楊明彥

(渭南師范學(xué)院 傳媒工程學(xué)院, 陜西 渭南 714099)

高校產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及其實(shí)效性研究

楊明彥

(渭南師范學(xué)院 傳媒工程學(xué)院, 陜西 渭南 714099)

為了解決設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題,提高創(chuàng)新能力,探索產(chǎn)品設(shè)計(jì)現(xiàn)象的產(chǎn)生、發(fā)展以及變化的原因,通過對高校產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè),研究其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)中的實(shí)證效用、分析建設(shè)案例、掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)律、驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)思路、提高實(shí)驗(yàn)室使用效能,對高等學(xué)校產(chǎn)品設(shè)計(jì)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)有一定的借鑒意義。

產(chǎn)品開發(fā); 產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室; 3D打印; 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

高校產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室主要從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)和產(chǎn)品開發(fā)的雙重任務(wù),如何建設(shè)是業(yè)內(nèi)面臨的一個現(xiàn)實(shí)課題。要做到既能完成由淺入深的啟發(fā)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),又能在時代促生中實(shí)現(xiàn)專業(yè)內(nèi)容更新，在新技術(shù)、新材料的出現(xiàn)進(jìn)而應(yīng)用等因素中，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)與創(chuàng)新，這就需要合理科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室配置建設(shè)。

1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是在研究者的高度控制下,對某些設(shè)計(jì)因素做操縱變換以觀其因果關(guān)系。這是一種精心安排的設(shè)計(jì),有著特殊的步驟或程序[1]。對于產(chǎn)品開發(fā)這項(xiàng)工作而言,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的作用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，決定著產(chǎn)品的功用是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),外觀造型的現(xiàn)實(shí)感官是否符合市場審美需求,甚至是設(shè)計(jì)中的“指甲圖”(草圖)是否具備設(shè)計(jì)的可能性等都需要實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。

高校產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展與專業(yè)發(fā)展基本同步,大致經(jīng)過3個構(gòu)建階段。第一次規(guī)模化、專業(yè)化的構(gòu)建是上世紀(jì)50—90年代,由于生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)情況和國家經(jīng)費(fèi)的拮據(jù),實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備主要是進(jìn)行基礎(chǔ)性訓(xùn)練科目,只能完成產(chǎn)品模型的工業(yè)油泥、泥陶塑等實(shí)踐驗(yàn)證;第二次跨越性的建設(shè)是在上世紀(jì)末期的10年間,高校發(fā)展的高速期,高校在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面得到了較大的改觀,產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室增加了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)機(jī)房、產(chǎn)品絲網(wǎng)印工作室、產(chǎn)品陶藝工作室、塑料等材料的模型加工車間等;第三次發(fā)展是實(shí)驗(yàn)室的補(bǔ)充發(fā)展與完善期,新世紀(jì)以來,技術(shù)與藝術(shù)的結(jié)合發(fā)展使得數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用到了我國高校的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)之中,使產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)有了手工制作模型、計(jì)算機(jī)輔助建模等多種實(shí)現(xiàn)手段。

從最初的動手工藝制作到第二階段的藝術(shù)與技術(shù)的結(jié)合再到現(xiàn)今的全面數(shù)字化設(shè)計(jì)為主體都有其相應(yīng)的作用,現(xiàn)在的產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)也是以其不同的作用點(diǎn)為參照進(jìn)行構(gòu)建的。以渭南師范學(xué)院為例,學(xué)院傳媒工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心2009年被確定為陜西省省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,其中產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室部分設(shè)立了3個實(shí)驗(yàn)室,分別是數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品造型制作實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品模型加工實(shí)驗(yàn)室,基本滿足了產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)快速成型、產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、概念模型制作等課程教學(xué)及科研任務(wù)的要求。

2 設(shè)備配置與技術(shù)應(yīng)用

從對國內(nèi)高校產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的研究,結(jié)合國內(nèi)高校對應(yīng)專業(yè)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),并根據(jù)渭南師范學(xué)院產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)情況,現(xiàn)按照數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品造型制作實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品模型加工實(shí)驗(yàn)室3部分進(jìn)行研討。

2.1 數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室

數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室主要是用數(shù)字化制造的方式進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。也就是說,數(shù)字制造實(shí)際上就是在對制造過程進(jìn)行數(shù)字化的描述中建立數(shù)字空間,并在其中完成產(chǎn)品制造的過程[2]。2014年10月8日中國新聞網(wǎng)刊載了一條新聞:據(jù)《紐約每日新聞》報道,世界首款3D打印汽車終成現(xiàn)實(shí)，它的制作周期為44 h,并且最高時速可以達(dá)到80 km/h,該汽車如圖1所示[3]。

中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長羅軍在第二屆世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會(青島)上表示:“近期,教育部正在制訂方案,讓3D打印機(jī)走進(jìn)學(xué)校,促進(jìn)3D打印教育普及，同時,科技部、工信部也正在探討3D打印產(chǎn)業(yè)化問題。[4]”諸多實(shí)例表明:3D打印技術(shù)已然進(jìn)入并應(yīng)用到了生產(chǎn)制造領(lǐng)域。國務(wù)院參事、科技部原副部長劉燕華對相關(guān)媒體也表明:3D打印代表了制造業(yè)的數(shù)字化。

圖1 3D打印的汽車

在以 3D打印為代表的數(shù)字化制造背景下,高校數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建模、快速成型等功能,主要需要配置下列設(shè)備:

(1) 實(shí)驗(yàn)用3D打印機(jī),使用PLA材料為宜;

(2) 3D掃描儀,手持式或支架式均可;

(3) 計(jì)算機(jī)設(shè)備,安裝Pro-E、CATIA、犀牛(Rhino)等3D建模軟件;

(4) 手繪板、手繪屏,使手繪產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)意可以直接進(jìn)行數(shù)字化存儲、修改;

(5) 多媒體教學(xué)配套設(shè)備、攝錄像設(shè)備、架子磁性黑白板等。

當(dāng)前設(shè)計(jì)的理念已逐步從“形式追隨功能”轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸O(shè)計(jì)追隨情感”,產(chǎn)品意象造型設(shè)計(jì)已成為工業(yè)設(shè)計(jì)重要的研究內(nèi)容[5]。設(shè)計(jì)師在數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室可以完成各類產(chǎn)品意象造型的設(shè)計(jì)開發(fā)任務(wù),通過手繪創(chuàng)意—參照建模—模型打印等工序即可設(shè)計(jì)出各類“情感形”和“意象形”。

2.2 產(chǎn)品造型制作實(shí)驗(yàn)室

主要任務(wù)是完成油泥模型制作、石膏模型制作、橡皮泥材料制作、樹脂材料制作、陶藝造型設(shè)計(jì)制作等造型藝術(shù)產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)與創(chuàng)作的科目實(shí)驗(yàn)。

主要設(shè)備:油泥模型制作工作臺、油泥軟化烤箱、石膏模型制作全套工具、各類圓鋸線鋸、泥板機(jī)、電動泥條機(jī)、陶藝?yán)鳈C(jī)、燒制電窯等。

主要通過模型掃描等逆向設(shè)計(jì)方法進(jìn)入到設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。這種逆向設(shè)計(jì)相對正向設(shè)計(jì)而言,是一種先進(jìn)的、具有創(chuàng)新性的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法,是從實(shí)物樣機(jī)到數(shù)字模型的一個反向、再設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、優(yōu)化的過程[6]。

2.3 產(chǎn)品模型加工實(shí)驗(yàn)室

主要任務(wù)是在模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對接后,使用機(jī)器對木質(zhì)材料、塑料等材料的雕塑、雕銑實(shí)驗(yàn)和各類立體沙盤的制作加工等。

主要輔助加工制作設(shè)備:平面立體多功能雕刻機(jī)、泡沫雕銑機(jī)、手持式雕刻機(jī)、各類電動工具、旋轉(zhuǎn)模型工作臺、鉗工工具等。

產(chǎn)品模型加工實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備配置,首先是要不斷對行業(yè)新信息的了解研究,讓新技術(shù)得以利用、新材料得到應(yīng)用開發(fā),使實(shí)驗(yàn)手段在產(chǎn)品開發(fā)中實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)目標(biāo);同時也要注重傳統(tǒng)藝術(shù)造型手段,尤其是在傳統(tǒng)工藝美術(shù)中汲取營養(yǎng),為產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)思路并使傳統(tǒng)的手工藝技術(shù)服務(wù)于現(xiàn)代產(chǎn)品制造本身。從工藝美術(shù)中借鑒造型樣式或造型技術(shù)中即可感知:工藝美術(shù)與工業(yè)設(shè)計(jì)不是矛盾的雙方,工業(yè)設(shè)計(jì)只是在新時期工藝美術(shù)的“新生新質(zhì)”[7]。

3 設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)效與成果示范

產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的主要功能是要獲得其實(shí)效性并產(chǎn)生成果,對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)造型獲得直觀的認(rèn)知與了解,使設(shè)備的潛力為設(shè)計(jì)師的“創(chuàng)造”增添活力。數(shù)字藝術(shù)家肖永亮說,他們團(tuán)隊(duì)在做“泰坦尼克號”電影特技時,所在公司的硬盤大小也只有2G,但作品仍獲得了第71屆奧斯卡金像獎,這就是說,他的團(tuán)隊(duì)能把現(xiàn)有設(shè)備的潛力發(fā)揮到極致;其次要有掌握新技術(shù)的渴望,要有對新技術(shù)的敏感,盡早掌握新設(shè)備的性能,把用有限資金購置的新設(shè)備的作用及時地發(fā)揮出來[8]。

圍繞著我校學(xué)科建設(shè)重大項(xiàng)目“數(shù)字技術(shù)與藝術(shù)融合發(fā)展平臺建設(shè)”,建立起的產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室在促進(jìn)教師發(fā)展與學(xué)生培養(yǎng),為教師在技術(shù)藝術(shù)專業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)研究、作品創(chuàng)作、技術(shù)藝術(shù)資源建設(shè)等提供必要的條件,為產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的人才培養(yǎng)提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)硬件支持并獲得了對應(yīng)設(shè)計(jì)開發(fā)的驗(yàn)證實(shí)效,同時也產(chǎn)生了相應(yīng)的成果示范。

本校學(xué)生李鳳芳,作品“‘鳳之翼’未來高空長航時無人機(jī)設(shè)計(jì)”參加由中國航空學(xué)會2012年主辦的“創(chuàng)新杯”第五屆全國未來飛行器設(shè)計(jì)大賽,獲得了“優(yōu)秀獎”,如圖2所示[9]。該作品在設(shè)計(jì)中,經(jīng)過設(shè)計(jì)圖、油泥造型局部模擬、最終利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段Pro-E等軟件建模完成,如圖3、圖4所示。

圖2 設(shè)計(jì)三視圖

圖3 加電池板模擬飛行

圖4 不加電池板模擬飛行

實(shí)驗(yàn)室模擬的重要作用是能在進(jìn)行實(shí)踐課程中或研究中最大化開發(fā)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新創(chuàng)造能力[10]。從渭南師范學(xué)院產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)效性個案來分析,其教師、學(xué)生的研究成果獲得了業(yè)界的認(rèn)可。作品參加國家制造業(yè)信息化培訓(xùn)中心、中國航空學(xué)會、教育部教育管理信息中心等部門主辦的大賽獲得了多項(xiàng)獎勵,如作品“‘高山仰止’司馬遷祠建筑漫游”獲2013年第六屆全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽(3D大賽)陜西賽區(qū)一等獎,尤其是作品中的器物造型進(jìn)行了模數(shù)化建模方式來完成。對設(shè)計(jì)對象及其構(gòu)配件的設(shè)計(jì)、制作、安裝所規(guī)定和使用的標(biāo)準(zhǔn)尺度體系,并使用這一體系進(jìn)行深入設(shè)計(jì),這一過程稱為設(shè)計(jì)對象模數(shù)化設(shè)計(jì)[11],此件作品創(chuàng)作在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室歷時近2個月完成建模。

4 結(jié)束語

產(chǎn)品設(shè)計(jì)從某種程度來講,是橫跨工科(制造)和藝術(shù)(形態(tài))2個領(lǐng)域[12]。綜合來看,產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)也是制造設(shè)計(jì)和形態(tài)設(shè)計(jì)這2個大板塊的構(gòu)建,即數(shù)字化制造設(shè)備與形態(tài)藝術(shù)造型輔助設(shè)備的建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室是創(chuàng)新實(shí)踐活動、實(shí)施技術(shù)制造與造型藝術(shù)結(jié)合教學(xué)與研究的主要陣地,對大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行定期的成果示范總結(jié)，也會增強(qiáng)大學(xué)生自覺進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐能力訓(xùn)練的興趣,進(jìn)而全面推進(jìn)大學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)教育。

References)

[1] 李立新.設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)研究方法[M].南京:江蘇美術(shù)出版社,2010.

[2] 呂琳.數(shù)字化制造技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代零部件,2009(3):76.

[3] 查云帆.首款3D打印汽車走上街頭[EB/OL].(2014-10-08).http://www.chinanews.com/gj/2014/10-08/6655021.shtml.

[4] 盛勁松.3D打印扶持新政呼之欲出[EB/OL].(2014-05-07).http://stock.eastmoney.com/news/1406,20140507382313953.html.

[5] 蘇建寧,王鵬,張書濤，等.產(chǎn)品意象造型設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2013,30(1):97-199.

[6] 楊艷紅,鐘相強(qiáng).工業(yè)設(shè)計(jì)中產(chǎn)品的逆向設(shè)計(jì)方法研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2013,30(10):102-105.

[7] 陳曉華.工藝與設(shè)計(jì)之間[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2007.

[8] 羅維亮,楊崗.傳媒類實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的示范性研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2014,31(4):115-117.

[9] 顧振芳.“創(chuàng)新杯”第五屆全國未來飛行器設(shè)計(jì)大賽獲獎名單[EB/OL].2012-10-27.http://news.stuclub.cn/document/2012/10-27/181043/181043.htm.

[10] 蘇建寧,李鶴歧.基于感性意象的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)方法研究[J].機(jī)械工程學(xué)報,2004,40(4):164-167.

[11] 羅婷,徐偉.模數(shù)化家居設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用[J].藝術(shù)百家,2011(7):119-121.

[12] 李發(fā)權(quán),熊德國,Tang Xinkui，等.設(shè)計(jì)認(rèn)知過程研究的發(fā)展與分析[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2011,47(20):24-27，37.

Study on construction and effectiveness of product design laboratory in colleges and universities

Yang Mingyan

(College of Media and Engineering,Weinan Normal University,Weinan 714099, China)

In order to solve the practical problems in the design,improve the ability of innovation,explore the reasons of produce,develop and change in the product design phenomenon,it discusses the empirical utility of product development and design,analyses the case of construction,masters the rules of construction for product design laboratory,verifies the idea of product development and design and improves the efficiency of laboratory through the construction of laboratory for product design.It provides a certain significance of laboratory construction for product design specialty in colleges and universities.

product development; product design laboratory; 3D printing; computer aided design

2014- 11- 04

教育部國家教師科研“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)課題項(xiàng)目(GSX14012543) ；渭南師范學(xué)院特色學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(14TSXK09)

楊明彥(1975—)，男，陜西咸陽，碩士，講師，產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)建設(shè)負(fù)責(zé)人，主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品開發(fā)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì).

E-mail：yanglaoshi528@163.com

TB472；G482

A

1002-4956(2015)6- 0254- 03