试论感性工学产品造型设计中的概念设计

摘要：工业设计不仅仅是一门富于“行”的学科，更是富于“思”的学科。在感性的工学产品设计中，不仅仅要谈设计程序与设计方法等涉及“怎么做”这一“行”的方法论问题，更要论“为什么要这么做”。往往背离目的的设计活动无论在其后的设计实践中如何精彩与动人，都是失败的。本文对工学产品造型设计中的概念设计从其本质、特性做了一一阐述，最后讲述如何进行概念设计的前期构思与创作，提出探索未来设计的各种可能。

关键词：感性工学 产品造型 概念设计

一、工业设计中的概念设计

工业设计是由英文“Industrial Design”翻译而来，由美国艺术家约瑟夫・西奈尔于1919年首次提出的，是国际上公认的学术用语。1970年国际工业设计学会理事会为工业设计下了一个完整的定义：“工业设计，是一种根据产业状况以决定制作物品之适应特质的创造活动。适应物品特质，不单单指物品的结构，而是兼顾使用者和生产者双方的观点，使抽象的概念系统化，完成统一而具体化的物品形象，即着眼于根本的结构与机能间的相互关系，其根据工业生产的条件扩大了人类环境的局面。”

概念设计起源于德国学者Pahl和Beitz，1984年他们在《Engineering Design》一书中提出了“概念设计”的概念，将概念设计描述为：在确定设计任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案，一部分的设计工作叫做概念设计。在其之后，英国Lancaster大学French教授也在他的《Conceptual Design of Engineers》一书中提到了概念设计，他认为概念设计首先要弄清楚设计的要求和条件，再利用简图形式来表达广义解。

二、概念设计的前期构思与创作

设计理论和方法的研究对概念设计的研究起指导性作用。产品概念设计通常是针对产品的功能、行为和结构。功能是产品实现的用途，行为是产品的工作原理或功能实现方法，结构是产品的构成要素及其组成关系。功能―行为―结构―映射过程是设计信息逐层处理、设计活动逐步细化的过程，这一过程构成了概念设计活动的主要特征，但由于产品概念设计问题的复杂性、产品的多样性和概念设计阶段信息的不完备性，使得这一过程不可避免地遇到两个关键的问题：其一，产品各方面信息及其相互作用的表达或描述（建模问题）；其二，可行方案的生成和选择（推理问题）。

1、建模问题

概念设计的建模问题可以理解为概念产品设计约束及其相互作用的描述，其模型表示方法有语言、几何模型、图（树）、对象、图像等。对于人脑来讲，建模主要是感官的、智能的、可视化的，而对于计算机来说，建模偏于计算和符号处理。

作为建模工具的语言意在将设计形式化，有助于明确地表达人们对于设计的理解。语言通常是由语法来定义，由于其简洁性，语法、语言成为构造设计知识的有效手段。

几何模型应用于产品结构信息的表达，即在计算机中表达二维或三维几何形状。通常几何形状的表达包括：B―rep（边界表达）、CSG（构造实体几何）、变量几何和特征表达等。

图和树是概念设计阶段常用的两种建模工具，可用于从功能、行为、结构等各个方面对产品进行描述。由于图论研究的深入和相对成熟，将图或树用于概念设计具有一定的优越性，不足之处是其缺少类和继承的概念，而这些概念对概念设计是很有用的。

由于篇幅有限，对象、图像这两种建模工具就不一一阐述了。

2、推理问题、自动化问题、产品基因逆向求解问题

概念设计推理问题包括两个方面的内容：一是采用何种合适的方法将用户需求映射到相应的物理空间，即设计方案的生成；二是在若干候选方案中选择最佳设计方案，即设计方案的评价与决策。

设计自动化技术可以降低劳动强度、提高设计效率。概念设计自动化主要包括方案创成和方案综合，其实质是在设计知识库的支持下，实现功能到结构的自动映射过程。由于功能向结构映射存在多样性，即功能对结构的多对多关系，功能对应的每一种结构都有可能是最好的结构，但在概念设计阶段又难以判断孰好孰差。随着计算机在设计领域的广泛应用，设计信息和设计方案成爆炸性增长，如果没有有效的计算机辅助工具的支持，设计者难以快速选出最佳设计方案。针对一个具体方案，还有许多问题需要解决。

基于大量的工程实践和经验总结，产品正向工程积累了丰富的知识和技术，如何获取已有产品的知识和技术，提高自主创新水平，成为设计者必须面对的问题。产品基因逆向求解技术的本质是根据设计对象还原出产品可行的设计过程，最大程度上获取原有的产品的设计知识及关键技术，有利于设计知识获取和重用，为后续产品创新设计打下基础。借鉴生物基因工程思想，研究产品基因逆向求解策略和实现流程，建立产品基因库管理功能信息模型，采用实体关系图描述产品基因库结构，规范、归纳并组织设计知识，为设计知识重用、提高设计效率和设计质量打下基础。

三、概念设计――探索未来设计的各种可能

社会在不断进步的同时，人们对于物质的要求越来越高，现有的一些物质已经无法满足人们的需求。所以概念设计更重要的是，要创造未来更自由更舒适的产品供使用和体验。要能设计更有针对性的产品可供挑选。

概念产品是对未来生活方式的很好探索和创造，人在产品面前始终是具有掌握权和控制权，产品对生活的改变是善意而不惧强迫性，人们可以自由选择自己的使用方式，以符合自身的需求。创造出未来更自由更舒适的产品，从现实出发，从自身的需求出发。未来我们可以寻找概念设计的许多构思方向和创造，比如，遥控控制各种设备的产品创造，有助于发泄压力的产品创造，可供残疾人能正常生活的产品创造等等。

参考文献：

[1]李砚祖.设计研究[M].重庆大学出版社，2011年6月

[2]刘刚田，吉晓民.产品造型设计方法[M].电子工业出版社，2010年8月

[3]钱安明，李东，张琛等.工业产品造型设计[M].合肥工业大学出版社，2009年10月