1.3 CAID与工业设计

新技术在工业设计领域的直接应用主要表现在计算机的应用上。计算机对工业设计的影响是非常广泛而深刻的，以计算机技术为代表的高新技术开辟了工业设计的崭新领域，工业设计本身也高科技化了。随着计算机软硬件技术的日新月异和计算机图形学、计算机辅助设计、多媒体、虚拟现实等技术的发展以及CAD、CAM应用的逐步深入，现代工业设计理论与方法研究有了长足的进步，计算机辅助工业设计技术便成为CAD、CAM、先进制造技术与自动化技术领域的研究热点之一。

CAID的发展经历了两个阶段，即工业设计计算机化和计算机辅助工业设计两个阶段。1980年美国工业设计师学会（IDSA）在全国会议上将计算机辅助工业设计技术引入工业设计领域，1988年IDSA召开的世界设计大会指出CAID是计算机辅助设计与计算机动画的结合，这预示着CAID时代的迅速到来。

（1）工业设计计算机化

在计算机切入工业设计的早期阶段，计算机实质上是传统工具的一种延伸，计算机出现以后，设计师用AutoCAD取代针管笔与平行尺，用Corel Draw或Photoshop代替麦克笔、喷笔。事实上，不管是AutoCAD还是Photoshop都不过是旧工具的一种延伸，因为整个设计的流程并没有因此而改变，以往作业流程中容易发生的错误，还是会发生。对整个设计步骤并没有太大的影响。所以，“以计算机来简单取代传统的工具只能称之为工业设计计算机化，还谈不上计算机辅助工业设计。”

后来由于计算机软硬件和图形图像技术的发展，开始用三维动画类软件来进行产品设计。不得不承认这类软件的应用，对产品设计表达有了很大程度的改进，从中我们可以得到照片质量的逼真效果图，也可以在计算机里面从多个角度观察产品模型。但这类软件并没有精确的数据输入与输出，模型更多的是凭感觉或者是大体的比例关系建立的，同制造也没有良好的数据接口，不能直接面向生产，除了能更好地表达设计师的构思以外，工业设计的流程依旧没有发生什么变化。在这个阶段，工业设计也没有发生本质的变化。

（2）计算机辅助工业设计

参数化设计与特征建模技术在设计软件中的应用和网络技术的发展，使计算机在工业设计领域的应用发生了根本性的变化。参数化设计与特征建模技术使设计能够直接面向生产，网络技术的发展给设计的交流提供了可能。新技术的出现必然引发观念的变革，工业设计发生了质的变化。这是计算机在工业设计领域应用的转折点。

基于特征的设计技术是一种面向产品制造全过程，描述信息和信息关系的产品数字建模方法。随着CAD技术的发展，基于约束的实体造型技术已经成熟起来，并以此为基础开发出了先进的新一代实体造型软件，如Pro-e、I-Deas、Solidworks等，都是这种技术的典型代表。

设计的主要目的是要尽快将所设计的商品量产销售，量产工作的完成需要经过结构设计、原型样机、开模，最后量产。因此设计师所设计的成果，是否具有生产性并为工程人员所应用，是很重要的。计算机软硬件的发展为工业设计实现这一目的提供了很好的便利性。Pro-e、Solidworks等软件为设计与生产之间提供了良好的接口，它们从产品的构思、完善到生产加工都做到了高度的专业化和规范化。在前期的建模、造型上它能以参数化的形式，方便地生成曲面、倒角等，这是其他软件难以做到的；在后期的工程设计方面，它能自动优化产品结构、材料和工艺，完成由CAD到CAM的转换。

这类设计软件既能将设计者的思想真实地反映出来，又可以借助其系统参数算出体积、面积、重量等特征。图1-5是笔者用参数化软件做的一个洗发膏瓶。当时的要求是瓶子的容量（包括瓶口部分）正好是200mL，且必须做出实物模型。采用的是Solidworks软件，最后是用快速成型加工技术，全部时间不到两天。瓶子的容积要求对于传统的设计方式来说是难以达到的。

图1-5 洗发膏瓶模型制作

由于计算机辅助设计的出现，工业设计的方式发生了根本性的变化，这不仅体现在用计算机来绘制各种设计图，用快速的原型技术来替代油泥模型，或者用虚拟现实来进行产品的仿真演示等，而且更重要的是建立起一种并行结构的设计系统，将设计、工程分析、制造三位一体优化集成于一个系统，使不同专业的人员能及时相互反馈信息，从而缩短开发周期，并保证设计、制造的高质量。“这些变化要求设计师具有更高的整体意识和更多的工程技术知识，而不是仅仅局限于效果图表现。”

计算机辅助工业设计使CAID-CAE-CAM的技术平台一体化，促进了设计技术走向综合。