面向工业设计的智能设计体系

面向工业设计的智能设计体系

张 泽

国家能源集团宁夏煤业有限责任公司物资公司 宁夏银川 750001

摘要：随着云计算和大数据等先进信息技术的迅速发展，设计领域出现云设计等相关研究。揭示了我国未来的IT战略技术——云计算是人工智能技术高速发展的基础。智能即智慧和能力的总和，目前人们已进入智能时代，生活在由智能产品、系统和环境构成的智能生态圈中。在智能化时代，智能制造已成为经济发展的战略目标。鉴于此，本文对面向工业设计的智能设计体系进行分析，以供参考。

关键词：工业设计；智能设计；人工智能

引言

不论是人工智能技术本身还是人工智能辅助设计系统，都给工业设计带来了积极影响，能协助设计者更高效表达创意构想、开发并测试产品，但其便利性与高效性可能会让少数设计者模糊自身定位。工业设计的本质是创新构想，而人工智能的本质是技术实现。在人工智能技术持续发展的当下，设计师需要调整和完善自我的创意思维水平，同时设计教育也应及时调整，以培养出适应未来需要的设计人才。未来，工业设计师、工业设计教育将与人工智能共同进化，使社会的未来有更多可能。

1人工智能概述

人工智能，是指计算机系统具备的，可以履行原本只有依靠人类智慧才能完成复杂任务的能力。它是使计算机实现从“smart”向“intelligent”的转变，它可以像人一样合理的思考并合理的行动。它诞生于信息技术革命以后的信息时代，试图通过对智能进行解析，从而探寻智能的本质。在人工智能的研究过程中，人们始终在试图生产一种智能机器，能够像人一样对外界的各种刺激做出回应。最终，通过科学研究使得智能机器能够模拟人类智能，预期的研究成果主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑的计算机等。

2工业设计

工业设计（IndustrlalDseign）是基于工学、经济学、美学基础上实现工业产品设计，满足人们对工业装备以及各类工具的需求。其中包括器械、工具类设计，其能够保证产品与使用者相匹配。工业设计不仅包括器械、生产工具的批量化生产，还包括了产品的发展、规划、运输、包装、开发、环境设计等范围。随着社会现代化发展进程的不断加快，社会经济科技水平的逐步提升，工业设计如今已经作为新兴领域，与其他传统产品设计在本质上区别开来，其有着自身独特的特点，即并非单一学科，是涉及多个学科领域，实现多方面协调统一，满足消费者需求而形成的新型学科产业。

3人工智能和工业设计的关系

人工智能融合了信息科学、数学、社会学、语义学、心理学和逻辑学等自然科学与社会科学的几乎全部学科。其理论体系如图1所示。

工业设计需要不断创新，体系如图2所示。揭示了设计进化基本原理及规律是基于遗传基因的设计共性，现行设计技术与实践缺乏创新是最重要的问题。

4智能设计的特点。

①以设计思维和方法为指导，通过设计方法学对工业设计的本质、过程、思维等方面进行大数据分析和智能化研究，这是智能设计模拟人工设计的基础。②以人工智能为手段，以大数据分析为基础，结合机器学习、人工神经网络、遗传算法和深度学习等人工智能技术，支持设计全过程的智能化。③利用各种设计软件和数据进行优化设计，利用有限元分析和图形仿真等功能进行设计验证结果输出。④集成智能化技术支持制造类软件和数据的集成，提供符合设计逻辑的标准数据模型和应用接口。⑤提供人机交互功能，设计者与计算机融合为人－机智能化系统。

5智能化工业设计体系

5.1智能造型设计

智能造型设计就是在计算机技术的辅助下，通过造型组合、布局、变化等方法进行产品造型设计，以满足用户对美感的个性化需求，是工业设计中最为重要的环节之一。智能造型设计是后续色彩设计、人机工程设计和设计评价的基础，承担着提供产品几何模型的重要任务。

5.2智能色彩设计

工业设计领域的色彩设计理论和方法是针对用户个性化、情感化、绿色化和文化的色彩设计知识体系。结合智能技术的特点，智能色彩设计的技术要点主要集中在色彩选取、色彩调和、语义驱动的色彩设计和色彩模型库等方面。设计者个人的知识是有限的，所以在色彩大数据的基础上，利用人工智能技术对应色彩设计的知识，可快速提高设计效率和个性化体验。这方面研究和应用十分丰富。如智能手机上的相机美颜就是典型的智能色彩应用。

5.3智能人机工程设计

工业设计中，人机工程设计的根本目的是通过针对人、机和环境间相互关系，建立绿色、可靠及完整的产品生态圈，确保产品在人－机－环境生态圈的用户体验最优化。设计过程中需分析产品的人机特性、人机系统的效能、安全保护和可靠性等方面的人机工程因素，做出符合人机工程标准的设计。人机工程设计的好坏直接影响到产品面世后的稳定性、安全性和可用性。随着智能技术的发展，针对三维人体的智能人机工程设计已成为研究热点。

6人工智能技术对工业设计的影响体现

6.1导致工业设计方法与设计思维的转变

在个体层面，人工智能技术一定程度上导致了工业设计方法和思维的转变。随着计算机的发展，设计呈现不再完全依赖手绘草图，而是开始合理运用三类计算机辅助设计系统。一类是辅助表现类，即设计师运用PS、C4D等软件辅助表达想法，既提高效率又增强表现。此阶段人工智能未参与，机器仅是执行者，设计主体为设计师；二是辅助决策类，即基于知识推理或遗传算法的概念生成和方案评价专家系统等，帮助设计师摆脱经验限制和固有印象，生成用户模型或配色方案等。此时设计师开始与人工智能通力合作；三是自主设计类，虽然目前在产品设计领域未有成熟自主设计平台，但就平面设计而言，阿里巴巴的“鹿班”，在2017年双十一，设计总量高达4亿，每秒完成8000张网页banner设计，人类美编设计完成同样工作量需连续工作173天[10]。且购物者并未察觉区别，在此种环境下，设计师与人工智能逐渐转为竞争关系。因此设计师需有敏锐的观察力并进行充分思维碰撞以寻求创意解决方案。此外，如何结合人工智能与设计师优势以改良或创新设计思维范式，也是当前较热点的研究方向。

6.2人工智能与工业设计共同打造新生活

在社会层面，人工智能的技术与工业设计的创新思维持续创造着新的生活方式。城市的智能交通管理系统、农村的新型智能农业机械、公司中的智能扫地机器人、学校中的包裹收件系统、家中的智能互联家居、社区的智能交互播报屏等无不传递着智能时代的便利。同时，这类产品或系统也与工业设计相关。人工智能技术为产品的实现提供支撑，工业设计方法为产品的孵化创造路径。设计者要以一种整合、可持续、发展的思维，借人工智能技术之利去实现创新，要用敏锐之眼和博爱之心，关注社会弱势群体，改善社会问题，传递设计价值。

结束语

人工智能是集计算机科学、语言学和心理学等一个综合性很高的学科，同样，工业设计也是一门交叉性的学科，设计对象为人造物，强调“创新的解决问题”，将强大的人工智能技术运用到工业设计中，不仅能开发更高效的设计流程并引导设计师、设计行业或设计教育的转变，还能在人们普遍注重效率、体验与情感的当下，为大众创造一种全新的生活方式并促进社会发展。

参考文献

[1]王敏.人工智能对未来工业设计的影响[J].现代经济信息,2019(09):369.

[2]尚薇.智能互联网为工业设计带来新的设计思考[J].设计,2019,32(07):108-110.

[3]毛红,詹豪,杨道陵.浅谈工业设计在智能家电产品设计中的应用[J].轻工科技,2018,34(07):67-68+70.

[4]刘洋,刘禹德.人工智能对未来工业设计的影响[J].建材与装饰,2018(22):104.

[5]马红丽.工业高质量发展需要工业设计创新[J].中国信息界,2018(02):22-24.