21世紀現代工業(yè)設計系列教材·工業(yè)設計CAID技術

CAID是指以計算機硬件、軟件、信息存儲、通訊協議、周邊設備和互連網等為技術手段，以信息科學為理論基礎，包括信息離散化表述、掃描、處理、存儲、傳遞、傳感、物化、支持、集成和聯網等領域的科學技術集合。

CAID，即在計算機技術和工業(yè)設計相結合形成的系統支持下，進行工業(yè)設計領域內的各種創(chuàng)造性活動。與傳統的工業(yè)設計相比，CAID在設計方法、設計過程、設計質量和設計效率等各方面都發(fā)生了質的變化，它涉及了CAD技術、人工智能技術、多媒體技術、虛擬現實技術、敏捷制造、優(yōu)化技術、模糊技術、人機工程等許多信息技術領域，是一門綜合的交叉性學科。

CAID以工業(yè)設計知識為主體，以計算機和網絡等信息技術為輔助工具，實現產品形態(tài)、色彩、宜人性設計和美學原則的量化描述，從而設計出更加實用、經濟、美觀、宜人和創(chuàng)新的新產品，滿足不同層次人們的需求。

CAID系統是按照系統工程的思想，以工業(yè)設計理論和方法為指導的智能型創(chuàng)新性的產品開發(fā)設計系統。首先是利用各種信息，在CAID系統平臺里利用真實感造型設計系統進行形態(tài)設計、色彩設計、材質設計和人機設計等方面的語義設計，然后在數字裝配系統中實現數字化裝配，在綜合評價系統中進行美學、語義學等方面的分析評價，提出產品造型方案。最后將最終方案輸出到加工設備，加工出產品，投放到市場，之后再收集有關信息，反饋到CAID平臺，實現再設計。這種方法利用網絡和其它平臺相連接，使設計人員從一開始就考慮到產品生命周期的所有環(huán)節(jié)，把設計、制作、使用等方面合理組織起來，及時解決不同環(huán)節(jié)之間的沖突，充分調動了所有人的積極性和創(chuàng)造性。

計算機被普遍應用于工業(yè)設計之中,CAD成為工業(yè)設計不可缺少的手段。當前,世界上大型的CAD/CAM/CAE軟件系統如Pro/Engineer、EDS UnigraPhics、EUCLID、Autodesk、Solidworks等都提供了有關產品早期設計的系統模塊,它們稱之為工業(yè)設計模塊、概念設計模塊或草圖設計模塊。

Pro/Engineer Pro/Engineer包含一個工業(yè)設計模塊Pro/Design,用于支持自上而下的投影設計,以及在復雜產品的設計中所包含的許多復雜任務的自動設計。此模塊工具包括用于產品設計的二維非參數化裝配布局編輯器、用于概念分析的二維參數模型的布局以及用于組件的三維布局編輯器。

EDS Unigraphics EDS Unigraphics從V13版本后推出了概念設計WAVE(Whatif Alternative Value Engineering)技術,它為協同概念設計提供了強大的技術支持,使不同部門的工程師在設計的早期階段就可以站在系統工程的角度,同時針對多種可選的設(Associative Control Structure)中去,可使設計師十分有效地控制各種設計變更。此外,WAVE也支持"概念設計到詳細設計工程"(Conceptto Detail Engineering),即先作出設計決策 ,然后設計細節(jié)。

Internet Intranet環(huán)境下的工業(yè)設計系統的研究，國內還主要在一些高校和科研院所進行。香港大學機械系在Internet上構建了一個基于Web的遠程設計系統,用于花瓶的造型設計，西安交通大學CIMS研究所構建了一個遠程協同工作原型系統,解決遠程設計用戶共享設計工具的問題,它可以通過Internet讓遠程用戶使用研究所的Solidwork、ProE、MDT等專業(yè)設計平臺。四川大學CAD/CAM研究所構建了凸輪遠程協同設計系統,讓用戶能夠通過Internet對凸輪運動機構的輪廓面進行設計,此系統發(fā)布在四川大學制造學院的網站上。但這些系統距離實用化都還有一定的距離。

CAID系統中的信息可以分為數字信息和非數字信息兩大類。數字信息都是可以交換的，而非數字信息是暫時不能交換。其中的數字信息有:產品造型的尺寸結構、色彩、材料、人機標準尺度、符合規(guī)范的標準化設計等，多數涉及產品或人的生理和物理屬性。而其中的非數字信息有:對美感的評價、產品的創(chuàng)意、色彩或形式帶來的心理反應等，多數涉及人的心理屬性，是復雜多變的。數字信息是非數字信息的一種表現，是容易用數據表示并用計算機來描述的，而非數字信息目前只起到輔助的作用，按照工業(yè)設計以人為本、強調創(chuàng)意、張揚個性的發(fā)展趨勢來看，非數字信息應該是CAID系統的基礎，因此目前的CAID還存在技術上的局限性，在對CAID的研究中有望發(fā)展智能型的專家系統，幫助人們進行創(chuàng)意型設計，使非數字信息不斷數字化，這樣在未來的設計中可以實現設計者與使用者的互動，或者完全實現設計的DIY。