟性提出了高要求，如何實現有效信息的快速提取，較少無用信息的干擾，實現信息最大效率整合也是對CAID技術發展的要求。

3．3人工智能還需發展

CAID技術作為人工智能技術，可以實現最大程度的創新型，但是我們不可否認人工智能還存在問題，在對設計創新三要素進行整合好，如何用數據語言進行表達;在設計創新過程中應遵循的原則和規範;如何在實現在人工智能和設計師想法進行可控的協調。各式各樣的問題擺在人工智能的面前，人工智能的發展還有很大的發展空間和困難，CAID在設計創新模塊還有很長的路要走。

4CAID技術的發展展望

CAID技術雖然在現階段還存在技術上的一些難點，但是因為CAID技術本身具有的巨大優勢，它良好的發展前景還是值得我們期待的，我們根據它現階段的發展趨勢做出以下的展望。

4．1形態生成方式的擴展

隨着市場的發展，消費者的需求將對產品設計影響力逐漸增大，CAID的形態生成方式會實現由功能型方式向操作型和基於規則性延伸。實現設計過程的模型化，便於設計團隊中掌握不同知識技能的人共享信息模型，由原有的單一設計選擇方案派生多種設計方案，根據現實情況的變化進行方案的輪換;根據終端用户的需求驅動產品的設計，最大程度滿足特定用户對特定產品的特定需求。

4．2可視化和人機交互能力的進一步強化

可視化技術使設計師在計算機上可以提前看到產品生產後的效果，伴隨着基於真實光線物理輻射特性渲染引擎的應用和完善，虛擬產品的表現效果更加接近真實世界的效果，我們需要不斷提高可視化技術水平，努力提高可視化精度;CAID的人機交互技術經過發展，將不僅僅侷限於實現虛擬合作，而且可以對工業設計的全過程進行實時的檢查、評估，最大程度發揮設計人員的積極性和創造性。

4．3基於網絡的協同化和系統化

工業設計的發展趨勢是協同設計、智能設計、虛擬設計、全生命週期設計，CAID技術也將順應這一發展趨勢進行發展，建立面向設計師的知識庫，發展本體化的信息共享方式，通過網絡來實現數據和知識系統的共享，實現知識的最大利用化，同時將其融入產品的全生命週期設計中去。

5結語

隨着經濟的發展，市場對於產品設計的影響越來越大，CAID技術應有於工業設計有利於保證產品新穎、個性、獨特，提高產品在市場的佔有率，提高企業的核心競爭力。雖然現階段CAID技術的發展還存在一定的難點，但是本身具有良好的發展前景，CAID技術必將革新工業設計的發展。

作者:力元 單位:武漢交通職業學院

參考文獻:

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