摘要：工業(yè)設計是一門綜合性學科，其知識體系包括數學、物理學、材料學、工程學、電子學、機械學、色彩學、心理學、美學、傳播學及倫理學等。它在促進經濟發(fā)展，改善人的生活方式等方面發(fā)揮了重要的作用。但究竟什么是工業(yè)設計，一直眾說紛紜。

　　關鍵詞：工業(yè)設計,計算機輔助工業(yè)設計,人機交互

　　2006年國際工業(yè)設計協會理事會(ICSID)給出的定義認為：設計是一種創(chuàng)造性活動，其目的是確立產品多向度的品質、過程、服務及整個生命周期系統，因此，設計是科技人性化創(chuàng)新的核心因素，也是文化與經濟交流至關重要的因素。工業(yè)設計的任務是對結構、組織、功能、表達和經濟關系的發(fā)現和評估，主要表現在：

　　(1)增強全球可持續(xù)化發(fā)展和對環(huán)境的保護;

　　(2)賦予人類社會整體、個人、集體以利益與自由;

　　(3)決定用戶、生產者和市場領導者;

　　(4)不論世界如何全球化，支援文化多樣化;

　　(5)賦予產品、服務、系統與其特性在形式(符號的、語義學)的表達上與內涵的協調(審美的、美學)保持一致。

　　近五十年工業(yè)設計得到了快速發(fā)展，特別是以計算機和通信技術為代表的數字化信息時代的到來，進一步促進了工業(yè)設計的發(fā)展。計算機輔助工業(yè)設計以一種嶄新的面貌進入企業(yè)，改變著企業(yè)傳統的產品研發(fā)過程。

　　一、計算機輔助工業(yè)設計

　　20世紀60年代，隨著計算機圖形理論的創(chuàng)立，計算機輔助設計(CAD)應運而生。隨之而來的是軟硬件的不斷更新和現代工業(yè)的迫切需要，因此計算機輔助設計引入工業(yè)設計，也成為一種必然。工業(yè)迅猛發(fā)展，市場日新月異，產品的更新換代更加迅速，為了獲得競爭的勝利，企業(yè)就需要縮短產品的研發(fā)周期，獲得更好的市場資料，傳統的產品研發(fā)手段已不能滿足這種需求，借助計算機輔助工業(yè)設計(CAID)的技術則可以更加容易滿足這種需求。

　　CAID，即是計算機及其系統集成相關高新科技，輔助產品(工程)或服務工業(yè)設計的現代設計技術，它的技術原理是將設計人員的最佳特性、創(chuàng)造性思維、經驗知識、綜合判斷與決策能力、想象能力、審美能力等，與計算機的強大記憶、信息檢索能力、海量信息高速精確計算與處理能力、易修改設計、虛擬真實顯示、藝術渲染、一定的人工智能、工作狀態(tài)穩(wěn)定且不會疲勞等特性相結合，從而提高設計速度和效率，大大縮短設計周期，保證設計質量，降低設計成本。

　　二、CAID的應用

　　CAID的應用主要是基于數字化平臺實現的，借助CAID，企業(yè)可以大大縮短產品的研發(fā)周期，降低產品的研發(fā)成本，同時能夠保證產品的質量，進而增強企業(yè)的市場競爭力。CAID將科學思維和藝術思維融合在一起，科學的發(fā)明融入了藝術的思維，可使產品外觀和操作更加人性化;將科學思維融入到藝術思維中，可以確保對產品的形態(tài)美及功能美的探求有科學的依據。

　　1、計算機輔助形態(tài)設計

　　計算機輔助形態(tài)設計就是借助計算機軟硬件，通過形態(tài)變化、分割與比例等方法按照形式美法則對產品的造型進行探究，以獲得功能布局合理、操作人性化的技術美。在這個階段，設計師會經常對產品的形態(tài)進行探索，以獲得良好的產品形態(tài)，這必然要求設計師經常對已有的產品形態(tài)進行修改。CAID的參數化功能，便于反復修改尺寸、線型等;具有較強的曲面造型功能;能夠快速地實現基于草圖的三維建模。

　　2、計算機輔助色彩設計

　　色彩對于產品的重要性是不言而喻的，不同人群及地域對色彩的理解不一樣，因此，設計師要根據不同的目標人群在特定的使用情景下使用特定的色彩，同時，特定形態(tài)的產品，也需要特定的色彩才能更加完美地展現產品的特性。計算機輔助設計中的相關軟件一般都有強大的色彩編輯器，及色彩拾取功能，這可以讓設計師方便地選取色彩，進而提高設計師的工作效率，也更加便于對色彩的修改。此外，軟件的色彩數據庫能不時更新，保證了設計的時代性、時尚性。

　　3、計算機輔助人機設計

　　人機工程的主要任務是研究用戶使用產品時的合適尺度關系、操作方式，及使用時的生理反應與心理感受。它的根本目的在于通過對“人-機-環(huán)境”相互影響的研究，創(chuàng)造出一個最合理的“人-機-環(huán)境”系統。

　　人機設計的好壞將直接影響產品的性能及用戶的安全，好的人機設計將有利于產品性能的最佳發(fā)揮，提高生產效率，反之，將威脅用戶的身體健康，給用戶的操作帶來不便，降低生產效率，降低產品人機環(huán)境的綜合性能。隨著計算機輔助技術的發(fā)展，以CAD為代表的三維數字化產品設計技術已成為企業(yè)提高競爭力的重要手段，進而出現了“數字化人機工程”概念，即借助計算機、信息處理技術，利用計算機輔助人機設計軟件系統進行人機設計與評價。如運動型人體模型，它可以用來模擬人體的運動特性，在影視、工程設計、軍事領域具有廣泛的應用，在人機工程領域主要用于對姿態(tài)與動作的分析。

　　4、計算機輔助設計評價

　　借助CAID對設計方案進行評價是提高設計質量的一個重要環(huán)節(jié)。由此，可以判斷各個方案的價值，確定其優(yōu)劣，以便篩選出最佳的設計方案。評價工具的出現，使得設計評價方法和原則具有更強的可操作性。例如利用計算機對產品進行藝術美學的評價和分析，這是CIAD進行評價的一個突出案例。“計算機藝術美評價系統實質上也是個智能專家系統，在系統知識庫中集中了客觀上對某種產品是否美的評價概念，也集中了專家級的藝術美學思想及認識，它在系統推理中確定了評價藝術美的準則，然后進行人機對話對產品的藝術美做出專家級的評價”(汪海波《淺析計算機輔助工業(yè)設計》，載于《安徽工業(yè)大學學報》2005年第4期)。

　　三、計算機輔助工業(yè)設計的人機交互

　　信息在人類社會活動中變得越來越重要，當今社會已從以“技術為核心”變?yōu)橐?ldquo;信息為核心”，這標志著社會的進步，同時，也給設計者帶來了一定的挑戰(zhàn)，即如何將信息正確、及時地傳遞給用戶。這就要求用戶和產品實現無障礙交流，因此才有互動模式的CAID實現。目前，在CAID技術領域，人機交互的研究主要體現在人機界面設計和虛擬仿真設計等方面。

　　1、人機界面設計

　　計算機系統中的人機界面也稱為用戶界面，它介于用戶和計算機之間，是用戶與計算機進行信息傳遞和信息交換的載體，是用戶使用計算機的綜合操作環(huán)境。人機界面中設計師的作用就是處理人與硬件界面和軟件界面的關系，而硬件界面與軟件界面之間的關系則通過計算機技術來解決。目前，人機界面主要研究領域是人機界面模型設計、虛擬界面設計、多感官界面設計和多用戶界面設計等。

　　2、虛擬仿真技術

　　通過計算機硬件系統的虛擬仿真技術，可以對人機關系進行有效的設計、驗證和評估等工作。當前，“虛擬仿真技術的研究主要體現在觸覺反饋、壓力反饋等基礎技術以及人機交互的模擬、人機虛擬環(huán)境的構建等方面”(羅海玉《計算機輔助工業(yè)設計技術綜述》，載于《甘肅科技》2003年第7期)。它是一種高度逼真地模擬人在自然環(huán)境中試聽等主觀行為的人機界面技術。目前，已有很多設備可以用來虛擬仿真設計，如三位空間交互球、力反饋器、數據手套、頭盔顯示器等。虛擬仿真技術在國內目前主要用于軍事領域、航空航天領域，在工業(yè)設計領域的運用還不多。但是，毫無疑問的是虛擬仿真技術必然是工業(yè)設計未來發(fā)展的一個主要方向，借助它可以實現設計過程中任一環(huán)節(jié)的考察與操作，可以幫助設計師快速、真實、有效地實現和修改設計方案，減少不必要的體力與腦力勞動，實現與設計團隊的信息交流和資源共享，進而提高產品研發(fā)的速度，快速及時地抓住市場機遇，提高企業(yè)市場競爭力，獲得巨大經濟效益。

　　結 語

　　借助CAID可以有效地縮短產品的研發(fā)周期，但是，目前CAID技術還不夠成熟，急需進一步研究。從工業(yè)設計本身而言，隨著人工智能、虛擬仿真等技術的不斷發(fā)展，設計師的設計思維也將發(fā)生重大變化，人機交互模式的CAID就將成為未來工業(yè)設計發(fā)展的必然趨勢，更加人性、快捷、真實的人機交互方式將會是CAID中人機交互的必然結果。