計算機輔助工業設計技術發展狀況與趨勢

鄧莉萍

摘要：隨著計算機的普及其應用領域也日漸廣泛，計算機在各行各業中扮演的角色也愈發重要工業產品設計中亦是如此。計算機的加入不僅節約人力成本提高顧客滿意度，在一定程度上改善產品質量和性能，也能提高工作效率。由此可以看出在工作過程中不僅要制定詳細的產品計劃同時也需要了解當下計算機輔助工業產品設計的發展情況與趨勢，該文從不同角度對此問題進行淺析，首先對計算機輔助工業及設計技術進行簡單的闡述，然后對計算機輔助工業技術發展的現狀進行了研究與分析，最后針對計算機輔助工業設計技術發展趨勢進行了探索。

關鍵詞：計算機;工業設計;發展現狀;發展前景

中圖分類號：TP301? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0200-02

1 計算機輔助工業設計簡介

21世紀的到來，互聯網的興起和海量數據逐漸興起，計算機在社會發展中起到了重要的基礎作用。計算機技術不斷發展的今天，計算機技術已成為社會生活各個領域中不可或缺的一部分，并在社會各個領域中得到了應用。在這一背景下，計算機輔助工業設計也得到了迅速發展，計算機的工業設計（CAID）是一種基于信息技術的數字化、可視化工業設計方法。信息科學、計算機硬件、軟件、信息存儲、通信協議、外部設備和互聯網為科學設計的技術手段，其中它包括信息識別，掃描處理，傳輸，存儲支持，集成和網絡技術。

目前為止制造業的發展越來越受到重視，并在工業設計的要求也越來越高，不僅僅是實用、美觀、環保，更需要社會各界的支持。許多制造企業開始將計算機技術引入到工業設計和計算機應用領域，為用戶提供個性化、多樣化、趣味性的工業設計和生產產品。借助于計算機技術，工業設計不僅能大大提高工作效率，而且能保持產品的新穎性和獨特性。

截至此時工業設計依然還是計算機輔助工業設計的基礎，對傳統的工業技術進行創造與革新。與傳統的工業技術相比，計算機輔助工業設計要先進的多，此外，在改善產品外觀的同時，還對工業產品的性能，操作方式等方面進行了一系列的改進和優化。工業技術發展的核心根本就是要不斷對技術進行創新和完善，在現在這個日益激烈的市場競爭環境中，要想產品不被淘汰，就必須在產品的外觀和結構以及材質加以創新與改革，使其變得更加具有吸引力，吸引顧客前來購買，這樣我們才能在激烈的市場競爭中生存下去，不被其他產品所淘汰。目前，已經有大批的產品通過計算機輔助技術的廣泛應用與推廣，取得了良好的成果，由此，我們可以看出計算機輔助技術發展，已然成為當下勢不可擋的潮流與工業設計的發展形勢。

2 計算機輔助工業設計的發展現狀

20世紀50年代，計算機主要用于科學計算、語言編程和輸出圖像。60年代，計算機輔助技術源于MIT研究的交互制圖項目。但由于當時的硬件成本過高，實現起來并不容易，到了70年代，計算機圖形學的理論知識和應用技術越來越成熟，并在社會發展中得到了廣泛應用。20世紀80年代以后，計算機技術迅速發展，90年代以后，計算機技術不斷完善，向集成化和網絡化方向發展。計算機輔助工業設計（CAID）是多年來工業設計技術與現代技術相結合的產物，它的出現使得工業設計在人類生活的各個領域都得到了迅速發展。利用計算機系統，在工業設計中可以更清晰地表現出一個虛擬的、真實的對象。

鑒于計算機輔助工業設計在工程、美學、經濟等方面的巨大貢獻，以及計算機輔助技術在圖像處理中的重要作用，各高校紛紛開設計算機輔助工業設計專業。他們把電腦技術應用到日常生活中，以提高工作效率。要知道計算機輔助技術并不是獨立存在的，它是為了人類社會文明的進步而誕生的，其主要目的就是為了人類社會文明進步服務，因此在設計的過程中，必須做到時刻保持計算機界面的干凈與整潔，讓每一個客戶都有一種眼前一亮開闊舒適的感覺，只有這樣才能更好地為客戶服務。現在，隨著計算機技術的不斷發展與革新，人們越來越深刻地認識到計算機輔助工業技術在工業設計中的重要性，于是開始加以學習，并把它們廣泛地應用到工業產品的生產中來，比如虛擬用戶多角度溝通設計就是其中之一，它高端的輔助技術設計，不僅打破了傳統技術下人與機器之間的交流障礙與種種問題，并且還使計算機輔助技術中心的虛擬模擬的技術變得更加真實符合實際。從某種程度上講也為促進檢驗產品質量、形成技術系統評價起到了不可或缺的作用。

3 計算機輔助工業設計的實際應用

伴隨著計算機輔助工業設計技術的飛速發展，工業設計和傳統工業相比已經存在許多的優勢。外觀計算機輔助工業設計的出現，深刻地影響著我們的工作和生活。但工業設計的發展不僅依賴于 CAD的類型，還依賴于其他輔助技術，如多媒體技術、人工智能技術、優化技術等，CAD可以將各個設計領域的技術相結合[3]。在我們的生活中，硬件安裝工具的工業設計計算機輔助安裝工具的應用非常重要。裝配工具箱的發展在我國在世界上占有重要地位。但是，傳統的裝配工裝設計過程往往耗時長，但傳統的裝配工具設計過程往往耗時長、程序復雜、精度低。采用計算機輔助工業設計技術，提高了裝配工具設計的精度和效率，彌補了傳統工裝的不足。工業設計也受到了廣泛應用，應用包含建筑設計、水電、街道設計、文物修復等不同領域。

從機械結構上看，用計算機技術對文物的構成進行處理，能直觀地反映出預期的效果。在文物修復過程中，可以利用計算機技術的圖像技術對虛擬文物進行修復，而計算機輔助文物碎片修復是計算機技術在地質災害防治和災后修復中發揮著重要作用，相信在未來，計算機技術覆蓋的領域也會越來越多[4]。

與其他發達國家相比，我國對于計算機輔助技術的研究要相對來說薄弱一些，落后一些了。至今也只有大約20年左右，起步遠遠晚于其他國家。比如說我們現在雖然可以依靠電子信息技術，來建立一些數據模型，但是在虛擬現實技術這一方面和人工智能模型建立這一方面，我們的技術就遠遠達不到那些發達國家的標準，因此還有待提高。

計算機輔助設計需要迅捷的網絡和完善的數據來支撐，只有完善的數據和迅捷的網絡才能使生產出來的產品，具有其他產品所不具備的功能和品牌效應，從而給整個計算機輔助流程的設計奠定一個堅實的基礎，另外還有一點要說的是，曲面設計的出現也使得工業產品的生產細節方面得到良好的改善[5]。

把計算機輔助工業設計應用到工業產品的生產中來，已經成為工業發展的重要趨勢。它不僅大大地超越了以往傳統技術的制約，也合理地解決了一些人工操作帶來的風險和傷害，對整個工業設計都有著十分重要的作用。

實際操作計算機輔助技術需要一個具有創造性思維的系統來完成，我們不能只是在原來的基礎上簡單延伸一下就行，要做到適時創新，對每一個生產出來的工業產品都進行仔細的改善和修正，確保每個細節都沒有問題，從而讓客戶對我們的產品更加滿意。

4 計算機輔助工業設計的發展趨勢

隨著科學技術的飛速發展，計算機輔助工業設計已經成為工業設計的有力工具。近年來，以計算機為基礎的工業設計技術在各行業中得到了廣泛的應用，產品設計是算機輔助設計的核心，而產品設計的概念，則應遵循產品設計應與產品性能相適應，產品設計的最終目標應是產品設計的上市和銷售的原則，產品設計應以此為重點，產品開發應成為時代的潮流。它不僅是產品設計理念的要求，更是計算機輔助工業設計的發展方向。但是，CAD的發展應該從人機交互、生命周期、創新和技術發展等方面進行改進，這樣才能更好地為工業設計服務[6]。

4.1 人機交互

工業設計 CAD是人機交互和計算機技術相結合的產物。實現工業設計中人與機器的完美結合，并不斷完善利用虛擬現實技術進行人機交互，提高了人機交互技術水平。近幾年來，人機交互和語言識別技術越來越重要。

誠然，由于我國的該項技術起步比較晚，研究水平和條件又有所約束和不足，因此在人機互動的過程中，也有一些是經常發生的，比如電腦壞了。這種情況的出現，不僅僅限制了手工操作的順利進行，同時也極大地削減了產品的生產力度和效果，從而導致工業產品生產效率大幅度降低。因此引進VR技術升級三維技術模型，改善人與人機之間的互動方式已經成為必然趨勢。

4.2 生命周期、產品構造并行

技術研究要考慮到過程中的精細研究，產品的生產和成本，以及過程相關生命周期的研究。設計師應協同學習不同領域的設計技能。工業設計 CAD可以提供計算機輔助的內容，利用造型技術、人工智能多媒體技術進行交互、協作等多種技術。提升工業產品設計質量的核心就是要保障產品的使用周期和延長產品的使用壽命，只有這樣才能讓我們生產出來的工業產品得以最大限度的使用。

對產品的研制成本和技術類型進行深入研究與探討，聯合各個領域的專家對工業產品進行發展與創新，延長工業產品的生命周期，共同分享成功的經驗和成果，積極促進智能技術的實施與應用，是計算機輔助工業設計提升產品和技術研發價值的核心所在[7]。

4.3 人工智能

計算機輔助工業設計需要人工智能。人工智能在工業設計領域具有獨特的優勢，而作為一種技術，設計人員必須具備一定的開放性思維和創造性思維，才能通過人機協作完成設計任務。設計師應該運用計算機技術，構思自己的創意，使抽象的東西變得可見。

4.4 發展與創新

隨著新時代的到來，我國經濟水平得到了提高，而計算機技術已經在各個領域中得到了應用，并且計算機CAD已經在各個方面都取得了很好的成績，但是隨著社會的不斷進步和發展，CAD在設計方法和設計過程中還存在著一定的問題，所以我們要不斷的發展和創新，計算機技術作為工業設計的有力工具之一，在某些方面有其局限性。所以， CAD既是設計創新的必然，又是工業設計發展的最終目標，從而保證了計算機輔助設計的可持續性發展。

在未來的計算機輔助工業設計開發中，設計者應深入到技術創新領域，及時、必要地總結出各類產品的設計方法和設計原則，為未來工業設計和計算機輔助設計打下基礎。而后形成一個系統的行業準則，這樣才能更好地確定未來工業設計的發展方向是什么。為了得到更為準確和全面的計算機輔助工業設計技術理論基礎，我們應該及時關注計算機輔助工業技術新方法的研究與開發，共享精確的設計原理和數據，這樣才能促進工業產業的發展[8]。

對產品的設計和管理是工業技術發展的核心。設計者應該在充分的滿足了客戶的需求之后，保持產品設計與理念的高度統一，做到以人為本，使用人機一體化系統，設計出高質量的工業產品，這才是每一位設計者都應當做到的。除此之外，為了加速工業產品市場的流通，也為了貫徹和落實中央綠色環保的發展理念，設計者應當加速開發一些無污染新能源設備和工業產品，這樣既滿足了工業產品質量，也不污染環境。

5 結束語

綜上所述，隨著人們現在生活需求的不斷提高，工業產品的開發和設計也在不斷的提高，這就意味著我們需要不斷地提升工業產品外觀和性能，延長產品的生命周期和使用周期，來滿足當今客戶的多樣化需求。將人工智能技術和高新技術更多的應用融入工業產品的設計中來，這樣不僅能促進計算機輔助工業設計的質量，也能促進工業化產業向新型化產業靠攏。也會吸引更多專業人才參與到計算機輔助工業設計研究當中，進而可以促進工業設計的持續良好發展。另外，對于政府和高校而言，要在計算機輔助工業設計研究方面投入更多的資金和精力，并且要提供這方面的專業人才支持，最終為計算機輔助工業設計的持續發展奠定堅實的基礎。

參考文獻：

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[2] 黃嘉樂.計算機輔助工業設計的現狀與前景[J].科技傳播，2018，10（18）：116-117.

[3] 杜剛佶.淺談工業設計及計算機技術的應用[J].工業設計，2015（4）：111-112.

[4] 關哲，李一丁.淺談計算機輔助工業設計技術的發展[J].經濟技術協作信息，2006（19）：70.

[5] 馬瑞辰.基于計算機輔助工業設計（CAID）技術的分析與研究[J].工業設計，2016（11）：169-170.

[6] 任娟.計算機輔助工業設計發展狀況與趨勢探析[J].才智，2017（16）：263.

[7] 惠琪勛.計算機輔助工業設計中的人機交互[J].電腦知識與技術，2012，8（17）：4244-4245，4267.

[8] 劉友江.計算機輔助工業設計發展的狀況和趨勢研究[J].無線互聯科技，2019，16（12）：114-115.

【通聯編輯：謝媛媛】