CAID技术在工业设计中的运用论文

2021-04-18 论文

　　摘要:信息时代，市场对于产品的性能、价格、交货期的要求更加苛刻。科学技术对于制造业的发展越来越重要，如何发挥工业设计对于增强产品销售感染力和促进贸易发展的重要作用，CAID技术在工业设计中的应用具有重要的意义，可以说CAID技术在工业设计的应用是工业设计发展的里程碑。

　　关键词:CAID技术;工业设计;人机互动;应用

　　1CAID技术应用工业设计的必要性

　　CAID技术即计算机辅助工业设计技术，依托计算机技术和工业设计理论。工业设计是从社会、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。工业设计本身就包含着技术创新的潜在要求，产品的创新度直接影响了市场的占有率，工业设计对于制造业的重要意义越来越凸显。伴随全球化浪潮，我国的对外开放程度越来越深，为了推动经济发展，我国原有的以OEM生产为代表的劳动密集型产业已不适合我国经济的良性发展，我国政府高度关注和支持工业设计，力争使工业设计发挥增加产品销售感染力和促进贸易发展的重要作用。我国企业高度重视CAID技术，但是我国企业在CAID设计系统中的人机互动模式还没有取得较快的发展。CAID技术以工业设计理论为基础，采用计算机技术为辅助手段，实现产品形态、色彩、宜人设计的美学原则的量化描述来满足市场的多层次需求。CAID，即在计算机技术和工业设计相结合形成的系统支持下，进行工业设计领域内的各种创造性活动。与传统的工业设计相比，CAID在设计方法、设计过程、设计质量和设计效率等各方面都发生了质的变化，它涉及了CAD技术、人工智能技术、多媒体技术、虚拟现实技术、敏捷制造、优化技术、模糊技术、人机工程等许多信息技术领域，是一门综合的交叉性学科。传统的CAD技术相较于手绘设计方案，通过计算机来对产品外观进行模拟，提高了设计效率，降低了设计成本，但是我国企业正在努力实现产业转型，力争实现劳动资源密集型产业向技术创新型产业的专项能够，力争实现生产型工业设计向营销型、策略性型设计的转型，工业设计模式的转化是适应市场需求的变化的结果，随着时代的发展，市场的需求逐渐品种多样化、趣味化、个性化、小批量，传统的CAD技术已经不能完全适应市场发展的变化，CAID技术不仅为信息时代下工业设计交流和沟通提供了平台，而且因为技术本身的独特优势可以使其应对纷繁复杂的市场需求。

　　2CAID技术在工业设计的应用

　　传统的CAD技术通过计算机和网络技术对产品的设计进行模拟，CAID本身就是计算机技术和CAD技术的结合，以工业设计理论为理论基础，深入进工业设计的各个环节，CAID技术应用于工业设计不只是在产品具体设计的应用，而是对设计调研、设计选型、设计评价、设计制造、设计创新全方位的应用。

　　(1)设计调研。现代工业的设计方向不仅是产品的外观设计，而且最重要的是如何让消费者满意，消费者对产品的意向成为工业产品设计所需要首先考虑的，CAID技术对于市场调研相较于传统的CAD技术具有巨大优势，CAID技术搭建了企业与消费者，工业设计和市场需求的信息互动交流平台。CAID技术通过对消费者需求和市场需求的把握，有利于产品快速占据市场。产品作为消费者了解企业的媒介，通过产品良好的设计，我国企业可以塑造自己的良好形象，提高企业本身的核心竞争力。

　　(2)产品造型。无论是传统的CAD技术还是现在的CAID技术都注意对产品的设计外观的模拟，通过计算机技术手段辅助工业设计，通过模拟对外观进行不断的改变，满足市场和消费者的需求，保证产品的销售。CAID技术在产品选型方面主要包括设计模块库的构建、自由曲面造型设计、草图转换。设计模块库的构建是建立在计算机技术快速发展的基础上，CAD、CAE等软件系统都会提供系统模块，包括工业设计模块、概念设计模块、草图设计模块。这些设计模块的作用都是使产品在设计环境之间设计时间的相对降低，提高工业产品设计效率，自由曲面设计是为了满足产品设计以人为本的要求，在模块基础上提高设计者的设计自由度，使产品在设计上更加自由，不用局限于某种模式的固化，自由曲面设计也启发了设计师的设计灵感;草图转换是实现设计预想图向设计图的转换，设计方案的手绘模拟和草图重建技术作为草图转换的两个重要方面，都对设计人员设计词汇的表达起到了极大的拓宽。

　　(3)设计评价。市场调研获取消费者对与产品的需求意向，设计选型是通过技术手段努力将消费者的需求变为设计现实，但是在设计选型完成时我们需要设计评价来评价设计选型是否已经符合产品设计要求，CAID技术在工业设计的设计评价的应用中，建立了完整的评价体系，它通过对产品的材料、成本、技术可靠性、市场适应性、消费者满意度等信息进行汇总，建立了科学合理的全方位评价体系，CAID设计评价体系包括技术评价、用户评价、经济性评价、环境安全性评价、市场效益评价等，设计评价的评价标准都是等于或高于行业标准值的，保证产品满足行业的技术规范，保证产品的硬性保准是得到满足的，满足行业技术保准，环境安全，同时对产品本身的“软标准”进行高要求，确保产品满足纷繁复杂的市场需求，同时具有较高的经济效益。

　　(4)设计制造。产品的设计在本质阶段上还未参与消费环节，只有产品在设计制造完成后才实现了理论高实践的跨域。在传统的CAD设计技术虽然通过计算机技术辅助进行工业设计，进行产品外观设计的模拟，但是本质上CAD技术设计数据还是存储于设计方案中，在具体的产品制造中可能会因为现实条件，使设计数据不能完全表现为生产数据。通过技术的革新，CAID技术能够将设计数据直接转换为生产数据。我们以数字化装配为例，三维模拟可以再现产品零件的装配过程并将设计资料通过网络传输至装配后的加工和制造部门，完成从设计到制造的生产过程。

　　(5)设计创新。CAID技术实际上是一种人工智能，它可以实现对设计三要素的进行归纳、总结、概括，指导设计实践，并通过模糊评价，实现了筛选。设计创新的主体还是设计人员，但是CAID技术确实对于具有指导作用，它可以将设计师的创造性思维、设计观念、知识见解在科学的管理程序内实现整合，最大程度发挥了人工智能的作用，实现最大程度的创新化。

　　3CAID技术在开发中的难点

　　CAID技术本身涵盖自然科学和社会科学众多方面，CAID技术虽然是计算机技术和CAD技术的结合，但是本身对于消费心理、市场推广、产品生产周期等方面，虽然我国的CAD技术已经发展的较为成熟，但是CAID技术发展的还较为缓慢。

　　3．1模糊评价系统开发困难

　　CAID技术的亮点在于它提高了消费者的产品设计参与度，它重视消费者的消费需求意向，现代市场的需求呈现出多样化、个性化和小批量的特点。市场调研对于产品的选型具有重要意义，可是在实现产品选型后，如何对初步完成的产品设计进行评价，虽然行业本身对于产品具有行业规范和标准，但是本身的“软标准”却无法进行系统的评价，我们将基于产品设计的设计风格、设计形式、设计发展趋势等感性因素的评价称为模糊评价，模糊评价掺杂了许多感性因素，缺乏明确的评价标准，如何满足消费者多元化的个性需求前提下实现量产，如何在设计评价这一模块建立科学合理的模糊评价体系，成为摆在CAID技术发展的难点。

　　3．2信息筛选给CAID技术带来的挑战

　　CAID技术建立的信息平台可以使设计人员了解消费者的产品需求，可是因为信息过于庞杂，信息的筛选至关重要，因为市场、消费者心理等可变因素的不确定性直接导致了设计前期难以确定设计方向，影响设计进度，数字化信息平台给予设计师无限的创作灵感，但是信息的庞杂也对设计师的经验、敏感度、悟性提出了高要求，如何实现有效信息的`快速提取，较少无用信息的干扰，实现信息最大效率整合也是对CAID技术发展的要求。

　　3．3人工智能还需发展

　　CAID技术作为人工智能技术，可以实现最大程度的创新型，但是我们不可否认人工智能还存在问题，在对设计创新三要素进行整合好，如何用数据语言进行表达;在设计创新过程中应遵循的原则和规范;如何在实现在人工智能和设计师想法进行可控的协调。各式各样的问题摆在人工智能的面前，人工智能的发展还有很大的发展空间和困难，CAID在设计创新模块还有很长的路要走。

　　4CAID技术的发展展望

　　CAID技术虽然在现阶段还存在技术上的一些难点，但是因为CAID技术本身具有的巨大优势，它良好的发展前景还是值得我们期待的，我们根据它现阶段的发展趋势做出以下的展望。

　　4．1形态生成方式的扩展

　　随着市场的发展，消费者的需求将对产品设计影响力逐渐增大，CAID的形态生成方式会实现由功能型方式向操作型和基于规则性延伸。实现设计过程的模型化，便于设计团队中掌握不同知识技能的人共享信息模型，由原有的单一设计选择方案派生多种设计方案，根据现实情况的变化进行方案的轮换;根据终端用户的需求驱动产品的设计，最大程度满足特定用户对特定产品的特定需求。

　　4．2可视化和人机交互能力的进一步强化

　　可视化技术使设计师在计算机上可以提前看到产品生产后的效果，伴随着基于真实光线物理辐射特性渲染引擎的应用和完善，虚拟产品的表现效果更加接近真实世界的效果，我们需要不断提高可视化技术水平，努力提高可视化精度;CAID的人机交互技术经过发展，将不仅仅局限于实现虚拟合作，而且可以对工业设计的全过程进行实时的检查、评估，最大程度发挥设计人员的积极性和创造性。

　　4．3基于网络的协同化和系统化

　　工业设计的发展趋势是协同设计、智能设计、虚拟设计、全生命周期设计，CAID技术也将顺应这一发展趋势进行发展，建立面向设计师的知识库，发展本体化的信息共享方式，通过网络来实现数据和知识系统的共享，实现知识的最大利用化，同时将其融入产品的全生命周期设计中去。

　　5结语

　　随着经济的发展，市场对于产品设计的影响越来越大，CAID技术应有于工业设计有利于保证产品新颖、个性、独特，提高产品在市场的占有率，提高企业的核心竞争力。虽然现阶段CAID技术的发展还存在一定的难点，但是本身具有良好的发展前景，CAID技术必将革新工业设计的发展。

　　作者:力元单位:武汉交通职业学院

　　参考文献:

　　［1］林丽．充分应用CAID技术是工业设计发展的趋势［J］．现代机械，2006．

　　［2］张全．CAID技术在工业设计中的应用［J］．包装工程，2007．

　　［3］余隋怀，安琳，陆长德等．基于网络环境的CAID协同开发模式［J］．计算机应用研究，2004．