基于數學模型的工業設計策略化方法

摘 要：我國的工業設計在目前階段的發展依然未有較大突破，未能獲得社會的廣泛認可是其中主要的原因。對于設計從業者而言需要積極調整策略，對自身工作方式方法進行改進，以期獲得社會的普遍認可。本文通過分析形成困局的主要原因，同時借鑒西方經濟學發展的經驗，結合工業設計交叉學科的特點，提出在設計過程中引入量化的數學模型，使設計工作變得有理有據，直觀可考，改變人們對以往設計活動隨意性、模糊性的印象，此方法對使社會理解工業設計的具體內涵具有積極的推動作用。

關鍵詞：工業設計;數學模型;策略化

0 引言

2015年10月，國際設計組織WDO在第29屆年度代表大會上發布了對工業設計的最新定義：工業設計的目的是在于引導創新、促進商業成功及為人類提供更高質量的生活，它是一種將策略性解決問題的過程應用于產品、系統、服務及體驗的設計活動。

值得注意的是，國際設計組織自1957年成立至今，已對“工業設計”這一名詞概念進行了四次定義。可見工業設計的定義隨著社會的發展其內涵在不斷拓展和豐富，從側面反映出工業設計是與人類社會的發展緊密相連的學科。

1 現有困境

與西方發達的研發制造體系相比，工業設計在我國的發展之路就顯得較為艱辛。究其原因主要有以下四點：

1.1 設計教育不足

工業設計是交叉性學科，高校課程設置缺乏交叉性，工程類和藝術類課程分別由不同研究領域的教師講授，學科間缺乏滲透，導致學生不能將所學的知識融會貫通。

1.2 企業缺乏創新動力

一是所具有的條件不足，例如缺乏創新基礎，具有創新意識的企業家、技術人才等;二是動力不足，企業缺乏創新熱情，對傳統經濟增長方式和原有企業發展模式的具有很強的依賴性，致使工業設計無法在企業內形成廣泛的核心競爭力。

1.3 大眾市場意識缺失

傳統教育中設計是一門軟性科學，沒有硬性的評價指標，而國民審美素養相對缺乏，大多是抱著有勝于無，能用就行的態度;其次，收入水平的限制導致價格永遠是制約消費者做出選擇的最重要因素。而傳統的設計方法無法破解這些問題，直接導致設計被輕視和忽略。

1.4 政策缺乏

政府扶持設計往往“隔靴搔癢”，對于真正處在工作一線的設計人員無法產生幫助和激勵，迫使大部分從業人員向業績低頭，有的甚至另謀發展，未能引導設計產業良性發展。

總結以上四點原因我們可以注意到，社會對于工業設計工作內容和作用普遍不具備正確和清晰的認識，如何使設計的本質為人們所理解是設計工作者需要努力的方向。

2 尋求突破

古語有云：他山之石可以攻玉。從西方經濟學的發展歷程我們能夠獲得一定的啟示。

古典經濟學誕生于15世紀，它是西方現代經濟學理論的雛形，但是隨著社會的發展，特別是進入20世紀以后，原有的經濟學理論框架開始無法解釋部分經濟現象，古典經濟學理論進入了一個捉襟見肘的尷尬局面。1970年，保羅·薩繆爾森成功地將數學分析方法引入了經濟學，自此經濟學便進入了一個新的發展層面。新的理論體系不但很好地解釋了當時的經濟現象，并且數學表達本身的邏輯性和簡潔性，幫助人們更好地對經濟關系進行闡述和分析。通過嚴謹化的表達得出一般化或者公理化的結論，有助于不同地域、領域的學者進行交流，并為經濟學理論可靠性的實證檢驗，提供了科學的分析基礎。如今大學的經濟學課程中，數學早已經成為必修科目，數學對于經濟學的重要性不言而喻。可以說，當代經濟學對數學的引入無疑是推動了其發展的進程，使這門古老的學科保持著巨大的活力和效力。

3 建立以模型為支撐的設計體系

在協助設計工作方面，數學模型作為一種思考和解決問題的方法，它既能夠解釋特定現象的現實性態，又能夠預測所研究問題的未來發展狀況，還能夠為處理實際問題提供最優決策和最優解。綜合以上幾點因素，工業設計與數學模型的結合具有現實的意義和廣闊的前景。

工業設計通識模型體系的建立：

首先，引入數學模型須從設計流程著手，為設計工作構建完整的框架體系。完整的設計程序及相關內容如表1所示。

依據完整的設計的流程和步驟，其體系的建立主要有以下四個方面：

第一，建立設計外延模型。此部分針對產品的前期研究的需要，將收集的資料和測量統計的數據與人機工程學、統計學和心理學等學科相結合，通過分析用戶所面臨的主要問題和矛盾，建立適用于推導出產品的需求模型。

第二，建立功能模型。產品是功能的載體，功能是制約設計的決定性因素。這里的功能是一個統稱，具體包含三個方面的內容，即使用功能、功能結構和功能原理。對三個部分的內容分別建立模型，名稱和內容如表2所示。

第三，建立外形模型。外觀模型包含外形遺傳模型和視覺模型兩個方面。其中外形遺傳模型是企業內部對產品更新迭代外形風格變化趨勢的規范模型;視覺模型是將產品外觀的點線面元素、色彩和材質基于參數化的模型進行規劃，生成優化排布和組合的可控模型。

第四，建立產品用戶—產品—生產評價模型。對于完成設計后的產品還需要進行反饋驗證，這里將用戶、產品和生產三個方面進行綜合評價，分別建立用戶的使用體驗量化模型，設計技術性和美學性量化模型，生產工藝難易度和制造成本的量化模型。將三類模型量化數據賦權累計獲得產品總評分，針對不足之處不斷改進以獲得更高的評分從而得到更優化的產品。

由上述過程中的多元模型控制下誕生的產品不但具備科學性和完備性，更易于展示設計工作的內涵和實質形象。

4 結語

對工業設計及其流程的模型化，究其本質是對用戶、產品及其使用方式的量化和具象化，它可以將設計過程中不被大眾觀察到的工作內容和目的以定性、定量化的模型的形式進行展示，使客戶和大眾對設計獲得一個可以理解的、具象化的感知，從而幫助修正工業設計在人們認知中的不確定性與偏差性。

參考文獻：

[1] 王曉紅.制約我國工業設計發展的因素及政策建議[J].中國經貿，2010（06）：77-79.

[2] 王鈺涵.論西方經濟學史上的三次重大變革[J].商，2015（04）：126.

[3] 侯可新.產品設計程序與方法[M].合肥工業大學出版社，2014.

[4] 劉曉冰，董建華，孫偉.面向產品族的建模技術研究[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2001（07）：636-640.

[5] 劉弘，劉希玉.支持外觀造型創新設計的進化計算方法[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2006?（01）：101-107.

作者簡介：周偉（1992—），男，江蘇無錫人，研究生在讀，研究方向：工業設計。