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浅谈计算机辅助概念设计的现状及发展方向


浅谈计算机辅助概念设计的现状及发展方向 【摘 要】 本文通过全面调研国内外产品设计研究现状,根据概念设计的特点, 探讨了计算机辅助概念设计研究中存在的问题及以后的发展方向。 【关键词】CAD 计算机 CACD 概念设计 CAD 技术在提高设计效率和产品质量等方面贡献巨大,但此时的计算机辅助 设计(CAD)主要解决了在计算和绘图等设计后续阶段对设计者的支持。而对于极 富创造性的早

期方案设计阶段的计算机支持至今没有取得实质性的进展。 而目前 的智能 CAD 系统,所采用的方法的理论基础一般是基于传统的人工智能的知识 表示与推理方法,即逻辑思维为基础,其中多以知识工程和专家系统的方法实现。 创造性如何在方案设计过程中体现一直是困扰设计理论研究工作者的棘手问题。 近年来,随着计算机图形学、多媒体技术、虚拟现实技术的发展以及 CAD/CAM 应用的深入,现代产品概念设计理论与技术的研究有了长足的进步。 计算机辅助概念设计(CACD)已成为 CAD/CAM 和 CIMS 领域的一个研究热点。 CACD 是 CAD 领域的一个重要分支,它涉及设计方法学、人机工程学、人工智能 技术、CAD 技术以及认知与思维学等多种学科的知识。目前,CACD 是一种辅助 性的设计工具, 随着功能的逐步强大, 它必将越来越受到概念设计师的欢迎 , 从而 最终取代传统的 CAD 系统。 一、计算机辅助设计的现状 目前的设计理论研究和设计工具的开发在详细设计、几何设计、制造自动化 方面已经做了大量研究工作 , 开发了很多成熟的工具软件并应用在辅助设计绘 图、设计计算、制造加工、工艺规划等方面,取得了极大的经济效益,例 如,CAD/CAM/CAPP 等方面的工具软件。 但是这些软件技术大都是在拟定了设计 大体方案之后才可以进行的几何设计和工艺设计 , 需要设计者有相当的设计经 验、了解客户期望以及制造工艺和过程,能够成功地进行初期设计(概念设计)。而 经验不足的设计者在概念设计阶段就必须得到各领域有经验设计者的协助,并且 很可能因为某个错误而重复设计,造成很大的成本浪费。所以目前很多学者在概 念设计智能化研究以及概念设计与其它设计工具的集成等方面进行理论和方法 的研究。 在开发辅助工具方面,人们借助人工智能技术和数据库技术来推动概念设计 的智能化。 Adzhiev 提出面向代理的方法,有利于并行设计环境下使各种设计变量 保持高度一致性。Tabel-Bendiab 应用基于实例推理和机器学习的技术,学习设计 实例,并存储起来。Li 利用定性启发式搜索方法,辅助机构的概念设计。在基于计 算机的设计环境方面,Twent 建立了一个机电一体化产品的设计支撑环境,支持多 模型状态。Tomiyama 利用大型数据库建立了一个概念设计开发环境。Sharpe 主 持开发的环境着重于集成,同时利用了超媒体和超文本技术。在国内,有人提出了 基于设计目录的原理方案求解和基于知识的原理方案设计专家系统等方法与技 术的计算机辅助原理方案设计。 许多学者从工程设计方法学中概念设计的定位出 发,提出层次概念模型、基于广义特征的概念模型、工程设计概念模型、基于功 率键图的概念设计等。 许多学者将他们在产品结构设计、装配设计等方面的研究 成果加以拓展,应用在概念设计过程,提出以支持变量特征和概念设计为标志的各 类产品模型,如基于特征关联语义的模型、基于变动特征的模型、信息基因模型、 生成型特征设计模型等建模方法。 机械产品的概念设计的发展方向是计算机辅助实现、智能化设计,但由于产 品概念设计阶段计算机实现的研

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