計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展

吳翔

摘? 要：在當(dāng)前形勢(shì)下，由于人們實(shí)際生活和信息化工作的需求，要求科學(xué)信息技術(shù)必須迅速更新和加速發(fā)展。計(jì)算機(jī)作為實(shí)現(xiàn)信息化工程的主要載體和重要方式，其重要地位更加凸顯。計(jì)算機(jī)的重要地位的體現(xiàn)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，工業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)非常依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)。這就要求深入探析計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)未來發(fā)展的狀況和趨勢(shì)，希望通過研究計(jì)算機(jī)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的輔助性作用，可以促進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的快速全面發(fā)展[1]。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助;工業(yè)設(shè)計(jì);發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TP391? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

計(jì)算機(jī)技術(shù)為人們的工作生活帶來了便利，有利于人們通信交流，有利于帶來更好的視聽享受，以及在網(wǎng)絡(luò)中共享知識(shí)。對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)來說，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展能夠簡(jiǎn)化減輕設(shè)計(jì)運(yùn)算量，減少重復(fù)計(jì)算工作，還能擴(kuò)展設(shè)計(jì)人員的想象力，提升設(shè)計(jì)能力。近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展隨著CAD和CAID的逐步應(yīng)用，對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的作用更加凸顯，在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域輔助性設(shè)備中占有重要地位，探析計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展具有積極意義。

1 計(jì)算機(jī)輔助性技術(shù)和工業(yè)設(shè)計(jì)介紹

1.1 CAD介紹

CAD是指利用計(jì)算機(jī)相關(guān)圖形處理軟件協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要用計(jì)算機(jī)處理軟件對(duì)各類產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行大篇幅的核算、然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析和比較，最終確定最優(yōu)方案;類型多樣的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，無論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行檢索;設(shè)計(jì)人員最初設(shè)計(jì)一般采用人工草圖，將草圖變?yōu)檎皆O(shè)計(jì)圖的復(fù)雜工作就可以交給計(jì)算機(jī)輔助軟件完成;通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成的的設(shè)計(jì)結(jié)果，可以快速畫出設(shè)計(jì)圖形，方便設(shè)計(jì)人員及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)做出判斷和修改;利用計(jì)算機(jī)還能進(jìn)行所需圖形的編輯，具有放大、縮小、平移、復(fù)制和旋轉(zhuǎn)等相關(guān)編輯功能[2]。

1.2 CAID介紹

CAID技術(shù)是在CAD技術(shù)的基礎(chǔ)上，隨著CAD技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的新型計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)。CAID與數(shù)控加工、快速成型、模型制作和模具生產(chǎn)等工藝相結(jié)合，綜合設(shè)計(jì)已成為當(dāng)今設(shè)計(jì)中的流行趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)將向著專業(yè)化和綜合化方向發(fā)展。CAID作為新型科學(xué)技術(shù)，相比其他輔助性技術(shù)，存在自身缺陷，功能不夠完善，還不能較好地適用于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。目前CAID存在3個(gè)問題。1）理論基礎(chǔ)不夠穩(wěn)定，目前的工業(yè)設(shè)計(jì)主要向現(xiàn)代化發(fā)展，需要從設(shè)計(jì)產(chǎn)品本身出發(fā)，用相似且準(zhǔn)確的方式對(duì)整個(gè)研發(fā)過程進(jìn)行研究，才能為CAID在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域打下基礎(chǔ)。2）創(chuàng)新功能的缺失，現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)要求在遵循設(shè)計(jì)基本原則的情況下升級(jí)創(chuàng)新功能，必須掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新方式和創(chuàng)新技術(shù)。3）智能化程度不足，工業(yè)產(chǎn)品的研究過程越來越傾向于智能化設(shè)計(jì)，對(duì)科學(xué)技術(shù)的智能程度有了更高的要求，需要覆蓋整個(gè)過程和所有環(huán)節(jié)的智能系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)支持[3]。

1.3 工業(yè)設(shè)計(jì)介紹

工業(yè)設(shè)計(jì)主要利用先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，在符合合理成本的條件下，生產(chǎn)出有一定使用功能且與環(huán)境、與人及社會(huì)和諧的產(chǎn)品。早期對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)主要是具有功能性的產(chǎn)品，目前，工業(yè)設(shè)計(jì)除了具有功能性還加入了美學(xué)的思想，使工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品不僅是功能性產(chǎn)品，更是工藝精美的產(chǎn)品。這就要求現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)師必須通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，既考慮到產(chǎn)品的功能性，又對(duì)產(chǎn)品的工藝和美觀進(jìn)行衡量，以高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求自己。工業(yè)設(shè)計(jì)理念一般是指系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)的活動(dòng)，既然是團(tuán)隊(duì)性質(zhì)的活動(dòng)，要求在工業(yè)設(shè)計(jì)過程中配合默契，在相當(dāng)長一段時(shí)間里，工業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)具有分散性和不連貫性，設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，生產(chǎn)部門生產(chǎn)產(chǎn)品，營銷部門銷售產(chǎn)品，互相之間沒有溝通和交流，在各個(gè)環(huán)節(jié)相對(duì)脫節(jié)，導(dǎo)致生產(chǎn)出的產(chǎn)品不具有系統(tǒng)性和整體性的理念，屬于品質(zhì)較為低劣的類別。現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)則要求整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)具有連貫性，環(huán)環(huán)相扣，密切溝通，這樣生產(chǎn)出的工業(yè)產(chǎn)品具有更高品質(zhì)和更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的案例分析

利用計(jì)算機(jī)輔助軟件設(shè)計(jì)工業(yè)輔助管理系統(tǒng)，讓公司員工在管理平臺(tái)上進(jìn)行相應(yīng)的溝通和技術(shù)的交流，能夠提高設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性和工作積極性。以下展示的是某個(gè)公司通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的管理系統(tǒng)的整體框架。

從以上框架上可以快速找到各個(gè)部門管理人員和各類工作的工作人員?？蚣苤幸还舶?個(gè)板塊，分別是客戶咨詢中心、資源整合中心以及創(chuàng)意整合中心，每個(gè)板塊下又包括了不同的分支進(jìn)行不同程度的分工?？蛻糍Y訊中心主要是對(duì)客戶資料、客戶需求進(jìn)行分析總結(jié)，與客戶進(jìn)行密切溝通，聯(lián)絡(luò)新老客戶群體，盡量提高客戶滿意度;資源整合中心主要是對(duì)企業(yè)內(nèi)部供應(yīng)鏈、系統(tǒng)資源、設(shè)計(jì)資料以及人資資料進(jìn)行管理，為公司經(jīng)營提供內(nèi)部數(shù)據(jù);創(chuàng)意整合中心主要是對(duì)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)意進(jìn)行交流分析和總結(jié)，對(duì)比各類創(chuàng)意選擇最佳方案，是公司經(jīng)營發(fā)展的核心。通過劃分管理、資源和設(shè)計(jì)功能，有利于領(lǐng)導(dǎo)做正確的決策和對(duì)下級(jí)員工的考核，還能保證整個(gè)公司系統(tǒng)有序有效地順利經(jīng)營。

3 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r

3.1 具有系統(tǒng)性和綜合性的并行工程

在市場(chǎng)國際化的背景下，國際經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展要求企業(yè)也必須跟進(jìn)步伐，快速創(chuàng)新自身技術(shù)，提高自身國際競(jìng)爭(zhēng)力。企業(yè)如果能對(duì)未來技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行預(yù)判，并根據(jù)自身的長遠(yuǎn)預(yù)見對(duì)企業(yè)發(fā)展模式和技術(shù)進(jìn)行調(diào)整以符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)，這樣企業(yè)將獲得最新的科學(xué)技術(shù)、得到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益。在此背景下，要求計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)具有系統(tǒng)性和綜合性，于是并行工程應(yīng)運(yùn)而生，并行工程對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）進(jìn)行并行處理、通過集成化手段而生成系統(tǒng)方法和綜合技術(shù)。

并行工程應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)過程中，能夠有效處理相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過系統(tǒng)性分析對(duì)產(chǎn)品制造提供技術(shù)支持，從而對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行并行設(shè)計(jì)。并行工程的產(chǎn)生，對(duì)于提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)品質(zhì)、加速產(chǎn)品開發(fā)、減少產(chǎn)品開發(fā)投入等具有積極作用。并行工程的應(yīng)用對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)師的要求也較高，設(shè)計(jì)師必須具有整體性和綜合性思維，從產(chǎn)品的多個(gè)角度去進(jìn)行并行處理，這樣才能最有效地進(jìn)行并行工程，才能發(fā)揮其綜合性和系統(tǒng)性的作用，提高產(chǎn)品開發(fā)效率，確保企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化。

3.2 具有與社會(huì)實(shí)際相契合性的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展勢(shì)頭越來越好，多媒體技術(shù)的呈現(xiàn)也是日新月異，這些技術(shù)的發(fā)展和人們生活和工作需求不斷增多有著千絲萬縷的聯(lián)系，是社會(huì)實(shí)際的需要產(chǎn)生，才使得互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的產(chǎn)生，因此與社會(huì)實(shí)際相契合的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得以產(chǎn)生。無論是在大眾娛樂方面，還是在軍事應(yīng)用方面，都盡情體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要功能。然而反觀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，體現(xiàn)的功能性不盡如人意。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用不夠廣泛的原因在于應(yīng)用成本較高，因此應(yīng)用于本身造價(jià)較高的航天航空工業(yè)設(shè)計(jì)方面。尤其應(yīng)該關(guān)注的一方面是目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中包含各類人工智能以及人機(jī)多維界面等新型高科技技術(shù)，因而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)才能對(duì)信息空間進(jìn)行構(gòu)建，對(duì)人類的手勢(shì)語言和聽覺進(jìn)行辨認(rèn)識(shí)別，從而應(yīng)用到設(shè)計(jì)技術(shù)中。構(gòu)建的這種信息空間還具有一個(gè)特點(diǎn)，既實(shí)現(xiàn)行為、人、機(jī)一體化的功能。綜上所述，目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是非常成熟飽滿的，不僅能夠直觀看到設(shè)計(jì)效果，更能使設(shè)計(jì)圖呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)模式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也在隨著社會(huì)實(shí)際的變化進(jìn)行改變和更新，未來將會(huì)成長為更加適用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域的輔助性技術(shù)[4]。

4 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)分析

4.1 工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)分析

科技信息化時(shí)代的到來是人類文明的進(jìn)步，國家的興盛必須靠科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)的長久不衰也必須靠科技技術(shù)的創(chuàng)新。只有在科學(xué)技術(shù)上占有主導(dǎo)地位，創(chuàng)新新型高科技技術(shù)產(chǎn)品，提高企業(yè)自身產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)能力才能在國際競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地，才能在科技發(fā)展的急流中生存下去。創(chuàng)新科學(xué)技術(shù)必須有個(gè)性化特點(diǎn)，目前社會(huì)已經(jīng)不足以滿足基本需求，更加要求實(shí)現(xiàn)高端個(gè)性化需求定制，產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)要根據(jù)不同客戶的個(gè)性化需求定制。創(chuàng)新科學(xué)技術(shù)必須要有多元化的特點(diǎn)，單一的功能已經(jīng)成為產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的薄弱之處，開發(fā)多元多功能的產(chǎn)品才能成為企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，當(dāng)然在產(chǎn)品多元化的過程中一定要堅(jiān)守產(chǎn)品自身特色功能的底線。由此可見，無論是計(jì)算機(jī)技術(shù)還是工業(yè)設(shè)計(jì)都需要繼續(xù)發(fā)展和進(jìn)步，CAID輔助性技術(shù)體現(xiàn)了將CAID技術(shù)與虛擬技術(shù)相互結(jié)合的必然性，這樣才能保證工業(yè)設(shè)計(jì)有堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定的技術(shù)基礎(chǔ)。在未來的工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展中，必然要求工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)于設(shè)計(jì)理念有更全新的認(rèn)識(shí)，形成高端設(shè)計(jì)思維。通過設(shè)計(jì)師和技術(shù)軟件達(dá)到無縫配合，人機(jī)互助方式將達(dá)到自然通透的境界，產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)的方式也將更有效率和更切合實(shí)際所需。綜上所述，工業(yè)產(chǎn)品必須要結(jié)合新型技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，用科技手段激發(fā)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)潛能，提高設(shè)計(jì)師創(chuàng)新水平和設(shè)計(jì)水平。

4.2 CAID發(fā)展趨勢(shì)分析

工業(yè)設(shè)計(jì)的未來趨勢(shì)是優(yōu)化處理各類設(shè)計(jì)方案，那么使用計(jì)算機(jī)輔助性技術(shù)顯得尤為重要。CAID技術(shù)工具的功能在現(xiàn)階段工業(yè)設(shè)計(jì)的應(yīng)用中體現(xiàn)得不夠充分，利用率不高，主要還是應(yīng)用于造價(jià)本身較高、資金實(shí)力雄厚的行業(yè)，例如航天航空以及軍事領(lǐng)域，未來發(fā)展趨勢(shì)肯定是要向多方領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展。新時(shí)代工業(yè)設(shè)計(jì)必然要依賴CAUD技術(shù)向著個(gè)性化、多元化進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展。所以，CAID未來發(fā)展必須要構(gòu)建巨大的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過應(yīng)用包含多個(gè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)以及營銷售后環(huán)節(jié)的系統(tǒng)，真正地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)和產(chǎn)品應(yīng)用一體化，利用CAID實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)直觀化和動(dòng)態(tài)化來激發(fā)工業(yè)設(shè)計(jì)師的想象力和創(chuàng)造力。使工業(yè)設(shè)計(jì)師能夠在人工智能的條件下，及時(shí)得到數(shù)據(jù)反饋，促進(jìn)生產(chǎn)開發(fā)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)的有效優(yōu)化。在這種條件下設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有可控性，也具有較高的質(zhì)量，促進(jìn)企業(yè)營銷管理。CAID發(fā)展趨勢(shì)必然是向個(gè)性化、智能化、系統(tǒng)化轉(zhuǎn)變[5]。

5 結(jié)語

從計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r以及發(fā)展趨勢(shì)分析，現(xiàn)代新型高科技技術(shù)迅猛發(fā)展，CAID技術(shù)在不久的將來要實(shí)現(xiàn)自身良好發(fā)展和優(yōu)化，而CAID技術(shù)的優(yōu)化又能更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的輔助性作用，這與技術(shù)的發(fā)展是環(huán)環(huán)相扣的。必須進(jìn)行科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，掌握核心競(jìng)爭(zhēng)力，提高產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)效率，優(yōu)化產(chǎn)品品質(zhì)和服務(wù)。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在未來向個(gè)性化、系統(tǒng)化、多元化發(fā)展，對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)方面的進(jìn)步有著重大意義，對(duì)國家提升制造業(yè)國際競(jìng)爭(zhēng)力有舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉亞輝.計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].信息與電腦（理論版），2019（13）：7-8.

[2]劉友江.計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的狀況和趨勢(shì)研究[J].無線互聯(lián)科技，2019，16（12）：114-115.

[3]呂紹瑞.計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)[J].通訊世界，2019，26（1）：100-101.

[4]莊亞非.計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（14）：41，49.

[5]任娟.計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)探析[J].才智，2017（16）：263.