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1工业设计与工程设计及其衔接问题
1.1工业设计与工程设计
1)工业设计主“外”,工程设计主“内”工业设计关注更多的是产品的外形,功能的设计规划,基本相当于设计蓝图。而工程设计则是把设计蓝图变成实物的途径,加上后续的制造,蓝图即可变成实物产品。
2)工业设计重“感觉”,工程设计重“技术”工业设计研究核心是人—产品—环境之间的相互关系及作用,关注的是人能用产品做什么,产品会对人带来什么感觉与影响,与环境的作用等;工程设计研究的核心是如何把某一产品变成具体的工程图纸以便生产,需要工程技术理论与经验。
3)工业设计人员与工程设计人员思维方式及知识结构不同由于关注点不同,工业设计人员要具备较强的想象力、创造力及表现力,来表现产品的外在形式;但工程设计人员需要更多的逻辑推理能力及运算能力,来实现产品的内在结构及功能实现。知识结构方面,从我国过去的教育体系来看,工业设计与工程设计大都是分割开来的,两个领域互不理解,造成了工业设计与工程设计衔接困难。近年来,教育体系上虽有改善,但是专业教育依然存在本质区别。
1.2设计衔接的重要性
产品开发过程中实际成本估算如图1所示,对于产品生命周期有限而又竞争激烈的产品来说,延迟六个月上市的产品损失是可怕的,大约占据所有利润的33%;如果不得已而必须降价10%,则会损失15%的利润;若超出成本10%,损失大约是4%,研发成本高出50%,总利润才降低2%。由此可见,在以上因素中,损失利润最大的因素是没有按计划准时完成任务,产品开发中任何环节延误开发周期都会造成很大的损失。由此可见,工业设计和工程设计的确存在专业鸿沟,但是,产品是特定的,是工业设计和工程设计结合的产物。如果工业设计与工程设计的衔接不畅,会造成严重后果:
1)衔接不畅会直接影响产品的开发周期,增加产品的开发成本。
2)衔接不畅会造成工业设计与工程设计的不一致。不一致表现在产品效果图在实际工程设计及后续加工中加工不出来或者成本太高;或者工业设计人员和工程设计人员对某些形态特征理解不同,造成产品效果图与实际产品相差甚远,最终影响产品质量。工业设计与工程设计衔接的程度高低,直接影响着产品的品质、产品推向市场的时间,最终影响着产品的生命力。
1.3传统设计中不利于衔接因素探讨
1)工业设计人员设计中缺少工程技术知识与经验支持,造型产品不利于后期制造加工受思维方式及知识体系影响,工业设计人员往往把精力集中在标新立异的产品形态上,在此过程中,工程技术人员没有及时参与进来,或者工业设计人员缺乏与工程技术人员沟通,有可能造成产品的某些特征过于异形,加工代价高昂或者难以加工;也可能由于受力、刚性等问题造成产品的结构无法顺利实现产品的功能,致使设计方案反复修改,延长产品开发周期。
2)计算机技术在设计衔接应用中还不够成熟现代产品设计及制造依赖于计算机技术。目前工业设计师设计产品所采用的软件系统与工程设计师所采用的软件系统大部分都是相互独立的,软件系统之间数据沟通还不能无缝衔接,产品形态转换工程中有部分数据丢失,偶尔会造成设计概念的“走形”。
2设计衔接应对措施的提出与探讨
随着云技术的出现,云制造与云设计的概念被相继提了出来并逐渐得到应用,产品的设计及制造更加依赖新技术,云设计系统与云制造系统整合,为设计衔接铺平了道路。
2.1云设计概念
所谓云设计应当是面向云制造,融合现代设计、信息化制造、云计算、物联网、智能化、绿色化和情感化等技术于一体的产品服务设计。云设计是现代设计的一种新模式。
2.2云制造概念
云制造是一种利用网络和云制造服务平台,按用户需求组织网上制造资源(制造云),为用户提供各类按需制造服务的一种网络化制造新模式。云制造技术将现有网络化制造和服务技术同云计算、云安全、高性能计算、物联网等技术融合,实现各类制造资源(制造硬设备、计算系统、软件、模型、数据、知识等)统一的、集中的智能化管理和经营,为制造全生命周期过程提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的、优质廉价的各类制造活动服务。
2.3云环境中工业设计与工程设计衔接探讨
工业设计所侧重的功能划分、产品外观形态、材料、装饰,工程设计所侧重的产品功能实现、运行原理及结构、工艺公差装配力学校核等,在云环境中,可以将以上相关因素通过以下三个方面的相关优化进行较好的融合。
2.3.1设计方法方面
1)采用面向装配(DFA)、面向制造的设计(DFM)面向装配与制造的设计要求设计人员在设计前期要全面地考虑下游设计,同时利用工程技术元素来创新产品的造型,利用外观结构的创新带动产品造型的创新,这不仅有利于提高产品可靠性、可维护性、美观性、用户友好性等,而且更利于设计与制造的衔接。
2)以产品材料为工业设计和工程设计的衔接点进行设计材料是产品的物质体现基础。工程设计人员考虑的主要是材料的硬度、强度、表面特性等,然而工业设计人员对材料的力学与化学性能只是感性认识,他们主要考虑的是材料肌理对产品形态的感觉。在产品设计中,工程设计人员与工业设计人员对才材料的认识、选择统一起来有助于提高产品的造型美、可靠性、可加工性。
2.3.2设计工具方面
CAD技术及云技术的发展,使得工业设计相关软件和工程设计相关软件结合更加紧密,为工业设计和工程设计的衔接打下了坚实的基础。当今世界先进的工业设计软件Alias能够支持大型工程软件UG、CATIA、Pro/E等的数据信息,产品设计模型可以直接被工程设计软件读取,降低或者避免模型转换过程中的数据丢失,工业设计人员设计的产品模型就不会被工程设计人员在产品形态方面产生误解,而且能够针对具体模型进行沟通,及早发现设计中存在的问题,降低设计过程中反复修改的成本,异地协同设计得以实现,设计衔接会更加顺畅。
2.3.3设计人员知识方面
工业设计与工程设计衔接不畅的最直接表现就是相关人员在设计过程中沟通、认识存在差异。在云环境中,丰富全面的知识资源以及方便快捷的即时沟通,可以使得工业设计人员轻易搞懂工程设计人员的思路及想法,工程设计人员同样即时理解工业设计人员的理念,形成无差异认识,避免设计冲突。
3结束语
计算机及互联网技术发展到如今,云才是真正资源共享的核心。我们研究云设计及云制造会发现,工程设计与工业设计脱节的根本原因即是资源信息流通不畅造成的,在云环境中,通过设计与制造资源的共享,设计方法与设计工具基于云理论的改进,强化设计人员的有效沟通,即可使工程设计、工业设计顺利的衔接起来。
作者:李立伟 吴超 朱茹敏 单位:郑州轻工业学院机电工程学院