小議工業設計的方法及未來方向

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1工業設計的范疇

近年來，國內有學者熱衷研究工業設計的對象和范疇問題。相關的論說較多。如:指出，工業設計是生活方式的設計，是當代文化的新形式。中指出，工業設計是知識經濟社會的方法論，是人類總體文化對工業文明的思想和修正，其對象可以是物，也可以是事。工業設計的本質是重組知識結構、產業鏈，以整合資源，創新產業機制，引導人類社會健康、合理、可持續生存發展的需要。設計是除科學與藝術之外，人類未來不被毀滅的第3種智慧。

綜上，關于工業設計對象和范疇的表述過于寬泛和抽象。憑借工業設計的專業知識，即使通過跨學科協同設計，也無法對整個產業鏈進行設計，超越了工業設計的本體范疇。而指出，工業設計是產品的人性化設計，也是產品的文化設計，是以滿足人的多種需求為目標的技術人性化的創造活動。該論述相對具體，指出了工業設計的對象或范疇是產品設計，目的是為滿足人的需求，手段是將技術達到人性化的應用。《設計辭典》中關于工業設計的表述為:工業設計是為工業產品進行設計］。由此可見，工業設計的范疇是客觀的、具體的，其主要對象是批量生產的工業產品，是從用戶與企業雙方的角度解決產品的概念、造型、色彩、結構、功能、人機界面等方面的具體問題，同時在工業設計活動中要融入對社會、人文、生態等方面的哲學思考。工業設計主要側重在人機關系的研究上，這是與機械設計的主要區別

2工業設計的方法

科學方法論大體分為4個層次:經驗層、一般方法層、具體方法層及哲學層。社會及生產力的發展引起了學科的交叉與綜合，各種科學方法論也在不斷發展，主要有:突變論，信息論，系統論，離散論，智能論，控制論，對應論;優化論，壽命論;模糊論;藝術論等。自然科學與社會科學的交叉，為現代設計方法提供了新的理論支持。工業設計方法屬于科學方法論的范疇，主要研究工業設計中的3個基本問題:功能與形式的關系、技術與藝術的關系、宏觀與微觀的關系。現代設計方法學的研究為工業設計的發展奠定了基礎。

2．1一般方法

廣義上講，設計方法是設計思維的反映。目前，世界各國總結出的創造性方法有300余種，包括頭腦風暴法、聯想法、移植法、缺點列舉法、形態矩陣法、希望點列舉法、KJ法、逆向發明法、TRIZ法等。工業設計常用的一般方法有:功能論設計方法、以用戶為中心的設計方法、設計調查法、商品化設計方法、人性化設計方法、系統論設計方法等。

2．2具體方法

工業設計的研究重點是用戶的需求及其與產品之間的映射關系，而用戶需求由于涉及到文化、價值觀、心理活動等方面的影響，具有一定的模糊性和不確定性，這給工業設計的研究帶來了一定的困難。但是隨著計算機技術、人工智能、心理學、腦科學、先進制造技術的發展，為工業設計研究用戶提供了強大的技術支持。文中將介紹幾種較主要的設計技術方法。

2．2．1感性工學技術

感性工學是近年來發展起來的一項將用戶感覺與意向轉化為產品設計數據的支持技術與方法，最早由馬自達汽車集團前會長山本健一于1986年首次提出，近年來成為國內外工業設計的研究熱點。感性工學一般采用定量或半定量的方式描述消費者的心理感性意向與產品造型要素的對應關系。述了產品意向的理論體系，闡述了感性意向的研究方法及關鍵技術，如語義差異、口語分析、因子分析、聚類分析、多維尺度分析、人工神經網絡等方法。利用意向尺度的技術方法對數控機床造型進行了研究，得到了造型意向尺度分布圖。以數控機床色彩為對象，進行了色彩意向尺度法實驗，通過心理量表測量、因子分析和口語分析建立了數控機床二維色彩意向感知空間，提出了色彩輔助設計過程的模型框架。運用感性工學技術將消費者對產品的材料感性認知因素量化，綜合運用多元尺度法、聚類分析法、因子分析法等對塑料的質感意向進行研究，建立了由感官評價因子和效用因子構成的二維材料質感意向認知空間，并在實際設計中進行了驗證。研究了產品設計中用戶感知意向的思維結構，以太陽鏡外觀設計為例，采用多元自適應回歸樣條技術構建了產品總意向與造型、色彩、材質及光影等子意向的關系模型，并在Matlab軟件中求解了4個子意向的最優組合。感性工學技術為產品設計過程的量化提供了理論基礎，是一種典型的科學設計方法。

2．2．2面向產品族的工業設計方法

產品開發設計是一個反復迭代和細化的過程。為實現面向不同需求的系列化或具有更大變形能力的產品，面對產品的大規模定制設計，有學者提出了面向產品族的工業設計方法。提出并討論了產品族和產品族DNA的概念，對產品族工業設計與工程設計進行了對比，提出了產品族設計DNA的關鍵技術和研究方法，利用該方法對電話機產品族外形生成進行了研究。分析了工業設計產品族本體知識的表示結構，產品族設計DNA的遺傳與變異等，闡述了其中的關鍵技術，并對眼鏡產品族設計DNA進行了研究和探討。利用計算機輔助工業設計手段對數控機床進行了產品族造型設計的實踐研究。面向產品族工業設計方法是企業競爭的有效手段，通過共享通用技術有效縮短了產品的開發周期，既滿足了用戶的個性化需求，又使企業產品獲得統一的家族特征，有效解決了由技術同質化帶來的問題。

2．2．3基于知識整合的工業設計方法

工業設計是知識密集型的創造活動。設計知識作為企業或設計師的無形財產，對知識系統的有效管理可在產品開發中發揮重要的作用。對機床工程師的設計思維及所需知識體系進行了分析，建立了數控機床工業設計知識的獲取和表達體系，開發了機床的側面輪廓草圖器表達技術。將設計知識和用戶知識的提取作為獲取工業設計知識的方法，提出了為用戶解決數控機床工業設計問題的知識系統模型。進行了以獲取知識過程的隱含知識為目的的口語分析實驗，提出了基于ICAID系統的知識處理模型、功能模塊和設計流程，構建了具有知識輔助功能的數控機床工業設計系統。提出了知識驅動的產品設計情境研究方法，提出了知識轉移的交流模型和旋轉模型，探討了基于知識的產品建模技術、推理求解技術、感性意向評價技術和知識庫技術等。對設計知識重用的產品外觀分類進行了研究，建立了由規范案例構成的8類外觀知識框架，可用于建立產品外觀案例庫，分解產品外觀。提出了一種構建知識地圖的方法，建立了具有不同抽象粒度的設計過程模型，搭建了相關的知識地圖框架。

2．2．4計算機輔助工業設計方法

計算機技術與網絡技術的發展，為現代設計方法提供了新的媒介和工具，在現代工業設計中發揮著重要作用。大多數產品設計都離不開計算機技術的支持。隨著計算機軟、硬件的日益成熟及CAD/CAM技術的不斷發展，計算機輔助工業設計(CAID)技術已成為工業設計、先進制造等領域的研究熱點。CAID是在計算機及其相應軟件系統的支持下，進行工業設計領域的各種創造性活動。采用CAID技術可大大提高產品的整體設計質量。當前，國內外對CAID技術的研究主要集中在輔助造型技術(NURBS曲面設計、造型參數化設計、草圖設計等)、人機交互技術(人機界面技術、虛擬仿真技術等)、智能技術(智能CAD、智能設計)及高新技術(虛擬現實、神經網絡、遺傳算法、并行設計、協同設計、基于VR的產品設計)等方面，在一些工程設計軟件(如UG，CATIA，EDSUnigraphics等)中都提供了工業設計模塊，為工業設計與工程技術的協同提供了平臺。隨著技術發展，產品設計在信息化的基礎上，將朝著數字化、集成化、網絡化及智能化發展，工業設計師與工程師將逐步融合，走向統一化。綜上，現代工業設計中，設計師緊靠隱性的知識經驗和定性判斷已不能滿足設計需求和設計過程的需要，而采用科學的、定量的、精確的研究方法是工業設計方法學的發展趨勢。借鑒自然科學的研究方法，運用現代科技成果，結合人文學科相關知識進行多學科協同化、交叉化研究已成為工業設計的主要方法。也有學者認為，現代工業設計是一個系統工程的設計。

2．3哲學方法

從事理學的角度闡述了工業設計的系統方法，認為設計事理學是針對設計的內在目標，對外在因素有意識、動能、系統地協調與組織，是人為事物科學的基礎。認為，工業設計應提到事理學的高度，從根本上調整人與自然的關系，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計的方法，作為一種哲學思考，對工業設計有一定的啟示作用和參考價值。但遺憾的是，僅從哲學層面定義工業設計的方法過于片面。

3工業設計的發展趨勢

(1)并行設計、協同設計是工業設計的發展趨勢之一。工業設計領域中，產品的功能與技術原理開發必將與造型、材料、人機界面等方面的設計走向統一平臺，設計師與工程師進行協同工作;(2)綜合化是現代工業設計發展的另一大趨勢。隨著用戶需求的多樣化及大規模設計定制服務的發展，跨自然科學和人文科學等多學科交叉的系統設計必將成為工業設計發展的方向，未來的工業設計將朝著多元化、更優化、一體化的方向發展;(3)隨著人們對社會、生態問題的日益關注，生態設計或綠色設計是工業設計發展的必然選擇。綠色設計包括面向再生的設計、面向裝配的設計、面向生命周期的評估設計及基于低技術的可持續設計等;(4)更智能的CAID技術、先進的CAD/CAE/CAM技術、人機交互及耦合技術、神經網絡技術、虛擬仿真技術、感性意向設計技術等將成為工業設計的主要支撐技術，利用這些先進技術，工業設計的研究層次將大大提高;(5)面向人文關懷、面向更優化社會服務系統的設計思想也將成為工業設計關注的方向。

4結束語

工業設計對象、目的、范疇、方法及趨勢的研究構成了工業設計的本體論、認識論和方法論，對其研究有助于構建科學的工業設計理論體系，對于提升我國制造業的生命價值、完善產業鏈有著重要的理論與實際意義。

作者：張磊葛為民李玲玲鐘蜀津單位：天津理工大學藝術學院天津理工大學機械工程學院北京盛大博通文化發展有限公司