1.2 计算机辅助工业设计（CAID）内涵

工业设计是由科学与美学、技术与艺术相互交叉、渗透、结合形成的，以机械化方式生产的工业产品为主要研究对象的一门新兴的边缘学科，以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行设计。计算机作为先进的技术手段介入工业设计有它的必然性：计算机技术、信息技术高速发展；人们生活水平普遍提高，对产品的需求趋向于多品种、小批量、趣味化和个性化；企业面对激烈的市场竞争，必须解决敏捷设计、部门的协同合作、用户参与等一系列快速反应机制问题；传统的产品开发模式成本高、周期长、效率低、风险大，已经不能满足瞬息万变的市场需求。因此基于计算机和网络技术的计算机辅助工业设计（Computer Aided Industrial Design, CAID）应运而生，它同CAE（Computer Aided Engineer，计算机辅助工程）, CAM（Computer Aided Manufacture，计算机辅助制造）、CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺设计）、VR（Virtual Reality，虚拟现实）等CAX系统协同或并行实现产品的更新和研发。图1-1为计算机辅助制作的电子募捐箱设计效果。

图1-1 电子募捐箱设计效果

在工业设计领域中，创新的作用十分重要。而计算机辅助工业设计同样需要有创新作为支撑，才能够不断增强自身产品的核心竞争力。作为产品，不管是在功能、形状，还是原理和色彩等方面的创新，都一定可以提升或者是改变产品自身的属性与特性。如图1-2为立式剃须刀组合设计，图1-3为彩杆滑板车设计。

图1-2 立式剃须刀组合设计

图1-3 彩杆滑板车设计

设计的创新发挥着基础作用，必须在研究方面获得突破，才能够进一步推动CAID的研究，提升所设计产品的自身价值。基于此，人机系统的优化设计对人使用产品的交互原则进行了充分考虑。其中，以人为本是CAID最核心的原则，人机与环境要和谐互配；充分利用不同数据库，保证产品与工程设计中对人机工程学的参数有直观反映，在产品的宜人性与环境的基础上，贯彻与落实安全防护标准。设计人员无须深入了解计算机知识就能够在CAID的协助之下完成设计任务，这些为工业设计的新发展提供了有力保障。

（1）CAID的基本内涵

计算机辅助工业设计（CAID），即在计算机及其相应的计算机辅助工业设计系统的支持下，进行工业设计领域的各类创造性活动，实现产品形态、色彩、宜人性设计和美学原则的量化描述，从而设计出更加实用、经济、美观、宜人和创新的新产品，满足不同层次的人的需求。它是以计算机技术为支柱的信息时代的产物。与传统的工业设计相比，CAID在设计方法、设计过程、设计质量和效率等各方面都发生了质的变化，它涉及CAD技术、人工智能技术、多媒体技术、虚拟现实技术、敏捷制造、优化技术、模糊技术、人机工程等许多信息技术领域，是一门综合的交叉性学科。

从广义上来说，CAID是CAD的一个分支，许多CAD领域的方法和技术都可拿来加以借鉴和运用，但CAID也有自己的特征。创新是工业设计的灵魂，以知识为基础的产品创新竞争，是21世纪初全球制造业竞争的核心。

CAID主要提供了一个数字化的平台，包括数字化建模、数字化装配、数字化评价以及数字化信息交换等方面内容，极大地方便了设计、分析和修改。其中数字化建模、数字化评价是该系统中集中体现工业设计特征的部分，它将各种美学原则、风格特征、人机关系等语义性的东西通过数学建模进行量化，使工业设计的知识体系对设计过程的指导真正具有可操作性。比如生成的渲染效果图或实体模型，可以进行机构仿真、外形、色彩、材质、工艺等方面的分析评价，更直观且经济实用。如图1-4为创维电视设计方案。CAID设计平台能够实现与工艺、制造等其他数字平台共享信息资源。

图1-4 创维电视设计方案

（2）CAID与CAD的区别

计算机辅助工业设计（CAID）是采用计算机进行设计的CAD的一种，特别是指包含工业设计的系统。一般的CAD工具主要用来设计产品内部零件，而CAID相对来说是进行整体性的设计。CAID系统中本身已包含了大量的已经设计好的模型。

（3）CAID与创新设计

创新是工业设计的灵魂。以知识为基础的产品创新竞争是21世纪初全球制造业竞争的核心。一个新产品在功能、原理、布局、形状、结构、人机、色彩、材质、工艺等任何方面的创新，都会直接影响产品的整体特性，影响产品的最终质量和市场竞争力。

当前，关于产品创新原理、创新设计技术等的研究已成为CAD、CIMS领域的一个研究焦点。创新设计是CAID研究的一项重要内容，只有在创新设计的研究上取得突破性进展，才能使CAID的研究迈上一个更高的台阶。