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1工業(yè)設(shè)計的范疇

近年來，國內(nèi)有學(xué)者熱衷研究工業(yè)設(shè)計的對象和范疇問題。相關(guān)的論說較多。如:指出，工業(yè)設(shè)計是生活方式的設(shè)計，是當(dāng)代文化的新形式。中指出，工業(yè)設(shè)計是知識經(jīng)濟(jì)社會的方法論，是人類總體文化對工業(yè)文明的思想和修正，其對象可以是物，也可以是事。工業(yè)設(shè)計的本質(zhì)是重組知識結(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)人類社會健康、合理、可持續(xù)生存發(fā)展的需要。設(shè)計是除科學(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)計對象和范疇的表述過于寬泛和抽象。憑借工業(yè)設(shè)計的專業(yè)知識，即使通過跨學(xué)科協(xié)同設(shè)計，也無法對整個產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行設(shè)計，超越了工業(yè)設(shè)計的本體范疇。而指出，工業(yè)設(shè)計是產(chǎn)品的人性化設(shè)計，也是產(chǎn)品的文化設(shè)計，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。該論述相對具體，指出了工業(yè)設(shè)計的對象或范疇是產(chǎn)品設(shè)計，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)計辭典》中關(guān)于工業(yè)設(shè)計的表述為:工業(yè)設(shè)計是為工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計］。由此可見，工業(yè)設(shè)計的范疇是客觀的、具體的，其主要對象是批量生產(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，同時在工業(yè)設(shè)計活動中要融入對社會、人文、生態(tài)等方面的哲學(xué)思考。工業(yè)設(shè)計主要側(cè)重在人機(jī)關(guān)系的研究上，這是與機(jī)械設(shè)計的主要區(qū)別

2工業(yè)設(shè)計的方法

科學(xué)方法論大體分為4個層次:經(jīng)驗層、一般方法層、具體方法層及哲學(xué)層。社會及生產(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)與社會科學(xué)的交叉，為現(xiàn)代設(shè)計方法提供了新的理論支持。工業(yè)設(shè)計方法屬于科學(xué)方法論的范疇，主要研究工業(yè)設(shè)計中的3個基本問題: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?，F(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)的研究為工業(yè)設(shè)計的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2．1一般方法

廣義上講，設(shè)計方法是設(shè)計思維的反映。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、缺點列舉法、形態(tài)矩陣法、希望點列舉法、KJ法、逆向發(fā)明法、TRIZ法等。工業(yè)設(shè)計常用的一般方法有:功能論設(shè)計方法、以用戶為中心的設(shè)計方法、設(shè)計調(diào)查法、商品化設(shè)計方法、人性化設(shè)計方法、系統(tǒng)論設(shè)計方法等。

2．2具體方法

工業(yè)設(shè)計的研究重點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(yè)設(shè)計的研究帶來了一定的困難。但是隨著計算機(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)展起來的一項將用戶感覺與意向轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)的支持技術(shù)與方法，最早由馬自達(dá)汽車集團(tuán)前會長山本健一于1986年首次提出，近年來成為國內(nèi)外工業(yè)設(shè)計的研究熱點。感性工學(xué)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(chǎn)品造型要素的對應(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)床色彩為對象，進(jìn)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(shù)控機(jī)床二維色彩意向感知空間，提出了色彩輔助設(shè)計過程的模型框架。運用感性工學(xué)技術(shù)將消費者對產(chǎn)品的材料感性認(rèn)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(zhì)感意向進(jìn)行研究，建立了由感官評價因子和效用因子構(gòu)成的二維材料質(zhì)感意向認(rèn)知空間，并在實際設(shè)計中進(jìn)行了驗證。研究了產(chǎn)品設(shè)計中用戶感知意向的思維結(jié)構(gòu)，以太陽鏡外觀設(shè)計為例，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個子意向的最優(yōu)組合。感性工學(xué)技術(shù)為產(chǎn)品設(shè)計過程的量化提供了理論基礎(chǔ)，是一種典型的科學(xué)設(shè)計方法。

2．2．2面向產(chǎn)品族的工業(yè)設(shè)計方法

產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計是一個反復(fù)迭代和細(xì)化的過程。為實現(xiàn)面向不同需求的系列化或具有更大變形能力的產(chǎn)品，面對產(chǎn)品的大規(guī)模定制設(shè)計，有學(xué)者提出了面向產(chǎn)品族的工業(yè)設(shè)計方法。提出并討論了產(chǎn)品族和產(chǎn)品族DNA的概念，對產(chǎn)品族工業(yè)設(shè)計與工程設(shè)計進(jìn)行了對比，提出了產(chǎn)品族設(shè)計DNA的關(guān)鍵技術(shù)和研究方法，利用該方法對電話機(jī)產(chǎn)品族外形生成進(jìn)行了研究。分析了工業(yè)設(shè)計產(chǎn)品族本體知識的表示結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品族設(shè)計DNA的遺傳與變異等，闡述了其中的關(guān)鍵技術(shù)，并對眼鏡產(chǎn)品族設(shè)計DNA進(jìn)行了研究和探討。利用計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計手段對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了產(chǎn)品族造型設(shè)計的實踐研究。面向產(chǎn)品族工業(yè)設(shè)計方法是企業(yè)競爭的有效手段，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基于知識整合的工業(yè)設(shè)計方法

工業(yè)設(shè)計是知識密集型的創(chuàng)造活動。設(shè)計知識作為企業(yè)或設(shè)計師的無形財產(chǎn)，對知識系統(tǒng)的有效管理可在產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮重要的作用。對機(jī)床工程師的設(shè)計思維及所需知識體系進(jìn)行了分析，建立了數(shù)控機(jī)床工業(yè)設(shè)計知識的獲取和表達(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)計知識和用戶知識的提取作為獲取工業(yè)設(shè)計知識的方法，提出了為用戶解決數(shù)控機(jī)床工業(yè)設(shè)計問題的知識系統(tǒng)模型。進(jìn)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(tǒng)的知識處理模型、功能模塊和設(shè)計流程，構(gòu)建了具有知識輔助功能的數(shù)控機(jī)床工業(yè)設(shè)計系統(tǒng)。提出了知識驅(qū)動的產(chǎn)品設(shè)計情境研究方法，提出了知識轉(zhuǎn)移的交流模型和旋轉(zhuǎn)模型，探討了基于知識的產(chǎn)品建模技術(shù)、推理求解技術(shù)、感性意向評價技術(shù)和知識庫技術(shù)等。對設(shè)計知識重用的產(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)建知識地圖的方法，建立了具有不同抽象粒度的設(shè)計過程模型，搭建了相關(guān)的知識地圖框架。

2．2．4計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計方法

計算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為現(xiàn)代設(shè)計方法提供了新的媒介和工具，在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計中發(fā)揮著重要作用。大多數(shù)產(chǎn)品設(shè)計都離不開計算機(jī)技術(shù)的支持。隨著計算機(jī)軟、硬件的日益成熟及CAD/CAM技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(CAID)技術(shù)已成為工業(yè)設(shè)計、先進(jìn)制造等領(lǐng)域的研究熱點。CAID是在計算機(jī)及其相應(yīng)軟件系統(tǒng)的支持下，進(jìn)行工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的各種創(chuàng)造性活動。采用CAID技術(shù)可大大提高產(chǎn)品的整體設(shè)計質(zhì)量。當(dāng)前，國內(nèi)外對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、造型參數(shù)化設(shè)計、草圖設(shè)計等)、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)及高新技術(shù)(虛擬現(xiàn)實、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、并行設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、基于VR的產(chǎn)品設(shè)計)等方面，在一些工程設(shè)計軟件(如UG，CATIA，EDSUnigraphics等)中都提供了工業(yè)設(shè)計模塊，為工業(yè)設(shè)計與工程技術(shù)的協(xié)同提供了平臺。隨著技術(shù)發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計在信息化的基礎(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)計中，設(shè)計師緊靠隱性的知識經(jīng)驗和定性判斷已不能滿足設(shè)計需求和設(shè)計過程的需要，而采用科學(xué)的、定量的、精確的研究方法是工業(yè)設(shè)計方法學(xué)的發(fā)展趨勢。借鑒自然科學(xué)的研究方法，運用現(xiàn)代科技成果，結(jié)合人文學(xué)科相關(guān)知識進(jìn)行多學(xué)科協(xié)同化、交叉化研究已成為工業(yè)設(shè)計的主要方法。也有學(xué)者認(rèn)為，現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計是一個系統(tǒng)工程的設(shè)計。

2．3哲學(xué)方法

從事理學(xué)的角度闡述了工業(yè)設(shè)計的系統(tǒng)方法，認(rèn)為設(shè)計事理學(xué)是針對設(shè)計的內(nèi)在目標(biāo)，對外在因素有意識、動能、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)計的方法，作為一種哲學(xué)思考，對工業(yè)設(shè)計有一定的啟示作用和參考價值。但遺憾的是，僅從哲學(xué)層面定義工業(yè)設(shè)計的方法過于片面。

3工業(yè)設(shè)計的發(fā)展趨勢

(1)并行設(shè)計、協(xié)同設(shè)計是工業(yè)設(shè)計的發(fā)展趨勢之一。工業(yè)設(shè)計領(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)計走向統(tǒng)一平臺，設(shè)計師與工程師進(jìn)行協(xié)同工作;(2)綜合化是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計發(fā)展的另一大趨勢。隨著用戶需求的多樣化及大規(guī)模設(shè)計定制服務(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)計必將成為工業(yè)設(shè)計發(fā)展的方向，未來的工業(yè)設(shè)計將朝著多元化、更優(yōu)化、一體化的方向發(fā)展;(3)隨著人們對社會、生態(tài)問題的日益關(guān)注，生態(tài)設(shè)計或綠色設(shè)計是工業(yè)設(shè)計發(fā)展的必然選擇。綠色設(shè)計包括面向再生的設(shè)計、面向裝配的設(shè)計、面向生命周期的評估設(shè)計及基于低技術(shù)的可持續(xù)設(shè)計等;(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)計技術(shù)等將成為工業(yè)設(shè)計的主要支撐技術(shù)，利用這些先進(jìn)技術(shù)，工業(yè)設(shè)計的研究層次將大大提高;(5)面向人文關(guān)懷、面向更優(yōu)化社會服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計思想也將成為工業(yè)設(shè)計關(guān)注的方向。

4結(jié)束語

工業(yè)設(shè)計對象、目的、范疇、方法及趨勢的研究構(gòu)成了工業(yè)設(shè)計的本體論、認(rèn)識論和方法論，對其研究有助于構(gòu)建科學(xué)的工業(yè)設(shè)計理論體系，對于提升我國制造業(yè)的生命價值、完善產(chǎn)業(yè)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(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