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[關鍵詞] 概念產品 功能技術矩陣 創新設計方法
為了更好地規劃公司發展戰略,更早地預判市場需求趨勢,使設計更具超前性、更具競爭力,概念設計應運而生?!案拍钤O計”最早于1984年由德國學者Pahl和Beitz提出,他們認為:在確定設計任務之后,通過抽象化,擬定功能結構,尋求適當的作用原理及其組合等,確定出基本求解途徑,得出求解方案,一部分的設計工作叫做概念設計[1]。概念設計在產品設計過程中占有非常重要的地位,類似于生物的基因,從質的層面決定產品的品質[2]。各大知名廠商諸如伊萊克斯、飛利浦、蘋果、寶馬等每年都投入大量的人力物力進行相關領域的概念設計實驗,并定期推出概念產品展示活動,以求準確把握未來市場的需求與動向,在產品競爭中立于引領地位,實現企業利潤最大化。
1 理論基礎
目前,國內對概念產品設計理論研究的主體為高校,主要有浙江大學、西北工業大學、河北工業大學等,主要的理論基礎有TRIZ、AD、QFD(質量功能配置理論)理論,國家863 科技計劃和國家自然科學基金均資助了很多相關的研究課題。
浙江大學的馮培恩教授及其指導的研究生陳泳基于仿生學對概念產品設計方法學進行了探索,為建立基于遺傳和重組的技術產品計算機輔助概念設計的新理論和方法做了探索性工作。
河北工業大學的檀潤華教授及其指導的研究生王永山基于QFD及TRIZ理論對概念產品設計進行了研究,將QFD與TRIZ有機的結合,應用QFD解決設計中做什么的問題(What),應用TRIZ解決設計中如何做的問題(How),提升產品創新性。
以上對概念設計開發設計的研究雖然取得了一定了成效和進展,但仍然存在很多問題,比如:產品未來概念僅僅從技術進化規律層面研究是遠遠不夠的,人們的審美、需求是多元、動態變化的,對未來需求的預測需要從文化、能源、環境等綜合大環境角度進行研究;TRIZ理論解決具體工程問題很有效,但對建立豐富的、多元化的概念路線方面還有許多不足之處;此外現代產品的需求分析分為顯性需求分析和隱性需求分析兩個層面,蘋果公司、微軟公司、谷歌公司所創造的極富想象力的新產品顯現出對隱性需求分析的重要性,而上述研究都沒有涉及如何在概念產品研發中進行隱性需求分析。
本課題針對上述問題提出基于功能技術矩陣的概念產品開發模式,并在需求分析階段引入TRIZ預測技術與未來預測理論相結合,針對隱性需求分析進行相應研究。
功能技術矩陣是一種非常直觀的表格,它將產品所有分功能及其對應的所有可能實現途徑羅列其中,設計者可以借助于功能技術矩陣進行各種組合,從中形成實現產品總功能的原理方案。功能技術矩陣為豐富產品開發方案、開拓設計思路、進行方案評價提供了有效解決模式。
TRIZ起源于前蘇聯,是俄語“發明問題解決理論”的縮寫,前蘇聯著名發明家阿奇舒勒所領導的研究機構為研究人類進行發明創造、解決技術難題過程中所遵循的科學原理和法則,分析了世界上近250萬件高水平的發明專利,并綜合多學科的原理和法則,形成了一套TRIZ理論體系(見圖1)[3]。此外,阿奇舒勒發現,技術從結構上可以進行進化,并總結出進化的趨勢, 該進化趨勢概括出:技術系統是按照剛體單鉸鏈多鉸鏈柔性體液體/氣體場的趨勢進化,我們可以據此總結現在的產品技術處于技術進化中的何種階段,并預測出該技術進化的趨勢,從而在未來競爭中占得先機。例如,海爾集團等就在積極研發替代機械洗衣的利用水電解與超聲波震蕩相結合的新型洗衣機,這種新型洗衣機符合TRIZ技術進化趨勢,能夠實現省水、省電、省洗衣劑的要求。
* 福建工程學院教育科學規劃項目基金:“基于工作過程導向的創新設計課程教學模式研究”(GB-K-11-05)。
TRIZ有三種工具:①39個通用過程參數和40條發明原理;②物質—場模型和76個標準解;③效應原理解[4]。
圖1 TRIZ 理論體系關系
2 基于功能技術矩陣的概念產品開發模式
在概念產品設計過程中,對未來需求的準確預測是成功的起點,準確的設計定位可以為企業贏得市場先機,在科學技術高度發展的今天,單純利用現有的科技已經不能適應市場的競爭了,蘋果、Google等企業的經驗告訴我們,現在的產品研發必需具有超前意識,產品開發的模式也必須進行必要的調整;與此同時,如何將未來的需求用最低的成本、最令消費者滿意的形式進行展現也是概念產品開發取得成功的另一關鍵。
隱性需求是與顯性需求相對的,隱性需求可以通過一定的轉化過程而表現為顯性需求從而被企業和用戶認知。為了在激烈的市場競爭中贏得先機,國際上比較知名的幾大企業甚至提出引導消費者生活習慣的設計口號,在這種背景下,如何挖掘隱性需求成為設計師必須解決的難題。因此,本課題在研究概念產品開發的需求分析過程中,引入需求預測概念——即通過TRIZ預測理論及未來環境預測、歸納,發掘用戶的隱性需求,以提升產品開發的創新性。
TRIZ技術進化理論中包含10條定律(或模式)與多條進化路線。這里的10條定律是指技術進化的10個方向。技術進化路線指出了某種技術進化的狀態序列,實質是技術如何從一種狀態移動到另一種新的狀態,新舊狀態所完成的基本功能相同,但性能極限提高,或成本降低,即產品沿進化路線進化的過程是新舊技術更替的過程。基于當前的產品技術所處的狀態,按照進化路線,通過設計,可使其移動到新的狀態?;赥RIZ中技術進化理論的預測結果可以幫助企業確定新產品開發戰略機遇。
對未來進行預測,主要通過分析推導得出預期的環境變化、用戶使用變化、審美、價值觀變化等。這要求在產品開發過程中,多咨詢、了解相關專家的科研預測成果,并對技術發展趨勢進行充分調研,在后續的概念產品方案評價階段對新技術、新工藝等應用于新產品中的提案進行中立環境下分析。在確定了用戶的需求之后,如何將需求轉換為結構隨之成為概念產品開發的關鍵,此過程也稱為求解過程,并且解的數量不是單一的,我們必須對解進行評價、取舍。在系統論設計方法的指導下,本研究綜合產品開發中的單項技術、理論,并融入相關的預測技術,將功能技術矩陣與創造性解決問題理論相結合,以得到新型創新設計解決模式,對概念創新設計提出新思路、指導一般性概念產品設計。
應用于具體的概念產品開發過程中,本理論的操作流程為:獲取需求信息需求轉換為功能功能轉換為結構方案評價。在此過程中,主要基于功能技術矩陣模型進行產品開發,運用TRIZ理論進行開發定位技術性預測、方案具體求解、方案評價。
2.1 需求設計
獲取需求信息:為獲得最充分、最全面的需求信息,產品研發團隊應對消費者進行全面的需求調查,進行必要的訪談與產品使用觀察實驗;同時,設計師進行產品試用、專家訪談,以尋求產品缺陷及消費者潛在的需求。
獲取隱性需求:隱性需求是指人們還沒有意識到的、客觀存在的需求。這種需求通常是設計師本人通過敏銳的感覺能力、訓練有素并且善于觀察和思考的頭腦產生出的需求信息。
隱性需求是概念產品贏得未來市場的基礎,是概念產品研發的重中之重。獲取隱性需求的關鍵是進行未來預測,這要求我們要洞悉未來社會的發展趨勢、人們的生活習慣、科技的動向、人們的審美等等, TRIZ中的技術進化理論為我們對技術的發展提供了未來預測的可能。
2.2 需求轉換為功能功能轉換為結構
按功能論設計方法進行功能定義、功能分類、功能整理、形成功能技術矩陣。與傳統建立功能技術矩陣的方式不同,本研究模式融合了TRIZ創新理論原理(見圖2),可以在產品設計過程中提出盡可能多的、有效的設計方案,正確反映設計提案的成本與設計品質,為設計師及企業決策者提供清晰的選擇提案,可以有效提高產品設計方案的商業成功率、提升產品品質。
圖2 TRIZ創新原理
具體操作步驟為:在建立功能技術矩陣過程中,先將前期的需求設計結果表述為具體的總體功能和分功能(與傳統的產品開發過程不同,本研發模式為先確定理想的結果,不考慮具體的實現技術),運用TRIZ創新理論原理生成框架式的廣義上的解,再把設計知識、制造知識、商業運作知識等諸多方面融合在一起,最終形成更廣度范圍內的創新設計方案,建立反映成本、設計品質、實現途徑技術先進性等選項的概念產品設計方案多維矩陣模型(見圖3),然后按照設定的權重對每個方案進行評分(公式參照式(1)),評分最高的選定為設計方案,進行產品量產、推廣。
Si=ΣkjCiI (i=1,2,…n;j=1,2,…m) 式(1)
其中:
Si——第i 項方案的綜合評分;
j——表示產品研發評價特性的指標個數;
kj——評價指標為j 時所對應的權重值;
i——產品分功能項;
I——可以實現產品分功能i項的技術途徑項;
CiI——多維矩陣模型中可以實現產品分功能i項的技術途徑項I的分值。
圖3 概念產品設計方案多維矩陣模型
在利用“基于TRIZ、功能技術矩陣的概念產品開發模式”過程中,進行功能轉換時,會遇到各種技術矛盾或物理矛盾,TRIZ技術提供了系統的解決方案,融合本多維矩陣模型的方案評價體系,按如下步驟進行:
(1)進行問題分析;
(2)確定理想狀態產品所要具備的功能,包括總功能及各個分功能;
(3)查找效應庫,解決各功能需求;
(4)對所得出的各個方案選取成本、技術先進性、品質、美學評價等方面進行綜合評價,利用前文提到的方案權重綜合評價公式進行評分,優選分值最高的方案。
關鍵詞:工業設計;產品概念設計;技術創新
中圖分類號:TB47 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 22-0000-01
一、引言
當今世界,工業設計水平的高低是衡量國家和地區工業創新能力和競爭能力的重要指標。工業設計中人們運用科技知識和方法,創造構思出各種各樣的產品,幾乎涉及到人類活動的全部領域。概念設計作為工業產品設計過程中的關鍵環節,越來越受到人們的重視。
二、工業設計領域中的概念設計
(一)工業設計
工業設計(Industrial Design,簡稱ID)又叫工業造型設計。當今世界各國已將工業設計作為本國的基本國策,成為促進經濟快速發展的一項重要措施。日本依靠工業設計為研發方向,開發出輕薄短小、設計新穎、符合用戶審美觀念的商品,從而使其立足于競爭激烈的國際市場。一個國家或者企業的工業設計水平直接決定了其新產品能否被社會、被市場、被消費者所接受。
(二)工業產品概念設計
隨著工業生產的發展,設備和產品的功能與結構日趨復雜,產品設計在整個生命周期內占有越來越重要的位置。概念設計具有十分廣泛而深刻的內涵,我們不能將其簡單地理解為過去的方案設計。概念設計的過程是一個發散思維和創新設計的過程,是一個滿足各項指標的過程,并且當存在多種備選方案時,通過概念設計這一環節可以給出一個最優的方案。在概念設計的設計過程中,要求設計人員具備先進制造技術、現代設計方法、專業理論、商用運作等方面知識。
(三)概念設計作用和特性
概念設計的最主要作用在于產品設計的創新,如果沒有新的創意,概念設計也就失去了它的意義;概念設計具有提升企業形象的作用,因為它可以代表未來產品的流行趨勢,具有一定的超前性,使人很容易聯想到設計它的企業所具有的產品研發實力,所以有些企業開發概念產品用于企業的廣告宣傳,以達到提升企業整體形象的目的;概念設計還有方便企業內部各部門在新產品上市前的協調與溝通的作用,從而降低新產品開發的風險。
概念設計具有如下特性:(1)創新性。概念設計真正靈魂是創新。提高企業以及設計人員的創新能力才有可能得到、結構新穎、性能優良的工業產品,從而提高用戶支持率,為企業創造效益。(2)層次性。對于概念設計的層次性主要體現在下述兩個方面:功能層以及載體結構層是概念設計的作用對象,并且在物理結構層上完成映射。例如,功能層上功能有功能定義以及功能分解,而結構層上的功能包括結構修改、結構變異,由于存在的映射關系,將兩層聯系在一起;功能層和結構層上存在相對獨立的層次關系。結構的層次性受功能的層次性限制,不同層次的功能對應著不同層次的功能。例如,功能從某一個層次向其下一個遞進就是功能分解。(3)多樣性。產品多樣性的設計路徑以及設計結果充分體現了多樣性的概念設計。根據定義功能、分解功能以及工作原理的不同,會產生完全不同的設計思路和設計方法,從而在功能載體的設計上產生完全不同的解決方案。例如變速器的設計有兩種完全不同的設計結果,即手動式和自動式。
三、概念設計三要素
當完成概念設計初步工作時,還要考慮能否進行詳細的制造設計以及日后能否投入市場為企業帶來經濟效益等方面因素。設計師設計出來的概念產品與市場也許有許多差距,如何縮短這樣的差距,解決這樣的難題,最關鍵的是要具有創新點,能被市場上的消費者接受。所以,本文提出概念設計的三要素為創新性技術、創造性思維以及計算機虛擬現實技術在設計過程中的應用。
(一)創新性技術
概念設計中技術創新是指由于現有產品不能滿足用戶的需求,激發設計者發現新事物、提出新思想,從而產生新穎的構思與創見。單純的技術創新毫無意義,當技術與產品結合在一起,才會創造出其應有的經濟效益。所以,產品設計初級階段就要進行技術創新。
(二)創造性思維
創造性思維,是一種具有開創意義的思維活動,即開拓人類認識新領域、開創人類認識新成果的思維活動。要設計就要有創新,而創新正是設計人員進行創造性思維的結果。在工業設計中,設計人員要以感知、思維、思考、聯想、理解等能力為基礎,善于捕捉思維的閃光點,合理大膽的聯想,這樣才有可能設計出獨特、新穎、有創意的產品。
(三)計算機虛擬現實技術的應用
目前,計算機輔助設計已經深入發展并得到廣泛應用,如果僅僅依靠設計人員進行概念設計,將會制約它的進展和應用。為了充分發揮設計人員的創造性,將虛擬現實技術引入計算機輔助設計系統,將概念設計和虛擬現實技術有效結合,利用豐富直觀地交互手段,在虛擬環境中進行概念設計。如采用“頭腦風暴法”進行方案創意,可以針對不同的用戶需求,在不同的虛擬環境中融入體驗設計思想,讓用戶可以體驗修改模型的感受,從而根據用戶的“真實”感受和建議,對模型進行更加合理的修改及完善,達到最優化的目的。
四、小結
產品體現著用戶對某些功能的需求,產品設計的目的就是實現產品的功能,而功能的載體是產品的物理結構。作為設計者要駕馭物理產品結構與功能兩者之間的關系,使其能更好的表達給用戶。這就是概念設計所要解決的問題。概念設計是產品設計中最重要的一環,也是提高產品質量、降低成本和提高企業競爭力的主要手段。為改善我國工業設計落后、缺乏競爭力的被動局面,必須重視產品的概念設計。
參考文獻:
[1]劉艷.淺談工業產品概念設計[M].安陽:安陽工學院學報,2006,10(5).3-4頁.
[2]田靜.工業設計中產品概念設計研究[D].重慶大學,2006:6-8.
關鍵詞:機電一體化;產品創新;概念設計
機電一體化產品的概念設計有著極其豐富的內容,同時也是產品在整個生產過程內最具創造性的階段。其中,包含的原理與方法論對相關產品研發者起到關鍵的引導效用。因此,對機電一體化產品創新性概念設計進行探索,具有十分重要的現實意義。
1機電一體化產品概念設計的概述
1.1機電一體化產品概念設計的內容
機電一體化產品是在機電一體化基礎上建立起的包含系統與構件、基本元內容的集合,而機電一體化產品概念設計的含義則是依據產品使用周期中各個環節所需要求對產品實施功能改造、分析和子功能開發,進而實現其滿足功能結構要求的系統化設計活動。這種設計工作的過程包括前期規劃、設計概念以及對計劃進行詳細化和豐富化,并加以改進補充。機電一體化產品概念設計過程中的程式化內容可以通過計算機技術代為實現,但除此之外難以被程式化的方面還需產品設計人員通過人工設計逐步完成。通過構建人機協同的概念設計理念,對其功能與組織開發的過程按照模塊化思想進行劃分,以此實現這一設計工作的層次性、協調性。目前,發達國家對機電一體化概念設計的深入研究大體集中于其調控系統的設計。機電一體化的理念自1971年被提出以來,經過幾十年的發展,內容也在逐步豐富,尤其在科技快速發展的今天,廣闊的市場空間與消費需求的升級,更加迫使機電一體化產品對自身性能、可靠程度提出更高要求。而計算機技術、互聯網信息技術、傳感技術、AI技術、微電子技術、新材料技術、集成技術以及其他相關技術的進步,都為機電一體化產品的革新打下了技術根基,使得機電一體化產品朝著更優質、更高效的方向邁進。
1.2機電一體化產品創新概念設計的意義
機電一體化產品的創新型概念設計本身有著重要作用,其既是產品品質的深層內容,又是其功能屬性得以發揮的保障,對其本身質量的影響也約占60%~70%。因此,建成機電一體化產品創新的概念設計具有極其顯著的意義。簡要概括,主要包括以下三方面內容。第一,創新機電一體化產品的概念設計是保障機電一體化產品品質的必要性要求。機電一體化體系具有多種學科互相交叉、集成融合的特點,本身具有著復雜內涵。因此,現今許多的機械產品的設計并不適應機電一體化技術本身的特色,難以做到根據機電一體化技術特征隨之作出應對。第二,機電一體化產品概念設計的創新促使其理論體系得到發展。要創新這一概念設計,必將建立新的方式、理論基礎。只有在合理、可靠的概念設計基礎上,才能使之收獲具有優異性能的機電一化體產品。再加之如今概念設計的思想理念獲得了社會中乃至整個世界越來越多的關注與認同,如QFD理論、公理化理論、TRIZ理論等設計理論的建立,對于推動創新機電一體化產的概念設計發展起到了不可忽略的效用,進一步促進了機電一體化技術體系的建立和機電一體化技術的完善。第三,機電一體化產品創新概念設計對于生產能力與工作質量的提高起到切實的幫助作用。許多機電一體化產品都帶有自動處理、調節的功效,通過這些能力的實現,能夠保證工作質量與效率的穩步提升。例如,在數控機床的使用過程中,其生產效率要高出普通基礎5~6倍,并能夠實現機床數量減少50%,節省50%操作人員的效能,生產周期也能縮短40%,進而使得生產成本降低50%左右。
2機電一體化產品創新概念設計理論
2.1機電一體化產品應用到的系統原理
機電一體化系統是該類產品中最為重要的基礎。就其本質來說。它算是一種復雜機械,但與普通的機械相比還有著顯著區分。機電一體化體系是通過在機構的動力功效、信息功效、控制功效以及主功能方面引入先進的電子技術,并使之與軟件相互聯合形成的一類新型機械系統。就其功能來說,機電一體化系統包含機械力、能量流、運動力等多種動力學有關的特殊機械,以及一些機電部件互相關聯的系統。其中,機電一體化系統的核心又在于集成協調各種技術,通過對機械工程、控制系統、計算機技術、電子技術、電工技術等多項技術的聯合利用,實現其運動行為可控的目標,而不僅簡單對各項技術進行拼湊堆積。這也是利用計算機的調節和處理能力,實現驅動元件可控特征的現代化機械系統。有關機電系統化原理的研究主要包含三方面內容。第一,三環論。研究者認為,機電一體化產品可以劃分為電子、機械、軟件三項功能模塊。第二,五塊論。通常視機電一體化產品是由動力功能、控制功能、構造功能、操作功能和傳感檢測五個功能模塊組成的。第三,兩個子系統理論。研究人員認為,機電一體化系統是由控制系統和物理系統兩項分支系統共同組成的。以上三種理論的提出具有重要意義,但同時也有著較大的局限性。三者立足于控制和電力兩部分,但沒有對機械主體加以強調,也并未對處理好機電一體化系統的概念設計中出現的復雜性、多面性和模糊性等問題提出方法。因此,這些理論對該類產品的概念設計不能起到重要作用。在概念設計實際工作中,機電一體化系統往往會被劃分為傳感檢測、執行機構、信息控制處理三個子系統。通過這三個子系統的系統分工,各自完成信息檢測、機械運動與信息控制的工作,這種分工方式才能真正實現該系統中各項功能的優化和最佳效果的發揮,并以此獲得機電一體化系統的概念設計合理的相關方案。
2.2機電一體化產品創新的概念設計方法
對機電一體化產品而言,其概念設計是許多領域內知識、技術之間的交織融合,具有新穎復雜、反復迭代、目標多解、結構不良等特點。滿足機電一體化產品概念設計的創新,關鍵在于發揮設計者的主觀能動性,通過展現設計智慧,滿足創新性的要求。要實現這一目標,主要在于實現人機協調配合。計算機技術的飛速進步,促使人們對人工智能提出新的期待。但創新產品設計這類任務,主要還得依靠人類的智能實現。機電一體系統也是人機協同系統,通過對設計者與計算機的分工,來達到創新概念設計的目的。機電一體化產品概念設計創新主要方法包括三方面內容。第一,落實人才戰略,培養專業性人才??萍几偁幾罱K都會落實在人才競爭上。要實現機電一體化產品概念設計的創新,人才供應是重要保障。機電一體化技術專業人才在制造行業占據就業滿意度第三位的好名次,就業率更是高達100%。因此,加強專業人才培養更有著多方面的積極意義,國家以及機電行業要在培養、優化道路中貢獻出更多力量,從多方面對學生展開培訓工作,以此實現增強研究者、開發者、設計者以及其他相關從業人員素質的目的。第二,努力拓寬供應市場,嚴守質量關。市場是檢驗產品的試金石,將機電一體化產品投放到市場中,一方面保障其生命周期能夠實現,另一方面通過買方對產品性能體驗所作反饋也對產品研發起到反作用力的效果,使其優點得以保存、延續,缺點得到改良、進化,從而不斷促進機電一體化產品性能的整體提升。第三,將環保技術納入機電一體化的發展策略中。機械技術、計算機技術、電子技術、電力技術等多種技術的應用,往往會伴隨著電子、機械污染的問題。在機電一體化產品的生產過程中,無可避免也會產生一些污染物。因此,設計者在設計研發過程中要考慮到環保問題,讓機電一體化產品朝著節能環保的方向發展,以施行環保、可持續的發展策略為其提供方法指引。通過一些環保設施和環保科技的實行,有效遏制資源浪費、污染物增多的問題。當實際運行過程中出現技術故障時,也可以反復利用一些資源,以減少資源、材料的消耗。相關生產負責人還應主動淘汰一些產能落后的設備、產品,以此改變過去投入高、輸出高的模式,最終實現發展的可持續,使人們擁有健康的生存環境。
2.3機電一體化產品創新的概念設計的發展展望
機電一體化產品創新的概念設計主要發展在于理論的進步。雖然機電一體化體系中依舊存在許多問題需要加強分析、研究,但其發展總趨勢還是積極向上的。概括有五方面內容:第一,根據被測物理量,建立傳感器特點和類型的知識庫;第二,構建與機電一體化產品的概念設計相關的推理方法庫;第三,將執行機構的實現運動與動作進行分類,構建執行機構庫和驅動元件庫,以促進驅動元件、執行、傳動機構和兩者的集成選擇實行;第四,實現對該類產品概念設計在各個環節評價體系的建立,尤其在概念設計初期中構建對功能原理設計環節的評價體系;第五,構建調節和控制信息的資料庫,以促進挑選硬件和編制軟件中對機構子系統高效管控的實現。隨著機電技術與各項科技的快速進步以及機電一體化研究的逐步深入,促使機電一體化產品概念設計的理論體系更加豐富,并具有更為強大的實用功能和操作功能,從而順利實現對機電一體化產品的創新與研發。
3結束語
機電一體化產品的研究雖然已經取得了較為矚目的成績,但關于機電一體化產品設計的研究成果目前依然處于初級階段,仍需要相關從業者不斷加強探索、創新,通過大量細致的實踐研究工作,促進機電一體化產品創新概念設計的完善和成熟,并最終實現其優異的實用價值。
作者:王中元 單位:內蒙古機電職業技術學院
參考文獻:
當前,已經存在很多關于形狀建模技術的工作,本文主要針對建模技術在設計過程中的應用,因此交互式建模技術為本文主要關注對象.為了更好地輔助設計,用戶(設計師)參與已經廣泛地被應用于CAD系統中.通過與用戶合作,基于用戶智能知識,建模技術能夠承擔大范圍模型建立項目,例如交互式街道建??蚣埽?].新的用戶輸入設備也被用來提高用戶與系統之間的交流.FreeDrawer[10]是一款草圖系統,能夠采用基于樣條曲線的自由曲面的繪制.用戶通過磁性筆在虛擬的環境內繪制曲線,所繪制的圖像能夠被系統及時接收和顯示.SurfaceDrawing[11]是一款根據手的運動路徑來產生有機三維形狀的軟件.操作手的行為能夠通過磁性裝置被系統感知并用來產生幾何形狀.ScanModeling系統采用名為“Wakucon”的輸入設備通過掃描真實物體進行三維形狀生成.通過高科技設備,用戶?設計師們能夠在虛擬真實的環境內進行交互式的繪制和建模工作.和這些研究相比,本文更關注設計信息的雙向交互.也就是當設計師運用本文提出的方法完成設計時,其設計知識能夠被系統感知并保存下來,通過自動化衍生機制進行設計探索.與其他類似研究不同的是,設計知識不是由工程人員或研究人員后期分析產生,而是直接獲取自設計師的設計過程中.本文提出的方法可以自動完成設計知識獲取和轉化過程.形狀文法能夠通過語法系統將設計表示為2D?3D的可視化形狀(shape)及迭代算法過程(rule)[13].基于規則的框架結構能夠給用戶提供設計知識和可視化之間的接口.CGA形狀[14]采用過程建模方法應用于建筑領域,允許用戶通過指定建模模塊進行細節設計.壯族形狀文法[15]采用基于網格的形式表示自由、平滑的形狀.通過2D圖案生成表達用戶的主觀感受[16].衍生設計方法結合形狀文法已經應用于電話衍生設計中.在上述研究的基礎上,本文對傳統形狀文法進行了改進,提出3種類別的規則并用來在設計過程中對設計信息進行表示和傳遞.
2動態形狀表示
在設計方案產生之前,設計過程充滿了變數.設計師通過其行為表達他們的設計思想,并用來建立設計概念模型.為了更加接近這一自然設計過程,本文介紹了一種新的形狀表示法———DSR.DSR形狀通過基本設計行為對目標形狀進行描述和表示.形狀文法通過其定義的規則集對設計目標進行描繪.規則可以表示為:AB,即,形狀A被替換為形狀B或B的任意形狀子集.一次規則的應用表示一次形狀由A到B的替換.但是,在這一規則中,形狀如何由A變為B的過程是無法體現的.換句話說,形狀由A變為B的過程被其結果所表示.如果能夠表示變化過程而不僅僅是變化結果,其動態的過程信息就可以被用在不同的初始形狀A′中,來產生更多的新形狀{B1,B2,…,Bn}.這也就是本文提出DSR形狀的基本思想.本文定義了9個類別的基本形狀規則———ElementalRule[3](簡稱ER).通過對于三維形狀操作的研究[18],9類ER群體能夠基本覆蓋所有的形狀操作需求,例如Add(添加)、Delete(刪除)、Cutvertices(部分刪除)和Cutedges(部分刪除).通過上述4類基本形狀操作,本文選用矩形和球作為基本圖元,可以產生9種不同種類的ER規則[3].大多數形狀都可以通過這些ER規則的結合使用進行表示.除了正交的形狀,對于具有曲線表面的形狀,可以通過球體作為基本圖元進行生成.定義1.DSR形狀.DSR形狀是一種有限的形狀元素集,通過以特定順序應用ER規則進行生成.一個DSR形狀可以被形式化表示為形狀元素集與有序的ER規則應用序列,{S*|ER(i1),ER(i2),…,ER(in)}.S*[19]表示初始形狀或其任意的子集,一般被用來表示ER規則的左半部分.傳統的規則應用方法為形狀替代[15],這在基于ER規則應用過程中,會對具有光滑曲面特征的形狀的外觀造成破壞[3].因此,本文提出一種新的規則應用模式———行為捕獲模式(actioncapturemode,ACM).定義2.行為捕捉模式(ACM).行為捕捉模式能夠在保證原有形狀外觀不被破壞的前提下,保留規則變化意圖.基于物體最小包圍盒,生成物體的形狀為目標形狀與規則右邊形狀的布爾交運算(SObject_Left∩SRule_Right).通過ACM應用模式,DSR形狀能夠表示一個規則應用后的形狀變化過程(從規則的左半部分變為右半部分).這確保規則的應用可以不受目標形狀的幾何復雜性約束.換句話說,當產生一個DSR形狀規則后,它可以被應用到不同的初始形狀,從而產生不同效果.這與設計過程的模糊性相吻合.這里通過一個案例展示應用ACM模式后的形狀變化.本文邀請一位設計師設計了一個概念化的椅子模型,如圖1所示.簡潔和造型的流暢性是唯一對于該造型的前期要求.通過DSR規則,椅子的概念模型可以通過DSR形狀進行表示.通過圖1所示的DSR規則可以清楚地看到,椅子模型是由一個立方體變化產生.基于ACM應用模式,可以將圖1所示的DSR規則應用到不同初始形狀上,例如杯子形、圓柱體、蘋果形狀和平頭截體,如圖2所示.因為DSR形狀能夠以動態的形式表示,即形狀的產生過程可以記錄在DSR形狀中.因此,基于DSR的規則能夠應用到不同的初始形狀從而產生更多的新設計模型.如上面案例所示,設計行為(從一個實體產生一把椅子)通過DSR形狀保存了下來.在ACM模式的應用下,該設計行為能夠應用到不同的初始群體,產生不同效果的椅子模型.下面通過一個小規模的問卷調查,對新設計模型的效果進行評價.200位侯選者被選來進行關于新模型效果的問卷調查.其中有170位年齡在20~30歲之間的學生,以及30位具有3~5年專業設計經驗的設計師.問卷調查包括4個問題:1)請比較圖1與圖2中的椅子模型是否相似?2)圖2中的椅子能否由圖1中的椅子經過推理得到?3)請根據圖1中的椅子形狀,根據自己的理解進行模型再現.請通過草圖的形式對設計過程進行可視化.4)請分別從審美、新穎和舒適度3方面對上述5個椅子模型進行評價.在訪問調查過程中,僅將圖1和圖2中規則的右半部分展現給問卷參與者.調查結果顯示:對于問題1),136人認為相似而52人認為不相似,其余沒有意見.對于問題2),超過60%的參與者認為可以通過推理的方式獲得,并表示這些椅子具有某些潛在的關聯.對于問題3),雖然面對相同的椅子模型,不同的參與者給出了多種多樣的生成方法.換句話說,雖然最終模型相同,但是生成的過程卻是多種多樣的.“自頂向下”的設計模式被廣泛采用.對于問題4),“蘋果型”的椅子被多數人認為最好看和有新意,圖2中的椅子模型被認為最舒適.調查后,當參與者知道4個新椅子模型是由同一模型推理產生時,都在不同程度上表示了驚訝.他們表示:從同一個模型推理出全部4個新模型對他們來說是非常困難的.這也從側面表現出DSR形狀的提出能夠反映出設計過程中的突發性特征.目前,通過ER規則庫和ACM應用模式,能夠產生多種多樣的三維設計模型,如圖3所示.
3DSR形狀文法設計語言
定義3.DSR形狀文法.DSR形狀文法是一個四元集{S,L,R,I},其中:1)S是DSR形狀的有限集合;2)L是標簽的有限集合,用于控制形狀文法在時間和空間上的推進;3)R是DSR規則的有限集合;4)I是一個自由實體,作為形狀文法應用的起點,稱為初始形狀.在DSR形狀文法中,設計過程能夠通過形狀集和規則集進行表示,進而形成設計語言[20].由于DSR形狀可以表示動態設計信息(設計行為),因此該設計語言可以表現設計師有意識的行為和思想.在工程設計中,設計過程開始自包含設計問題分析、設計解空間解析、設計表達和結果可視化在內的多個循環.因此在DSR設計文法中,本文建立了有結構的規則系統來表示設計思路。在DSR形狀文法中包括3種類型的規則:DSR規則、輔助規則(auxiliaryrule)和布局規則(layoutrule).DSR規則是用來在設計過程中產生形狀變化.物理方面的形狀變化可以被DSR形狀表示并保存.輔助規則主要是用來處理通用的三維模型操作:‘拉伸’、‘縮放’、‘旋轉’、‘扭曲’等.在設計過程中,設計師會在最終方案確定之前不停地做出決定,關于當前設計模型的評價和接下來的修改會對整體設計產生什么影響?通常來說,對于整體設計產生的影響將會起到主要作用.因此,這種決定將會一直循環,直至滿意的設計方案產生.類似于真實的設計過程,布局規則主要用于指定當前形狀和整體模型的關聯和影響.2類特殊的功能規則被采用:“SliceRule”和“CombineRule”.通過這2個功能規則,模型可以被分解、合并為任意的子形狀用來承載DSR規則和輔助規則的運用.因為設計過程不是直線型推進,而是螺旋型推進的,本文提出針對布局規則的3種關系。圖5a所示的‘梯子’關系表示設計過程中的因果關系:Step2發生是由于Step1引起的,后面步驟的產生是由于其前面步驟而產生的.在設計中,前后的因果關系并不僅僅具有線性繼承和相鄰繼承,也就是說,前面n代的步驟都會對第n+1代的產生具有影響.并且,其影響并不是隨著相隔代數的增加而減少(設計突發性).圖5b所示的交叉關系體現了設計過程中的選擇性.在上一步的布局行為產生后,有可能會產生多種潛在的設計推進方法(Step2~Stepn).圖5c所示的平行關系體現的是設計過程中的分離行為,即設計步驟A1,A2與B1,B2之間的推進是弱連通的,之間沒有必然的聯系.當然,在設計過程中,每一種類型并不具有清晰的分割,而常常是多種關系交錯發生在同一設計過程中的.本文將圖1所示的椅子概念的設計作為案例來表現DSR形狀文法的應用之一.通過上述調查問卷,作者邀請了很多職業設計師對相同的椅子模型(圖1)應用本文所提出的方法進行重現設計.因此通過DSR形狀文法能夠得到很多不同設計語言.其中,3種設計語言被選取作為本文案例,展示3種規則對于設計知識的保存和應用.在圖6中,設計語言A共有6步.其中,Step1和Step4為布局規則.Step2將立方體分割為3部分用來產生扶手—椅子主體—扶手.Step4將椅子主體設計分為上下2部分.Step3,Step5,Step6屬于DSR規則,用來對相應選取的形狀進行物理外觀的變化.在該設計語言中,Step2和Step4之間屬于‘階梯’關系,因為如果沒有Step2,Step4就不會發生.圖6中設計語言B分為7步.其中,Step2和Step4為布局規則,其余為DSR規則.Step2和Step4之間屬于‘交叉’關系.在Step2后,以后的操作具有2個選擇.而Step3和Step5屬于‘平行’關系,也就是說,它們之間沒有必然的先后順序,屬于弱連通.圖6中設計語言C包括4步.其中Step2為布局規則,其余為DSR規則.‘平行’關系在該設計語言中得到了體現。上述3個設計語言的獲取都由系統自動完成的.設計師被邀請來使用本文建立的3D交互式建模引擎,通過可視化界面和窗口控件交互操作,他們可以像在常規3D建模軟件中一樣進行工作.與此同時,系統能夠根據其設計操作對整個設計過程通過DSR形狀文法進行獲取和保存,繼而產生設計語言.本系統采用ACIS技術,在Windows平臺下運用C++語言實現的。將3個不同的設計語言應用到衍生式設計框架中,在系統內可以快速地產生3種不同的設計方案群體,如圖8所示.圖8a所示模型是根據設計語言A衍生而來的,體現了椅子主體的一體化設計和懸空椅子扶手的思想.圖8b所示模型是根據設計語言B衍生而來的,體現了椅子上下部分不同的設計風格.圖8c所示的模型是根據設計語言C產生的,體現了扶手和椅子主體的一體化風格.每一個新椅子都能夠通過DSR形狀進行表示和存儲.也就是說,它們都可以做到圖2中類似的衍生式變換.當作者將新的設計模型給3位設計語言的設計者觀看時,他們都非常感興趣.他們表示,其原始設計思路是在本文的3D建模系統中花費了1~2h不等的時間完成的.然而,所有的衍生設計模型都是在1min內通過基于系統自動產生的.這大大節約了設計周期.從美觀和創新價值方面,新產生的模型都比較令人滿意.雖然,這些新模型還不能直接作為設計方案進入產品設計流程,但它們都表現出原始設計方案的設計思想,并且在設計效果上有了較大的不同,給予設計者感官上直接的沖擊和新穎的刺激,能夠有助于其設計知識的擴展和設計構思的產生.
4結論
【關鍵詞】設計 建立模型 映射 概念設計 集合
一、引言
目前國際上關于設計問題研究存在若干個大的流派。前蘇聯Altshuller G S等人提出的TRIZ理論在提供探索發明新產品的技術發展方向的思路上已有一定程度的普及;美國Nam P Sun等提出的AD(Axiomatic Design)理論的基本邏輯體系的發展與TRIZ有一定的近似,但遠未達到一種自成體系的程度,也未能達到可供構造技術系統的基礎的程度;日本東京大學人造物工程中心(RACFE)的Tetsu Tomiyama等提出的GDT(General Design Theory)理論利用現代信息理論的面向對象方法,在分析表達設計過程的開展上較之深入了一步,而德國學者提出的UDT(Universal Design Theory)理論則比較重視它的可實用化的基礎方面的探索。
二、產品設計過程模型
三、產品概念設計模型
概念產品是企業根據市場及用戶的需要,對產品的市場可競爭性、可生產性、經濟性及主要尺寸、形狀、功能描述。通常伴隨一系列說明書、競爭性產品分析、項目的經濟理由等。概念設計是由分析用戶需求到生成概念產品的過程。
傳統的CAD設計系統基本上是為了把設計人員頭腦中已有的、基本成型的產品設計方案借助CAD系統表達出來,提高了工廠設計開發階段的生產效率與質量,“而決定著產品最終價值80%以上的產品概念設計階段,……,目前尚沒有任何CAD設計系統可以提供設計支持”。“而詳細設計階段很難或不能糾正概念設計階段的缺陷”。它嚴重影響了新產品開發,以及選擇新產品方案的決策效率,所以需要一種可支持創新產品設計的新CAD系統,適應日益加快的新產品開發要求。因而開發一種符合人類進行產品創新設計的一般思維過程的、支持產品概念設計及決策的、高效率的CAD設計系統成為一種必然的趨勢。當前,“概念設計日益引起人們的廣泛關注和重視”。
產品的概念設計是產品設計過程中最重要、最復雜,同時又是最活躍、最富于創造性的設計階段。一般情況下,設計人員在進行創造性思維的過程中,總是在已有經驗和知識的基礎上,根據用戶的產品需求,按照一定的、有規律的設計步驟和流程,再結合貫穿始終的想象力與靈感,從而設計出符合用戶需要的概念產品方案。在產品的概念設計過程中,自由度是整個產品開發過程中最大的。因為自由度大,對設計人員的約束也相對較少,不確定因素多,創新的空間大,設計的知識相應也較少,是最可能發揮創 造力的時候。
四、結論
產品概念設計過程建模是為了將產品設計過程中最前端的、最有創造性價值的、又最不確定的設計過程加以模型化、規律化,從而為產品設計者提供一套產品概念設計過程的計算機軟件支持工具,并最終為實現產品全生命周期的一體化集成打下堅實的基礎。
根據目前設計理論,計算機技術以及相關科學技術的發展現狀,可以認為:基于計算機的產品概念設計系統仍然屬于一種計算機輔助設計系統。也就是說,產品概念設計目前仍然將主要是處理人腦進行產品概念設計過程當中,那些相對有規律的設計工作(步驟和流程),它的創造性主要體現在依據規則和知識庫對問題分析和解決的全面性、高效率性等方面。
參考文獻:
[1]曹樹坤,黃克正.機械產品方案設計過程的數字化研究[J]. 機械設計,2003,(12).
工業設計專業產品設計教學現狀
很多本科院校在對待專業基礎課程的教學時,單純的對于課程進行探究,很少考慮與后續專業課程的學習銜接和過渡問題。這是未從本質上思考教學目的,割裂了教學的過程屬性。例如工業設計專業相關的設計知識是描述性的,而非概念化的,是關聯性的而非獨立化的,設計知識表現為交叉融合的特征。雖然許多院校在教學中意識到這個問題,在專業基礎課程的學習上采用各學科、各專業不同的課程體系等操作,其實還是沒有從基礎上改變體系之間不相關聯的局面,構成課程的學習是將形態進行單純化處理,不考慮其他因素的影響,只就形態進行表達。所以如何使構成的形態學習與產品設計中形態的學習形成知識的整合,是我們要探討的問題所在。
產品設計教學是是工業設計專業主干課程。產品設計的形態作為傳遞產品功能的載體,正確傳達產品語義是設計者在形態造造型時,不能靠感性分析,要理性,在本專業中,增開產品形態設計的課程,針對與產品設計專業課程進行知識點對應的設計意識,使學生可以順利完成過度。
強化基本概念的理解與思維方式的訓練
1.從“構型與過渡”開始
在整個產品設計過程中,形態占據非常重要的位置。其通過人們的視覺和觸覺給人切實的認知和感觸,其目的主要是學生在學習理論知識的同時可以得到更為廣闊的可移植性技能,可以讓知識相互轉化。
產品設計是給了我們一定的限制條件,更強調在市場情況、相關使用環境和設計制造成本等具體限制因素下考慮,三維構成中的形態可以不受以上諸因素的制約,可以最大限度的發揮想象的限度,我們要教會學生有效整合這種前后鏈接的知識,著重設計過程的連續與完整,尤其思維的連續與完整。
2、加強“細節文法”概念的認識
在設計中,“細節文法”是對產品局部更詳細的功能設計,所以學生需要加強在細節上的把控和處理能力,形態與色彩、材料等其周圍各因素之間的關系是所謂產品設計中細節文法的表現重點。在此過程中學生往往只關注整體大造型、材質等的運用,忽略形態需要與人體親密接觸的細節的配置,學生了解但把控不了細節文法時,面對這種情況,教師要注重課程中設計知識點的映射關系,比如下達設計任務時先進行整合,對設計任務的知識點與評價點進行分析,然后進行局部設計,對比才能增強大家對造型細節文法的控制能力
3. 強化思維方式的互動與轉化。
在產品設計初始階段,理性思維方式開始占主要地位,設計者要對現有產品造型、材質、工藝、色彩、使用情況、文化因素等情況進行分析,在設計調研的基礎上對產品進行分析定位。而在形態設計即(構成藝術課程)過程中,因為不存在對產品的諸多因素限制,可以最大限度發揮形態的個性表現,更加強調設計者自身感受的表現,調動了設計者的思維訓練,使學生順利完成過渡轉化。
產品設計教學方式探索
利用一些的方法將原本孤立單一的知識點關聯為知識群,使學生在掌握知識的同時輸出設計能力。
本人在為學生“產品設計”理論課程部分上課時,首先會提到“形態構型與過度方法”這一概念,雖然不同的課程會帶給學生不同的知識點,但之間對的聯系不是非常明確,學生無法從中找到連貫點即無法有效的形成多種知識匯總的設計能力及創新能力,在設計細節上,對問題的處理、細節文法的把控等方面都有非常大的不同。所以實際教學中。應該把學生掌握的形態設計的知識作為基點。
產品設計多元化教學模式
學生在產品設計過程中可以分為三個階段:首先先給定一個簡單造型,不約束其他環境、技術、成本等相關因素,可以最大限度進行造型;隨著理論課的穿插講授及對于產品市場、技術、環境的了解,加大設計難度,進行小產品設計;最后要求學生進行更加復雜的綜合產品設計。
從三維設計到產品設計,它是一個有機的整體,在其中,形態創作的自由度逐漸減小,設計的功能目的性變得更加明確。無論針對形態的考量是多是少,但始終貫穿連續性、銜接性、系統性,培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力,通過連接知識點,體驗生活的深度和多樣性,有效整合資源,以恰當的方法解決問題。
(作者單位:太原工業學院)
[關鍵詞]:生態設計;綠色產品;影響
1 、生態設計概述
1.1生態設計是在綠色設計的概念上衍生出來的新概念。生態設計不等于綠色設計,它要求在產品開發的所有階段各個環節都要考慮環境因素,從而使產品在生產、使用、回收的整個周期中減少對環境污染的影響,而產生的一個更具有可持續性的生產和消費的概念。
直到70年代“能源危機”爆發,人們才普遍意識到由美國設計理論家維克多q巴巴納克在20世紀60年代提出的“綠色設計”的觀點。綠色設計強調盡量減少無謂的材料消耗,重視再生材料使用的原則在產品的外觀上也有體現。突出了生態意識和以環境為本的理念。
1.2正是這種整體環保的設計理念的誕生。隨著生態設計理念的普及與推廣,生態設計不知不覺融入到我們生活中,進而指導設計生活中方方面面的產品,在現代產品設計中設計師在做產品設計時已將這種理念體現在各個細節設計中,通過電腦模擬制圖提前設計,使所設計的產品在成為成品前符合生態環保的要求。
2、設計美學與生態美學
設計是一門以技術和藝術為基礎并在應用中使二者相結合的綜合性學科,設計美學的研究也必然包含技術美學研究內涵。設計美學是工業時代的產物,從時間維度上來說,自從人類有了設計的意識和能力,就有了與其相關的審美活動。[ ]隨著工業革命的到來,機器生產、勞動分工和商業的發展,人們審美需求的不斷變化。為了適應大眾不斷變化的審美需求,現代設計是藝術、技術和科學的結合,集成性和跨學科性是它的本質特征?,F代設計活動的復雜性和綜合性,決定了設計學科的復雜性和綜合性?,F代設計美學應該是現代設計在審美和藝術上如何與技術結合的體現。
簡單的說就是在滿足藝術、技術和科學相結合的現代設計美學下,生態美學能更進一步表達出設計產品“天人合一”的美感。
3、工業產品中傳統設計與生態設計
3.1 產品設計的概念
產品設計是指以工業產品為對象的造型設計,它有別于手工業產品或工藝美術品。產品設計是伴隨著市場競爭的不斷加劇,人們生活水平的不斷提高和人類的需要不斷升級而不斷發展的一門綜合性學科。
3.2 傳統產品設計的基本原則
產品設計活動是理性與感性相結合的創造性活動,既受工業制造、技術的制約,又受經濟條件的制約。產品設計不是純藝術創作,而是在理性指導下,遵循相應的現實約束條件和基本的產品設計原則。一般來講,有以下幾個方面:[ ]
3.2.1審美原則。在設計某種產品時,不單對其用途,更重要的是ζ涿賴瞇翁要進行合理規劃。
3.2.2 功能原則。一件好的產品對使用者來說,主要是購買其實用功能。
3.2.3 經濟性原則。物美價廉的產品總會引起消費者的關注,從來給企業帶來經濟效益。
3.3生態設計基本原則
主要包括以下幾個方面[ ]:
3.3.1與材料相關的準則。首先要意識到產品所使用材料對環境影響,即所有材料為環??沙掷m再利用的材料。
3.3.2與產品結構相關的準則。產品結構設計是否合理對于材料的使用量、維護、淘汰廢棄后的拆卸回收等有著重要的影響。盡量再設計中簡化產品結構,采用模塊化設計等。
3.3.3與制造工藝相關準則。生態制造工藝技術是保證產品綠色屬性的重要內容之一。優化產品性能,采用合理工藝,減少生產過程與使用過程的污染物排放,同時還要考慮到產品廢棄后的回收利用,且不產生二次污染。
通過對設計原則的分析,傳統意義上的產品是依據用戶對產品的功能、審美及成本要求來設計,設計者很少考慮到資源的再生利用及對生態環境的影響,同時在制造和使用過程中很少考慮產品回收,主要是以利益為目的。
4、生態設計與產品設計融合
隨著環保觀念的在人類社會中得到普遍認識,賦予生態美學觀念的現代設計將會是未來產品設計中必不可少的組成部分,它將伴隨著產品的設計、生產、使用、回收的整個過程。主要體現在如下幾個方面:
2.1設計上。從一開始設計產品時就是以一種綠色環保的觀念來設計的,方法也是綠色的。
2.2生產上。整個產品的用料選材,制造技術都是先進環保且節能減排的。
2.3使用上。是指在產品的生命周期里產品更經濟,更節能,更高效。并減少對自然環境的影響。
2.4回收上。方便拆卸,材料又可回收利用形成一個良好的可持續性的生態系統。
5、生態設計未來趨勢
生態設計是一個系統工程,所以從目前的狀況來看,我國的生態設計研究尚處于剛剛起步的階段,值得欣慰的是這種理念也慢慢被大眾所重視,很好的一個例子就是2008年北京奧運的舉辦?!熬G色奧運”理念將“綠色、科技、人文”等概念融入到奧運場館的建設中,新材料、新技術的大量使用等。奧運作為一個契機和轉折,將使我國的生態環保的理念產生一次質的飛躍。[ ]
結語:
在將來隨著科技的發展,使設計的形式、品質有了更大的變化,電腦與網絡技術的發展,將改變人們的設計觀念及設計方式。數字化,智能化,虛擬化促使新的設計類型出現 虛擬生態設計。所謂虛擬生態設計,是通過虛擬現實來模擬產品的各個設計環節讓整個設計過程更加逼真符合現實。其主要體現在運用現代科學技術原理,綜合相關學科成果,致力于設計的內部與外部物質、能量循環途徑的技術和措施的研究,減少不可再生資源的消耗,保護和充分利用可再生資源以及開發研究生態恢復技術。[ ]
[參考文獻]:
1 劉子川 《藝術設計與美學》,[M], 高等教育出版社,2011.1.
2 江杉 《產品設計程序與方法》,[M], 北京理工大學出版社,2009.
3 柴邦衡,黃費智 《現代產品設計指南》,[M], 北京機械工業出版社,2012.8.
【關鍵詞】無障礙;人性化;產品設計
引 言
對于殘障人士來說,產品設計往往處于一個不合適或者是被忽略的狀況,我們關注的是正常人為人類社會做出的貢獻,而另外同樣充滿細膩感情、具有藝術才能的殘障人士設計也同屬于產品設計中不可分離的一部分。
在中國,在我們身邊的每座城市、每個產品設計,我們都能切切實實地體會到無障礙設計給我們帶來的環境變化和社會進步。隨著社會進步、科技的不斷發展,新工藝、新材料、新技術的不斷變革,無障礙產品設計的方法理念與水平必將不斷進步。一個功能合理、造型美觀、綠色環保的產品無障礙設計作品不僅方便了我們的生活,并且還是城市文明進步,社會人性化進程的一個強有力的表達。
一、無障礙產品設計的人性化設計
人性化設計指的是設計中對人的心理生理需求和精神追求的尊重和滿足,是對人性的尊重及人文關懷的體現。人性化設計最核心的理念是“以人為本”,它以人類工程學的發展為基礎,因此,人性化設計體現的是功能設計,它基于產品功能的基礎上以提高產品外觀設計,從而符合產品人類工程學原理的設計理念。無障礙產品設計的人性化設計是人類文明社會進步的表現,無障礙產品的不斷發展和提升的過程即是人的認識、思想情感的不斷完善的過程,無障礙設計是人類情感、文化精神及倫理道德的觀照。
人性化設計是以人的生理、心理、行為等為根本出發點,它凝聚了現實環境的種種因素,它寓含著人類各種活動,為人類的生存提供了物質與精神方面的需求。人性化的無障礙產品設計既可以滿足殘疾人的行為要求,又可以滿足他們的心理需求,因此,研究殘障人士與使用產品環境之間的關系,可以幫助我們更好地研究產品無障礙設計,也更能體現文明社會對弱勢群體的人文關懷。隨著我國社會的不斷進步與經濟狀況的改善,無障礙產品設計的發展會逐漸成為全社會說關注的話題。一方面,無障礙產品的發展對加強整體設計行業的形象與產品競爭力有著重大意義,它為產品設計分類提供了新的思路與發展途徑;另一方面,產品設計師依據殘障人士的類型、程度而進行專門設計的同時,不但滿足了殘障人士這類人群的日常行為需求,同時還發現有些無障礙產品還適用于任何人。因此,作為產品設計師在為正常人設計產品的同時兼顧考慮殘障人士的需求,才能使設計的產品具有更大的實用性與通用性,這才是體現人性化設計的最有效的辦法與思路。無障礙產品對于正常人和殘障人士來說,都應自由方便地使用,而不存在任何不方便的障礙,這是無障礙產品設計的目標,也是區別于普通產品的關鍵。
二、無障礙產品設計的分類及研究
深入研究發現,殘障人士與老年人在使用各種物品時,都會存在障礙。隨著科技的不斷發展,正常人都有可能對各種新鮮涌現的高科技產品無從下手,更不用說是殘障人士。因此,必須針對各種特定的產品去研究具體的無障礙產品的技術與方法,尤其是在信息技術領域對各種無障礙產品進行分類與研究,立足于將產品設計的實際案例提升至無障礙設計的系統理論,這對于無障礙產品設計的系統化研究與人性化設計都是有利的補充。國內外設計專家曾提出幾種無障礙設計概念,這些設計概念存在相同點,又有所區別,以下將對這些設計概念進行分類研究,以便我們更好的去理解無障礙產品設計。
2.1通用設計。通用設計指的是在進行產品設計的時候盡最大可能面向人的一種創造性設計活動。通用設計傳達出“產品被殘障人士使用,也被所有的人使用”的設計理念,是指對一般產品進行改進,讓普通產品能夠適應殘障人士的使用。通用設計是實現無障礙產品設計的一種有效的方法,比如公共衛生環境的馬桶設計,為了讓殘障人士使用而加上了扶手等的輔助設備,依照通用設計的原則,正常人也是可以使用的;比如日本松下企業研發的NA-V80GD斜式滾筒洗衣機,該產品設計創造性的將滾筒洗衣機的前開門傾斜30度,內部滾筒中心軸也在水平方向做了30度傾斜,它讓所有人都能安全、方便、平等的進行操作:傾斜的開門方式讓正常人不必蹲著取衣服,坐輪椅的殘障人士能非常容易取衣服,甚至孕婦只要輕輕彎腰即可。
2.2輔助類設計。輔助類設計是改善殘障人士行動力的專用產品設計。輔助類產品用以幫助殘障人士取得獨立性,比如輪椅、拐杖等。輔助類設計用于給殘障人士或老年人等有障礙的人群提供方便,是他們專有的獨立性產品,通過這種產品的使用,殘障人士可以自行操作,盡量減少正常人對他們的額外幫助精力與時間。但是輔助類設計與我們提出的通用設計理念有所區別,通用設計是讓普通產品能適應殘障人士的使用,是一種設計的兼顧狀態,輔助類產品的用戶群體只有殘障人士,而通用設計包含了所有人。例如盲杖設計,它讓盲人能夠依靠拐杖獨立行走,它的用戶群體局限于盲人,正常人不會使用;再比如座椅的設計,為了方便肢體殘障人士而專門進行了調節高度的上下設計,又或者加了專門的扶手,但這種設計不僅僅是肢體殘障人可以使用,正常人也可以操作。
2.3跨代設計。跨代設計是解決由年齡造成的不足或其他智力缺陷而專門進行的設計方式??绱O計在產品設計中很常見,它是為了改進產品或環境中與年齡等相關的因素的考慮,它所關注的是老年人等因為年齡產生變化而使用產品的系列問題,還包括缺乏判斷力的嬰幼兒或者老年癡呆患者等在使用產品的安全性問題。安全性是產品設計中的重要因素,也是無障礙產品設計標準中的重要組成部分。因此,跨代設計是無障礙設計的重要方法之一,是無障礙產品設計理論的主要研究方式。
三、結語
無障礙產品設計是一個系統化的工程,使殘障人士享有科學安全實用的無障礙產品也是一個任重而道遠的使命。無障礙設計是對殘障人士等弱勢群體充分參與社會生活的前提和基礎,是方便他們日常生活的重要條件,也從一個側面反映了一個社會的文明進步水平,是物質文明和精神文明的集中體現。無障礙產品設計在產品設計中扮演著以“人本主義”的重要角色,它體現了人性化設計的宗旨,為殘障人士提供安全、適用、方便的無障礙產品,是對社會所有成員的尊重和對人的生命全程的關愛。
【參考文獻】
[1]周文麟.城市無障礙環境設計[M].科學出版社,2000.
關鍵詞:繪畫;繪畫語言;產品設計;意象
中圖分類號:F273.2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2007)09-0139-02
1 關于繪畫以及產品設計中的“繪畫語言”
1.1 對于繪畫概念的理解
單就繪畫本意而言,繪畫是純粹之物,其本身是為純藝術服務的,是專門提供給感受享用的,具有感受的直接性。它不需要歷史文學以及題材的支撐而存在,不需要一切解釋性工具的參與,而是將一切努力還原為與感受同構的要素,從而將藝術活動提升為審美活動。
1.2 關于產品設計中的“繪畫語言”
而在產品設計領域里,繪畫應用到產品設計中,其目的就發生了變化,由為純藝術服務轉化成為實用藝術服務,從而具有了某種繪畫語言?!袄L畫語言”是設計師腦海中存在的產品“意象”,是設計師對產品設計理念的表達?!耙庀蟆笔侵袊诺涿缹W的精髓,它是審美藝術學的核心概念。通俗地說,“意象”就是想象、聯想,就是設計師的設計思維,這是設計師必須具備的造型設計基礎,是有目的的、用“心靈”來進行工業產品設計的“指揮棒”,對這種設計思維,我們就把它稱為產品設計中的“繪畫語言”。
2 對“繪畫語言”在產品設計中應用的分類闡述
在產品設計中,設計師腦海中閃現的“繪畫語言”的表達方式主要有兩種:手工繪制工業產品設計效果圖和利用計算機設計軟件繪制工業產品設計效果圖。雖然表達方式不同,其目的都是為了展現設計師所設計出的產品雛形,都是為了表達設計師的某種設計理念。
2.1 手工繪制工業產品設計效果圖――表達設計師設計產品的“繪畫語言”之一
設計一種產品也就是設計一種“語言”,那么繪畫應用到產品設計中也就成為了一種“語言”。
長期以來,手工繪制工業產品設計效果圖一直被設計師所應用,仍然是產品設計師的“繪畫語言”之一,它是設計師必備的基本素質,手工繪制的重點在于訓練設計者的“眼力”、“手力”和專業設計的思維功能――設計“意象”。 手工繪制工業產品設計效果圖比較靈活,容易成形,在設計和比較中能產生創作的靈感與,能迅速地進行產品的創作與再創作。
手工繪制分草圖和上色的效果圖。繪制產品草圖一般用鋼筆、鉛筆、炭筆等;上色的效果圖最常見的是用水彩、水粉顏料繪制,還有特制的馬克筆、彩色鉛筆彩色噴繪畫法進行繪制。
上述這些產品效果圖繪制方法都是為設計服務的,它們是產品效果圖的各種表達方式。這些表達方式有別于傳統的藝術形式,它們主要研究客觀對象的內部結構與外觀形式的整合感,其本身已超越藝術,是一種主動性的認識和創造,使藝術表現形式與專業設計有機結合,體現了科學與藝術、技術與美學的完美統一。因此。在設計中,這些表達方式從純粹的藝術繪畫形式中分離出來,成為具有特定意義的設計表現形式。
2.2 利用計算機設計軟件繪制工業產品設計效果圖――表達設計師設計產品的“繪畫語言”之二
隨著科學技術的高速發展,計算機在更多領域得到廣泛應用。在產品設計中,設計師需要選擇的新課題――基于以人為本以及科學的、完美的生活方式的設計,設計師們不得不由過去的手工繪制產品效果圖、制作模型的處境進入到電腦――計算機輔助設計的領域。這種變革給設計師在進行產品設計中帶來了巨大的支持和幫助,計算機輔助設計成為一種現代化的設計方式,成為當今設計領域衡量工業產品設計師設計水平的重要標志。
利用計算機設計軟件繪制工業產品設計效果圖的最大特點就是設計師能對產品進行模擬設計,在組合產品結構、選擇材質、色彩,以及表面紋理的處理等方面能隨機應變,目前很多設計師都能熟練掌握和運用3DSMAX、Rhino和AutoCAD等常用的設計軟件。
3DSMAX 是由 AutoDesk 公司開發的微機動畫制作系統,在產品造型設計方面的運用,不是運用其動畫的制作功能,而主要用于產品的建模,其功能主要有三維立體建模、材質編輯與渲染、燈光與攝影、環境與效果等方面。3DSMAX在一般的PC機上都能運用,由于其操作方便、能渲染出色的效果圖,深受當今廣大設計師的喜愛。
Rhino是當今世界上第一套Nurbs 曲面引進Windows操作系統的3D計算機輔助產品造型設計軟件。因其價格低廉、系統要求不高、建模能力強、易于操作等優點,Rhino是以 Nurbs 為主要構架的三維模型軟件,因此在曲面造型特別是自由雙曲面造型上有異常強大的功能。
AutoCAD是Autodesk公司的主導產品??梢岳L制任意二維和三維圖形,并且同傳統的手工繪圖相比,用AutoCAD繪圖速度更快、精度更高、而且便于個性,能網絡圖形文件,它已經在航空航天、造船、建筑、機械、電子、化工、美工、輕紡等很多領域得到了廣泛應用,并取得了豐碩的成果和巨大的經濟效益。
利用計算機設計軟件繪制工業產品設計效果圖成為設計師進行產品設計的一種新的表達手段,給產品設計帶來了一種新的“繪畫語言”,使設計經驗得以延續。
3 結 語
產品設計是科學技術與文化藝術相結合的產物,成為人――產品――環境――社會、形式與功能、藝術與技術、經濟與社會之間的有機統一和協調,它們組成“均衡的整體”,這一“均衡的整體”正是所謂的“形式美”和“技術美”的完美結合與綜合體現。無論是外在易感知的“形式美”,還是內在不易感知的“技術美”,兩者的要素是相互聯系的,內在的要素可以通過外在的要素顯現出來?!靶问矫馈焙汀凹夹g美”的顯現正是通過設計師的繪畫語言表達出來。設計師在進行產品設計時,對所設計的產品具有充分的視覺表達是一個不可忽視的重要環節,因為它是設計師傳達設計創意的工具,這種工具就是“繪畫語言”,是設計師與消費者之間進行溝通的最為直接的“橋梁”。在設計產品時,不管設計師采取什么樣的“繪畫語言”與消費者進行溝通和交流,并把人、產品、環境和社會進行協調地結合起來,其目的都是為了表達某種設計理念,其實質都是人類把自己的意識加在自然界之上用以創造人類文明的一種廣泛的活動。
參考文獻:
[1]李翠玉.淺議工業設計中的“繪畫語言”[J].當代經理人,2006,(21):752-753.
[2]楊君順,馮青.產品表現在工業設計中的作用[J].包裝工程,2007,(04).