小议工业设计的方法及未来方向

1工业设计的范畴

近年来，国内有学者热衷研究工业设计的对象和范畴问题。相关的论说较多。如:指出，工业设计是生活方式的设计，是当代文化的新形式。中指出，工业设计是知识经济社会的方法论，是人类总体文化对工业文明的思想和修正，其对象可以是物，也可以是事。工业设计的本质是重组知识结构、产业链，以整合资源，创新产业机制，引导人类社会健康、合理、可持续生存发展的需要。设计是除科学与艺术之外，人类未来不被毁灭的第3种智慧。

综上，关于工业设计对象和范畴的表述过于宽泛和抽象。凭借工业设计的专业知识，即使通过跨学科协同设计，也无法对整个产业链进行设计，超越了工业设计的本体范畴。而指出，工业设计是产品的人性化设计，也是产品的文化设计，是以满足人的多种需求为目标的技术人性化的创造活动。该论述相对具体，指出了工业设计的对象或范畴是产品设计，目的是为满足人的需求，手段是将技术达到人性化的应用。《设计辞典》中关于工业设计的表述为:工业设计是为工业产品进行设计］。由此可见，工业设计的范畴是客观的、具体的，其主要对象是批量生产的工业产品，是从用户与企业双方的角度解决产品的概念、造型、色彩、结构、功能、人机界面等方面的具体问题，同时在工业设计活动中要融入对社会、人文、生态等方面的哲学思考。工业设计主要侧重在人机关系的研究上，这是与机械设计的主要区别

2工业设计的方法

科学方法论大体分为4个层次:经验层、一般方法层、具体方法层及哲学层。社会及生产力的发展引起了学科的交叉与综合，各种科学方法论也在不断发展，主要有:突变论，信息论，系统论，离散论，智能论，控制论，对应论;优化论，寿命论;模糊论;艺术论等。自然科学与社会科学的交叉，为现代设计方法提供了新的理论支持。工业设计方法属于科学方法论的范畴，主要研究工业设计中的3个基本问题:功能与形式的关系、技术与艺术的关系、宏观与微观的关系。现代设计方法学的研究为工业设计的发展奠定了基础。

2．1一般方法

广义上讲，设计方法是设计思维的反映。目前，世界各国总结出的创造性方法有300余种，包括头脑风暴法、联想法、移植法、缺点列举法、形态矩阵法、希望点列举法、KJ法、逆向发明法、TRIZ法等。工业设计常用的一般方法有:功能论设计方法、以用户为中心的设计方法、设计调查法、商品化设计方法、人性化设计方法、系统论设计方法等。

2．2具体方法

工业设计的研究重点是用户的需求及其与产品之间的映射关系，而用户需求由于涉及到文化、价值观、心理活动等方面的影响，具有一定的模糊性和不确定性，这给工业设计的研究带来了一定的困难。但是随着计算机技术、人工智能、心理学、脑科学、先进制造技术的发展，为工业设计研究用户提供了强大的技术支持。文中将介绍几种较主要的设计技术方法。

2．2．1感性工学技术

感性工学是近年来发展起来的一项将用户感觉与意向转化为产品设计数据的支持技术与方法，最早由马自达汽车集团前会长山本健一于1986年首次提出，近年来成为国内外工业设计的研究热点。感性工学一般采用定量或半定量的方式描述消费者的心理感性意向与产品造型要素的对应关系。述了产品意向的理论体系，阐述了感性意向的研究方法及关键技术，如语义差异、口语分析、因子分析、聚类分析、多维尺度分析、人工神经网络等方法。利用意向尺度的技术方法对数控机床造型进行了研究，得到了造型意向尺度分布图。以数控机床色彩为对象，进行了色彩意向尺度法实验，通过心理量表测量、因子分析和口语分析建立了数控机床二维色彩意向感知空间，提出了色彩辅助设计过程的模型框架。运用感性工学技术将消费者对产品的材料感性认知因素量化，综合运用多元尺度法、聚类分析法、因子分析法等对塑料的质感意向进行研究，建立了由感官评价因子和效用因子构成的二维材料质感意向认知空间，并在实际设计中进行了验证。研究了产品设计中用户感知意向的思维结构，以太阳镜外观设计为例，采用多元自适应回归样条技术构建了产品总意向与造型、色彩、材质及光影等子意向的关系模型，并在Matlab软件中求解了4个子意向的最优组合。感性工学技术为产品设计过程的量化提供了理论基础，是一种典型的科学设计方法。

2．2．2面向产品族的工业设计方法

产品开发设计是一个反复迭代和细化的过程。为实现面向不同需求的系列化或具有更大变形能力的产品，面对产品的大规模定制设计，有学者提出了面向产品族的工业设计方法。提出并讨论了产品族和产品族DNA的概念，对产品族工业设计与工程设计进行了对比，提出了产品族设计DNA的关键技术和研究方法，利用该方法对电话机产品族外形生成进行了研究。分析了工业设计产品族本体知识的表示结构，产品族设计DNA的遗传与变异等，阐述了其中的关键技术，并对眼镜产品族设计DNA进行了研究和探讨。利用计算机辅助工业设计手段对数控机床进行了产品族造型设计的实践研究。面向产品族工业设计方法是企业竞争的有效手段，通过共享通用技术有效缩短了产品的开发周期，既满足了用户的个性化需求，又使企业产品获得统一的家族特征，有效解决了由技术同质化带来的问题。

2．2．3基于知识整合的工业设计方法

工业设计是知识密集型的创造活动。设计知识作为企业或设计师的无形财产，对知识系统的有效管理可在产品开发中发挥重要的作用。对机床工程师的设计思维及所需知识体系进行了分析，建立了数控机床工业设计知识的获取和表达体系，开发了机床的侧面轮廓草图器表达技术。将设计知识和用户知识的提取作为获取工业设计知识的方法，提出了为用户解决数控机床工业设计问题的知识系统模型。进行了以获取知识过程的隐含知识为目的的口语分析实验，提出了基于ICAID系统的知识处理模型、功能模块和设计流程，构建了具有知识辅助功能的数控机床工业设计系统。提出了知识驱动的产品设计情境研究方法，提出了知识转移的交流模型和旋转模型，探讨了基于知识的产品建模技术、推理求解技术、感性意向评价技术和知识库技术等。对设计知识重用的产品外观分类进行了研究，建立了由规范案例构成的8类外观知识框架，可用于建立产品外观案例库，分解产品外观。提出了一种构建知识地图的方法，建立了具有不同抽象粒度的设计过程模型，搭建了相关的知识地图框架。

2．2．4计算机辅助工业设计方法

计算机技术与网络技术的发展，为现代设计方法提供了新的媒介和工具，在现代工业设计中发挥着重要作用。大多数产品设计都离不开计算机技术的支持。随着计算机软、硬件的日益成熟及CAD/CAM技术的不断发展，计算机辅助工业设计(CAID)技术已成为工业设计、先进制造等领域的研究热点。CAID是在计算机及其相应软件系统的支持下，进行工业设计领域的各种创造性活动。采用CAID技术可大大提高产品的整体设计质量。当前，国内外对CAID技术的研究主要集中在辅助造型技术(NURBS曲面设计、造型参数化设计、草图设计等)、人机交互技术(人机界面技术、虚拟仿真技术等)、智能技术(智能CAD、智能设计)及高新技术(虚拟现实、神经网络、遗传算法、并行设计、协同设计、基于VR的产品设计)等方面，在一些工程设计软件(如UG，CATIA，EDSUnigraphics等)中都提供了工业设计模块，为工业设计与工程技术的协同提供了平台。随着技术发展，产品设计在信息化的基础上，将朝着数字化、集成化、网络化及智能化发展，工业设计师与工程师将逐步融合，走向统一化。综上，现代工业设计中，设计师紧靠隐性的知识经验和定性判断已不能满足设计需求和设计过程的需要，而采用科学的、定量的、精确的研究方法是工业设计方法学的发展趋势。借鉴自然科学的研究方法，运用现代科技成果，结合人文学科相关知识进行多学科协同化、交叉化研究已成为工业设计的主要方法。也有学者认为，现代工业设计是一个系统工程的设计。

2．3哲学方法

从事理学的角度阐述了工业设计的系统方法，认为设计事理学是针对设计的内在目标，对外在因素有意识、动能、系统地协调与组织，是人为事物科学的基础。认为，工业设计应提到事理学的高度，从根本上调整人与自然的关系，以寻求人类生存方式更趋健康和合理。该论述仅从宏观层面探讨了设计的方法，作为一种哲学思考，对工业设计有一定的启示作用和参考价值。但遗憾的是，仅从哲学层面定义工业设计的方法过于片面。

3工业设计的发展趋势

(1)并行设计、协同设计是工业设计的发展趋势之一。工业设计领域中，产品的功能与技术原理开发必将与造型、材料、人机界面等方面的设计走向统一平台，设计师与工程师进行协同工作;(2)综合化是现代工业设计发展的另一大趋势。随着用户需求的多样化及大规模设计定制服务的发展，跨自然科学和人文科学等多学科交叉的系统设计必将成为工业设计发展的方向，未来的工业设计将朝着多元化、更优化、一体化的方向发展;(3)随着人们对社会、生态问题的日益关注，生态设计或绿色设计是工业设计发展的必然选择。绿色设计包括面向再生的设计、面向装配的设计、面向生命周期的评估设计及基于低技术的可持续设计等;(4)更智能的CAID技术、先进的CAD/CAE/CAM技术、人机交互及耦合技术、神经网络技术、虚拟仿真技术、感性意向设计技术等将成为工业设计的主要支撑技术，利用这些先进技术，工业设计的研究层次将大大提高;(5)面向人文关怀、面向更优化社会服务系统的设计思想也将成为工业设计关注的方向。

4结束语

工业设计对象、目的、范畴、方法及趋势的研究构成了工业设计的本体论、认识论和方法论，对其研究有助于构建科学的工业设计理论体系，对于提升我国制造业的生命价值、完善产业链有着重要的理论与实际意义。

作者：张磊葛为民李玲玲钟蜀津单位：天津理工大学艺术学院天津理工大学机械工程学院北京盛大博通文化发展有限公司