CBD為核心的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)分析

祝銘澤

摘要：ICAID系統(tǒng)也即網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在當(dāng)今的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中已經(jīng)得到了充分的運(yùn)用，而基于案例為核心的設(shè)計(jì)更為用戶的設(shè)計(jì)提供了眾多案例資源作為設(shè)計(jì)的參考。用戶在該系統(tǒng)中可根據(jù)需求檢索出符合需求的案例，進(jìn)而對(duì)自身的設(shè)計(jì)方案加以改善。本文就此加以分析，并針對(duì)ICAID系統(tǒng)的五大板塊進(jìn)行針對(duì)性的分析。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；基于案例的設(shè)計(jì)；工業(yè)設(shè)計(jì)

1 基于案例的設(shè)計(jì)概述

ICAID工業(yè)設(shè)計(jì)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，并通過CAID系統(tǒng)的輔助之下開展工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性活動(dòng)，已經(jīng)在當(dāng)今的工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)中起到了舉足輕重的作用。在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，其目的在于解決人造物以及人之間的關(guān)系問題，通過設(shè)計(jì)產(chǎn)品以滿足人們的生活與生產(chǎn)需求。然而，在影響工業(yè)設(shè)計(jì)方面主要有主體與客體兩方面的因素，前者指的是設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)等；后者指的是現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)、市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r、產(chǎn)品的功能需求等。對(duì)于兩方面的應(yīng)用需求，均可以通過以案例為核心的設(shè)計(jì)方法（CBD）在ICAID系統(tǒng)加以運(yùn)用。

2 CBD應(yīng)用于CAID系統(tǒng)的可行性分析

CBD方法的運(yùn)用是基于現(xiàn)有案例的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行再模擬、運(yùn)用、修改、整合、完善等的設(shè)計(jì)手法也即其最終的設(shè)計(jì)方案是在已經(jīng)的設(shè)計(jì)案例基礎(chǔ)上的再加工。它以認(rèn)知活動(dòng)中的記憶結(jié)構(gòu)和心理機(jī)制刺激與反應(yīng)的模式研究為基礎(chǔ)，已經(jīng)在建筑設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域得到了成功的實(shí)踐，而CBD技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）領(lǐng)域中應(yīng)用的可能性也已經(jīng)得到了驗(yàn)證。

在工業(yè)設(shè)計(jì)中并非一次性的創(chuàng)造而是多樣化選擇的過程，在實(shí)際設(shè)計(jì)中不均有著動(dòng)態(tài)性的特征而且其資源數(shù)據(jù)庫(kù)具有動(dòng)態(tài)性。例如，在對(duì)某一個(gè)問題進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要設(shè)計(jì)師根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)而予以選擇并確定最終的方案。然而，如何將這個(gè)方案通過一定方式表現(xiàn)出來卻面臨較大的阻礙，在豐富智能化設(shè)計(jì)資源庫(kù)中該問題一直未得到有效的解決。而運(yùn)用ICAID系統(tǒng)時(shí)還面臨著另一大難題也即如何解決用戶提升知識(shí)運(yùn)用過程中的困難。根據(jù)現(xiàn)有研究理論認(rèn)為：知識(shí)的運(yùn)用是人們基于當(dāng)前的綜合素質(zhì)的前提下對(duì)系統(tǒng)的一種描述，但是該系統(tǒng)的用戶主要是入行不久或經(jīng)驗(yàn)不夠豐富的設(shè)計(jì)人員，此類用戶的設(shè)計(jì)知識(shí)相對(duì)較為缺乏。這對(duì)系統(tǒng)提出了2個(gè)方面的要求：其一，設(shè)計(jì)知識(shí)的表達(dá)，即如何使用最直觀和最恰當(dāng)?shù)姆绞桨言O(shè)計(jì)知識(shí)傳達(dá)給使用者；其二，設(shè)計(jì)知識(shí)的運(yùn)用。上述問題通過使用CBD的方法即可得到解決。因?yàn)槭褂肅BD的方式，能夠避免在設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)規(guī)則進(jìn)行提煉，進(jìn)而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)中的流程，問題的解決也就變得更加簡(jiǎn)單。然而，在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中，對(duì)于較少的固定規(guī)則的設(shè)計(jì)還依賴于設(shè)計(jì)師自身的豐富經(jīng)驗(yàn)以及靈感，但采用CBD方法卻提升了設(shè)計(jì)的可操作性以及設(shè)計(jì)的合理性。

在設(shè)計(jì)知識(shí)的表達(dá)方面，CBD的引入能夠使系統(tǒng)的使用者一直觀和快速地獲得豐富的設(shè)計(jì)知識(shí)，案例是集成造型知識(shí)、色彩知識(shí)以及人機(jī)知識(shí)等要素的最好的載體。在設(shè)計(jì)知識(shí)的運(yùn)用方面，CBD符合心理刺激機(jī)制，而且已經(jīng)的成功案例能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)師以及其他用提供足夠的可用資源，可通過對(duì)這些資源的整理、分析、模擬等運(yùn)用到其他產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之中進(jìn)而不斷優(yōu)化自身的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以根據(jù)設(shè)計(jì)思路獲取到最佳的設(shè)計(jì)方案。

3 CBD在ICAID系統(tǒng)中的應(yīng)用模式

3.1 功能模塊和工作流程

案例推理法在一定程度上等同于類比推理法，具體使用流程主要有案例的表達(dá)、案例庫(kù)檢索、修正相似案例的解及問題案例的學(xué)習(xí)等。完整的基于案例的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)必然包括4個(gè)基本模塊：案例庫(kù)、案例檢索模塊、案例推理模塊和咨詢解釋模塊。結(jié)合工業(yè)設(shè)計(jì)一般性過程研究，可以為ICAID系統(tǒng)的功能模塊和工作流程做出基本規(guī)劃，如圖1所示。

知識(shí)的獲取是該系統(tǒng)中最為基礎(chǔ)的模塊；案例知識(shí)庫(kù)是該系統(tǒng)得以運(yùn)用的主體；案例檢索模塊，案例推理模塊是系統(tǒng)的核心；咨詢解釋模塊是對(duì)于系統(tǒng)本身和設(shè)計(jì)中相關(guān)知識(shí)的補(bǔ)充。在該模塊中，用戶根據(jù)自己的思路對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行描述而系統(tǒng)則會(huì)通過內(nèi)部既定的算法進(jìn)行匹配，進(jìn)而為用戶篩選出符合需求的案例。用戶根據(jù)系統(tǒng)提供的案例中分析其描述進(jìn)而加以分析和整理，進(jìn)而從中獲取到一定的知識(shí)進(jìn)而為自身的設(shè)計(jì)提供參考，產(chǎn)生更為清晰的認(rèn)識(shí)。要實(shí)現(xiàn)這種更為清晰的認(rèn)識(shí)，通過案例推理是其中重要的途徑之一，用戶可以通過選擇一個(gè)與預(yù)期目標(biāo)或要求之間較為相似的案例。進(jìn)而在此基礎(chǔ)之上對(duì)局部參數(shù)加以調(diào)整和修改，進(jìn)而形成如何需求的設(shè)計(jì)方案。此外，在設(shè)計(jì)過程中，用戶隨時(shí)可以就其中的問題進(jìn)行咨詢并需求只是幫助。

3.2 知識(shí)獲取與案例知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建

知識(shí)的獲取是CAD系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在以往時(shí)期，設(shè)計(jì)師獲取知識(shí)的途徑是基于設(shè)計(jì)實(shí)踐但隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于知識(shí)的獲取提出了更高的要求。例如，機(jī)器學(xué)習(xí)與識(shí)別、半自動(dòng)化技術(shù)以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等已經(jīng)成為了該系統(tǒng)中可供知識(shí)獲取的方式。在運(yùn)用ICAID過程中用戶對(duì)方案的智能化過濾以及保存是獲取知識(shí)的另一個(gè)途徑，而該系統(tǒng)中的推理程序則會(huì)將用戶已經(jīng)完善后的方案翻譯為計(jì)算機(jī)內(nèi)部的語言，并經(jīng)過智能化程序?qū)⒅^濾并保存在案例知識(shí)庫(kù)中。

案例知識(shí)庫(kù)是該系統(tǒng)運(yùn)用中最為重要的關(guān)鍵部分之一，而建設(shè)該系統(tǒng)庫(kù)需要解決兩個(gè)重要的問題：如何對(duì)案例進(jìn)行分類，確定分類規(guī)則以及如何對(duì)案例進(jìn)行描述。對(duì)于案例的分類是基于產(chǎn)品而定的，根據(jù)產(chǎn)品的特性、功能、結(jié)構(gòu)等加以分析并據(jù)此進(jìn)行分類。同時(shí)，對(duì)于以形式感存在并在市場(chǎng)中進(jìn)行營(yíng)銷的產(chǎn)品，可根據(jù)其受眾人群、需求意向等進(jìn)分類。案例的描述在構(gòu)建案例知識(shí)庫(kù)中占據(jù)了重要地位，在描述階段必須要符合以下兩個(gè)需求：其一，全面準(zhǔn)確的表達(dá)出案例所蘊(yùn)含的內(nèi)容，包括案例的顏色、尺寸、特點(diǎn)等；其二。制定符合案例檢索所需的條件以便于用戶根據(jù)自身的需求檢索出案例。雖然有些案例的描述相對(duì)較弱容易，但對(duì)于隱形方面的內(nèi)容還必須要加以深入的分析。因?yàn)橛脩粼跈z索案例過程中。首先是需求根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行描述以從大量的案例庫(kù)中進(jìn)行查找，案例知識(shí)庫(kù)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法予以匹配并從中找到類似的解。用戶在檢索與案例匹配之間屬于“一對(duì)多”的關(guān)系。系統(tǒng)為用戶提供多樣化的選擇，主要用戶才能可供選擇的案例中加以分析與整理，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

3.3 案例的檢索

案例推理的運(yùn)用在從大量的案例知識(shí)庫(kù)中篩選出最佳的案例，進(jìn)而為用戶設(shè)計(jì)中的案例提供修改的信息參考。因此也就決定了，案例檢索的算法對(duì)于篩選出最佳案例的至關(guān)重要，直接影響到篩選的效率以及可用性。ICAID系統(tǒng)中案例知識(shí)庫(kù)在進(jìn)行案例檢索過程中。需要用戶事先對(duì)所需的案例進(jìn)行描述，因此用戶必須根據(jù)產(chǎn)品的相關(guān)特性并結(jié)合自身意向加以描述。在此過程中可采用意象尺度法，該方法包含了實(shí)驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)計(jì)算，通過分析人們對(duì)事物的需求訴求以達(dá)到減低了其認(rèn)知維度的目的，進(jìn)而準(zhǔn)確的獲取到其意象尺度圖。而用戶在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中都具備一定的意向，不論是產(chǎn)品的外形還是功能等方面都會(huì)形成一個(gè)處于的意向。通過使用意象尺度法即可分析用戶的意向或需求，進(jìn)而通過以形容詞的方式來描述ICAID系統(tǒng)中用戶的具體意向，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上來確定案例檢索的入口。

3.4 案例的推理

案例推理是ICAID系統(tǒng)中重要組成部分。是對(duì)案例進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整的一個(gè)過程，在該過程中知識(shí)不斷被獲取有不斷被重組。因此，在建立案例推理模塊時(shí)，可根據(jù)產(chǎn)品特性相關(guān)的因素加以確定。例如，產(chǎn)品的顏色、產(chǎn)品的尺寸、產(chǎn)品的構(gòu)建等等。如下圖2所示：

3.5 咨詢解釋模塊

該模塊的作用在于解答用戶在該系統(tǒng)運(yùn)用過程中遇到的困難，并根據(jù)其檢索的相關(guān)內(nèi)容提供相應(yīng)的知識(shí)解答。該模塊由三大板塊構(gòu)成：其一。知識(shí)咨詢解釋，可以使用戶直接從中學(xué)習(xí)造型、色彩、人機(jī)等知識(shí)；其二，系統(tǒng)咨詢解釋，可以為用戶提供使用幫助；其三，案例咨詢解釋，可以提供針對(duì)具體案例的造型手法、意向描述、造型特點(diǎn)等相關(guān)資料。

4 結(jié)語

綜上所述，工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中CBD方法的運(yùn)用對(duì)于提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量起到了巨大的促進(jìn)作用。本文首先了闡述了CBD方法的相關(guān)知識(shí)并在此基礎(chǔ)之上分析了在ICAID系統(tǒng)使用中的可行性；其次，對(duì)ICAID系統(tǒng)先進(jìn)詳細(xì)解析，分五進(jìn)行詳細(xì)的解析幫由此合理的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)而驗(yàn)證改系統(tǒng)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的意義。