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计算机新技术下的工业设计

[摘要]计算机技术发展迅速,各类新技术层出不穷,移动互联网、人工智能、云计算、数据挖掘和物联网等是未来计算机技术发展和应用的主流趋势。在几种计算机新技术概述的基础上简要介绍了计算机技术及工业设计的发展,将计算机技术融合到工业设计中,对各类计算机新技术在工业设计应用中的地位、影响和作用等进行了分析,对计算机辅助设计相关技术的发展趋势进行了展望,为工业企业及研究学者在工业设计中应用计算机新技术提供了参考价值。

[关键词]工业设计;互联网;计算机技术;辅助;发展

1引言

在科技迅猛发展的今天,计算机在人们的生活中逐渐成为了一个不可替代的产品,而计算机技术更是被广泛应用到各行各业中,形成了如今的“互联网时代”[1]。“互联网+”时代下,计算机技术更新速度增快,应用更加广泛。如今计算机技术应用在各行各业中,大至航天、医疗等行业,小到餐饮、服务等行业。同样的,计算机技术在工业设计行业中的广泛应用也使得近年来我国工业设计行业有了重大突破,使其进入了一个全新的领域。计算机技术大力帮助工业设计,使其水平得到了大力提升;同时,工业设计行业本身也在不断地建立、完善、提高其技术、人才系统,激发企业创造力、提高创新意识、加大创新力度,为实现我国发展目标,遵循发展方针,在新一轮产业革命浪潮中做出积极的举措,在“经济新常态”和“供给侧改革”的大背景下,从要素驱动、投资驱动转化为创新驱动,从制造大国升级为创造强国[2],提高工业行业竞争力,从而提高国家竞争力,使我国工业设计在国际中逐步提升地位,使我国工业技术得到更专业、更稳健的发展。在这其中,计算机技术对工业设计行业的发展起着决定性作用。

2计算机新技术

20世纪40年代中期,计算机技术出现以来,对社会发展产生了极大的影响。目前随着计算机、互联网等技术的发展,当今社会进入到信息化、大数据时代中,计算机技术的应用更加广泛。电子工程、机械工程、工业设计等行业和领域内各种计算机技术应用相对较广。经过多年发展,计算机技术也快速发展,信息存储、信息输入输出等趋于完善,且移动互联网、云计算、人工智能、物联网和数据挖掘等也开始在计算机技术中暂露头脚,并将成为未来一段时间内计算机技术发展主流。下面对几种计算机新技术进行了介绍。

2.1移动互联网

移动互联网技术是移动通信和互联网技术的结合,是随着智能手机用户的增多而逐渐发展的。2010年,移动互联网出现,到了2014年我国已进入全民移动互联网时代。移动互联网的出现,给人们生活、工作带来了极大的改变,而这一技术将继续深入到日常工作、生活中。

2.2云计算

云计算是计算机技术和网络技术互相融合的产物,是基于互联网的一种新服务模式,在这种模式中能够为用户提供动态、扩展性较好、虚拟化的资源。如Intel、IBM是典型的云计算。随着云计算的发展,其服务范围不断扩大,影响力也逐渐增强。
2.3数据挖掘

数据挖掘是数据库知识发现中的一个过程,即从海量数据中挖掘出隐藏的、满足用户需求的信息。数据挖掘发展时间较早,但近些年来才得以广泛应用,特别是电子商务时代下,数据挖掘应用较为广泛。随着大数据时代的到来,数据挖掘的作用将更加明显。

2.4人工智能

人工智能是对人的意识、思维活动等进行模拟。人工智能发展和应用时,涉及到计算机、哲学、语言学、心理学等众多学科,即将自然科学、社会科学有机融合在一起才能实现人工智能。人工智能发展的目的是促使机器完成人类需要智能才能完成的工作。随着人工智能的发展,其应用前景十分广阔。

2.5物联网

物物相连而成的互联网便是物联网。物联网是互联网应用的深入扩展,是互联网应用的趋势。物联网能够在多个领域和行业内应用,如智能交通、公共安全、工业、环境监测、照明管控和食品溯源等,都是物联网应用的范围。未来物联网将是推动社会发展的重要生产力,拥有广阔的发展市场。

3计算机技术在工业设计中的应用

在如今这个信息时代,人们对商品功能形态的要求越来越高,已不再是满足其自身功能的基本需求,更倾向于对产品的各方面进行筛选比较。传统的工业产品,在形态及其功能上早已无法满足人们日益增长的物质文化需求,故而计算机对工业设计行业的辅助便应运而生,即计算机辅助设计,这迫使我国工业设计在原本不发达的阶段快速进入另一个新高阶段。现阶段的计算机辅助设计是通过计算机技术开展产品的辅助化设计,把工业设计理念与计算机先进技术二者有机结合,充分调动工业行业积极性、创新性,连接计算机网络平台,使设计人员的创意更快捷、更准确地通过计算机来实现。总的来说,计算机辅助工业设计主要可划分为2个大方面:一方面是计算机对工业设计产品建模的辅助,这也是现今计算机辅助设计的主要方面;另一方面是计算机技术中软硬件技术对工业技术网络平台的辅助及计算机技术对工业设计产品功能的辅助,相信这也是今后计算机技术发展的一大方向。

3.1对工业技术产品建模的辅助

首先在工业设计产品建模过程中计算机的应用,主要应用到CAID系统(ComputerAidedIndustrialDesignSystem),它包括了输入、处理和输出3个部分,完成这一个从输入到输出的CAID的全过程所需要的所有要素的总和构成了CAID系统[3]。CAID系统中经常用到的软件包括平面设计软件Photoshop、CoreIDRAW等,三维造型及动画软件3DMax、Rhino等,网页设计软件Flash,人体建模软件Poser,工程设计软件AutoCAD、SolidWorks、pro/E等,市场调研软件SPSS等。有了计算机的辅助建模,使产品的设计布局更具有内涵,参数化技术使模型建立更加准确快捷与设计师的想法更加贴合,更使得在实际生产过程中,不仅大大减少了原料浪费,有利于生产加工,而且缩短了产品生产时间,减少了产品资金投入,同时有助于产品市场的健康发展。

3.2对工业技术网络平台的辅助及对工业设计产品功能的辅助

这一方面,由于计算机技术的快速发展,软硬件技术的不断成熟,基于计算机自身特点,使得计算机技术在工业设计网络平台中得到广泛应用,实现了前所未有的重大突破。实现了项目的设计,对相关知识和信息进行管理和检索,将企业与客户紧密连接,使工业设计网络平台为设计者提供最新的设计相关知识和资源。并且计算机数据库、计算机信息快速交换、人工智能等技术也在工业设计中得到了充分应用,比如人机交换技术、模拟交互产品以及将来更加普遍的VR技术,3D打印技术等。实现了计算机与工业技术的合作突破,这也是工业设计更加智能化的飞跃式进步。无论是计算机在产品模型形态的建模辅助,还是计算机技术在工业技术网络平台、工业设计产品功能实现的应用,都对工业设计的发展具有极其重要的意义。

4计算机辅助设计相关技术的发展趋势

计算机在各行各业的应用变得更加普遍,设计行业也越来越依赖于计算机。比如现在很多的插画师都采用板绘来替代手绘,而现在产品模型的加工都需要设计师建出3D模型,这样做出来的模型可以节省很多的人力物力。那么,随着人们对遗传算法、神经网络、虚拟现实、增强现实等计算机技术和并行、协同设计等设计方法的关注[4],使得广大学者对计算机知识与设计思想的结合产生了极大的兴趣。

4.1计算机软件的普遍应用

当今的设计师已经无法离开电脑,无论是作画修图、制作动画效果、游戏开发,还是产品3D模型形态效果的确定,甚至是最终成品的制作,都与计算机息息相关。设计师往往会通过一些特定的软件来进行创作,比如Photoshop、Illustrator、3DMax、犀牛等。而随着更多功能的软件开发,计算机只会越来越无法被取代,绝对不会退出历史的舞台,可以说,计算机将会成为设计师生活工作中必不可少的一部分。

4.2并行设计与协同设计

在工业设计的相关技术研究时,对于并行技术、工业产品制造和产品成本应做出相应考量,产品的开发、设计等将走向统一平台,在关于生命周期技术的研究过程中,产品设计师们也应积极与各领域技术进行协同[5]。并行设计、协同设计的发展延续,也应是广大工业设计师密切关注的重要趋势,二者应协同工作,适应工业设计的发展趋势。

4.33D打印技术

本来只是局限于模具制造的3D打印技术如今已不再拘泥于工业设计产品方面,而是为诸如建筑、航空航天、医疗和教育等众多领域都带来了极大的便利。因此,这项技术得到了社会的广泛关注,这将让更多人关注这项技术,应用这项技术。而在工业设计产品的模型制作、零部件制作等方面,越来越多的人也会选择3D打印这种方式来制作,越来越多的产品模型制造厂也会采用这项技术来获取利润,所以,在未来,3D打印会得到更大的普及和发展。而3D打印技术也将朝着标准化、开源设计等方向发展,为3D打印技术应用提供统一标准,实现开源创新,提高应用效率。而通过商业化的原型机实验室打印出高质量的原型机也是未来3D打印技术的发展主流方向。

4.4人机交互产品

如今,工业设计师对人机交互这个概念已不陌生,智能交互产品也在市场上大量涌现。通过计算机技术实现产品与人的交流互动已成为工业设计发展的大趋势。人们可以通过声音、影像、动作等与产品沟通,为生活增添了很多色彩。智能手机的快速发展更是实现人机交互的重要渠道之一。手机越来越智能,那么交互的需求也将越来越大,除了手机之外,现在的交互产品在很多方面也有很多设想没有实现,因此,人机交互将会是工业设计领域有待继续开发研究的重要方向。而随着人工智能、大数据和云计算等的发展,人机交互方式将和大数据、云计算结合在一起,人机交互方式也将更加智能,将朝着以用户为中心、个性化的生物识别、全方位感知等几个方向发展,将人和机器的交互,从机械的交互形式上升至情感交互。

4.5基于VR和AR技术的产品设计

人们通过虚拟现实技术(VR),可以创建和体验想象中的虚拟世界,感受现实世界中无法遇到的场景和不会经历的故事。而增强现实技术(AR)的功能则是可以使用户与屏幕上的二维虚拟世界套到现实世界的景象进行互动。可以说二者都具有很强的交互性,给人们带来前所未有的快感。设计师们便开始借助这2种技术,加入到他们所设计的产品中,而更多的学者也越来越关注这2种技术,成为他们科研的主要方向。因此,VR以及AR技术的普及是不可避免的。而VR、AR和移动互联网的结合,也将是未来VR以及AR技术发展的重要方向。

4.6人工智能

人工智能(AI)作为引起全球关注的热点话题,当然也不会被广大设计学者以及工业设计师所忽略。对于人工智能产品的研发,更是有众多行业前来参与。人工智能作为计算机科学的一个分支,人们也会越来越期望在工业设计领域可以运用计算机技术,为广大群众带来可以提供便利和帮助的人工智能产品,让它们可以推动各个行业的进步以及社会的发展。而对于一些关于人工智能产品将替代人类劳动力的说法,相关的研究人员也应提高重视,不能一味地追求科技进步而忽略了人类本身的需求。虽然高水平的人工智能产品便民实用,但与此同时也会引来很多人失业下岗,所以,在设计人工智能产品的时候也需要注重社会结构的完整性,真正地为人类带来进步与幸福。而在未来人工智能将重视用户体验的提升,快速满足用户各类需求、提高资源重组效率;在历史数据分析的基础上通过人工智能预测系统帮助企业对用户行为进行预测、评估,更好地了解客户行为;并基于历史数据场景模拟下一代用户体验,实现和客户的互动,满足客户需求,增强企业竞争力。这些都是人工智能未来的发展方向。

5结束语

综上所述,计算机技术对于工业设计的发展起到了重要的作用,计算机的加入使得设计的完整度更高、效率更高,计算机辅助设计也成为了现代技术前进的必然趋势,提升了人们的生活质量并推动了社会甚至是人类的发展。我国提倡创新,在计算机技术的辅助下,更多的设计创新点应运而生,为设计师拓宽了设计思路,提供了很大的便利,也为很多设计学者指出了更多的研究方向,真正地向产品设计的多元化、数字化、网络化和智能化迈进了一步。

参考文献

[1]夏妍娜,赵胜.中国制造2025产业互联网开启新工业革命[M].北京:机械工业出版社,2016.

[2]孙志鹏.中国经济新常态下的创新驱动发展研究[J].中国新高技术企业,2015(7):37.

[3]杨海成,陆长德,余隋怀.计算机辅助工业设计[M].北京:北京理工大学出版社

[4]陆永平,郭俐,夏南海.计算机辅助工业设计(CAID)技术与展望[J].期刊,2001-11-30

[5]陈佳钰.计算机辅助工业设计技术发展状况与趋势[J].期刊,2017-1-11.

作者:贾世贤 徐悦 孙洪阳 单位:大连民族大学设计学院

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