計算機技術在產品造型設計中的作用探析

摘要：產品造型設計對于打造企業統一的品牌和形象，提高企業的效益有著非常重要的作用，它也在國內外的設計領域占據著非常重要的地位。在產品造型設計過程中引入計算機輔助技術，可使虛擬產品和人在虛擬環境中發生交互作用，能夠及時反饋和實時評價設計過程中的造型信息，克服了傳統表現手法的局限，可以通過網絡環境直接向消費者展示產品外觀、性能，不僅設計周期和費用會大大減少，產品的市場競爭力也會大大的增強。

關鍵詞：計算機 產品造型 設計 性能 信息 需求

1 概述

目前由于現代科學技術的不斷發展，我們的生活水平和生產方式較之以前發生了很大的改變。過去，人們需要某樣產品才能購買某樣產品，注重的是產品的功能性，現在隨著人們生活水平的提高，人們對各項產品的要求已經不僅僅局限在功能性上，更多的要求是在產品的藝術形態和人性化設計方面。當今時代企業之間的競爭非常激烈，企業要想在這種形勢下獲得競爭優勢，必須依靠出色的造型設計，只有這樣才能提升品牌價值，提高產品競爭優勢，幫助企業在激烈的市場競爭中取得一席之地。產品的造型設計的主要目的是為了保證企業的形象能夠得到統一識別，具體指的是以產品的設計為核心而展開的系統性的形象設計，它可以塑造和傳播企業統一的形象，顯示出企業的個性，打造專屬于企業的品牌，然后保證企業在激烈的市場競爭之中盈利。

產品造型設計評價是一個古老而又鮮活的話題，是業內學者在工業設計初期廣泛研討的課題，隨著信息技術的快速發展，互聯網、物聯網、云計算等新技術的出現和廣泛應用，產品造型設計活動發生著翻天覆地的變化，現代產品造型設計向多學科、多理論和多方法的趨勢轉變。與此同時，科學技術與市場經濟的發展，提升了設計在企業價值鏈中的地位和作用。作為產品造型設計的重要前端行為，設計評價既是多方案決策與擇優的有效渠道，也是影響產品最終實效的關鍵環節，如何通過設計評價指導產品設計定位與企業發展戰略相統一，成為企業產品升級換代和持續穩定發展的前提。現有研究理論和實踐應用證明，造型藝術、技術水平和經濟條件都是決定產品設計市場的重要因素，從單維度視角進行產品造型設計評價的研究成果較為豐碩，主要集中在藝術、技術、經濟三者中的某一個或兩個維度進行，綜合運用三個維度進行系統評價的研究相對空白，并且三者評價之間也存在諸多不匹配現象，特別是圍繞藝術領域的評價內容主觀色彩較濃。

2 虛擬設計在產品造型設計中的應用

隨著現代各種科學技術的不斷發展，越來越多的行業需要應用到虛擬現實技術。人與計算機之間的交互方式由于虛擬現實技術的應用而有了很大的改變，這項技術是各項技術的綜合運用，比如計算機動畫技術、模式識別、人工智能、自動控制、計算機視覺、多媒體技術等。虛擬現實的三大主要特征是沉浸、交互和構想。在未來產品設計方式的發展中，虛擬技術的應用是主要的發展趨勢。在未來，具有競爭優勢的企業一定是在虛擬產品開發上具有競爭優勢的企業，因為未來產品開發關鍵技術的標志就是虛擬產品，毋庸置疑，虛擬現實技術正在逐漸的越來越重要。利用計算機完成產品開發過程構想是虛擬產品的基礎，在此之上以計算機仿真和產品生命周期建模為基礎，在虛擬的環境中，對產品進行構思、造型設計、制造、測試和分析，其特點之一在于利用數字化產品模型，即虛擬產品來代替實物模型進行外觀造型、仿真、人機分析，不斷提高產品在多目標中的決策水平，達到全局優化和一次性開發成功的目的。利用虛擬產品開發技術，能夠有效的集成設計與制造過程，實現異地分布式協同產品開發。未來該項技術的應用會越來越寬廣，這是產品開發技術的重要發展方向。產品造型技術屬于工程應用技術的一種，具有很強的專業性和藝術性。在很多發達國家，增加產品競爭力的一個有效途徑就是出色的產品造型。同樣我國對此也十分重視，并將之列為大力推廣的現代設計方法之一。比如：以虛擬設計為手段，研究虛擬設計在產品造型設計中的應用方法。分析了產品造型設計的特點與原則，闡述了虛擬設計環境的總體構架以及虛擬環境與功能的設計與實現要點。討論了產品造型設計方案評價的目的與要求，然后介紹了虛擬環境中產品造型設計的分析與比較以及產品人機關系的模擬分析，闡述了產品虛擬造型設計的特點和分析流程。

以虛擬現實技術進行產品的造型設計和最終產品仿真，在設計階段替代傳統的實物模型，從而縮短產品開發周期、降低開發費用，在工程設計中具有重要意義。由此，在充分了解產品特征的信息描述的基礎上，參數化特征的造型方法和特征造型系統的結構與功能，應用計算機輔助設計手段，將產品的參數等屬性與實體模型融為一體，提出了一種在產品造型設計中基于特征的計算機建模方法，全面的描述了模型的形狀及其特征參數，并以減速箱特征產品造型設計為例，有效地解決了特征模型中幾何信息、物理信息的表達及其生產管理系統的信息化將虛擬技術應用于產品造型設計中的各項問題，不僅有效的縮短了產品上市周期，大大的提升了產品的市場競爭力，還解決了在傳統產品開發過程中解決不了的問題。

3 計算機輔助概念設計的發展趨勢

在當今社會計算機圖形學、多媒體技術、虛擬現實技術和CAD/CAM都取得了很大的發展，隨之進步的還有現代產品概念設計理論與技術，并且近幾年它已經成為了CAD/CAM和CIMS領域的一個研究熱點。下面我們對此進行一個分析。

3.1 現代產品設計模式的發展方向 當前市場競爭異常激烈，工業產品已經從傳統的機械產品向機電一體化產品、電子產品方向逐漸的過渡，人們的消費觀念也發生了巨大的變化，除了過去人們很注重的產品功能之外，當今的人們更注重產品的藝術形態和人性化設計，只有把這些方面做好，企業才能在激烈的市場競爭中取得一席之地。

并且，傳統制造業的制造模式已經隨著現代科學技術的空前迅速發展發生了很大的變化，各種新型制造模式已經應運而生了。

未來現代產品設計模式的發展方向是并行設計、敏捷設計、協同設計、虛擬設計、智能設計、全生命周期設計等。隨著信息技術的不斷發展，產品設計模式的數字化、集成化、網絡化和智能化是大勢所趨，以人為核心的人機一體化智能集成體系必然是未來設計系統的發展方向。

3.2 計算機輔助設計有待解決的關鍵技術問題 ①基礎理論研究，主要是從設計對象自身出發，以現代產品的發展方向為基礎，采取有針對性的措施對概念設計過程及設計方法進行研究，使CACD系統符合相關規范要求。②設計創新技術研究，主要是研究在概念設計過程中出現的各種創新技術。③建模技術研究，主要是研究面向概念設計的產品模型和過程模型的建立方法，研究面向產品級和全生命周期的概念設計建模技術。④人機交互技術研究，主要是研究在虛擬現實和多媒體等新興技術支持下的人機交互技術。⑤并行和協同設計技術研究，在概念設計過程中由于很多客觀因素的限制，需要不同或者相同領域的設計師進行協同合作，并行和協同設計技術研究就是研究他們之間的協同設計技術。⑥智能技術研究，在概念設計過程中需要運用到很多的智能支持技術，智能技術研究就是對這些技術進行必要的研究。

以上技術中的關鍵和難點是設計創新技術和建模技術，未來這是CACD研究的重點，其他的技術則是CACD中必需的和有效的支持技術。

3.3 計算機輔助設計的發展趨勢 隨著現代各項科學技術的不斷發展，人們對產品概念設計的認識越來越深刻，某種意義上講，概念設計思維的模擬已經達到了一個全新的層面。在未來，計算機輔助設計系統必將向人機一體化的智能集成設計系統邁進，以現代化信息技術為主導，向更加自然的人機交互方式和有效設計手段的方向發展。

分析整個產品設計與制造的發展趨勢，發現概念設計和產品開發的發展趨勢是一致的，因為兩者是相輔相成的關系。所以，在這一方面概念設計和其他設計過程并沒有什么區別，都是建立在統一的產品設計支撐模型中的。在這樣的形勢下，產品設計過程就是一種設計模式，它是并行的、協同的、面向全生命周期的。而且引入計算機輔助設計的概念設計結果有助于概念設計師在設計的過程中進行及時的修改。

參考文獻：

[1]祁春野.系統論原理在產品設計中的應用[J].安徽文學（下半月），2007（01）.

[2]王瑩.人機交互活動與產品造型設計的關系研究[D].東北大學，2008年.

[3]卞京.產品造型設計的參數化探討[D].中國美術學院，2012年.