工學(xué)產(chǎn)品造型的概念設(shè)計綜述

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概念設(shè)計的建模問題可以理解為概念產(chǎn)品設(shè)計約束及其相互作用的描述，其模型表示方法有語言、幾何模型、圖（樹）、對象、圖像等。對于人腦來講，建模主要是感官的、智能的、可視化的，而對于計算機來說，建模偏于計算和符號處理。作為建模工具的語言意在將設(shè)計形式化，有助于明確地表達人們對于設(shè)計的理解。語言通常是由語法來定義，由于其簡潔性，語法、語言成為構(gòu)造設(shè)計知識的有效手段。幾何模型應(yīng)用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息的表達，即在計算機中表達二維或三維幾何形狀。通常幾何形狀的表達包括：B—rep（邊界表達）、CSG（構(gòu)造實體幾何）、變量幾何和特征表達等。圖和樹是概念設(shè)計階段常用的兩種建模工具，可用于從功能、行為、結(jié)構(gòu)等各個方面對產(chǎn)品進行描述。由于圖論研究的深入和相對成熟，將圖或樹用于概念設(shè)計具有一定的優(yōu)越性，不足之處是其缺少類和繼承的概念，而這些概念對概念設(shè)計是很有用的。由于篇幅有限，對象、圖像這兩種建模工具就不一一闡述了。

推理問題、自動化問題、產(chǎn)品基因逆向求解問題概念設(shè)計推理問題包括兩個方面的內(nèi)容：一是采用何種合適的方法將用戶需求映射到相應(yīng)的物理空間，即設(shè)計方案的生成；二是在若干候選方案中選擇最佳設(shè)計方案，即設(shè)計方案的評價與決策。

設(shè)計自動化技術(shù)可以降低勞動強度、提高設(shè)計效率。概念設(shè)計自動化主要包括方案創(chuàng)成和方案綜合，其實質(zhì)是在設(shè)計知識庫的支持下，實現(xiàn)功能到結(jié)構(gòu)的自動映射過程。由于功能向結(jié)構(gòu)映射存在多樣性，即功能對結(jié)構(gòu)的多對多關(guān)系，功能對應(yīng)的每一種結(jié)構(gòu)都有可能是最好的結(jié)構(gòu)，但在概念設(shè)計階段又難以判斷孰好孰差。隨著計算機在設(shè)計領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，設(shè)計信息和設(shè)計方案成爆炸性增長，如果沒有有效的計算機輔助工具的支持，設(shè)計者難以快速選出最佳設(shè)計方案。針對一個具體方案，還有許多問題需要解決。

基于大量的工程實踐和經(jīng)驗總結(jié)，產(chǎn)品正向工程積累了豐富的知識和技術(shù)，如何獲取已有產(chǎn)品的知識和技術(shù)，提高自主創(chuàng)新水平，成為設(shè)計者必須面對的問題。產(chǎn)品基因逆向求解技術(shù)的本質(zhì)是根據(jù)設(shè)計對象還原出產(chǎn)品可行的設(shè)計過程，最大程度上獲取原有的產(chǎn)品的設(shè)計知識及關(guān)鍵技術(shù)，有利于設(shè)計知識獲取和重用，為后續(xù)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計打下基礎(chǔ)。借鑒生物基因工程思想，研究產(chǎn)品基因逆向求解策略和實現(xiàn)流程，建立產(chǎn)品基因庫管理功能信息模型，采用實體關(guān)系圖描述產(chǎn)品基因庫結(jié)構(gòu)，規(guī)范、歸納并組織設(shè)計知識，為設(shè)計知識重用、提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量打下基礎(chǔ)。

社會在不斷進步的同時，人們對于物質(zhì)的要求越來越高，現(xiàn)有的一些物質(zhì)已經(jīng)無法滿足人們的需求。所以概念設(shè)計更重要的是，要創(chuàng)造未來更自由更舒適的產(chǎn)品供使用和體驗。要能設(shè)計更有針對性的產(chǎn)品可供挑選。概念產(chǎn)品是對未來生活方式的很好探索和創(chuàng)造，人在產(chǎn)品面前始終是具有掌握權(quán)和控制權(quán)，產(chǎn)品對生活的改變是善意而不懼強迫性，人們可以自由選擇自己的使用方式，以符合自身的需求。創(chuàng)造出未來更自由更舒適的產(chǎn)品，從現(xiàn)實出發(fā)，從自身的需求出發(fā)。未來我們可以尋找概念設(shè)計的許多構(gòu)思方向和創(chuàng)造，比如，遙控控制各種設(shè)備的產(chǎn)品創(chuàng)造，有助于發(fā)泄壓力的產(chǎn)品創(chuàng)造，可供殘疾人能正常生活的產(chǎn)品創(chuàng)造等等。

作者：王莉單位：湖北工業(yè)大學(xué)