CAID改变工业设计

　　二十世纪九十年代以来，信息技术飞速发展、市场竞争日趋激烈，工业产品由传统的机械产品向机电一体化、信息电子产品方向发展，其技术含量大大提高。同时，社会的消费观念也不断发生变化，产品的功能已不再是消费者决定购买的最主要因素，产品的创新性、外观造型、个性化、环保性等因素愈来愈受到重视，在竞争中占据突出地位。 

　　产品的个性化、创新性趋势促使企业在着手进行新产品开发时，把面向产品的创新性、外观造型、人机工程等的设计提到一个新的高度，从而也迫切要求对工业设计的研究有进一步的突破，以提高企业产品设计水平和市场竞争力。 

　　正因为如此，对于工业设计领域的研究逐渐受到了国内外学者的关注。特别是近几年来，随着计算机软硬件技术的日新月异，计算机图形学、计算机辅助设计、多媒体、虚拟现实等技术的发展和CAD/CAM应用的逐步深入，现代工业设计理论与方法的研究有了长足的进步。计算机辅助工业设计（Computer Aided Industrial Design，CAID）软件技术已成为CAD/CAM（计算机辅助设计/制造）、先进制造与自动化技术领域的研究热点，这门技术正深深地影响着工业设计的发展。 

　　计算机辅助工业设计——CAID，即在计算机及其相应的计算机辅助工业设计系统的支持下，进行工业设计领域的各类创造性活动。它以计算机软件技术为支柱，是信息时代的产物。与传统的工业设计相比，CAID令现在的工业设计水平在设计方法、设计过程、设计质量和效率等各方面都发生了质的变化。 

CAID的内涵

　　CAID技术，是计算机辅助工业设计系统的一门内部支撑技术。由于工业设计是一门综合性的交叉性学科，涉及到诸多学科领域，因而计算机辅助工业设计技术也涉及到了CAD技术、人工智能技术、多媒体技术、虚拟现实技术、优化技术、模糊技术、人机工程学等信息技术领域。 

　　从广义上讲，CAID是CAD的一个分支，许多CAD领域的方法和技术都可加以借鉴和引用，但CAID也有自己的特征。创新是工业设计的灵魂，以知识为基础的产品创新竞争，是21世纪初全球制造业竞争的核心。一个新产品在功能、原理、布局、形状、结构、人机、色彩、材质、工艺等任一方面的创新，都会直接影响产品的整体特性，影响产品的最终质量和市场竞争力。当前，关于产品创新原理、创新设计技术等的研究已成为CAD、CIMS领域的一个研究焦点。创新设计是CAID研究的一项重要内容，只有在创新设计的研究上取得突破性进展，才能使CAID的研究迈上一个更高的台阶。 

　　具体在设计软件及相关技术层面，当前国内外CAID的研究主要集中在计算机辅助造型技术、CAID中的人机交互技术、智能技术以及新兴技术的应用研究等方面—— 

一、计算机辅助造型技术 

　　经过20多年的探索，计算机辅助造型技术已发展到特征造型和参数化、变量化设计阶段，为实体模型向产品模型的转化铺平了道路。同时，CIMS、并行工程、虚拟制造等设计制造模式的发展，使得产品模型必须实现全生命周期中的信息共享、各种模型数据的转换和网络传输等问题。这些都对计算机辅助造型技术提出了更高的要求。计算机辅助造型技术的研究主要在四个方面：自由曲面设计、草图设计、人机界面技术、虚拟仿真技术。 

二、人机交互技术的研究 

　　人机工程技术研究的真正兴起、并有组织地进行仅有数十年的历史。当前，人体标准数据库、三维人体模型以及一些人机设计系统、评估系统已得到广泛应用。在CAID技术领域，人机交互技术的研究主要体现在人机界面技术和虚拟仿真技术等方面。 

三、智能技术的研究 

　　智能CAD 、智能设计已有相当程度的发展，集成化智能设计系统（I2CAD），可对设计全过程提供一体化的计算机支持。在工业设计中，由于这涉及到创造性设计思维以及频繁的人机交互，尤其需要人工智能技术的辅助。 

　　当前，虚拟现实、神经网络、遗传算法等新兴技术是广大学者研究的热点。将这些技术引入CAID领域，并结合传统的优化设计、模糊技术、智能技术等技术，来进行CAID的研究也逐渐受到学者的关注。 

四、融合新技术 

　　CAID积极地吸纳各种新的技术，主要包括并行协同技术、虚拟现实技术等。 

　　并行设计、协同设计是现代设计的发展趋势之一。在工业设计领域，特别是产品设计，也必须研究产品功能、原理、布局、形态等各方面之间的并行设计和协同设计机制。一些学者从并行工程的角度，对并行环境下的设计过程和设计策略以及面向并行工程的造型设计技术进行了深入探讨。虚拟现实技术同样也受到了众多学者的关注，他们将VR技术引入形状设计、结构设计等过程，并开发出一些基于VR的设计系统如3-DRAW、JDCAD、COVIRDS等。绿色设计（Green Design）是当前颇受关注的一个产品方向。 

　　与建筑、机械等其它CAD技术门类相比，CAID技术的研究进展相对迟缓，这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：现代设计方法学的研究；创新设计技术的研究；各类创新技法；设计过程中的智能技术研究；研究面向工业设计的智能支持系统；设计过程中并行、协同；全生命周期设计技术研究；设计过程中的人机交互技术研究等。 

技术融合 领导变革

　　从工业设计的本身角度看，随着CAD、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。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，必然与上述发展趋势相一致，以最终建立统一的设计支撑模型。 

　　当今任何一个国家，若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的发展方向，与产品设计制造的整体发展趋势保持一致，并在如下方面做出贡献：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；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”。