（设计艺术学专业论文）产品工业设计信息网络化应用关键技术研究.pdf

西北上业人学硕士学位论文 摘要 摘要 产品设计是制造业的灵魂，设计信息是产品工业设计中，提高产品设计质量 的主要因素之一。随着以互联网为代表的信息技术的迅猛发展，传统的、闭门造 车式的设计方式已越来越不能满足产品设计日新月异的发展需求，基于网络的计 算机辅助产品工业设计已成为工业设计研究的重要课题之一。论文在设计调研、 实例推理等理论的基础上，将动态网页技术、网络数据库技术及虚拟现实技术引 入产品工业设计信息的应用之中，研究了产品工业设计信息的网络化应用关键技 术，并开发出了一套相应的原型系统。 论文的主要研究成果包括： 1 、结合产品设计和网络技术的特点，在分析比较产品工业设计信息的基础 上提出了产品工业设计信息网络化应用需要解决的关键问题及解决此类问题的 关键技术。 2 、对基于网络的用户需求信息获取关键技术进行了研究。针对用户需求信 息调查问卷的设计及调查结果的统计分析，分析了用户需求信息的特点及其分 类，并利用实例推理及关系模型搭建了用户需求调查问题库及问卷模板库。 3 、结合网络虚拟现实技术研究了产品设计实例的网络化虚拟展示关键技术， 并利用c u l t 3 d 及网络数据库技术搭建了产品设计实例c u l t 3 d 模型库。 4 、利用所研究的关键技术，搭建了产品工业设计信息网络化应用的系统平 台，并通过实例验证了论文提出的关键技术和系统的可用性。 关键词：设计调研产品设计信息用户需求设计实例虚拟展示 睥北工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t p r o d u c td e s i g ni st h ek e yo fm a n u f a c t u r i n g d e s i g ni n f o r m a t i o ni so n eo ft h em o s t w a n t e da s p e c t si np r o d u c td e s i g n a st h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y w h i c hi sr e p r e s e n t e db yt h ei n t e m e t ，t h o s et r a d i t i o n a la n ds i m p l i f i e dd e s i g nf a s h i o nn o l o n g e rs u f f i c et h e v a d e dd e m a n do ff a s td e v e l o p m e n to fp r o d u c td e s i g n c o n s e q u e n t l y , c o m p u t e ra i d e di n d u s t r i a ld e s i g nb a s e do nt h ei n t e r a c th a sb e c o m ea m o n gm o s t i m p o r t a n tr e s e a r c h e si nt h ef i e l do fi n d u s t r i a ld e s i g n o nt h ef u n d a m e n t a lo fd e s i g nr e s e a r c h ，c a s eb a s e dr e a s o n i n g ( c a r ) a n dr e l a t e d t h e o r i e s ，t h et h e s i si m p o r t e da c t i v ew e bp a g e s ，n e t w o r kd a t a b a s ea n dv i r t u a lr e a l i t y t ot h ea p p l i c a t i o no fp r o d u c td e s i g ni n f o r m a t i o n t h ek e yt e c h n o l o g i e so fn e t w o r k a p p l i c a t i o n o fp r o d u c td e s i g ni n f o r m a t i o na r ei s s u e d ac o r r e s p o n d i n gp r o t o t y p e s y s t e mw a sd e v e l o p e d t h em a i nw o r ki nt h i st h e s i si n c l u d e st h ef o l l o w i n ga s p e c t s 1 c o m b i n i n gt h ec h a r a c t e r i s t i co fn e t w o r kt e c h n o l o g y , t h ec r i t i c a lp r o b l e m sa n d t h e k e yt e c h n o l o g i e si nn e t w o r ka p p l i c a t i o no fp r o d u c td e s i g ni n f o r m a t i o nw e r ea d d r e s s e d o nt h ef u n d a m e n t a lo fa n a l y s i sa n dc o m p a r i s o no fp r o d u c td e s i g ni n f o r m a t i o n 2 a i m i n ga tt h ed e s i g na n dt h ep u b l i c a t i o no fu s e rd e m a n dq u e s t i o n n a i r ea n dt h e s t a t i s t i c sa n da n a l y s i so fi n v e s t i g a t i o nr e s u l t ，t h ek e yt e c h n o l o g i e so fu s e rd e m a n d a c q u i s i t i o nb a s e do nt h en e t w o r kw a sp r o p o s e d t y p i c a l l yt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dt h e c l a s s i f i c a t i o no fu s e rd e m a n di n f o r m a t i o nw e r ea n a l y z e d t h eu $ c rd e m a n dq u e s t i o n s d a t a b a s ea n dq u e s t i o n n a i r et e m p l a t ed a t a b a s ew e r ec o n s t r u c t e dw i t hc b ra n d r e l a t i o n a ld a t am o d e l ( r d m ) t h e o r i e s 3 t h ek e yt e c h n o l o g i e so fn e t w o r kp r e s e n t a t i o no fp r o d u c td e s i g ni n s t a n c e sw e r e s t u d i e dw i t ht h ei n t e g r a t i o no fn e t w o r kv i r t u a lr e a l i t y t h ep r o d u c td e s i g ni n s t a n c e s d a t a b a s ew a sb u i l tu s i n gc u l t 3 da n dn e t w o r kd a t a b a s et e c h n o l o g y 4 t h en e t w o r ka p p l i c a t i o ns y s t e mo fp r o d u c td e s i g ni n f o r m a t i o nw a sc o n s t r u c t e d w i t ht h ek e yt e c h n o l o g i e s t h ef e a s i b i l i t yo ft h ek e yt e c h n o l o g i e sa n dt h ep r o t o t y p e s y s t e ma r ev a l i d a t e db yt h ea p p l i c a t i o no fi n s t a n c e s k e y w o r d s ：d e s i g nr e s e a r c h ，p r o d u c td e s i g ni n f o r m a t i o n ，u s e rd e m a n d ，d e s i g n i n s t a n c e ，v i r t u a lp r e s e n t a t i o n i i 西北t 业大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 网络环境下的工业设计 1 1 1 现状 工业设计是以产品的造型设计为核心，将科学技术、美学艺术以及社会经济 融为一体，并以人的生理、心理需求为出发点，合理而有效地进行具有全新质量 和市场竞争能力的现代工业产品设计，以满足人们不断增长的物质和精神的双重 需求，美化人类的生活环境1 1 1 。在生产制造技术越来越趋于相近的当今世界，谁 掌握了产品的设计，谁就掌握了市场，正如美国哈佛商学院的罗伯特海斯曼教 授所说：“5 0 年前，企业是价格上的竞争，如今是质量上的竞争，而未来则是设 计上的竞争”1 2 1 。因此针对产品的工业设计( i n d u s t r i a ld e s i g n ，l d l 方面的研究正 占据越来越重要的地位。以美国为例，从2 0 世纪8 0 年代末开始许多企业不再把 工业设计局限为单个产品的开发活动，而是上升为增强企业产品的竞争力、激发 企业创造性的战略手段，从而扩展了工业设计的应用范围。此外，传统的工业设 计事务所转化为新型的设计公司，他们不再局限于辅助企业进行工业产品的外观 设计，而是向企业提供更广泛的设计和市场策划研究等服务，如入机学研究、市 场与消费者研究、公关策划甚至企业网站设计与维护等。通过与这些新型设计公 司进行合作，企业原有的一些研究机构得以削减，企业组织形式发生相应变化【3 l 。 计算机技术及通信技术的飞速发展，使社会的信息网络化程度得以不断提 高。互联网的出现和迅猛发展。改变了人们传统工作、学习、生活的环境，创造 了新的媒体传播途径以及信息来源渠道，突破了传统人际交往的时空限制，为人 类广泛和深入的交往提供了新平台。 工业设计的本质是刨新，信息的交汇和集中是设计创新的催化剂，网络则充 分地提供了这样一种环境。网络技术的进步使信息技术得到了极大的发展，并使 其在企业设计、制造中应用的广度和深度不断加强，工业设计也在这一巨大的技 术变革中不断向前推进【4 j 。网络技术使我们可以更快、更广泛地与他人交换信息 并共享资源，特别是国际互联网技术的介入，使得计算机辅助工业设计( c o m p u t e r 两北t 业大学硕士学位论文 第一章绪论 a i d e di n d u s t r i a ld e s i g n ，c a i d ) 发生了深刻变化。 i n t r a n e v i n t e r n e t 网络帮助企业构建一条畅通于客户、企业内部和供应商之间 的信息流，呈现如下所述的网络化设计模式与特点： 客户通过网络参与到设计中，与设计人员进行实时的信息交流，这样拉近了客 户与设计者之间的距离，使得产品设计最大限度地满足了客户的需求。 设计人员通过网络在全球范围内，以最快的速度获取设计所需要的各种最新的 知识和信息，比如企业的领域设计知识，行业信息，标准，相关政策法规等，从 而促进了快速和创新的设计。 企业内部各部门、主机企业及其配套企业之间的网络互联，促进了信息的交流 与共享，提高了设计效率。 面向市场机遇，企业通过网络建立基于“双赢”原则的动态联盟，实现企业之 间的异地协同设计。 网络化的工业设计是通过网络实现对全球分布的设计资源的快速调集与利 用。客户参与到设计中，并建立企业内的设计团队或企业之间的动态联盟，进行 协同的产品设计，提高了企业对市场的快速反应能力、极大地满足了客户需求。 网络环境下的工业设计是以i n t r a n e t i n t e m e t 为基础，在新的组织机构与管理模 式、设计支持技术以及网络信息安全保障系统的支持下进行的个性化、快速与创 新的产品工业设计模式【5 l 。 1 1 2 发展趋势及面临的问题 1 、发展趋势 互联网目前正处在一个快速发展的时代，以w e b 3 d 、w e b 2 0 、x m l 等新技 术的诞生为契枫，未来的网络环境下的工业设计主要将向基于虚拟现实技术的并 行设计、协同设计；基于网络的工业设计信息处理；基于人工智能技术的智能设 计等方面发展。 基于虚拟现实技术的并行设计、协同设计：目前的虚拟现实技术主要还是应用 在产品展示、真实感研究等方面，而且很不完善。随着技术的进步，未来的虚拟 现实技术将可以应用到异地协同设计或是并行设计之中，使身处不同地区的设计 师能够作为一个更紧密的团队进行设计。 基于网络的工业设计信息处理：随着工业设计的发展，工业设计所涉及到的信 息领域诈在不断扩大。当今社会币处于一个创造信息的速度超过处理信息的速度 2 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 的时代，仅凭个人或单个处理器已经无法处理海量的信息。因此基于网络的工业 设计信息处理也将成为未来工业设计的一个发展方向。 基于人工智能技术的智能设计：在工业设计中，由于其涉及到刨造性设计思维 以及频繁的人机交互，尤其需要人工智能技术的辅助。其主要包括： 创造性设计思维 设计活动是一个创造性设计思维的过程，在工业设计过程中，设计师将其构想快 速转化为设计方案( 草图) 的过程是种相当复杂的行为。不少学者针对设计师 的创造性设计思维，设计知识的表达，对观念作用阶段进行了研究，并结合草图 设计，提出了自己的见解。 设计文法 设计文法是从设计方法学的角度，对物体的造型、色彩、形状等构成要素及其生 成原理进行提炼、抽象而形成的形式化描述方法。它是实现计算机辅助智能设计 系统的基础之一。当前，工业设计界学者提出的设计文法主要包括造型文法、色 彩文法、形状文法、造型转换文法等。 创新设计 在创新设计过程中，设计师的创造性思维、设计经验以及领域知识等内容处于相 当重要的地位。因而，不少学者从人工智能角度出发，进行产品创新技术的研究。 当前，主要体现在对产品创新原理、创新过程的描述模型和计算模型等建模技术 的研究上【6 】【7 】【8 】。 2 、存在的问题 信息化的进程给工业设计带来了前所未有的机遇，同时也为工业设计带来巨 大挑战。如何解决各设计单体之间、供应商与企业之间的信息集成和数据可重用 性成为突出问题之一。已有的产品工业设计软件基本没有提供基于网络的协同设 计功能，这使得基于网络的工业设计系统遇到了巨大的障碍。 另方面，网络发展本身所存在的一些问题也使工业设计的网络化进程出现 一些问题。如： 信息过载 信息过载已经给很多企业带来了麻烦，让这些企业变得效率低下。虽然互联网是 人类最大的知识宝库，但由于在网上找到合适的信息非常困难，所以互联网常常 成为企业的负担而不是给企业带来便利。 互联网的速度 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 虽然在可以预见的未来会有大的改善，但现在互联网的速度确实限制了很多想法 的实现。 很多人仍然没有上网 这个问题导致了在搜集用户数据时，调查的样本在总体中不具代表性。虽然目前 网民数在极快地增加，但网络还是没有像电话或是电视那样普及【引。 1 2 产品工业设计信息概述 1 2 1 产品工业设计过程分析 一个完整的产品工业设计过程应包括：设计调研，产品创意及构思( 草图绘 制) ，产品效果图及工程图制作，产品模型建立等。信息贯穿于整个工业设计的 全过程。 1 、设计调研：该步骤是产品工业设计过程中的第步，也是整个产品开发 流程中的第一步。设计是一个处理信息的过程( 系统) ，在这个过程中信息的采 集是首要的问题。信息采集除设计师的日积月累之外，主要依靠设计调研【加】。设 计调研是在产品设计的开始阶段，根据设计要求，针对目标产品相关信息进行的 调研。调研信息质量的高低对产品工业设计成功与否具有非常重要的意义。 2 、产品创意及构思( 草图绘制) ：设计师在该过程进行目标产品的功能、形 式及其他相关方面的思考，并借助工具对创意进行可视化的表达与修改。在这一 过程中，涉及到的产品设计信息主要包括产品形态、色彩、入机以及美学方面的 信息。 3 、产品效果图及工程图制作：经过产品创意及构恩阶段，设计师已经产生 对目标产品从形式到功能上的完整的思路，并已通过草图等辅助手段大体表现出 了自己的构思。在该步骤内，设计师要从工程角度对产品的结构、外形等进行详 细的设计，并通过三视图、效果图等手段将目标产品进行平面展示。 4 、产品模型建立：通过c a i d 软件，产品设计师将目标产品以三维方 式构建出来；并可通过油泥模型等手段将其在真实环境中进行展示。在这一步骤 中，需要用到详尽的产品参数信息，包括尺寸信息、结构信息等。 西北1 ：业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 2 设计调研 设计调研类似于市场调研，但又与其有一定的区别。产品设计公司制造公 司经常会发现这样个事实：在市场调研中被认为是将会取得成功的产品在生产 出来之后往往不能取得良好的效益，其原因就在于没有进行设计调研。美国市场 营销协会( a m e r i c a nm a r k e t i n ga s s o c i a t i o n ) 对市场调研所下的正式定义是：市 场调研是一种通过信息将消费者、顾客和公众与营销者连接起来的职能。这些信 息用于识别和确定营销机会及问题，产生、提炼和评估营销活动，监督营销绩效， 改进人们对营销过程的理解。市场调研规定了解决这些问题所需的信息、设计收 集信息的方法，管理并实施信息收集过程，分析结果，最后要沟通所得的结论及 其意义【“】。 由以上定义可知，市场调研是在一个大的营销过程当中所进行的调研方式， 它的目的是确定营销手段是否会受到消费者的认可，产品的潜在市场前景等等。 而设计调研的范围较之市场调研要更小、更具体，它纯粹是针对目标产品的设计 所进行的调研，其结果要为产品设计师所利用，对产品的设计起指导性作用。因 此设计调研的目的更明确，调查更具体【1 2 1 。如图1 - 1 所示。 图1 - 1 市场调研与市场调研的区别 如前文所述，为了设计出好的产品往往需要设计师进行广泛的设计调研。很 两北t 业大学硕十学位论文第一章绪论 多人认为设计调研无法得到完全客观的结论，它只对决策起辅助的作用，而不能 代替决策。所以，在设计界许多设计人员主要以设计方案实施决策层的观念或凭 主观意识想象消费者的需求来进行设计。事实上设计调研是包括产品设计在内的 所有设计流程中的一个重要环节，是产品设计成功的关键。设计不能以设计师自 身的经验作为判断的标准，应该从需求入手，从调研开始，了解消费者的真正需 求，有的放矢地进行设计。只有经过理性的调查分析，才能对产品进行准确定位 并将其成功推向市场。可以说，没有客观的调研就不可能有好的设计出现。 综上所述，设计调研主要起到两个作用，一是对现有消费市场的实际情况有 充分的认识，有利于设计师正确把握市场需求；二是通过调查分析发现消费者潜 在的消费需求，有利于引导消费和开发新产品【1 3 】。 1 2 3 产品工业设计信息在设计过程中的作用 综观国内外优秀的工业设计产品，无不是在产品设计信息的调研过程中倾 注了大量时间和精力。有些产品之所以能够脱颖而出，得到消费者的认可，就是 在前期的设计调研过程中采集了许多准确和丰富的信息。通过全面调查、了解用 户需求及已有同类产品的造型、色彩及功能特点，可以使设计师准确地把握目标 产品的市场动向，发展趋势。在此基础上最终产生正确的甚至是突破性的设计， 使产品的可用性得以提升并使消费者感到满意。 幽1 - 2 工业产品发生、发展和消亡的过程f i 。j 如图1 2 所示，从产品工业设计整个过程的分析中不难看出，产品设计信息 是产品工业设计中非常重要的内容。设计过程始于需求的信息，同时，产品的有 关过程中产生的反馈信息不断地返回设计。因此，可以说设计过程就是信息处理 6 西北工业大学硕七学位论文 第一章绪论 的过程，信息及其处理是一项设计成败优劣的关键1 1 0 】。 1 3 论文的主要内容 1 3 1 研究主题及意义 如上所述，产品设计中首要的问题就是针对产品设计信息的调研，包括如何 获得消费者的需求，其他设计师的意见，对目标类产品的标准查询，对已有同类 产品的分析等等。在无网络环境下，以上问题的求解非常繁琐，需要耗费设计师 大量的精力与时间。 目前国内外对工业设计的研究大都集中在产品工业设计过程的中后期步骤， 例如产品的并行设计、协同设计等。真正面向产品工业设计早期的信息获取方面 的技术研究开展得并不是很广泛。事实上，产品设计者在开发新产品时，需要大 量的相关信息，如果没有一个有效的信息应用技术来支撑，那么这些信息的获取 时间将会耗费很多无谓的时间。例如，针对用户需求信息的获取往往要靠用户调 查，如果希望得到的数据真实而准确，并具有实际的参考意义时，所需调查的范 围的深度及广度是非常巨大的，并且需要消耗大量的时间和资金。而从专业人员 的技术水平上看，现阶段我国多数生产企业的产品设计是由工程设计人员完成， 这些人员的知识结构迫切需要大量的工业设计信息来辅助产品设计。有效的信息 应用手段，无论对于高效、高品质进行设计，还是对于快速完成设计知识的传递 与经验积累、提高设计人员的知识水平与企业整体的设计水平都具有重要意义。 目前国内关于产品工业设计信息应用技术方面的研究仍然较少，大多数设计信息 获取相关论文主要针对机械与工程领域。在应用领域，虽然部分企业和设计者已 经认识到了网络技术的重要性，一些工业设计信息网站也相继出现，但大多仅涉 及相关作品欣赏及电子商务，真正与工业设计结合的面向制造企业的工业设计网 络信息资源系统尚待研究，因此，如何将计算机技术、网络技术、信息系统开发 与应用技术与工业设计资源有机结合，使工业设计的理念与方法更好的为企业工 程实践服务，是目前急待解决的问题之一。如何科学、规范、系统地研究和解决 上述问题，成为新时代工业设计相关研究者不可推卸的责任。西北工业大学工业 设计研究所曾作过工业设计信息系统构建方面的研究，但随着计算机和网络技术 的发展，以及产品工业设计本身的不断进步，又出现了一些新的设计信息应用模 式及应用技术【1 4 j i ”】。在目前的形势下，工业设计信息的应用急需相关新技术的 西北r 业大学硕士学位论文 第一章绪论 研究。因此，本论文的研究意义在于： 1 、论文研究的问题，能够为工业设计师提供新的产品工业设计信息网络化应用 方法及手段。 2 、研究的技术有利于产品工业设计相关信息的传播、继承、积累，有利于迅速 提高设计师的设计水平。 3 、在当前的网络环境下，大量的新兴技术层出不穷，本研究紧密结合最新的互 联网技术，是对原有的产品工业设计信息应用技术的发展。 4 、研究能够为今后的产品工业设计信息系统的构建进行一些探索性工作。 1 3 2 论文的主要内容 本论文主要研究在网络环境下，基于目前流行的网络技术，面向工业设计师 的新的产品工业设计信息应用技术。研究力图突破以往的工业设计信息系统仅面 向企业范围的局限，探讨一种针对全体工业设计师的信息获取技术。力求以互联 网的最新发展为基础，结合产品工业设计自身的特点，进行技术创新方面的研究。 并通过实践对今后相关技术的研究提供借鉴。 论文通过分析产品工业设计的过程，网络技术的新发展，以研究基于网络的 产品工业设计信息应用的最新技术为核心，涉及用户需求信息的获取与分析，产 品设计实例的网络化展示等。涉及的主要内容包括： 1 、研究用户需求信息的内容及其在产品工业设计中的作用，通过分析用户需求 信息获取的特点，利用基于实例的推理原理，得出新的用户需求信息获取方法。 2 、通过分析产品设计实例信息的内容，总结出产品设计实例信息的特点，并利 用网络虚拟现实技术对产品设计实例的网络化展示进行新的尝试。 3 、利用所研究的关键技术，结合所承担的课题，搭建出一个新的产品工业设计 信息网络化应用系统，并对研究成果进行验证。 1 3 3 各章节内容安排 第一章绪论 论述网络环境下的工业设计的概况，探讨其今后的发展方向及存在的待解决 的问题。通过分析产品工业设计过程，了解产品工业设计信息在产品设计中的重 要性及其内容，并提出论文的研究主题。 第二章产品工业设计信息网络化应用关键技术分析 8 西北t 业大学硕士学位论文 第一章绪论 论述产品工业设计信息的内容及其范围。分析产品工业设计信息在工业设计 信息中的地位及作用，提出产品工业设计信息的网络化应用中的关键技术。 第三章基于调查问卷的用户需求信息获取 分析获取用户需求信息的一般性方法及途径，针对用户需求信息获取的特点 及内容，基于实例推理原理，提出一种新的获取用户需求信息的技术调查问 卷辅助设计技术。分析调查问卷在用户需求信息获取中的作用，并建立相应的用 户需求调查问卷模板库及问题库。 第四章基于虚拟现实技术的产品设计实例展示 对设计信息的网络化展示应用进行研究，提出一种新的以虚拟现实技术为基 础的产品工业设计实例的网络化展示技术，采用c u l t 3 d 和网络数据库技术搭建 设计实例展示数据库。 第五章系统实现及应用 利用前述研究所得出的技术途径，结合其他相关技术，通过功能分析，模块 设计，搭建出一个基于网络的产品工业设计信息应用系统的体系结构。并利用实 例进行系统的验证。 第六章结论 总结论文的工作成果，提出论文的新见解与不足之处，并对今后的研究工作 进行展望。 1 4 本章小结 本章论述了网络环境下工业设计研究方向的新变化，分析了产品工业设计的 整个过程，设计信息在产品工业设计中的地位及其作用。由此提出了产品工业设 计信息网络化应用的研究主题，并从论文的选题背景出发，提出了论文的结构框 架。 西b 工业大学硕士学位论文 第一章绪论 羽 七 玮：* 攥 蜒 镒 茸 晤嚣 梃 一张斗k 蠢 斌 s 髹岛 * 圻 盘 瓣 宦拣 辎 旺 匿 怯富 掣 趟 螺 袋 强权 牛k 螺 1 描 翻 删智 鲁 1 乓 噗 疆 魁 基 林 七 魁 n 暑 l 窖 旺 婚 匿 越 ? 蝴 j 茁 皋 “ 臻 褂 匿 哥 譬 躲 媸 蘧 畚k 坦 心 囊 遗l 扣 l 巳 $ 啐 - 讯 倒 螺 擦 褂 懈 帐 翊l 悄 七 彗| ； 赫 魁 爿 h g 群 扎 辎 船 锄 描 | 垛 啦 n 旺 g 臻 匿 帖 醐 j 畔 撼 圈1 - 3 论文结构图 1 0 西北上业大学硕士学位论文第二章产品工业设计信息网络化应用关键技术分析 第二章产品工业设计信息网络化应用关键技术分析 2 1 产品工业设计信息定义及分类 2 1 1 信息与设计信息 信息： 信息是物质、事物、现象的属性、状态、关系标记的集合。信息具有如下属 性： 1 、层次性：信息可划分为不同层次，划分信息层次通常考虑的影响因素有 信息来源、信息寿命、使用频率、信息精度、加工方法等。 2 、时效性：处理数据而获得信息的目的是为决策服务。处理数据需要时间， 完成决策方案也需要时间，故信息的利用时刻总滞后于其对应事实发生的时刻。 而信息本身的价值与时间紧密相关。过期的信息便失去了价值。信息的时效性表 明，信息的使用者必须抓住良机。 3 、共享性：与物质不同，信息可以共享，即同一条信息能以同样的价值为 多个用户所分享。信息共享性常常又增加信息处理的复杂性。 4 、客观性：与其它客观事物一样，信息是一种客观存在，同能源、材料共 同构成了三大资源。合理、最优利用信息可以节约能源和材料1 1 6 1 。 信息作为一种资源现在已得到广泛应用。信息资源通常包括：信息( 消息、 知识、技术) 及其载体：信息采集、传输、加工、存储的各类设施和软件；制造 上述硬、软件的设施；有关信息采集、加工、传输、存储、利用的各种标准、规 范、规章、制度、方法、技术等。信息资源的占有与利用水平，是一个国家的综 合实力与竞争能力的重要标志。 设计信息： 设计信息作为载体，记录了和目标产品相关的内容，设计信息获取的速度、 质量的高低对于工业设计的意义重大。设计信息能对产品的设计者起到辅助决策 作用，为产品设计提供参考。 在当今社会，设计越来越依赖对设计知识和信息的获取，这主要表现在以下 曲北工业大学硕士学位论文 第二章产晶t 业设计信息网络化应用关键技术分析 几个方面： 1 、产品更新换代速度加快，设计师越来越不能依赖经验来设计，而必须更 多更快地获取关于新设计任务的新知识。 2 、据统计，一个新系列的产品设计可能会秉承8 0 的老产品的成果，充分 地重用经过生产实践考验的产品设计信息，使新产品的设计只需对很少一部分零 部件进行重新设计，绝大部分零部件可继续使用以往的设计信息，可大大缩短设 计周期，提高产品的一次成功性。 3 、设计需要参考最新的行业标准，充分获取并分析市场信息，另外，现代 设计不仅注重产品的形态、功能，而且必须考虑其它的相关问题，比如环境保护、 相关法规等。这些都要求及时、快速地获取相关信息。 设计所需的知识和信息存在不同的企业、科研院所、工程研究中心、行业主 管部门等。正是由于知识的重要性，这些拥有某一方面特色技术的单位，更加注 重对这些关键技术的掌握，成为企业的核心竞争力。并希望通过一定的渠道提供 技术服务，获取利润。另外，行业标准、法规等信息也需要快速的发布方式得以 贯彻。网络则满足了这些供需要求【1 4 1 。 2 1 2 产品工业设计信息的分类 产品工业设计信息涉及到非常丰富的内容，但目前对于产品工业设计信息的 内容及作用范围尚无权威的定义及划分。因此，本文所提出的产品工业设计信息 主要是指在产品设计过程中，能够对设计师的创意及决策起到辅助性作用，并指 导设计师的相关构思的信息。其主要分为用户需求信息、设计知识、设计经验、 设计标准、设计实例信息等。 用户需求信息： 在产品设计过程中所霭参考的用户需求相关信息，是产品潜在用户或消费者 对目标产品的理解及使用要求。包括用户对产品形态、功能、色彩、人机、生理 及心理方面的需求信息。设计师通过了解用户需求获得目标产品的设计方向与市 场前景。 设计知识： 主要包括设计师在产品设计过程中所应用到的工业设计相关知识，如美学知 识、人机工程学知识等。 设计经验： 为设计师本人或其他设计师在长期的设计过程中总结出来的产品设计过程 1 曲j 匕工业大学硕士学位论文 第二章产品t = 业设计信息网络化应用关键技术分析 中的相关知识。 设计标准与规范： 设计规范及标准化部分一方面涉及国家发布的标准化法则，国家标准、行业 标准、地方标准、企业通用标准等。另一方面还要包括企业设计指导性文件。 设计实例： 设计实例为已有同类设计产品的造型、美学方面的信息，以及产品造型相关 参数、人机参数等。它能使设计师获得目标产品的设计原则，并对产品创意与构 思起到辅助性作用。设计师通过检索分析产品设计实例，能够迅速发现同类产品 的优缺点以及目标产品的设计方向，因此设计实例为产品设计师提供了个非常 好的产品设计信息源。 ；主要包括设计师在产品设计过程中! i 所运用的工业设计相关理论知识，： ! 如美学知识、人机工程学知识肄； ：羔一一一一一一一一一一一一一一一j ：设计经验为设计师本人或其他设计 i 师在长期的设计过程中总结出来的： ! 产品设计过程中的相关j 覃i 识 ：。j r 一一一一一一一一一一一一一一一一1 ；设计规范及标准化部分一方面涉及 i 国家发布的标准化法则，国家标 i 准、行业标准、地方标准、企业通； ：用标准等另一方面还要包括企业 i 设计指导性文件。! r 一一一一一一一一一一一一一一一一1 ；设计实例为已有同类设计产品的造 i 型、美学等方面的参考信息包括 ! 产品实体模型，产品造型相关参 ：敦、人机参数、色彩方案等 ；j 图2 - 1 产品工业设计信息的分类 2 2 工业设计信息网络化应用的关键技术 产品工业设计信息网络化应用比较关键的技术有：基于网络的用户需求信息 获取、基于虚拟现实技术的产品设计实例展示。 户造的 一 用品上 一 的产理 一 考对心 一 参户及 一 一需用理 一 一所括生 一 一中包、 一 一程，机 一 一过息人 一 一计倍、 一一设关彩一i相色等一一产求、求一一在需型需一 两北t 业大学硕士学位论文 第二章产品r 业设计信息网络化应用关键技术分析 2 2 1 基于网络的用户需求信息获取 设计信息调研包括对多种类型信息的获取，从不同角度区分，有设计知识、 设计经验、设计标准的获取；产品形态、色彩、人机、评价方面信息的获取；以 及用户需求信息、设计实例信息的获取等等。虽然大多数设计信息都可通过产品 设计者自身的调查、研究或是经验积累来获得，但对于一个新产品或已有产品的 改进型来说，了解用户对其的需求是非常重要的。如前文所述，用户需求信息是 指在产品工业设计过程中，产品潜在用户或消费者对目标产品的理解及使用要 求，包括用户对产品形态、功能、色彩、人机、生理及心理方面的需求信息。对 于产品目标用户而言，不同用户对同种产品的需求均可能不同，虽然大规模定制 提出了针对不同用户需求进行个性化设计的解决方案，但在目前情况下，如何以 某一个成功的设计获得市场的广泛认同仍是设计师们努力的方向。正因为此，如 何针对大量用户需求的信息获取也就显得尤为关键。 设计师通过了解用户需求获得目标产品的设计方向与市场前景。将个体的用 户需求信息集中起来进行统计分析便可得到群体用户对目标产品的一般需求，从 而对产品的设计、开发及生产、制造起到巨大的指导及辅助作用。从之前的例子 我们可以看出，用户需求信息获取质量的高低直接关系到目标产品的市场成功与 否，任何一个好的产品设计都必然缘于用户需求信息调研方面的成功。因此可以 说，用户需求信息在设计调研甚至在整个产品设计过程中都处于非常重要的地 位。 用户需求信息获取最重要的是确定搜集数据的手段，一般有如下三种方法： 调查法、观察法、实验法。 1 、调查法：调研人员( 不需要面对面调研的方式除外) 通过与被调查者的交互 过程获得事实、观点和态度等方面的信息。问卷是获取数据的一种有序的、结构 化的方法。 2 、观察法：观察是指在不直接干预的条件下监视被调查者的行为。 3 、实验法：模拟一种真实的环境，通过改变某些参数而得到不同情况下的调研 结果l 引。 随着互联网的普及，基于网络的设计信息获取使得设计调研的范围迅速扩 大，设计师在网络上就几乎能够得到所有的信息。网络使设计知识、设计经验、 设计标准等以往需要耗费大量时间查询的信息汇集在一起，通过网站、新闻组等 形式呈现在设计师面前，大大节省了设计师的调研时间。同时使得基于网络的问 1 4 西北上业大学硕士学位论文 第二章产品t 业设计信息网络化应用关键技术分析 卷调查有了更广阔的受众，也因此在用户需求信息的搜集中发挥了更大的作用。 基于网络的问卷调查方法可以弥补传统市场调查方法的诸多不足，与传统方 法相比，在组织实施、信息采集、信息处理等方面更具优势。其优势大致体现在 以下四点： 1 、扩大调查范围，提高调查结果的客观性。 受地理条件的制约，传统方法的样本抽样范围很有限，致使调查中收集的资 料信息的客观性受到质疑。解决这个问题最有效的方法是扩大调查的抽样范围。 这对于网下调查方法而言就要增加调查的成本和繁琐程度，但对于网上调查而言 却是鼠标多动几下就可解决的问题。互联网没有时空限制，调查者足不出户就可 在全国乃至全球进行跨地域的大规模调查并且可获得数量庞大的样本，在一定程 度上更能保证调查结果的客观性。 2 、降低市场调查的成本。 根据经验，网下调查每一个样本的投人大概是1 2 0 元左右。网络实现了调查 ”无纸化”，调查只需有一台可上网的计算机，利用网络及统计分析软件进行资料 的搜集和整理分析，省去网下调查的纸张材料费、印刷费等支出；调查过程中信 息采集和录入由计算机辅助完成，减少了调查人员的数量，节省了大笔的录入费 用。从而有效地降低了市场调查实施的成本。从某种意义上说，网上调查也降低 了产品开发的成本。 3 、提高市场调查的效率。 网上调查可全天候进行，对访问者的来说非常便利，受访者也可自主决定时 间、地点与访问者进行交流。网络的方便、快捷大大缩短了网下调查的时间。再 者，网上调查的运作速度快，只需搭建平台，数据库即可自动生成。信息采集、分 析由网络上的服务器和众多的用户终端共同完成，对调查的结果进行实时统计和 显示，减少了网下调查中数据录入和数据转换等工作，使数据处理的程序简化。 提高市场调查效率的同时，也提高了产品设计的效率。 4 、提高受访者参与的积极性。 网下调查存在调蠢者与受访者之间沟通困难的问题，受访者的戒备和防御心 理日益增强，甚至对越来越多的市场调查产生反感和排斥，这些因素不利于调查 工作的开展。究其原因是现代人越来越重视个人空间的不可侵犯性，这也成为了 调查双方的沟通障碍。而随着网络社会化的逐步形成，互联网真正使调查过程民 主化，网络也给调查者和受访者提供了一个相对平等、隐匿的调查平台。网上调 查的这些特点将受访者在填答问卷或参与访谈时的心理防御机制降至最低，使沟 西j ti ：业人学硕士学位论文 第二章产品工业设计信息网络化应用关键技术分析 通变得更容易、更坦诚，从而提高了填答内容和访谈内容的真实性。而受访者对 待调查的态度从被动向主动转换，更有利于访谈形式调查的开展，有利于调查者 收集到更真实的第一手资料【1 3 j 。 用户需求必须通过一定的手段转化为设计师可以借鉴、利用的信息，而往往 不同用户对同种需求的描述互不相同。论文提出基于实例推理的用户需求调查问 卷设计，希望通过网络调查问卷的形式，将用户需求进行总结、归纳，为产品工 业设计提供辅助性的信息。 2 2 2 基于虚拟现实技术的产品设计实例展示 设计调研综合分析后得到的用户需求信息、设计标准、设计实例等产品设计 信息中的关键内容，需要在网络上予以发布及展示，使这些信息更好的为其他设 计师服务。但现在的设计信息辅助系统往往都是采用平面( 二维) 、文字等形式 为设计师提供设计信息展示，由于二维图片的限制，无法从多个角度、根据用户 意愿来详尽展示相关产品，特别是在针对产品造型、色彩、材质等方面的设计实 例展示时，这一限制更加明显。这导致设计师的对设计实例的参考结果具有片面 性及不确定性，无法对设计实例进行准确了解。 产品设计实例为目标产品的已有同类型参考产品，设计实例包括很多部分的 内容，如产品造型信息、产品形态尺寸信息、产品价格信息、美学信息等等。对 产品尺寸、产品价格、功能等实例采用二维文本形式表示已经足够满足设计师的 需要，但产品的造型信息、色彩信息以及美学信息等，如果单纯采用文本方法表 示就显得苍白无力，不能对设计师的设计创意和设计原则进行很好的辅助。设计 信息辅助系统往往都是采用平面( 二维) 、文字等形式为设计师提供设计实例参 考，由于二维图片的限制，无法从多个角度、根据用户意愿来详尽展示相关产品， 导致设计师的参考结果具有片面性及不确定性，无法对设计实例进行准确了解。 为了使设计师在产生自己的创意之前，能够对目标产品的已有设计实例有更 迅速、直观、全面的了解，最好的办法自然是将设计实例尽可能真实、大量的展 示给他们。而采用三维形式来表示以上信息，则能够很好的解决这一问题。通过 网络虚拟现实技术，设计师可以对产品设计实例的造型、美学、人机、色彩等信 息进行非常直观的观察，还可以通过拖拽、缩放、移动等方式，了解产品细节及 内部结构。 目前虚拟现实技术的应用范围很广，如仿真设计、虚拟游历、定制设计等， 针对设计实例信息的应用并不常见。但随着网络虚拟现实技术的不断进步和网络 1 6 西北t 业大学硕士学位论文第二章产品工业设计信息网络化应 3 关键技术分析 带宽的不断增大，利用虚拟三维软件制作出富有真实感的设计实例，并通过网络 向设计师进行展示已经不再是一个只存在于头脑中的想法。论文研究了采用虚拟 现实技术，通过对设计实例进行真实感建模，搭建出一个产品设计实例虚拟三维 参考数据库，来为设计师在创意阶段提供支持。通过虚拟现实技术对产品实例模 型进行展示，使设计师能够用最少的时间把握住目标产品的设计方向、设计准则 及设计创意，从而缩短产品的设计周期，降低产品的设计风险。 因此，采用网络虚拟现实技术，通过对设计实例进行真实感建模，搭建出一 个三维的产品设计实例库，在互联网上发布、展示，来为设计师在创意阶段提供 支持，这也是论文研究的一个关键技术。 2 3 一本章小结 本章主要讨论了产品工业设计信息的内容及其分类，结合网络技术的最新发 展，提出了产品工业设计信息网络化应用的关键技术：基于网络的设计信息获取 技术基于实例推理的用户需求调查问卷设计以及基于虚拟现实技术的产品 设计实例展示。 两北工业大学硕士学位论文第三章基于调查问卷的用户需求信息获取 第三章基于调查问卷的用户需求信息获取 3 1 主要技术路径 3 1 1 常见用户需求信息获取的技术路径 通过互联网进行用户需求信息获取主要有以下三种基本方法：e m a i l 、交互 式c a t i 系统和网络调研系统。 1 、e m a i l 问卷 问卷就是一份简单的e m a i l ，并按照己知的e m a i l 地址发出。被访者回答 完毕将问卷回复给调研机构，有专门的程序进行问卷准备、列制e - m a i l 地址和 收集数据。 e