小議工業(yè)設(shè)計(jì)的方法及未來方向
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近年來，國內(nèi)有學(xué)者熱衷研究工業(yè)設(shè)計(jì)的對(duì)象和范疇問題。相關(guān)的論說較多。如:指出，工業(yè)設(shè)計(jì)是生活方式的設(shè)計(jì)，是當(dāng)代文化的新形式。中指出，工業(yè)設(shè)計(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的方法論，是人類總體文化對(duì)工業(yè)文明的思想和修正，其對(duì)象可以是物，也可以是事。工業(yè)設(shè)計(jì)的本質(zhì)是重組知識(shí)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)鏈，以整合資源，創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)機(jī)制，引導(dǎo)人類社會(huì)健康、合理、可持續(xù)生存發(fā)展的需要。設(shè)計(jì)是除科學(xué)與藝術(shù)之外，人類未來不被毀滅的第3種智慧。
綜上，關(guān)于工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)象和范疇的表述過于寬泛和抽象。憑借工業(yè)設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)，即使通過跨學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)，也無法對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行設(shè)計(jì)，超越了工業(yè)設(shè)計(jì)的本體范疇。而指出，工業(yè)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品的人性化設(shè)計(jì)，也是產(chǎn)品的文化設(shè)計(jì)，是以滿足人的多種需求為目標(biāo)的技術(shù)人性化的創(chuàng)造活動(dòng)。該論述相對(duì)具體，指出了工業(yè)設(shè)計(jì)的對(duì)象或范疇是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，目的是為滿足人的需求，手段是將技術(shù)達(dá)到人性化的應(yīng)用?！对O(shè)計(jì)辭典》中關(guān)于工業(yè)設(shè)計(jì)的表述為:工業(yè)設(shè)計(jì)是為工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)］。由此可見，工業(yè)設(shè)計(jì)的范疇是客觀的、具體的，其主要對(duì)象是批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品，是從用戶與企業(yè)雙方的角度解決產(chǎn)品的概念、造型、色彩、結(jié)構(gòu)、功能、人機(jī)界面等方面的具體問題，同時(shí)在工業(yè)設(shè)計(jì)活動(dòng)中要融入對(duì)社會(huì)、人文、生態(tài)等方面的哲學(xué)思考。工業(yè)設(shè)計(jì)主要側(cè)重在人機(jī)關(guān)系的研究上，這是與機(jī)械設(shè)計(jì)的主要區(qū)別
2工業(yè)設(shè)計(jì)的方法
科學(xué)方法論大體分為4個(gè)層次:經(jīng)驗(yàn)層、一般方法層、具體方法層及哲學(xué)層。社會(huì)及生產(chǎn)力的發(fā)展引起了學(xué)科的交叉與綜合，各種科學(xué)方法論也在不斷發(fā)展，主要有:突變論，信息論，系統(tǒng)論，離散論，智能論，控制論，對(duì)應(yīng)論;優(yōu)化論，壽命論;模糊論;藝術(shù)論等。自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的交叉，為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法提供了新的理論支持。工業(yè)設(shè)計(jì)方法屬于科學(xué)方法論的范疇，主要研究工業(yè)設(shè)計(jì)中的3個(gè)基本問題:功能與形式的關(guān)系、技術(shù)與藝術(shù)的關(guān)系、宏觀與微觀的關(guān)系。現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究為工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
2．1一般方法
廣義上講，設(shè)計(jì)方法是設(shè)計(jì)思維的反映。目前，世界各國總結(jié)出的創(chuàng)造性方法有300余種，包括頭腦風(fēng)暴法、聯(lián)想法、移植法、缺點(diǎn)列舉法、形態(tài)矩陣法、希望點(diǎn)列舉法、KJ法、逆向發(fā)明法、TRIZ法等。工業(yè)設(shè)計(jì)常用的一般方法有:功能論設(shè)計(jì)方法、以用戶為中心的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)調(diào)查法、商品化設(shè)計(jì)方法、人性化設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)論設(shè)計(jì)方法等。
2．2具體方法
工業(yè)設(shè)計(jì)的研究重點(diǎn)是用戶的需求及其與產(chǎn)品之間的映射關(guān)系，而用戶需求由于涉及到文化、價(jià)值觀、心理活動(dòng)等方面的影響，具有一定的模糊性和不確定性，這給工業(yè)設(shè)計(jì)的研究帶來了一定的困難。但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能、心理學(xué)、腦科學(xué)、先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，為工業(yè)設(shè)計(jì)研究用戶提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。文中將介紹幾種較主要的設(shè)計(jì)技術(shù)方法。
2．2．1感性工學(xué)技術(shù)
感性工學(xué)是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)將用戶感覺與意向轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的支持技術(shù)與方法，最早由馬自達(dá)汽車集團(tuán)前會(huì)長(zhǎng)山本健一于1986年首次提出，近年來成為國內(nèi)外工業(yè)設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)。感性工學(xué)一般采用定量或半定量的方式描述消費(fèi)者的心理感性意向與產(chǎn)品造型要素的對(duì)應(yīng)關(guān)系。述了產(chǎn)品意向的理論體系，闡述了感性意向的研究方法及關(guān)鍵技術(shù)，如語義差異、口語分析、因子分析、聚類分析、多維尺度分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法。利用意向尺度的技術(shù)方法對(duì)數(shù)控機(jī)床造型進(jìn)行了研究，得到了造型意向尺度分布圖。以數(shù)控機(jī)床色彩為對(duì)象，進(jìn)行了色彩意向尺度法實(shí)驗(yàn)，通過心理量表測(cè)量、因子分析和口語分析建立了數(shù)控機(jī)床二維色彩意向感知空間，提出了色彩輔助設(shè)計(jì)過程的模型框架。運(yùn)用感性工學(xué)技術(shù)將消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的材料感性認(rèn)知因素量化，綜合運(yùn)用多元尺度法、聚類分析法、因子分析法等對(duì)塑料的質(zhì)感意向進(jìn)行研究，建立了由感官評(píng)價(jià)因子和效用因子構(gòu)成的二維材料質(zhì)感意向認(rèn)知空間，并在實(shí)際設(shè)計(jì)中進(jìn)行了驗(yàn)證。研究了產(chǎn)品設(shè)計(jì)中用戶感知意向的思維結(jié)構(gòu)，以太陽鏡外觀設(shè)計(jì)為例，采用多元自適應(yīng)回歸樣條技術(shù)構(gòu)建了產(chǎn)品總意向與造型、色彩、材質(zhì)及光影等子意向的關(guān)系模型，并在Matlab軟件中求解了4個(gè)子意向的最優(yōu)組合。感性工學(xué)技術(shù)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的量化提供了理論基礎(chǔ)，是一種典型的科學(xué)設(shè)計(jì)方法。
2．2．2面向產(chǎn)品族的工業(yè)設(shè)計(jì)方法
產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)是一個(gè)反復(fù)迭代和細(xì)化的過程。為實(shí)現(xiàn)面向不同需求的系列化或具有更大變形能力的產(chǎn)品，面對(duì)產(chǎn)品的大規(guī)模定制設(shè)計(jì)，有學(xué)者提出了面向產(chǎn)品族的工業(yè)設(shè)計(jì)方法。提出并討論了產(chǎn)品族和產(chǎn)品族DNA的概念，對(duì)產(chǎn)品族工業(yè)設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)進(jìn)行了對(duì)比，提出了產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA的關(guān)鍵技術(shù)和研究方法，利用該方法對(duì)電話機(jī)產(chǎn)品族外形生成進(jìn)行了研究。分析了工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品族本體知識(shí)的表示結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA的遺傳與變異等，闡述了其中的關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)眼鏡產(chǎn)品族設(shè)計(jì)DNA進(jìn)行了研究和探討。利用計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)手段對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了產(chǎn)品族造型設(shè)計(jì)的實(shí)踐研究。面向產(chǎn)品族工業(yè)設(shè)計(jì)方法是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的有效手段，通過共享通用技術(shù)有效縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，既滿足了用戶的個(gè)性化需求，又使企業(yè)產(chǎn)品獲得統(tǒng)一的家族特征，有效解決了由技術(shù)同質(zhì)化帶來的問題。
2．2．3基于知識(shí)整合的工業(yè)設(shè)計(jì)方法
工業(yè)設(shè)計(jì)是知識(shí)密集型的創(chuàng)造活動(dòng)。設(shè)計(jì)知識(shí)作為企業(yè)或設(shè)計(jì)師的無形財(cái)產(chǎn)，對(duì)知識(shí)系統(tǒng)的有效管理可在產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮重要的作用。對(duì)機(jī)床工程師的設(shè)計(jì)思維及所需知識(shí)體系進(jìn)行了分析，建立了數(shù)控機(jī)床工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)的獲取和表達(dá)體系，開發(fā)了機(jī)床的側(cè)面輪廓草圖器表達(dá)技術(shù)。將設(shè)計(jì)知識(shí)和用戶知識(shí)的提取作為獲取工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)的方法，提出了為用戶解決數(shù)控機(jī)床工業(yè)設(shè)計(jì)問題的知識(shí)系統(tǒng)模型。進(jìn)行了以獲取知識(shí)過程的隱含知識(shí)為目的的口語分析實(shí)驗(yàn)，提出了基于ICAID系統(tǒng)的知識(shí)處理模型、功能模塊和設(shè)計(jì)流程，構(gòu)建了具有知識(shí)輔助功能的數(shù)控機(jī)床工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。提出了知識(shí)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)情境研究方法，提出了知識(shí)轉(zhuǎn)移的交流模型和旋轉(zhuǎn)模型，探討了基于知識(shí)的產(chǎn)品建模技術(shù)、推理求解技術(shù)、感性意向評(píng)價(jià)技術(shù)和知識(shí)庫技術(shù)等。對(duì)設(shè)計(jì)知識(shí)重用的產(chǎn)品外觀分類進(jìn)行了研究，建立了由規(guī)范案例構(gòu)成的8類外觀知識(shí)框架，可用于建立產(chǎn)品外觀案例庫，分解產(chǎn)品外觀。提出了一種構(gòu)建知識(shí)地圖的方法，建立了具有不同抽象粒度的設(shè)計(jì)過程模型，搭建了相關(guān)的知識(shí)地圖框架。
2．2．4計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)方法
計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法提供了新的媒介和工具，在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用。大多數(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)都離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持。隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件的日益成熟及CAD/CAM技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)(CAID)技術(shù)已成為工業(yè)設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。CAID是在計(jì)算機(jī)及其相應(yīng)軟件系統(tǒng)的支持下，進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的各種創(chuàng)造性活動(dòng)。采用CAID技術(shù)可大大提高產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。當(dāng)前，國內(nèi)外對(duì)CAID技術(shù)的研究主要集中在輔助造型技術(shù)(NURBS曲面設(shè)計(jì)、造型參數(shù)化設(shè)計(jì)、草圖設(shè)計(jì)等)、人機(jī)交互技術(shù)(人機(jī)界面技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)等)、智能技術(shù)(智能CAD、智能設(shè)計(jì))及高新技術(shù)(虛擬現(xiàn)實(shí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、并行設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)、基于VR的產(chǎn)品設(shè)計(jì))等方面，在一些工程設(shè)計(jì)軟件(如UG，CATIA，EDSUnigraphics等)中都提供了工業(yè)設(shè)計(jì)模塊，為工業(yè)設(shè)計(jì)與工程技術(shù)的協(xié)同提供了平臺(tái)。隨著技術(shù)發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計(jì)在信息化的基礎(chǔ)上，將朝著數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化及智能化發(fā)展，工業(yè)設(shè)計(jì)師與工程師將逐步融合，走向統(tǒng)一化。綜上，現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師緊靠隱性的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和定性判斷已不能滿足設(shè)計(jì)需求和設(shè)計(jì)過程的需要，而采用科學(xué)的、定量的、精確的研究方法是工業(yè)設(shè)計(jì)方法學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。借鑒自然科學(xué)的研究方法，運(yùn)用現(xiàn)代科技成果，結(jié)合人文學(xué)科相關(guān)知識(shí)進(jìn)行多學(xué)科協(xié)同化、交叉化研究已成為工業(yè)設(shè)計(jì)的主要方法。也有學(xué)者認(rèn)為，現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)。
2．3哲學(xué)方法
從事理學(xué)的角度闡述了工業(yè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法，認(rèn)為設(shè)計(jì)事理學(xué)是針對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)在目標(biāo)，對(duì)外在因素有意識(shí)、動(dòng)能、系統(tǒng)地協(xié)調(diào)與組織，是人為事物科學(xué)的基礎(chǔ)。認(rèn)為，工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)提到事理學(xué)的高度，從根本上調(diào)整人與自然的關(guān)系，以尋求人類生存方式更趨健康和合理。該論述僅從宏觀層面探討了設(shè)計(jì)的方法，作為一種哲學(xué)思考，對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)有一定的啟示作用和參考價(jià)值。但遺憾的是，僅從哲學(xué)層面定義工業(yè)設(shè)計(jì)的方法過于片面。
3工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)
(1)并行設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)是工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)之一。工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，產(chǎn)品的功能與技術(shù)原理開發(fā)必將與造型、材料、人機(jī)界面等方面的設(shè)計(jì)走向統(tǒng)一平臺(tái)，設(shè)計(jì)師與工程師進(jìn)行協(xié)同工作;(2)綜合化是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的另一大趨勢(shì)。隨著用戶需求的多樣化及大規(guī)模設(shè)計(jì)定制服務(wù)的發(fā)展，跨自然科學(xué)和人文科學(xué)等多學(xué)科交叉的系統(tǒng)設(shè)計(jì)必將成為工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的方向，未來的工業(yè)設(shè)計(jì)將朝著多元化、更優(yōu)化、一體化的方向發(fā)展;(3)隨著人們對(duì)社會(huì)、生態(tài)問題的日益關(guān)注，生態(tài)設(shè)計(jì)或綠色設(shè)計(jì)是工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的必然選擇。綠色設(shè)計(jì)包括面向再生的設(shè)計(jì)、面向裝配的設(shè)計(jì)、面向生命周期的評(píng)估設(shè)計(jì)及基于低技術(shù)的可持續(xù)設(shè)計(jì)等;(4)更智能的CAID技術(shù)、先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)、人機(jī)交互及耦合技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、感性意向設(shè)計(jì)技術(shù)等將成為工業(yè)設(shè)計(jì)的主要支撐技術(shù)，利用這些先進(jìn)技術(shù)，工業(yè)設(shè)計(jì)的研究層次將大大提高;(5)面向人文關(guān)懷、面向更優(yōu)化社會(huì)服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想也將成為工業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)注的方向。
4結(jié)束語
工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)象、目的、范疇、方法及趨勢(shì)的研究構(gòu)成了工業(yè)設(shè)計(jì)的本體論、認(rèn)識(shí)論和方法論，對(duì)其研究有助于構(gòu)建科學(xué)的工業(yè)設(shè)計(jì)理論體系，對(duì)于提升我國制造業(yè)的生命價(jià)值、完善產(chǎn)業(yè)鏈有著重要的理論與實(shí)際意義。
作者：張磊葛為民李玲玲鐘蜀津單位：天津理工大學(xué)藝術(shù)學(xué)院天津理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院北京盛大博通文化發(fā)展有限公司
