计算机辅助工业设计的发展状况与趋势

刘世龙 山东省菏泽第一中学人民路校区

从历史发展的角度，计算机技术与人类社会发展关系密切，在21世纪经济全球化和知识经济时代背景下，国家和企业竞争力主要体现在科学技术上，计算机辅助工业设计是科学技术转化为创新产品的重要桥梁，必然成为一种流行趋势，也将为人类社会的发展进步起到一定作用。

1.CAD与CAID概述

利用计算机软硬件系统辅助工程完成设计、分析、修改、显示或输出的一门综合应用技术，即计算机辅助设计技术（CAD）。21世纪以来，CAD技术有了很大发展，并且与工业设计（ID）相融合，形成了计算机辅助工业技术（CAID）。长远来说，CAID作为CAD的分支，其定义为互联网技术下，利用设计理念和理论知识的有机结合来进行一系列的创造性活动的智能化系统。

随着人民物质生活的不断满足，大众对产品的人性化功能愈加关注，对工业设计的要求不断提高，因此计算机辅助工业设计技术具有越来越重的意义，具有推动创新发展、缩短产品生产周期、系统化提高生产效率等作用，提供更多具有创新、环保、优质等特性的工业产品，使产品更加直观和自然，降低工业生产和制造的成本，评估产品存在的缺陷，提高企业利润，促进人民绿色化生活发展。

2.CAID的发展状况

2.1 计算机的辅助造型技术

计算机的辅助造型技术通过计算机表示、控制、分析和输出几何实体的技术，其主要研究包括自由曲面技术和草图设计等。现代曲面技术带来的数据资源和设计保障使得工业产品趋于完善，而草图设计可修复传统CAD技术的弊端，展现在工业产品实体造型上，即更佳的设计感，可高效、低耗完成作图。

2.2 计算机的人机交互技术的发展

人机交互技术是借由计算机输入输出设备达到人与计算机有效对话的技术。CAID对社会文明发展裨益良多，在设计过程中应满足客户的变化性、多样性需求，工业产品的生产之中渐渐融入虚拟用户的多角度设计，人机间交流壁垒渐弱，人机交互技术于CAID的应用价值愈加深远。

2.3 人工智能技术的发展

人工智能可用于模拟、延伸和扩展人的智能，将其运用于工业设计中，可提升创新性设计思维，促进高频率、高效率的人机交互。将CAID应用到人工智能领域，可降低传统智能由于人为操作造成的各类风险。此外，CAID还需要具有创造性的设计思维，可适应时代发展进行创新，使产品的细节问题得以完善，操作技术更加流畅，以提升工业产品的设计质量。因此，人工智能技术是CAID不可或缺的重要技术。

2.4 高新技术的发展

目前，高新技术是一个热门，这就要求在计算机辅助设计工业产品的过程中，要有一部分的高新技术的应用，可将遗传技术、虚拟技术、计算机辅助技术进行结合。在许多领域，高新技术使得产品的模型设计功能多样，类型众多，常见用于室内装潢设计、旅游景区卫生、房屋建筑等领域。与此同时，计算机辅助技术可以帮助设计者充分利用资源，顺应了当下绿色环保的发展理念，促进产业发展和转型。

2.5 3D打印技术的发展

利用数字模型文件、可粘合材料逐层打印构造物体的技术即3D打印技术，涵盖种类多样，如铝材料、石膏材料、橡胶类等材料都可以被运用于此技术中，发展前景巨大。二十年前，3D打印技术开始被出现于国内研究中，逐渐发展到工业应用中，对传统制造业的生产模式产生冲击，可将虚拟模型打印为实体3D模型，已被运用于汽车设计、医疗、土木工程等领域，必将成为现代CAID领域的主流技术之一。

3.CAID的发展趋势

虽然CAID是目前解决工业设计方案的最优选择工具，但仍存在着很大的局限性，如：“如何帮助人们解决创新设计问题”就是一个亟待解决的问题，可从理念、技术、创新等方面进行展望，具体如下：

第一，工程设计和工业设计的核心需保持一致性，尽量做到人机系统的一体化，考虑环保问题，提高新技术，新能源应用率，且时刻保持产品的更新，展示给顾客最先进、最完美的设计产品。

第二，实现人机互动，针对目前国内人机互动功能存在的一些问题，可引进VR技术可以有效解决，升级技术模型，实现高效设计。

第三，辅助技术发展，应当重视各种新兴技术，朝着系统化、多元化的方向发展，及时更新路径，发展模拟功能，逐渐进入各个领域中，进一步为人类的进步作出贡献。

第四，设计方法和产品创新，应当总结各种工业产品的设计外观、理念和工业原理，逐渐形成行业准则，进行设计方法的共享，如鼓励设计者进行产品创新、提高设计者的创新观念。

第五，加强智能技术的应用，优化方案设计、产品制作和评价机制以达到延长产品生命周期的作用，总结各个领域的成功经验，提高产品的内在价值。

4.小结

综上所述，CAID具有的创新化，绿色化，一体化，多元化的核心内涵，未来可利用的领域也会越来越多，进一步促进现代加工技术的发展。先进的制造技术与CAID更会协同发展，使产品开发方式更加丰富，满足客户多元化需求，更好地利用人工智能技术，充分发挥环保、节能、优质的理念，展现我国工业综合实力。