摘要：通過在產(chǎn)品設(shè)計中引入計算機技術(shù)，不僅能夠大大提升產(chǎn)品功效，而且其開發(fā)周期也得以大幅縮減。在產(chǎn)品設(shè)計的各環(huán)節(jié)，包括調(diào)查、分析、定位等由于有了計算機技術(shù)的應用而更加便捷，而且計算機技術(shù)也在產(chǎn)品設(shè)計的草圖、效果圖、模型制作等各環(huán)節(jié)都發(fā)揮著重要的作用。無論是產(chǎn)品設(shè)計的前期市場調(diào)研、還是工廠加工等方面，都可以通過計算機展開科學的組織與運營。本文重點就計算機在產(chǎn)品設(shè)計中的應用展開論述，包括產(chǎn)品設(shè)計的前期調(diào)研、設(shè)計定位，產(chǎn)品的外形設(shè)計、動力學仿真以及展示設(shè)計多個方面，同時還對產(chǎn)品設(shè)計中常用的計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)做了簡要介紹。

關(guān)鍵詞：計算機；產(chǎn)品設(shè)計；應用

通過在產(chǎn)品設(shè)計中引入計算機技術(shù)，不僅能夠大大提升產(chǎn)品功效，而且其開發(fā)周期也得以大幅縮減。在產(chǎn)品設(shè)計的各環(huán)節(jié)，包括調(diào)查、分析、定位等由于有了計算機技術(shù)的應用而更加便捷，而且計算機技術(shù)也在產(chǎn)品設(shè)計的草圖、效果圖、模型制作等各環(huán)節(jié)都發(fā)揮著重要的作用。無論是產(chǎn)品設(shè)計的前期市場調(diào)研、還是工廠加工等方面，都可以通過計算機展開科學的組織與運營。計算機在產(chǎn)品設(shè)計中的應用涉及到多種學科知識，包括工程設(shè)計、計算機科學、社會學、協(xié)同學以及相關(guān)的基礎(chǔ)理論與技術(shù)支持等等[1]。計算機設(shè)計的理論基礎(chǔ)為計算機在產(chǎn)品設(shè)計中的應用提供理論支持，技術(shù)支持使得計算機在產(chǎn)品設(shè)計的系統(tǒng)實施、支撐環(huán)境等方面提供切實可行的技術(shù)方案。在對計算機在產(chǎn)品設(shè)計中的應用研究中，除了應該注重設(shè)計環(huán)境的優(yōu)化，還應該加強對產(chǎn)品設(shè)計的內(nèi)在特征與機理提高重視。

1產(chǎn)品設(shè)計的概念

1984年出版發(fā)行的《EngineeringDesign》一書中，首次提出了產(chǎn)品設(shè)計的概念，并將其過程分成任務(wù)的明確、概念設(shè)計、具體設(shè)計以及詳細設(shè)計這四個環(huán)節(jié)。該書中對于產(chǎn)品設(shè)計的定義如下：源于技術(shù)和藝術(shù)，充分運用造型與藝術(shù)原則實現(xiàn)所需要的功能，通過對于設(shè)計過程中的不斷分析、修改、調(diào)整，確保其能夠與人、機器以及環(huán)境的互動界面相適應。在產(chǎn)品設(shè)計的整個過程中，能夠從產(chǎn)品生命周期中各階段的要求出發(fā)，對產(chǎn)品進行功能創(chuàng)作與分解，并對產(chǎn)品的功能及子功能作出結(jié)構(gòu)設(shè)計與系統(tǒng)優(yōu)化，使得產(chǎn)品設(shè)計達到一種最優(yōu)的效果。

2計算機下的產(chǎn)品設(shè)計

隨著計算機技術(shù)的普及和發(fā)展，計算機在產(chǎn)品設(shè)計中的應用已經(jīng)非常普遍。但是，在計算機下的產(chǎn)品設(shè)計中，CAD系統(tǒng)的研發(fā)初衷并不是產(chǎn)品設(shè)計，雖然現(xiàn)代的主流設(shè)計軟件例如3DMAX等，都可以形成復雜而準確的三維模型，加之CAD系統(tǒng)中的約束性條件，使得CAD處于產(chǎn)品設(shè)計方案定型后的輔助繪圖工具，并沒有發(fā)揮真正意義上的產(chǎn)品設(shè)計功能。面對如此情況，未來計算機產(chǎn)品設(shè)計軟件應該以計算機輔助智能化設(shè)計以及專家系統(tǒng)為基礎(chǔ)進行發(fā)展。具體而言，主要包含以下幾個方面：第一，增加三維或者多維交互功能，全面提升概念設(shè)計階段的人機交互效率[2]。第二，確保CAD系統(tǒng)能夠在產(chǎn)品設(shè)計階段參數(shù)不完整的情況下展開產(chǎn)品設(shè)計。而且待詳細結(jié)構(gòu)設(shè)計完成以后，無需重新建模，通過直接修改便可以使用，并不會對設(shè)計效率及周期產(chǎn)生影響。第三，應該同時滿足設(shè)計者腦海中關(guān)于產(chǎn)品概念的需求及其直接參與CAD建模的需求。新的系統(tǒng)應該力求操作簡潔、易于交互，從而為設(shè)計者集中精力展開創(chuàng)新創(chuàng)造條件。

3虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介

該技術(shù)指的是通過對三維圖形生成、多傳感器交互等一系列以計算機為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的技術(shù)的綜合應用，從而形成具有真實效果的多維虛擬環(huán)境，然后通過專業(yè)化視覺、聽覺以及觸覺等各種感知設(shè)備的應用，為用戶創(chuàng)造出一個虛擬的空間，保障用戶在這一空間中能夠和其中的人或者物展開適時交流，使用戶產(chǎn)生一種和真實環(huán)境類似的感受和體驗。

4計算機在產(chǎn)品設(shè)計中的應用

隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的應用與普及，各種軟硬件技術(shù)、圖形學、虛擬與仿真技術(shù)也得以飛速發(fā)展，并且在產(chǎn)品設(shè)計中得到了良好的應用。此外，CAD技術(shù)以及RPM等技術(shù)的應用，極大推動了先進設(shè)計理論與方法的發(fā)展。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互性推動了計算機輔助設(shè)計的發(fā)展，將產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)業(yè)推向了新的發(fā)展階段。

4.1計算機在課題和產(chǎn)品設(shè)計定位環(huán)節(jié)的應用

對于產(chǎn)品設(shè)計過程而言，其設(shè)計定位環(huán)節(jié)的主要任務(wù)在于對整體設(shè)計方案的提出、制定開發(fā)目標，并在此基礎(chǔ)上展開信息調(diào)研和分析工作。通過在產(chǎn)品設(shè)計定位中引入計算機技術(shù)，設(shè)計師的工作被大大簡化。設(shè)計師在以往設(shè)計環(huán)節(jié)中繁瑣的工作被拋棄，他們只需要提出調(diào)研思想、對分析方式作出判斷，選擇定性或者定量分析，在調(diào)研問卷的制作過程中，可以充分運用計算機辦公軟件中的Word功能，在調(diào)查結(jié)果的分析中，可以通過Access進行分析，篩選出有用數(shù)據(jù)，并將這些信息整合，生成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，從而便于后期的檢索與查詢，在數(shù)據(jù)的分析計算中，可以利用辦公軟件的另一大功能———Excel，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計生成用戶所需的各種圖表，非常方便，而且計算準確。在數(shù)據(jù)分析中，除了能夠使用辦公軟件中的各種組件，還可以利用其他的分析軟件，如SPSS等。在產(chǎn)品設(shè)計中，注意到其核心內(nèi)容始終圍繞用戶需求而展開，因此，無論是引入計算機技術(shù)，還是展開其他方面的變革，它的最終目的便是，迎合人類越來越高的需求，為人們生產(chǎn)生活方式指明方向。和以往那種落后而又粗略的人工信息調(diào)研方式相對比而言，通過計算機的應用，現(xiàn)代新型的調(diào)研方式更能夠滿足產(chǎn)品設(shè)計師的要求，有利于產(chǎn)品設(shè)計師能夠更深入、更準確地了解人們需求，從而使得產(chǎn)品設(shè)計能夠緊緊圍繞設(shè)計的核心目標而展開。

4.2計算機在產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)的應用

4.2.1產(chǎn)品外形設(shè)計

隨著現(xiàn)代市場競爭激烈化程度的加深，各廠商為了提升自身競爭力，都紛紛加大了對產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計的投入，積極探索產(chǎn)品設(shè)計的新思路、新方法，而且推動了研究成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，將新產(chǎn)品迅速推向市場。通過計算機中的繪圖技術(shù)在產(chǎn)品外形設(shè)計中的應用，做到了對產(chǎn)品外形設(shè)計過程中的隨時修改、評測。近年來，計算機技術(shù)中的虛擬現(xiàn)實與仿真技術(shù)由于能夠為用戶帶來逼真的視聽效果，而受到了普遍歡迎，而且在產(chǎn)品的設(shè)計過程中發(fā)揮著重要作用。通過三維造型軟件，例如3DMAX，Pro/E等，完成對數(shù)字模型的創(chuàng)建，或者利用三坐標測量儀進行直接測量，得到點云數(shù)據(jù)之后，然后將其擬合，最終得出三維模型。以上通過計算機對產(chǎn)品設(shè)計模型做出反復修改、分析的過程，將產(chǎn)品設(shè)計的工作量降低到傳統(tǒng)設(shè)計中的二分之一。此外，在產(chǎn)品外形設(shè)計過程中，還能夠根據(jù)不同用戶的需求，在計算機軟件所營造的虛擬環(huán)境下，讓其感受到產(chǎn)品外觀的質(zhì)感、色彩、風格等等，將最真實的產(chǎn)品外觀以虛擬的形式加以呈現(xiàn)。

4.2.2產(chǎn)品的動力學仿真

在對新產(chǎn)品的設(shè)計時，必須對解決好運動構(gòu)件工作中的運動協(xié)調(diào)關(guān)系、運動范圍以及產(chǎn)品的動力學性能等問題，包括強度以及剛度兩個方面，這些都離不開計算機的作用。計算機圖形圖像學技術(shù)支持下的虛擬現(xiàn)實技術(shù)為可視化的實現(xiàn)提供了強大的界面，將以CAD為基礎(chǔ)建立起的三維模型做出有關(guān)功能、幾何、加工與裝配等多方面的交互性修改。同時還可以動態(tài)查看產(chǎn)品裝配的一切運動過程，也能夠?qū)崿F(xiàn)對運動零部件的動態(tài)檢測，科學評價各零部件之間的比例關(guān)系。

4.2.3產(chǎn)品的展示設(shè)計

通過計算機三維動畫或者虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計的產(chǎn)品廣告，其展示推廣效果非常強烈，除了能夠全方位展示出產(chǎn)品的外觀，而且也能夠?qū)a(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、裝配過程以及使用方法等多方面進行展示[3]。此外，通過新技術(shù)的使用，能夠有效合成虛擬環(huán)境，確保用戶能夠在這一環(huán)境中漫游、選擇合適的觀察點及方向?qū)鼍斑M行實時計算。還可以通過快速、低價的以影像合成為基礎(chǔ)的虛擬環(huán)境來完成對主場景的營造，并且與計算機繪制的虛擬模型相融合，實現(xiàn)互動式交互[4]。通過現(xiàn)代計算機互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對產(chǎn)品進行介紹，具有直觀、生動的特點，全面提升廣告的效果，更為直觀便捷地和使用者進行互動。

5結(jié)論

綜上所述，在產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)引入計算機技術(shù)可以說是產(chǎn)品設(shè)計發(fā)展史上的一次標志性變革。計算機在產(chǎn)品設(shè)計中的應用，需要系統(tǒng)的理論研究在做支撐，同時，廣大產(chǎn)品設(shè)計以及計算機工程師們的重點研究方向之一便是對系統(tǒng)理論的研究。隨著計算機在產(chǎn)品設(shè)計中的應用而產(chǎn)生的新設(shè)計技術(shù)主要包括：在虛擬環(huán)境中定義3D約束、交互設(shè)計、手繪草圖、零部件的物理性能等等[5]。相信在未來，伴隨著新技術(shù)的發(fā)展以及產(chǎn)品設(shè)計理論的更加豐富，制造業(yè)市場競爭日趨激烈的形勢下，計算機在產(chǎn)品設(shè)計中的應用必定會獲得有力發(fā)展，并且隨著和當前CAD系統(tǒng)的融合，必定會形成一個完整高效的系統(tǒng)，并在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域得到普遍應用。

作者:聶永濤 單位:黃河科技學院附中

參考文獻

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總結(jié)

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