1.3 CAID與工業(yè)設計

新技術在工業(yè)設計領域的直接應用主要表現(xiàn)在計算機的應用上。計算機對工業(yè)設計的影響是非常廣泛而深刻的，以計算機技術為代表的高新技術開辟了工業(yè)設計的嶄新領域，工業(yè)設計本身也高科技化了。隨著計算機軟硬件技術的日新月異和計算機圖形學、計算機輔助設計、多媒體、虛擬現(xiàn)實等技術的發(fā)展以及CAD、CAM應用的逐步深入，現(xiàn)代工業(yè)設計理論與方法研究有了長足的進步，計算機輔助工業(yè)設計技術便成為CAD、CAM、先進制造技術與自動化技術領域的研究熱點之一。

CAID的發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段，即工業(yè)設計計算機化和計算機輔助工業(yè)設計兩個階段。1980年美國工業(yè)設計師學會（IDSA）在全國會議上將計算機輔助工業(yè)設計技術引入工業(yè)設計領域，1988年IDSA召開的世界設計大會指出CAID是計算機輔助設計與計算機動畫的結(jié)合，這預示著CAID時代的迅速到來。

（1）工業(yè)設計計算機化

在計算機切入工業(yè)設計的早期階段，計算機實質(zhì)上是傳統(tǒng)工具的一種延伸，計算機出現(xiàn)以后，設計師用AutoCAD取代針管筆與平行尺，用Corel Draw或Photoshop代替麥克筆、噴筆。事實上，不管是AutoCAD還是Photoshop都不過是舊工具的一種延伸，因為整個設計的流程并沒有因此而改變，以往作業(yè)流程中容易發(fā)生的錯誤，還是會發(fā)生。對整個設計步驟并沒有太大的影響。所以，“以計算機來簡單取代傳統(tǒng)的工具只能稱之為工業(yè)設計計算機化，還談不上計算機輔助工業(yè)設計。”

后來由于計算機軟硬件和圖形圖像技術的發(fā)展，開始用三維動畫類軟件來進行產(chǎn)品設計。不得不承認這類軟件的應用，對產(chǎn)品設計表達有了很大程度的改進，從中我們可以得到照片質(zhì)量的逼真效果圖，也可以在計算機里面從多個角度觀察產(chǎn)品模型。但這類軟件并沒有精確的數(shù)據(jù)輸入與輸出，模型更多的是憑感覺或者是大體的比例關系建立的，同制造也沒有良好的數(shù)據(jù)接口，不能直接面向生產(chǎn)，除了能更好地表達設計師的構(gòu)思以外，工業(yè)設計的流程依舊沒有發(fā)生什么變化。在這個階段，工業(yè)設計也沒有發(fā)生本質(zhì)的變化。

（2）計算機輔助工業(yè)設計

參數(shù)化設計與特征建模技術在設計軟件中的應用和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，使計算機在工業(yè)設計領域的應用發(fā)生了根本性的變化。參數(shù)化設計與特征建模技術使設計能夠直接面向生產(chǎn)，網(wǎng)絡技術的發(fā)展給設計的交流提供了可能。新技術的出現(xiàn)必然引發(fā)觀念的變革，工業(yè)設計發(fā)生了質(zhì)的變化。這是計算機在工業(yè)設計領域應用的轉(zhuǎn)折點。

基于特征的設計技術是一種面向產(chǎn)品制造全過程，描述信息和信息關系的產(chǎn)品數(shù)字建模方法。隨著CAD技術的發(fā)展，基于約束的實體造型技術已經(jīng)成熟起來，并以此為基礎開發(fā)出了先進的新一代實體造型軟件，如Pro-e、I-Deas、Solidworks等，都是這種技術的典型代表。

設計的主要目的是要盡快將所設計的商品量產(chǎn)銷售，量產(chǎn)工作的完成需要經(jīng)過結(jié)構(gòu)設計、原型樣機、開模，最后量產(chǎn)。因此設計師所設計的成果，是否具有生產(chǎn)性并為工程人員所應用，是很重要的。計算機軟硬件的發(fā)展為工業(yè)設計實現(xiàn)這一目的提供了很好的便利性。Pro-e、Solidworks等軟件為設計與生產(chǎn)之間提供了良好的接口，它們從產(chǎn)品的構(gòu)思、完善到生產(chǎn)加工都做到了高度的專業(yè)化和規(guī)范化。在前期的建模、造型上它能以參數(shù)化的形式，方便地生成曲面、倒角等，這是其他軟件難以做到的；在后期的工程設計方面，它能自動優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料和工藝，完成由CAD到CAM的轉(zhuǎn)換。

這類設計軟件既能將設計者的思想真實地反映出來，又可以借助其系統(tǒng)參數(shù)算出體積、面積、重量等特征。圖1-5是筆者用參數(shù)化軟件做的一個洗發(fā)膏瓶。當時的要求是瓶子的容量（包括瓶口部分）正好是200mL，且必須做出實物模型。采用的是Solidworks軟件，最后是用快速成型加工技術，全部時間不到兩天。瓶子的容積要求對于傳統(tǒng)的設計方式來說是難以達到的。

由于計算機輔助設計的出現(xiàn)，工業(yè)設計的方式發(fā)生了根本性的變化，這不僅體現(xiàn)在用計算機來繪制各種設計圖，用快速的原型技術來替代油泥模型，或者用虛擬現(xiàn)實來進行產(chǎn)品的仿真演示等，而且更重要的是建立起一種并行結(jié)構(gòu)的設計系統(tǒng)，將設計、工程分析、制造三位一體優(yōu)化集成于一個系統(tǒng)，使不同專業(yè)的人員能及時相互反饋信息，從而縮短開發(fā)周期，并保證設計、制造的高質(zhì)量。“這些變化要求設計師具有更高的整體意識和更多的工程技術知識，而不是僅僅局限于效果圖表現(xiàn)。”

計算機輔助工業(yè)設計使CAID-CAE-CAM的技術平臺一體化，促進了設計技術走向綜合。