基于形状文法的渔业机械设备造型设计

目的 更好地平衡渔业机械设备的审美性与功能性。方法 提出一种形状文法和产品形态设计中多约束相结合的设计流程。基于形状文法,通过将约束条件转化为量化指标的方式,以感性约束与物质性约束为导向确定文法规则,并结合参数化推演确定方案、优化设计。最后结合河蟹养殖池塘智能投饵船的造型设计实践进行可行性验证。结果 通过实践验证可得,投饵船的造型符合风格意象定位,且在功能使用方面易用、实用。结论 此设计流程可以在初期降低概念设计与最终成品的偏差,最大程度地减少重复设计,从而缩短开发周期、降低成本、提高市场竞争力,同时也可以为渔业机械设备有效进行造型设计提供指导。     

产品突破性创新概念设计过程模型研究

目的 产品突破性创新设计是提升产品价值、增强产业竞争力、实现中国创造的有效途径。为了实现产品突破性创新,构建符合突破性创新特点的模型至关重要。方法 聚焦产品概念设计阶段,根据突破性创新内涵与特征,通过对文献的分析与综合,将约束与创新围绕创造力建立联系,并借鉴创造力的“生成-探索”模型,探索产品突破性创新概念设计新路径。结论 提出了一种新的产品突破性创新概念设计过程模型。该模型以约束类型与来源为框架,通过提高创新资源约束水平来强化创造力,以跨领域知识和技术的运用为手段,形成了创意优先的产品突破性创新概念设计路径。模块化自重构机器人概念设计实践表明:该模型能够有效支持产品突破性创新概念设计的开展,具备一定的理论价值和实践意义。     

机械产品可拓概念设计研究

文章在总结现有智能化概念设计思维规律的基础上,提出基于可拓方法的机械产品智能化概念设计的研究内容、特点、流程与方法。围绕智能化概念设计的功能表达、功能分解与综合、功能推理与决策,重点研究功能-原理-布局-结构的可拓化概念设计方法和计算机模拟人类解决问题的辩证思维过程。文中给出可拓方法在加工中心刀库概念设计中的应用实例。该方法对于解决目前智能化概念设计理论研究与工程实现中的瓶颈问题,具有重要意义。     

基于TOC和Petri网的业务流程重组方法

业务流程重组是企业根据市场和环境变化进行自身调整和完善,从而在竞争中取得优势的重要手段.通过Petri网建模可以对企业业务流程进行动态分析和控制,寻找制约企业盈利的最薄弱环节.在此基础上,应用约束理论(TOC)能够对业务流程中最薄弱的环节进行改进和重组,逐一消除制约环节,不断提升企业的竞争能力.在分析Petri网流程建模思路和约束理论基本原理的基础上,提出了基于Petri网和约束理论的业务流程重组方法,并进行了实证研究.     

利用材质综合信息优化产品概念设计的方法

阐述了新形势下产品概念设计的重要性,分析了我国设计团队人员构成不完整带来的概念设计受限问题,指出了造型材质综合信息在概念设计流程中的必要性,并构建了材质综合信息系统的界面框架.     

基于相似案例的产品可拓重构设计方法

目的 为了快速构建符合客户风格需求的产品概念设计方案,本文以客车造型设计为例,提出产品可拓重构设计方法。方法 首先,在用客车案例来表达数据结构的基础上,构建整车Metadata和关键几何特征Metadata的索引机制。其次,借助意象尺度图和KNN算法在数据库中检索出相似案例。最后,将产品造型视为可拓学理论中的物元,利用物元的多种可拓变换方式,从而实现产品造型概念方案的生成。结论 客车造型设计实例的分析结果表明,这种基于相似案例的产品可拓重构设计方法能够满足客户对产品造型风格的需求,可避免在造型设计过程中对设计师主观意识的依赖过强和客观知识使用不足的缺陷。     

面向产品感性意象的造型优化设计研究现状及趋势

目的产品的设计优化创新一直是研究的重点,而造型是设计优化的重要关注点之一。针对感性产品的造型优化,充分应用感性工学理论及技术,进行以用户为中心的意象造型优化设计成为当前的研究热点,基于此,对面向产品意象的造型优化设计的研究现状及趋势进行了分析。方法通过对国内外学者相关文献的梳理和归纳,在感性工学理论体系相关概念阐述的基础上,分别探讨了面向产品意象造型优化设计中的意象提取、映射构建及造型创新三个主要环节;重点分析了在产品意象造型优化中,基于计算机算法的造型优化、基于创新理论的造型优化和基于数理统计模型的造型优化三个方面的关键理论、技术及其运用。结论总结出了在造型优化方面中关键理论、技术的优缺点;结合设计研究的发展趋势,对产品意象造型优化设计提出了展望,即多方法融合、生理心理认知测量技术结合、基于AI技术和大数据的优化。     

基于概念合成认知理论的产品设计方法研究

目的研究概念合成理论在构建产品设计概念过程中的操作方法和模式。方法以概念合成理论的基本理论构架为基础,研究了概念合成理论通过心理空间的构建、映射与合成生成新概念的认知思维过程。结果总结出基于概念合成理论的产品设计流程,分为界定设计情境、寻找创意来源、与目标设计物匹配构建设计概念、概念具体化4个阶段。结论藉由武汉兴图科技会议宝造型设计具体案例的执行进行验证,以期发展成为一种产品设计思维方法。     

基于可信性的汽车造型设计方法研究

目的研究汽车造型设计与工程设计的可信性。方法将计算机软件领域的可信性概念引入汽车造型辅助设计,剖析工程与造型的约束关系和整合思路,探讨基于参数化的辅助设计可信性。结论通过研究辅助设计的发展方向和关键技术对汽车造型设计的影响,提出基于可信性的辅助汽车造型概念设计的方法。     

构建基于积极体验的概念设计画布

目的提出并验证一种基于用户积极体验的产品概念设计生成画布。方法以文献研究为基础,通过理论分析法对积极体验进行概念界定;通过案例研究法与对比分析法,对概念设计画布与积极情绪粒度卡进行分析,构建基于积极体验的概念设计画布;通过实践验证法,以儿童水彩笔的设计为例,对积极体验的概念设计画布进行验证。结论本文提出了基于积极体验的概念设计画布,内容包括个人简介、积极情绪、意义、技能、材料和概念故事六个部分,操作流程包括:通过半结构化的访谈方式,以用户选取的积极情绪为导向,从意义、技能和材料三个方面收集关键信息,生成用户概念故事,进行积极的概念设计。这有助于设计师标准化和快速化地捕捉到用户积极设计的机会点。     

Structural shape and topology optimization of cast parts using level set method

This paper presents a level set‐based shape and topology optimization method for conceptual design of cast parts. In order to be successfully manufactured by the casting process, the geometry of cast parts should satisfy certain moldability conditions, which poses additional constraints in the shape and topology optimization of cast parts. Instead of using the originally point‐wise constraint statement, we propose a casting constraint in the form of domain integration over a narrowband near the material boundaries. This constraint is expressed in terms of the gradient of the level set function defining the structural shape and topology. Its explicit and analytical form facilitates the sensitivity analysis and numerical implementation. As compared with the standard implementation of the level set method based on the steepest descent algorithm, the proposed method uses velocity field design variables and combines the level set method with the gradient‐based mathematical programming algorithm on the basis of the derived sensitivity scheme of the objective function and the constraints. This approach is able to simultaneously account for the casting constraint and the conventional material volume constraint in a convenient way. In this method, the optimization process can be started from an arbitrary initial design, without the need for an initial design satisfying the cast constraint. Numerical examples in both 2D and 3D design domain are given to demonstrate the validity and effectiveness of the proposed method. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于约束的几何造型系统

 提出了一种基于约束的造型系统模型,通过约束网、约束求解器与实体特征表示、实体的边界表示,获得一致的实时更新的实体,此系统将极大地提高设计的灵活性。     

基于用户需求的产品形态设计研究

目的研究产品设计中直观外在体现的产品形态设计,使产品满足用户的物质功能需求和审美文化需求,避免设计中的伪设计和过设计问题。方法从用户需求的角度出发,综合分析产品形态设计中本能、行为和反思3个维度的要求,通过探讨用户需求理论、用户需求与产品形态设计的相互影响因素,从正反两方面分析和比较优秀与劣质的产品形态设计的内在原因,形成综合使用需求、加工工艺、结构限定、绿色、环保等多角度综合考量的产品形态设计思路。结论产品设计是多因素共同作用下的综合设计,深入研究用户需求是产品形态设计多因素约束的前提和基础,只有真正理解用户需求的深刻内涵,才能实现满足物质功能和精神功能的优秀设计。     

基于感性工学和BP神经网络的服务机器人头部形态设计研究

目的产品的形态设计要素和用户对产品的感性意向评价之间的关系很难被准确表达。在服务机器人产品的形态设计中,将用户的感性需求准确表现到最终的方案设计中一直是亟待解决的难题。方法运用感性工学中的语义差异法和BP神经网络算法,对服务机器人头部形态的设计要素与用户的感性意向评价之间的关系进行分析。结果最终拟合出这两者之间的映射关系,并在此基础上运用VB语言将训练好的BP神经网络模型接入三维建模软件中,构架出服务机器人头部形态的辅助造型设计系统。结论使得造型过程更加理性,极大地提高了设计效率。下一步的工作应建立更科学、全面的服务机器人辅助造型设计系统,包括将本研究成果扩大到服务机器人的整体外形设计中;将不同的设计约束条件对造型产生的影响作为BP神经网络的输入层纳入到拟合过程中等。     

基于大数据的配色方案优化约束空间建构

目的 从图像中提取的特征色通常表达为一系列单色,即基于聚类法得到的聚类中心。在以图像色彩意象再现为目标的配色方案优化中,很少考虑提取色的聚类分散度,导致配色方案的色彩过于集中在聚类中心而失去了多样性。基于聚类结果为优化过程提供更精准有效的约束。方法 首先用K–Means聚类方法从图库的每一幅图中提取若干特征色彩,并集中表达在可视化的三维色彩空间中;然后用户通过交互方式人工选择色彩构筑一系列定制色彩空间,作为色彩变化的约束条件,即约束空间;并设计了基于约束空间的配色优化交互式遗传算法。结果 以非遗图库的色彩意象再现为目标,基于平面设计的色彩优化任务进行了测试,在效率和满意度两个方面均表现良好。结论 解决了提取色重用的约束条件施加方法问题,有效利用了提取色的分布信息,使优化过程可以更精准地再现原始图库的意象,特别是色彩的分布特征。     

产品创新设计理论与方法综述

从工业设计和工程设计两个方面分析和归纳了当前产品创新设计理论与设计方法的发展现状,说明工业设计理论研究主要表现为设计思想、设计风格的研究,工业设计方法的研究主要面向设计思维本身和思维对象,中心是设计本身;工程设计理论研究主要表现为对设计过程的建模,工程设计方法的研究主要面向设计思维的模拟,中心是设计的手段。     

面向设计过程的情境建模与研究

目的 解决产品设计过程中知识获取不完善及设计过程表征不能满足用户需求的问题。方法 针对设计过程,从知识获取、知识物化和特征验证等方面,剖析用户知识在设计过程情境中的行为逻辑,提出一种面向设计过程的情境建模方法。基于可拓基元概念,知识获取情境将用户信息转化为需求基元;知识物化情境将需求基元与设计思维进行融合,形成概念方案。结果 利用验证情境模型判断特征元素是否满足设计需求,从而使产品设计方案达到效能的最大化。结论 基于物流分拣设备设计过程的研究,对设计情境模型进行实例验证,其产品的特征得到了高效的表达,完善了产品设计的方案,验证了该方案的可行性。     

基于产品设计系统思维的家电产品模块化设计

目的探索基于产品设计系统思维的家电产品模块化设计思路。方法模块划分是产品模块化设计的基础与关键,可看作是基于需求层、功能层、结构层的过程而进行,该过程注重对产品功能属性的塑造而缺乏审美精神属性的把握。基于产品设计系统思维,结合多种形式及放置方式的移动插线板模块化设计实例,将产品设计系统之设计要素映射于模块划分的不同层次,从设计系统的角度对家电产品模块划分进程给予指引与限定,使设计结果兼具人文精神内涵。结论从设计系统角度进行家电产品模块化设计,其设计结果兼具了产品的功能与精神双重属性,既发挥了模块化的自身优势,又补充了模块化设计在人文精神表达上的缺憾。     

基于草图的设计思维研究

设计思维研究对产品概念设计具有重要作用。通过对产品概念设计案例的分析,构建了一个基于草图的产品设计思维的概念性框架,以探索草图设计特定的语言规则或模式,描述设计创意的产生过程。