劉世龍 山東省菏澤第一中學(xué)人民路校區(qū)

從歷史發(fā)展的角度，計(jì)算機(jī)技術(shù)與人類社會(huì)發(fā)展關(guān)系密切，在21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)全球化和知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代背景下，國家和企業(yè)競爭力主要體現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)上，計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)是科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新產(chǎn)品的重要橋梁，必然成為一種流行趨勢(shì)，也將為人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步起到一定作用。

1.CAD與CAID概述

利用計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)輔助工程完成設(shè)計(jì)、分析、修改、顯示或輸出的一門綜合應(yīng)用技術(shù)，即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD）。21世紀(jì)以來，CAD技術(shù)有了很大發(fā)展，并且與工業(yè)設(shè)計(jì)（ID）相融合，形成了計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)技術(shù)（CAID）。長遠(yuǎn)來說，CAID作為CAD的分支，其定義為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下，利用設(shè)計(jì)理念和理論知識(shí)的有機(jī)結(jié)合來進(jìn)行一系列的創(chuàng)造性活動(dòng)的智能化系統(tǒng)。

隨著人民物質(zhì)生活的不斷滿足，大眾對(duì)產(chǎn)品的人性化功能愈加關(guān)注，對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的要求不斷提高，因此計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)具有越來越重的意義，具有推動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、系統(tǒng)化提高生產(chǎn)效率等作用，提供更多具有創(chuàng)新、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)等特性的工業(yè)產(chǎn)品，使產(chǎn)品更加直觀和自然，降低工業(yè)生產(chǎn)和制造的成本，評(píng)估產(chǎn)品存在的缺陷，提高企業(yè)利潤，促進(jìn)人民綠色化生活發(fā)展。

2.CAID的發(fā)展?fàn)顩r

2.1 計(jì)算機(jī)的輔助造型技術(shù)

計(jì)算機(jī)的輔助造型技術(shù)通過計(jì)算機(jī)表示、控制、分析和輸出幾何實(shí)體的技術(shù)，其主要研究包括自由曲面技術(shù)和草圖設(shè)計(jì)等?，F(xiàn)代曲面技術(shù)帶來的數(shù)據(jù)資源和設(shè)計(jì)保障使得工業(yè)產(chǎn)品趨于完善，而草圖設(shè)計(jì)可修復(fù)傳統(tǒng)CAD技術(shù)的弊端，展現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)品實(shí)體造型上，即更佳的設(shè)計(jì)感，可高效、低耗完成作圖。

2.2 計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展

人機(jī)交互技術(shù)是借由計(jì)算機(jī)輸入輸出設(shè)備達(dá)到人與計(jì)算機(jī)有效對(duì)話的技術(shù)。CAID對(duì)社會(huì)文明發(fā)展裨益良多，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)滿足客戶的變化性、多樣性需求，工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)之中漸漸融入虛擬用戶的多角度設(shè)計(jì)，人機(jī)間交流壁壘漸弱，人機(jī)交互技術(shù)于CAID的應(yīng)用價(jià)值愈加深遠(yuǎn)。

2.3 人工智能技術(shù)的發(fā)展

人工智能可用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能，將其運(yùn)用于工業(yè)設(shè)計(jì)中，可提升創(chuàng)新性設(shè)計(jì)思維，促進(jìn)高頻率、高效率的人機(jī)交互。將CAID應(yīng)用到人工智能領(lǐng)域，可降低傳統(tǒng)智能由于人為操作造成的各類風(fēng)險(xiǎn)。此外，CAID還需要具有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)思維，可適應(yīng)時(shí)代發(fā)展進(jìn)行創(chuàng)新，使產(chǎn)品的細(xì)節(jié)問題得以完善，操作技術(shù)更加流暢，以提升工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此，人工智能技術(shù)是CAID不可或缺的重要技術(shù)。

2.4 高新技術(shù)的發(fā)展

目前，高新技術(shù)是一個(gè)熱門，這就要求在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工業(yè)產(chǎn)品的過程中，要有一部分的高新技術(shù)的應(yīng)用，可將遺傳技術(shù)、虛擬技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行結(jié)合。在許多領(lǐng)域，高新技術(shù)使得產(chǎn)品的模型設(shè)計(jì)功能多樣，類型眾多，常見用于室內(nèi)裝潢設(shè)計(jì)、旅游景區(qū)衛(wèi)生、房屋建筑等領(lǐng)域。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)者充分利用資源，順應(yīng)了當(dāng)下綠色環(huán)保的發(fā)展理念，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和轉(zhuǎn)型。

2.5 3D打印技術(shù)的發(fā)展

利用數(shù)字模型文件、可粘合材料逐層打印構(gòu)造物體的技術(shù)即3D打印技術(shù)，涵蓋種類多樣，如鋁材料、石膏材料、橡膠類等材料都可以被運(yùn)用于此技術(shù)中，發(fā)展前景巨大。二十年前，3D打印技術(shù)開始被出現(xiàn)于國內(nèi)研究中，逐漸發(fā)展到工業(yè)應(yīng)用中，對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)模式產(chǎn)生沖擊，可將虛擬模型打印為實(shí)體3D模型，已被運(yùn)用于汽車設(shè)計(jì)、醫(yī)療、土木工程等領(lǐng)域，必將成為現(xiàn)代CAID領(lǐng)域的主流技術(shù)之一。

3.CAID的發(fā)展趨勢(shì)

雖然CAID是目前解決工業(yè)設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)選擇工具，但仍存在著很大的局限性，如：“如何幫助人們解決創(chuàng)新設(shè)計(jì)問題”就是一個(gè)亟待解決的問題，可從理念、技術(shù)、創(chuàng)新等方面進(jìn)行展望，具體如下：

第一，工程設(shè)計(jì)和工業(yè)設(shè)計(jì)的核心需保持一致性，盡量做到人機(jī)系統(tǒng)的一體化，考慮環(huán)保問題，提高新技術(shù)，新能源應(yīng)用率，且時(shí)刻保持產(chǎn)品的更新，展示給顧客最先進(jìn)、最完美的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

第二，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，針對(duì)目前國內(nèi)人機(jī)互動(dòng)功能存在的一些問題，可引進(jìn)VR技術(shù)可以有效解決，升級(jí)技術(shù)模型，實(shí)現(xiàn)高效設(shè)計(jì)。

第三，輔助技術(shù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)重視各種新興技術(shù)，朝著系統(tǒng)化、多元化的方向發(fā)展，及時(shí)更新路徑，發(fā)展模擬功能，逐漸進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域中，進(jìn)一步為人類的進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。

第四，設(shè)計(jì)方法和產(chǎn)品創(chuàng)新，應(yīng)當(dāng)總結(jié)各種工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)外觀、理念和工業(yè)原理，逐漸形成行業(yè)準(zhǔn)則，進(jìn)行設(shè)計(jì)方法的共享，如鼓勵(lì)設(shè)計(jì)者進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新、提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新觀念。

第五，加強(qiáng)智能技術(shù)的應(yīng)用，優(yōu)化方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制作和評(píng)價(jià)機(jī)制以達(dá)到延長產(chǎn)品生命周期的作用，總結(jié)各個(gè)領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)，提高產(chǎn)品的內(nèi)在價(jià)值。

4.小結(jié)

綜上所述，CAID具有的創(chuàng)新化，綠色化，一體化，多元化的核心內(nèi)涵，未來可利用的領(lǐng)域也會(huì)越來越多，進(jìn)一步促進(jìn)現(xiàn)代加工技術(shù)的發(fā)展。先進(jìn)的制造技術(shù)與CAID更會(huì)協(xié)同發(fā)展，使產(chǎn)品開發(fā)方式更加豐富，滿足客戶多元化需求，更好地利用人工智能技術(shù)，充分發(fā)揮環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)的理念，展現(xiàn)我國工業(yè)綜合實(shí)力。