計(jì)算機(jī)新技術(shù)下的工業(yè)設(shè)計(jì)

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[摘要]計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，各類新技術(shù)層出不窮，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘和物聯(lián)網(wǎng)等是未來計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的主流趨勢(shì)。在幾種計(jì)算機(jī)新技術(shù)概述的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)要介紹了計(jì)算機(jī)技術(shù)及工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展，將計(jì)算機(jī)技術(shù)融合到工業(yè)設(shè)計(jì)中，對(duì)各類計(jì)算機(jī)新技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的地位、影響和作用等進(jìn)行了分析，對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，為工業(yè)企業(yè)及研究學(xué)者在工業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)新技術(shù)提供了參考價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]工業(yè)設(shè)計(jì)；互聯(lián)網(wǎng)；計(jì)算機(jī)技術(shù)；輔助；發(fā)展

1引言

在科技迅猛發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)在人們的生活中逐漸成為了一個(gè)不可替代的產(chǎn)品，而計(jì)算機(jī)技術(shù)更是被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中，形成了如今的“互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”[1]?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”時(shí)代下，計(jì)算機(jī)技術(shù)更新速度增快，應(yīng)用更加廣泛。如今計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在各行各業(yè)中，大至航天、醫(yī)療等行業(yè)，小到餐飲、服務(wù)等行業(yè)。同樣的，計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)中的廣泛應(yīng)用也使得近年來我國工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)有了重大突破，使其進(jìn)入了一個(gè)全新的領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)技術(shù)大力幫助工業(yè)設(shè)計(jì)，使其水平得到了大力提升；同時(shí)，工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)本身也在不斷地建立、完善、提高其技術(shù)、人才系統(tǒng)，激發(fā)企業(yè)創(chuàng)造力、提高創(chuàng)新意識(shí)、加大創(chuàng)新力度，為實(shí)現(xiàn)我國發(fā)展目標(biāo)，遵循發(fā)展方針，在新一輪產(chǎn)業(yè)革命浪潮中做出積極的舉措，在“經(jīng)濟(jì)新常態(tài)”和“供給側(cè)改革”的大背景下，從要素驅(qū)動(dòng)、投資驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，從制造大國升級(jí)為創(chuàng)造強(qiáng)國[2]，提高工業(yè)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，從而提高國家競(jìng)爭(zhēng)力，使我國工業(yè)設(shè)計(jì)在國際中逐步提升地位，使我國工業(yè)技術(shù)得到更專業(yè)、更穩(wěn)健的發(fā)展。在這其中，計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展起著決定性作用。

2計(jì)算機(jī)新技術(shù)

20世紀(jì)40年代中期，計(jì)算機(jī)技術(shù)出現(xiàn)以來，對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生了極大的影響。目前隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)進(jìn)入到信息化、大數(shù)據(jù)時(shí)代中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。電子工程、機(jī)械工程、工業(yè)設(shè)計(jì)等行業(yè)和領(lǐng)域內(nèi)各種計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用相對(duì)較廣。經(jīng)過多年發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)也快速發(fā)展，信息存儲(chǔ)、信息輸入輸出等趨于完善，且移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)挖掘等也開始在計(jì)算機(jī)技術(shù)中暫露頭腳，并將成為未來一段時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展主流。下面對(duì)幾種計(jì)算機(jī)新技術(shù)進(jìn)行了介紹。

2.1移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，是隨著智能手機(jī)用戶的增多而逐漸發(fā)展的。2010年，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)，到了2014年我國已進(jìn)入全民移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，給人們生活、工作帶來了極大的改變，而這一技術(shù)將繼續(xù)深入到日常工作、生活中。

2.2云計(jì)算

云計(jì)算是計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)互相融合的產(chǎn)物，是基于互聯(lián)網(wǎng)的一種新服務(wù)模式，在這種模式中能夠?yàn)橛脩籼峁﹦?dòng)態(tài)、擴(kuò)展性較好、虛擬化的資源。如Intel、IBM是典型的云計(jì)算。隨著云計(jì)算的發(fā)展，其服務(wù)范圍不斷擴(kuò)大，影響力也逐漸增強(qiáng)。

2.3數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘是數(shù)據(jù)庫知識(shí)發(fā)現(xiàn)中的一個(gè)過程，即從海量數(shù)據(jù)中挖掘出隱藏的、滿足用戶需求的信息。數(shù)據(jù)挖掘發(fā)展時(shí)間較早，但近些年來才得以廣泛應(yīng)用，特別是電子商務(wù)時(shí)代下，數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用較為廣泛。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)挖掘的作用將更加明顯。

2.4人工智能

人工智能是對(duì)人的意識(shí)、思維活動(dòng)等進(jìn)行模擬。人工智能發(fā)展和應(yīng)用時(shí)，涉及到計(jì)算機(jī)、哲學(xué)、語言學(xué)、心理學(xué)等眾多學(xué)科，即將自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)有機(jī)融合在一起才能實(shí)現(xiàn)人工智能。人工智能發(fā)展的目的是促使機(jī)器完成人類需要智能才能完成的工作。隨著人工智能的發(fā)展，其應(yīng)用前景十分廣闊。

2.5物聯(lián)網(wǎng)

物物相連而成的互聯(lián)網(wǎng)便是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的深入擴(kuò)展，是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的趨勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)能夠在多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)內(nèi)應(yīng)用，如智能交通、公共安全、工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、照明管控和食品溯源等，都是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的范圍。未來物聯(lián)網(wǎng)將是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的重要生產(chǎn)力，擁有廣闊的發(fā)展市場(chǎng)。

3計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在如今這個(gè)信息時(shí)代，人們對(duì)商品功能形態(tài)的要求越來越高，已不再是滿足其自身功能的基本需求，更傾向于對(duì)產(chǎn)品的各方面進(jìn)行篩選比較。傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品，在形態(tài)及其功能上早已無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求，故而計(jì)算機(jī)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)的輔助便應(yīng)運(yùn)而生，即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，這迫使我國工業(yè)設(shè)計(jì)在原本不發(fā)達(dá)的階段快速進(jìn)入另一個(gè)新高階段?，F(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)開展產(chǎn)品的輔助化設(shè)計(jì)，把工業(yè)設(shè)計(jì)理念與計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)二者有機(jī)結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)工業(yè)行業(yè)積極性、創(chuàng)新性，連接計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)意更快捷、更準(zhǔn)確地通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。總的來說，計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)主要可劃分為2個(gè)大方面：一方面是計(jì)算機(jī)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品建模的輔助，這也是現(xiàn)今計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的主要方面；另一方面是計(jì)算機(jī)技術(shù)中軟硬件技術(shù)對(duì)工業(yè)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的輔助及計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品功能的輔助，相信這也是今后計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的一大方向。

3.1對(duì)工業(yè)技術(shù)產(chǎn)品建模的輔助

首先在工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品建模過程中計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，主要應(yīng)用到CAID系統(tǒng)（ComputerAidedIndustrialDesignSystem），它包括了輸入、處理和輸出3個(gè)部分，完成這一個(gè)從輸入到輸出的CAID的全過程所需要的所有要素的總和構(gòu)成了CAID系統(tǒng)[3]。CAID系統(tǒng)中經(jīng)常用到的軟件包括平面設(shè)計(jì)軟件Photoshop、CoreIDRAW等，三維造型及動(dòng)畫軟件3DMax、Rhino等，網(wǎng)頁設(shè)計(jì)軟件Flash，人體建模軟件Poser，工程設(shè)計(jì)軟件AutoCAD、SolidWorks、pro/E等，市場(chǎng)調(diào)研軟件SPSS等。有了計(jì)算機(jī)的輔助建模，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)布局更具有內(nèi)涵，參數(shù)化技術(shù)使模型建立更加準(zhǔn)確快捷與設(shè)計(jì)師的想法更加貼合，更使得在實(shí)際生產(chǎn)過程中，不僅大大減少了原料浪費(fèi)，有利于生產(chǎn)加工，而且縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間，減少了產(chǎn)品資金投入，同時(shí)有助于產(chǎn)品市場(chǎng)的健康發(fā)展。

3.2對(duì)工業(yè)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的輔助及對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品功能的輔助

這一方面，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，軟硬件技術(shù)的不斷成熟，基于計(jì)算機(jī)自身特點(diǎn)，使得計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中得到廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了前所未有的重大突破。實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，對(duì)相關(guān)知識(shí)和信息進(jìn)行管理和檢索，將企業(yè)與客戶緊密連接，使工業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為設(shè)計(jì)者提供最新的設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)和資源。并且計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)信息快速交換、人工智能等技術(shù)也在工業(yè)設(shè)計(jì)中得到了充分應(yīng)用，比如人機(jī)交換技術(shù)、模擬交互產(chǎn)品以及將來更加普遍的VR技術(shù)，3D打印技術(shù)等。實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與工業(yè)技術(shù)的合作突破，這也是工業(yè)設(shè)計(jì)更加智能化的飛躍式進(jìn)步。無論是計(jì)算機(jī)在產(chǎn)品模型形態(tài)的建模輔助，還是計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用，都對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展具有極其重要的意義。

4計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)的應(yīng)用變得更加普遍，設(shè)計(jì)行業(yè)也越來越依賴于計(jì)算機(jī)。比如現(xiàn)在很多的插畫師都采用板繪來替代手繪，而現(xiàn)在產(chǎn)品模型的加工都需要設(shè)計(jì)師建出3D模型，這樣做出來的模型可以節(jié)省很多的人力物力。那么，隨著人們對(duì)遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等計(jì)算機(jī)技術(shù)和并行、協(xié)同設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)方法的關(guān)注[4]，使得廣大學(xué)者對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)與設(shè)計(jì)思想的結(jié)合產(chǎn)生了極大的興趣。

4.1計(jì)算機(jī)軟件的普遍應(yīng)用

當(dāng)今的設(shè)計(jì)師已經(jīng)無法離開電腦，無論是作畫修圖、制作動(dòng)畫效果、游戲開發(fā)，還是產(chǎn)品3D模型形態(tài)效果的確定，甚至是最終成品的制作，都與計(jì)算機(jī)息息相關(guān)。設(shè)計(jì)師往往會(huì)通過一些特定的軟件來進(jìn)行創(chuàng)作，比如Photoshop、Illustrator、3DMax、犀牛等。而隨著更多功能的軟件開發(fā)，計(jì)算機(jī)只會(huì)越來越無法被取代，絕對(duì)不會(huì)退出歷史的舞臺(tái)，可以說，計(jì)算機(jī)將會(huì)成為設(shè)計(jì)師生活工作中必不可少的一部分。

4.2并行設(shè)計(jì)與協(xié)同設(shè)計(jì)

在工業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)研究時(shí)，對(duì)于并行技術(shù)、工業(yè)產(chǎn)品制造和產(chǎn)品成本應(yīng)做出相應(yīng)考量，產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)等將走向統(tǒng)一平臺(tái)，在關(guān)于生命周期技術(shù)的研究過程中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師們也應(yīng)積極與各領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)行協(xié)同[5]。并行設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)的發(fā)展延續(xù)，也應(yīng)是廣大工業(yè)設(shè)計(jì)師密切關(guān)注的重要趨勢(shì)，二者應(yīng)協(xié)同工作，適應(yīng)工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。

4.33D打印技術(shù)

本來只是局限于模具制造的3D打印技術(shù)如今已不再拘泥于工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品方面，而是為諸如建筑、航空航天、醫(yī)療和教育等眾多領(lǐng)域都帶來了極大的便利。因此，這項(xiàng)技術(shù)得到了社會(huì)的廣泛關(guān)注，這將讓更多人關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。而在工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的模型制作、零部件制作等方面，越來越多的人也會(huì)選擇3D打印這種方式來制作，越來越多的產(chǎn)品模型制造廠也會(huì)采用這項(xiàng)技術(shù)來獲取利潤，所以，在未來，3D打印會(huì)得到更大的普及和發(fā)展。而3D打印技術(shù)也將朝著標(biāo)準(zhǔn)化、開源設(shè)計(jì)等方向發(fā)展，為3D打印技術(shù)應(yīng)用提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)開源創(chuàng)新，提高應(yīng)用效率。而通過商業(yè)化的原型機(jī)實(shí)驗(yàn)室打印出高質(zhì)量的原型機(jī)也是未來3D打印技術(shù)的發(fā)展主流方向。

4.4人機(jī)交互產(chǎn)品

如今，工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)人機(jī)交互這個(gè)概念已不陌生，智能交互產(chǎn)品也在市場(chǎng)上大量涌現(xiàn)。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與人的交流互動(dòng)已成為工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的大趨勢(shì)。人們可以通過聲音、影像、動(dòng)作等與產(chǎn)品溝通，為生活增添了很多色彩。智能手機(jī)的快速發(fā)展更是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的重要渠道之一。手機(jī)越來越智能，那么交互的需求也將越來越大，除了手機(jī)之外，現(xiàn)在的交互產(chǎn)品在很多方面也有很多設(shè)想沒有實(shí)現(xiàn)，因此，人機(jī)交互將會(huì)是工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域有待繼續(xù)開發(fā)研究的重要方向。而隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等的發(fā)展，人機(jī)交互方式將和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算結(jié)合在一起，人機(jī)交互方式也將更加智能，將朝著以用戶為中心、個(gè)性化的生物識(shí)別、全方位感知等幾個(gè)方向發(fā)展，將人和機(jī)器的交互，從機(jī)械的交互形式上升至情感交互。

4.5基于VR和AR技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

人們通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR），可以創(chuàng)建和體驗(yàn)想象中的虛擬世界，感受現(xiàn)實(shí)世界中無法遇到的場(chǎng)景和不會(huì)經(jīng)歷的故事。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）的功能則是可以使用戶與屏幕上的二維虛擬世界套到現(xiàn)實(shí)世界的景象進(jìn)行互動(dòng)?？梢哉f二者都具有很強(qiáng)的交互性，給人們帶來前所未有的快感。設(shè)計(jì)師們便開始借助這2種技術(shù)，加入到他們所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中，而更多的學(xué)者也越來越關(guān)注這2種技術(shù)，成為他們科研的主要方向。因此，VR以及AR技術(shù)的普及是不可避免的。而VR、AR和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，也將是未來VR以及AR技術(shù)發(fā)展的重要方向。

4.6人工智能

人工智能（AI）作為引起全球關(guān)注的熱點(diǎn)話題，當(dāng)然也不會(huì)被廣大設(shè)計(jì)學(xué)者以及工業(yè)設(shè)計(jì)師所忽略。對(duì)于人工智能產(chǎn)品的研發(fā)，更是有眾多行業(yè)前來參與。人工智能作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，人們也會(huì)越來越期望在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，為廣大群眾帶來可以提供便利和幫助的人工智能產(chǎn)品，讓它們可以推動(dòng)各個(gè)行業(yè)的進(jìn)步以及社會(huì)的發(fā)展。而對(duì)于一些關(guān)于人工智能產(chǎn)品將替代人類勞動(dòng)力的說法，相關(guān)的研究人員也應(yīng)提高重視，不能一味地追求科技進(jìn)步而忽略了人類本身的需求。雖然高水平的人工智能產(chǎn)品便民實(shí)用，但與此同時(shí)也會(huì)引來很多人失業(yè)下崗，所以，在設(shè)計(jì)人工智能產(chǎn)品的時(shí)候也需要注重社會(huì)結(jié)構(gòu)的完整性，真正地為人類帶來進(jìn)步與幸福。而在未來人工智能將重視用戶體驗(yàn)的提升，快速滿足用戶各類需求、提高資源重組效率；在歷史數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上通過人工智能預(yù)測(cè)系統(tǒng)幫助企業(yè)對(duì)用戶行為進(jìn)行預(yù)測(cè)、評(píng)估，更好地了解客戶行為；并基于歷史數(shù)據(jù)場(chǎng)景模擬下一代用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)和客戶的互動(dòng)，滿足客戶需求，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。這些都是人工智能未來的發(fā)展方向。

5結(jié)束語

綜上所述，計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展起到了重要的作用，計(jì)算機(jī)的加入使得設(shè)計(jì)的完整度更高、效率更高，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)也成為了現(xiàn)代技術(shù)前進(jìn)的必然趨勢(shì)，提升了人們的生活質(zhì)量并推動(dòng)了社會(huì)甚至是人類的發(fā)展。我國提倡創(chuàng)新，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下，更多的設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生，為設(shè)計(jì)師拓寬了設(shè)計(jì)思路，提供了很大的便利，也為很多設(shè)計(jì)學(xué)者指出了更多的研究方向，真正地向產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多元化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化邁進(jìn)了一步。

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作者:賈世賢 徐悅 孫洪陽 單位:大連民族大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院