計算機新技術下的工業設計

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[摘要]計算機技術發展迅速，各類新技術層出不窮，移動互聯網、人工智能、云計算、數據挖掘和物聯網等是未來計算機技術發展和應用的主流趨勢。在幾種計算機新技術概述的基礎上簡要介紹了計算機技術及工業設計的發展，將計算機技術融合到工業設計中，對各類計算機新技術在工業設計應用中的地位、影響和作用等進行了分析，對計算機輔助設計相關技術的發展趨勢進行了展望，為工業企業及研究學者在工業設計中應用計算機新技術提供了參考價值。

[關鍵詞]工業設計；互聯網；計算機技術；輔助；發展

1引言

在科技迅猛發展的今天，計算機在人們的生活中逐漸成為了一個不可替代的產品，而計算機技術更是被廣泛應用到各行各業中，形成了如今的“互聯網時代”[1]。“互聯網+”時代下，計算機技術更新速度增快，應用更加廣泛。如今計算機技術應用在各行各業中，大至航天、醫療等行業，小到餐飲、服務等行業。同樣的，計算機技術在工業設計行業中的廣泛應用也使得近年來我國工業設計行業有了重大突破，使其進入了一個全新的領域。計算機技術大力幫助工業設計，使其水平得到了大力提升；同時，工業設計行業本身也在不斷地建立、完善、提高其技術、人才系統，激發企業創造力、提高創新意識、加大創新力度，為實現我國發展目標，遵循發展方針，在新一輪產業革命浪潮中做出積極的舉措，在“經濟新常態”和“供給側改革”的大背景下，從要素驅動、投資驅動轉化為創新驅動，從制造大國升級為創造強國[2]，提高工業行業競爭力，從而提高國家競爭力，使我國工業設計在國際中逐步提升地位，使我國工業技術得到更專業、更穩健的發展。在這其中，計算機技術對工業設計行業的發展起著決定性作用。

2計算機新技術

20世紀40年代中期，計算機技術出現以來，對社會發展產生了極大的影響。目前隨著計算機、互聯網等技術的發展，當今社會進入到信息化、大數據時代中，計算機技術的應用更加廣泛。電子工程、機械工程、工業設計等行業和領域內各種計算機技術應用相對較廣。經過多年發展，計算機技術也快速發展，信息存儲、信息輸入輸出等趨于完善，且移動互聯網、云計算、人工智能、物聯網和數據挖掘等也開始在計算機技術中暫露頭腳，并將成為未來一段時間內計算機技術發展主流。下面對幾種計算機新技術進行了介紹。

2.1移動互聯網

移動互聯網技術是移動通信和互聯網技術的結合，是隨著智能手機用戶的增多而逐漸發展的。2010年，移動互聯網出現，到了2014年我國已進入全民移動互聯網時代。移動互聯網的出現，給人們生活、工作帶來了極大的改變，而這一技術將繼續深入到日常工作、生活中。

2.2云計算

云計算是計算機技術和網絡技術互相融合的產物，是基于互聯網的一種新服務模式，在這種模式中能夠為用戶提供動態、擴展性較好、虛擬化的資源。如Intel、IBM是典型的云計算。隨著云計算的發展，其服務范圍不斷擴大，影響力也逐漸增強。

2.3數據挖掘

數據挖掘是數據庫知識發現中的一個過程，即從海量數據中挖掘出隱藏的、滿足用戶需求的信息。數據挖掘發展時間較早，但近些年來才得以廣泛應用，特別是電子商務時代下，數據挖掘應用較為廣泛。隨著大數據時代的到來，數據挖掘的作用將更加明顯。

2.4人工智能

人工智能是對人的意識、思維活動等進行模擬。人工智能發展和應用時，涉及到計算機、哲學、語言學、心理學等眾多學科，即將自然科學、社會科學有機融合在一起才能實現人工智能。人工智能發展的目的是促使機器完成人類需要智能才能完成的工作。隨著人工智能的發展，其應用前景十分廣闊。

2.5物聯網

物物相連而成的互聯網便是物聯網。物聯網是互聯網應用的深入擴展，是互聯網應用的趨勢。物聯網能夠在多個領域和行業內應用，如智能交通、公共安全、工業、環境監測、照明管控和食品溯源等，都是物聯網應用的范圍。未來物聯網將是推動社會發展的重要生產力，擁有廣闊的發展市場。

3計算機技術在工業設計中的應用

在如今這個信息時代，人們對商品功能形態的要求越來越高，已不再是滿足其自身功能的基本需求，更傾向于對產品的各方面進行篩選比較。傳統的工業產品，在形態及其功能上早已無法滿足人們日益增長的物質文化需求，故而計算機對工業設計行業的輔助便應運而生，即計算機輔助設計，這迫使我國工業設計在原本不發達的階段快速進入另一個新高階段。現階段的計算機輔助設計是通過計算機技術開展產品的輔助化設計，把工業設計理念與計算機先進技術二者有機結合，充分調動工業行業積極性、創新性，連接計算機網絡平臺，使設計人員的創意更快捷、更準確地通過計算機來實現。總的來說，計算機輔助工業設計主要可劃分為2個大方面：一方面是計算機對工業設計產品建模的輔助，這也是現今計算機輔助設計的主要方面；另一方面是計算機技術中軟硬件技術對工業技術網絡平臺的輔助及計算機技術對工業設計產品功能的輔助，相信這也是今后計算機技術發展的一大方向。

3.1對工業技術產品建模的輔助

首先在工業設計產品建模過程中計算機的應用，主要應用到CAID系統（ComputerAidedIndustrialDesignSystem），它包括了輸入、處理和輸出3個部分，完成這一個從輸入到輸出的CAID的全過程所需要的所有要素的總和構成了CAID系統[3]。CAID系統中經常用到的軟件包括平面設計軟件Photoshop、CoreIDRAW等，三維造型及動畫軟件3DMax、Rhino等，網頁設計軟件Flash，人體建模軟件Poser，工程設計軟件AutoCAD、SolidWorks、pro/E等，市場調研軟件SPSS等。有了計算機的輔助建模，使產品的設計布局更具有內涵，參數化技術使模型建立更加準確快捷與設計師的想法更加貼合，更使得在實際生產過程中，不僅大大減少了原料浪費，有利于生產加工，而且縮短了產品生產時間，減少了產品資金投入，同時有助于產品市場的健康發展。

3.2對工業技術網絡平臺的輔助及對工業設計產品功能的輔助

這一方面，由于計算機技術的快速發展，軟硬件技術的不斷成熟，基于計算機自身特點，使得計算機技術在工業設計網絡平臺中得到廣泛應用，實現了前所未有的重大突破。實現了項目的設計，對相關知識和信息進行管理和檢索，將企業與客戶緊密連接，使工業設計網絡平臺為設計者提供最新的設計相關知識和資源。并且計算機數據庫、計算機信息快速交換、人工智能等技術也在工業設計中得到了充分應用，比如人機交換技術、模擬交互產品以及將來更加普遍的VR技術，3D打印技術等。實現了計算機與工業技術的合作突破，這也是工業設計更加智能化的飛躍式進步。無論是計算機在產品模型形態的建模輔助，還是計算機技術在工業技術網絡平臺、工業設計產品功能實現的應用，都對工業設計的發展具有極其重要的意義。

4計算機輔助設計相關技術的發展趨勢

計算機在各行各業的應用變得更加普遍，設計行業也越來越依賴于計算機。比如現在很多的插畫師都采用板繪來替代手繪，而現在產品模型的加工都需要設計師建出3D模型，這樣做出來的模型可以節省很多的人力物力。那么，隨著人們對遺傳算法、神經網絡、虛擬現實、增強現實等計算機技術和并行、協同設計等設計方法的關注[4]，使得廣大學者對計算機知識與設計思想的結合產生了極大的興趣。

4.1計算機軟件的普遍應用

當今的設計師已經無法離開電腦，無論是作畫修圖、制作動畫效果、游戲開發，還是產品3D模型形態效果的確定，甚至是最終成品的制作，都與計算機息息相關。設計師往往會通過一些特定的軟件來進行創作，比如Photoshop、Illustrator、3DMax、犀牛等。而隨著更多功能的軟件開發，計算機只會越來越無法被取代，絕對不會退出歷史的舞臺，可以說，計算機將會成為設計師生活工作中必不可少的一部分。

4.2并行設計與協同設計

在工業設計的相關技術研究時，對于并行技術、工業產品制造和產品成本應做出相應考量，產品的開發、設計等將走向統一平臺，在關于生命周期技術的研究過程中，產品設計師們也應積極與各領域技術進行協同[5]。并行設計、協同設計的發展延續，也應是廣大工業設計師密切關注的重要趨勢，二者應協同工作，適應工業設計的發展趨勢。

4.33D打印技術

本來只是局限于模具制造的3D打印技術如今已不再拘泥于工業設計產品方面，而是為諸如建筑、航空航天、醫療和教育等眾多領域都帶來了極大的便利。因此，這項技術得到了社會的廣泛關注，這將讓更多人關注這項技術，應用這項技術。而在工業設計產品的模型制作、零部件制作等方面，越來越多的人也會選擇3D打印這種方式來制作，越來越多的產品模型制造廠也會采用這項技術來獲取利潤，所以，在未來，3D打印會得到更大的普及和發展。而3D打印技術也將朝著標準化、開源設計等方向發展，為3D打印技術應用提供統一標準，實現開源創新，提高應用效率。而通過商業化的原型機實驗室打印出高質量的原型機也是未來3D打印技術的發展主流方向。

4.4人機交互產品

如今，工業設計師對人機交互這個概念已不陌生，智能交互產品也在市場上大量涌現。通過計算機技術實現產品與人的交流互動已成為工業設計發展的大趨勢。人們可以通過聲音、影像、動作等與產品溝通，為生活增添了很多色彩。智能手機的快速發展更是實現人機交互的重要渠道之一。手機越來越智能，那么交互的需求也將越來越大，除了手機之外，現在的交互產品在很多方面也有很多設想沒有實現，因此，人機交互將會是工業設計領域有待繼續開發研究的重要方向。而隨著人工智能、大數據和云計算等的發展，人機交互方式將和大數據、云計算結合在一起，人機交互方式也將更加智能，將朝著以用戶為中心、個性化的生物識別、全方位感知等幾個方向發展，將人和機器的交互，從機械的交互形式上升至情感交互。

4.5基于VR和AR技術的產品設計

人們通過虛擬現實技術（VR），可以創建和體驗想象中的虛擬世界，感受現實世界中無法遇到的場景和不會經歷的故事。而增強現實技術（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實世界的景象進行互動。可以說二者都具有很強的交互性，給人們帶來前所未有的快感。設計師們便開始借助這2種技術，加入到他們所設計的產品中，而更多的學者也越來越關注這2種技術，成為他們科研的主要方向。因此，VR以及AR技術的普及是不可避免的。而VR、AR和移動互聯網的結合，也將是未來VR以及AR技術發展的重要方向。

4.6人工智能

人工智能（AI）作為引起全球關注的熱點話題，當然也不會被廣大設計學者以及工業設計師所忽略。對于人工智能產品的研發，更是有眾多行業前來參與。人工智能作為計算機科學的一個分支，人們也會越來越期望在工業設計領域可以運用計算機技術，為廣大群眾帶來可以提供便利和幫助的人工智能產品，讓它們可以推動各個行業的進步以及社會的發展。而對于一些關于人工智能產品將替代人類勞動力的說法，相關的研究人員也應提高重視，不能一味地追求科技進步而忽略了人類本身的需求。雖然高水平的人工智能產品便民實用，但與此同時也會引來很多人失業下崗，所以，在設計人工智能產品的時候也需要注重社會結構的完整性，真正地為人類帶來進步與幸福。而在未來人工智能將重視用戶體驗的提升，快速滿足用戶各類需求、提高資源重組效率；在歷史數據分析的基礎上通過人工智能預測系統幫助企業對用戶行為進行預測、評估，更好地了解客戶行為；并基于歷史數據場景模擬下一代用戶體驗，實現和客戶的互動，滿足客戶需求，增強企業競爭力。這些都是人工智能未來的發展方向。

5結束語

綜上所述，計算機技術對于工業設計的發展起到了重要的作用，計算機的加入使得設計的完整度更高、效率更高，計算機輔助設計也成為了現代技術前進的必然趨勢，提升了人們的生活質量并推動了社會甚至是人類的發展。我國提倡創新，在計算機技術的輔助下，更多的設計創新點應運而生，為設計師拓寬了設計思路，提供了很大的便利，也為很多設計學者指出了更多的研究方向，真正地向產品設計的多元化、數字化、網絡化和智能化邁進了一步。

參考文獻

[1]夏妍娜,趙勝.中國制造2025產業互聯網開啟新工業革命[M].北京:機械工業出版社，2016.

[2]孫志鵬.中國經濟新常態下的創新驅動發展研究[J].中國新高技術企業,2015（7）:37.

[3]楊海成,陸長德,余隋懷.計算機輔助工業設計[M].北京:北京理工大學出版社

[4]陸永平,郭俐,夏南海.計算機輔助工業設計（CAID）技術與展望[J].期刊，2001-11-30

[5]陳佳鈺.計算機輔助工業設計技術發展狀況與趨勢[J].期刊,2017-1-11.

作者:賈世賢 徐悅 孫洪陽 單位:大連民族大學設計學院