产品动态设计范文
产品动态设计范文第1篇
当前，已经存在很多关于形状建模技术的工作，本文主要针对建模技术在设计过程中的应用，因此交互式建模技术为本文主要关注对象．为了更好地辅助设计，用户（设计师）参与已经广泛地被应用于CAD系统中．通过与用户合作，基于用户智能知识，建模技术能够承担大范围模型建立项目，例如交互式街道建模框架［9］．新的用户输入设备也被用来提高用户与系统之间的交流．FreeDrawer［10］是一款草图系统，能够采用基于样条曲线的自由曲面的绘制．用户通过磁性笔在虚拟的环境内绘制曲线，所绘制的图像能够被系统及时接收和显示．SurfaceDrawing［11］是一款根据手的运动路径来产生有机三维形状的软件．操作手的行为能够通过磁性装置被系统感知并用来产生几何形状．ScanModeling系统采用名为“Wakucon”的输入设备通过扫描真实物体进行三维形状生成．通过高科技设备，用户?设计师们能够在虚拟真实的环境内进行交互式的绘制和建模工作．和这些研究相比，本文更关注设计信息的双向交互．也就是当设计师运用本文提出的方法完成设计时，其设计知识能够被系统感知并保存下来，通过自动化衍生机制进行设计探索．与其他类似研究不同的是，设计知识不是由工程人员或研究人员后期分析产生，而是直接获取自设计师的设计过程中．本文提出的方法可以自动完成设计知识获取和转化过程．形状文法能够通过语法系统将设计表示为2D?3D的可视化形状（shape）及迭代算法过程（rule）［13］．基于规则的框架结构能够给用户提供设计知识和可视化之间的接口．CGA形状［14］采用过程建模方法应用于建筑领域，允许用户通过指定建模模块进行细节设计．壮族形状文法［15］采用基于网格的形式表示自由、平滑的形状．通过2D图案生成表达用户的主观感受［16］．衍生设计方法结合形状文法已经应用于电话衍生设计中．在上述研究的基础上，本文对传统形状文法进行了改进，提出3种类别的规则并用来在设计过程中对设计信息进行表示和传递．
2动态形状表示
在设计方案产生之前，设计过程充满了变数．设计师通过其行为表达他们的设计思想，并用来建立设计概念模型．为了更加接近这一自然设计过程，本文介绍了一种新的形状表示法———DSR．DSR形状通过基本设计行为对目标形状进行描述和表示．形状文法通过其定义的规则集对设计目标进行描绘．规则可以表示为：A→B，即，形状A被替换为形状B或B的任意形状子集．一次规则的应用表示一次形状由A到B的替换．但是，在这一规则中，形状如何由A变为B的过程是无法体现的．换句话说，形状由A变为B的过程被其结果所表示．如果能够表示变化过程而不仅仅是变化结果，其动态的过程信息就可以被用在不同的初始形状A′中，来产生更多的新形状｛B1，B2，…，Bn｝．这也就是本文提出DSR形状的基本思想．本文定义了9个类别的基本形状规则———ElementalRule［3］（简称ER）．通过对于三维形状操作的研究［18］，9类ER群体能够基本覆盖所有的形状操作需求，例如Add（添加）、Delete（删除）、Cutvertices（部分删除）和Cutedges（部分删除）．通过上述4类基本形状操作，本文选用矩形和球作为基本图元，可以产生9种不同种类的ER规则［3］．大多数形状都可以通过这些ER规则的结合使用进行表示．除了正交的形状，对于具有曲线表面的形状，可以通过球体作为基本图元进行生成．定义1．DSR形状．DSR形状是一种有限的形状元素集，通过以特定顺序应用ER规则进行生成．一个DSR形状可以被形式化表示为形状元素集与有序的ER规则应用序列，｛S＊｜ER（i1），ER（i2），…，ER（in）｝．S＊［19］表示初始形状或其任意的子集，一般被用来表示ER规则的左半部分．传统的规则应用方法为形状替代［15］，这在基于ER规则应用过程中，会对具有光滑曲面特征的形状的外观造成破坏［3］．因此，本文提出一种新的规则应用模式———行为捕获模式（actioncapturemode，ACM）．定义2．行为捕捉模式（ACM）．行为捕捉模式能够在保证原有形状外观不被破坏的前提下，保留规则变化意图．基于物体最小包围盒，生成物体的形状为目标形状与规则右边形状的布尔交运算（SObject＿Left∩SRule＿Right）．通过ACM应用模式，DSR形状能够表示一个规则应用后的形状变化过程（从规则的左半部分变为右半部分）．这确保规则的应用可以不受目标形状的几何复杂性约束．换句话说，当产生一个DSR形状规则后，它可以被应用到不同的初始形状，从而产生不同效果．这与设计过程的模糊性相吻合．这里通过一个案例展示应用ACM模式后的形状变化．本文邀请一位设计师设计了一个概念化的椅子模型，如图1所示．简洁和造型的流畅性是唯一对于该造型的前期要求．通过DSR规则，椅子的概念模型可以通过DSR形状进行表示．通过图1所示的DSR规则可以清楚地看到，椅子模型是由一个立方体变化产生．基于ACM应用模式，可以将图1所示的DSR规则应用到不同初始形状上，例如杯子形、圆柱体、苹果形状和平头截体，如图2所示．因为DSR形状能够以动态的形式表示，即形状的产生过程可以记录在DSR形状中．因此，基于DSR的规则能够应用到不同的初始形状从而产生更多的新设计模型．如上面案例所示，设计行为（从一个实体产生一把椅子）通过DSR形状保存了下来．在ACM模式的应用下，该设计行为能够应用到不同的初始群体，产生不同效果的椅子模型．下面通过一个小规模的问卷调查，对新设计模型的效果进行评价．200位侯选者被选来进行关于新模型效果的问卷调查．其中有170位年龄在20～30岁之间的学生，以及30位具有3～5年专业设计经验的设计师．问卷调查包括4个问题：1）请比较图1与图2中的椅子模型是否相似？2）图2中的椅子能否由图1中的椅子经过推理得到？3）请根据图1中的椅子形状，根据自己的理解进行模型再现．请通过草图的形式对设计过程进行可视化．4）请分别从审美、新颖和舒适度3方面对上述5个椅子模型进行评价．在访问调查过程中，仅将图1和图2中规则的右半部分展现给问卷参与者．调查结果显示：对于问题1），136人认为相似而52人认为不相似，其余没有意见．对于问题2），超过60％的参与者认为可以通过推理的方式获得，并表示这些椅子具有某些潜在的关联．对于问题3），虽然面对相同的椅子模型，不同的参与者给出了多种多样的生成方法．换句话说，虽然最终模型相同，但是生成的过程却是多种多样的．“自顶向下”的设计模式被广泛采用．对于问题4），“苹果型”的椅子被多数人认为最好看和有新意，图2中的椅子模型被认为最舒适．调查后，当参与者知道4个新椅子模型是由同一模型推理产生时，都在不同程度上表示了惊讶．他们表示：从同一个模型推理出全部4个新模型对他们来说是非常困难的．这也从侧面表现出DSR形状的提出能够反映出设计过程中的突发性特征．目前，通过ER规则库和ACM应用模式，能够产生多种多样的三维设计模型，如图3所示．
3DSR形状文法设计语言
定义3．DSR形状文法．DSR形状文法是一个四元集｛S，L，R，I｝，其中：1）S是DSR形状的有限集合；2）L是标签的有限集合，用于控制形状文法在时间和空间上的推进；3）R是DSR规则的有限集合；4）I是一个自由实体，作为形状文法应用的起点，称为初始形状．在DSR形状文法中，设计过程能够通过形状集和规则集进行表示，进而形成设计语言［20］．由于DSR形状可以表示动态设计信息（设计行为），因此该设计语言可以表现设计师有意识的行为和思想．在工程设计中，设计过程开始自包含设计问题分析、设计解空间解析、设计表达和结果可视化在内的多个循环．因此在DSR设计文法中，本文建立了有结构的规则系统来表示设计思路。在DSR形状文法中包括3种类型的规则：DSR规则、辅助规则（auxiliaryrule）和布局规则（layoutrule）．DSR规则是用来在设计过程中产生形状变化．物理方面的形状变化可以被DSR形状表示并保存．辅助规则主要是用来处理通用的三维模型操作：‘拉伸’、‘缩放’、‘旋转’、‘扭曲’等．在设计过程中，设计师会在最终方案确定之前不停地做出决定，关于当前设计模型的评价和接下来的修改会对整体设计产生什么影响？通常来说，对于整体设计产生的影响将会起到主要作用．因此，这种决定将会一直循环，直至满意的设计方案产生．类似于真实的设计过程，布局规则主要用于指定当前形状和整体模型的关联和影响．2类特殊的功能规则被采用：“SliceRule”和“CombineRule”．通过这2个功能规则，模型可以被分解、合并为任意的子形状用来承载DSR规则和辅助规则的运用．因为设计过程不是直线型推进，而是螺旋型推进的，本文提出针对布局规则的3种关系。图5a所示的‘梯子’关系表示设计过程中的因果关系：Step2发生是由于Step1引起的，后面步骤的产生是由于其前面步骤而产生的．在设计中，前后的因果关系并不仅仅具有线性继承和相邻继承，也就是说，前面n代的步骤都会对第n＋1代的产生具有影响．并且，其影响并不是随着相隔代数的增加而减少（设计突发性）．图5b所示的交叉关系体现了设计过程中的选择性．在上一步的布局行为产生后，有可能会产生多种潜在的设计推进方法（Step2～Stepn）．图5c所示的平行关系体现的是设计过程中的分离行为，即设计步骤A1，A2与B1，B2之间的推进是弱连通的，之间没有必然的联系．当然，在设计过程中，每一种类型并不具有清晰的分割，而常常是多种关系交错发生在同一设计过程中的．本文将图1所示的椅子概念的设计作为案例来表现DSR形状文法的应用之一．通过上述调查问卷，作者邀请了很多职业设计师对相同的椅子模型（图1）应用本文所提出的方法进行重现设计．因此通过DSR形状文法能够得到很多不同设计语言．其中，3种设计语言被选取作为本文案例，展示3种规则对于设计知识的保存和应用．在图6中，设计语言A共有6步．其中，Step1和Step4为布局规则．Step2将立方体分割为3部分用来产生扶手—椅子主体—扶手．Step4将椅子主体设计分为上下2部分．Step3，Step5，Step6属于DSR规则，用来对相应选取的形状进行物理外观的变化．在该设计语言中，Step2和Step4之间属于‘阶梯’关系，因为如果没有Step2，Step4就不会发生．图6中设计语言B分为7步．其中，Step2和Step4为布局规则，其余为DSR规则．Step2和Step4之间属于‘交叉’关系．在Step2后，以后的操作具有2个选择．而Step3和Step5属于‘平行’关系，也就是说，它们之间没有必然的先后顺序，属于弱连通．图6中设计语言C包括4步．其中Step2为布局规则，其余为DSR规则．‘平行’关系在该设计语言中得到了体现。上述3个设计语言的获取都由系统自动完成的．设计师被邀请来使用本文建立的3D交互式建模引擎，通过可视化界面和窗口控件交互操作，他们可以像在常规3D建模软件中一样进行工作．与此同时，系统能够根据其设计操作对整个设计过程通过DSR形状文法进行获取和保存，继而产生设计语言．本系统采用ACIS技术，在Windows平台下运用C＋＋语言实现的。将3个不同的设计语言应用到衍生式设计框架中，在系统内可以快速地产生3种不同的设计方案群体，如图8所示．图8a所示模型是根据设计语言A衍生而来的，体现了椅子主体的一体化设计和悬空椅子扶手的思想．图8b所示模型是根据设计语言B衍生而来的，体现了椅子上下部分不同的设计风格．图8c所示的模型是根据设计语言C产生的，体现了扶手和椅子主体的一体化风格．每一个新椅子都能够通过DSR形状进行表示和存储．也就是说，它们都可以做到图2中类似的衍生式变换．当作者将新的设计模型给3位设计语言的设计者观看时，他们都非常感兴趣．他们表示，其原始设计思路是在本文的3D建模系统中花费了1～2h不等的时间完成的．然而，所有的衍生设计模型都是在1min内通过基于系统自动产生的．这大大节约了设计周期．从美观和创新价值方面，新产生的模型都比较令人满意．虽然，这些新模型还不能直接作为设计方案进入产品设计流程，但它们都表现出原始设计方案的设计思想，并且在设计效果上有了较大的不同，给予设计者感官上直接的冲击和新颖的刺激，能够有助于其设计知识的扩展和设计构思的产生．
4结论
产品动态设计范文第2篇
关键词：创意生态系统；动漫创意；衍生品设计
创意是创造意识或创新意识的简称，其本质是指人从对客观事物与环境的认知中衍生出新的意识与想法。动漫行业是创意产业中重要的组成部分之一。动漫衍生产品设计是以创意为中心,以现代文化艺术和数字技术为基础，创造出具有知识产权和高附加值的文化产品，其核心价值在于动漫创意的承载与展现。德国生物学家恩斯特•海克尔在1869年首先提出了“生态学”这个概念，用于研究生命体与周围环境之间的相互作用。英国经济学家约翰•霍金斯在2010年首先将“生态学”与“创意产业”联系在了一起，提出了“创意生态”这一概念。创意生态是以生态学的视角诠释了创意经济活动中的内在规律，提供了一个环境、生产、营销、媒介、消费者相互衔接的生态关系。在生态学的理论指导下，可以更好地把握动漫创意产品在设计和呈现过程中的生态规律，从而促进动漫行业的持续性发展与产业升级。
1动漫创意生态系统的构建
自然界中的生态系统是由无机环境和生态群落组成的，包含了：无机环境、生产者、消费者、分解者四个部分。生产者从无机环境中汲取资源并产生能量，然后将能量传递给消费者，最终由分解者将能量回馈给无机环境，从而构成了一个完整的生态循环系统。中国传统文化中有“天人合一”的概念，转译到现代生态学中可以理解为人文生态、社会生态、自然生态的有机统一，构成现代社会生态学的思考框架。以生态学的视角来看，在动漫行业中同样存在一个创意生态系统，将从动漫创意到呈现的各个环节有机的联系在一起。设计界公认乔布斯首先创立的了苹果的设计生态系统。在国内，第三届中国苏州创博会举办的“2014视觉空间中国设计高峰峰会”中也明确提出了“创意生态系统”这一概念。动漫设计师或剧本创作者作为动漫创意的“生产者”从社会经济环境中汲取资源和灵感，将创意和构思转化为动漫作品。再将设计作品交由“消费者”进行商业化制作并推向市场，呈现在世人面前。最终商业化的动漫创意产品到达“分解者”也就是普通用户手中，随着用户对创意产品审美和需求的提升，又推动了创意经济环境也就是“无机环境”的前进。同时，用户反馈的使用信息也客观上促使动漫创意生态系统中的“生产者”能够从不断发展进步的“无机环境”中获取更多更新的创意灵感。至此，构成了一个完整的创意生态循环系统。
2动漫衍生品的两大创意点
动漫产品的前期设计过程中，“生产者”的创意点主要集中在文学剧本创作和美术形象设计。文学剧本是由动漫编剧人员为影视动画、连载漫画等作品形式创作的带有可读性的文学样式。美术形象设计是指动漫设计师根据文学剧本需要或直接利用来源于环境的灵感设计的人物、场景、道具和分镜头等形体的卡通艺术形象。动漫创意者可以通过直接购买版权、借鉴、改编、原创等多种方式进行文学剧本与美术形象的创作。通过购买版权、改编、借鉴的方式可以将一些已经经过市场检验的创意设计融入动漫作品的设计中，大大提高了动漫创作的效率，一定程度上规避了市场风险。而原创的方式则更契合创意产品的初衷，具备更高的灵活性、多样性和创造价值。在自然生态系统理论中，明确提出了“生产者”居于整个生态系统最重要地位的观点。同样，在整个动漫创意生态系统中，首要的关注点也在于“生产者”。因为动漫创意人员，首先将创意转化为动漫文学剧本和卡通艺术形象，是整个动漫创意生态循环的起点，起到了基础性作用。动漫创意人员在创作过程中，无论是采用原创或改编、借鉴的方式，都应当把握动漫创意产品最基本生态原则，其要素主要包括：生态设计元素的应用、创意产品载体的生态规律、创意受众生态特征的把握等。
3动漫创意产品生态设计元素的应用
生态设计元素是一种从生活环境中提炼出来的具备生态特性的设计语言，从其来源可以分为人文生态元素和自然生态元素。文学剧本创作和美术形象创作是动漫产品前期设计的两大创意点，在创作中应当结合生态设计的理念，把握生态原则，从而提升动漫产品的生态内涵，取得更好的形成市场效应。
3.1人文生态元素的应用
人文生态元素是从历史文化积累中提取出来的设计元素，包含了各种传统文化与现代文明的精髓，讲究创意内涵与文化元素在作品中相互促进和谐共生的生态理念。当前很多设计师已经尝试将文化元素融合到设计作品中，但仍存在着生搬硬套，牵强附会等问题。例如，国外某款游戏的角色造型设计中曾经出现过中国的大熊猫穿着日本和服木屐的奇葩造型，引起了众多用户的不满与抗议。在动漫创意设计中应当充分考虑潜在消费群体的文化背景，提炼其中的人文生态元素，结合生态美学的理念并融入作品中。人文生态元素的运用，能让动漫作品引起观众的共鸣与归属感，使动漫创意产品能更快速地被市场接受，而动漫作品的广泛关注又可以反过来促进相关的文化背景的宣传推广，从而达到作品创意与文化元素相辅相成，和谐共生的生态关系。
3.2自然生态元素的应用
自然生态元素是自然环境中提取出来的设计元素，包含了自然界中所有的生命与非生命形态。中国传统文化中《老子》一书里有“人法地，地法天，天法道，道法自然”的论述，由“道法自然”进一步衍生出了现代艺术设计学中“师法自然”的思想。所谓“师法自然”是指以大自然为师，效法自然生态，运用于艺术创作。现代科学中有一门新兴的学科叫“仿生学”，是人类模仿生物功能，来发明创造的科学，也同样从一个侧面说明了创造来源于生命，来源于自然。人类作为自然界中主体，应当具备从自然中获取所需，加以利用后再回归自然的生态循环意识。在动漫创作中除了利用自然元素增加艺术美感外，还应考虑其生态特征。自然元素的融入，能够使创意产品体现出大自然的生命力和自然生态的健康美，消解人类过度膨胀的占有欲，物质欲，体现了人返璞归真与自然应是一个有机整体的生态规律。例如，自然界中的罂粟花是美丽的，但却是制造危的原料，那么它就属于非生态的自然元素，与自然生态元素的概念背道而驰。部分动漫创意产品中充斥着黄色、暴力、破坏环境的内容，就是动漫创作者缺乏自然生态意识的结果。
4动漫创意产品载体的生态原则
动漫创意载体是指承载创意内涵的设计作品所采用的外在艺术形式。动漫行业中，各种不同的动漫艺术表现形式都可以看作是动漫创意载体的一种类型，包括：连环画、插画、影视动画、Cosplay、动漫衍生产品等。物种的“多样性”是维持自然生态平衡的基础，而创意载体的多样性也对创意的呈现起到了重要的作用。单个动漫创意可以由一个或多个载体同时进行呈现，同一创意的不同载体之间会产生共存并相互影响生态关系。
4.1动漫创意载体间的竞争关系
生态学中，物种的竞争关系保证了物种之间的优胜劣汰，是维持生物进化，生态平衡的重要因素，这一规律在动漫创意生态系统中同样适用。动漫创意产品的市场传播效果受到载体的制约，同样的动漫产品因载体不同而采用不同的传播媒介，最终的效果也大相径庭。随着网络时代的来临，动漫创意的载体也由过去的单一化、平面化向多元化、立体化发展。很多传统的创意载体及其媒介由于无法适应时代需求，在市场竞争中得不到商业化的认可，不得不逐渐退出历史舞台。这种载体间的竞争关系，成了动漫市场新陈代谢，紧随时代脚步不断前进的推动力。
4.2动漫创意载体间的衍生关系
动漫创意载体之间不仅仅存在竞争关系，同时也是相互补充相互衍生的。采用单一的动漫载体形式并全面占有市场的想法是不现实的，也不符合生态规律，行业中出现垄断的情况往往也代表着危机潜伏其中。同一创意可以被承载于多个载体中，不同属性的载体间能够产生互补效应以针对不同类型的客户群体，从而扩大市场影响。更大的市场需求和空间又成了滋生新的创意的绝佳土壤。1927年，华特•迪士尼从火车上的一只老鼠获得灵感，创造了一个以老鼠为原型的卡通形象“米奇”。“米奇”这个卡通形象首次以动画片作为其创意载体，于1928年呈现在观众面前。随后，迪斯尼动画公司在该动画片的基础上进一步推广这一卡通形象创意，从原有的载体上衍生出电影、玩偶、迪士尼乐园等其他新的创意产品，涉及玩具、服装、音乐、建筑、旅游等多个领域，最终取得了巨大的经济回报。
5结语
动漫创意产品是源于生活的一些新想法和灵感，只有将它们有效的呈现给市场才能产生社会经济价值。以生态学的角度看，动漫创意人员作为“动漫创意生态系统”中的“生产者”，必须把握住动漫衍生品设计中的两个主要生态原则：人文生态元素和自然生态元素在动漫作品中的应用；明确动漫创意呈现载体间的竞争性和衍生性的规律，才能真正做好动漫创意的呈现，保证动漫行业的可持续发展与生态平衡。
参考文献：
[1]约翰•霍金斯[英].创意生态[M].北京:北京联合出版公司,2011:12-16.
[2]黎化德.生态设计学[M].北京:北京大学出版社,2012:123-128.
[3]第42次《中国互联网络发展状况统计报告》[EB/OL].
[4]林剑,张向前.演变趋势、保障体系与创意人才生态系统构成[J].改革,2012,8:153-158.
产品动态设计范文第3篇
关键词：工业设计；眼动追踪实验；形态仿生；产品创新
随着科技水平的不断发展，同级别各类产品的差异并不显著，产品的美学特征也日益成为人们对产品的新需求。人们的主观审美意识充满了模糊性和不确定性，设计师很难确切地把握用户的意象认知，如何使设计方案和用户的主观需求相一致，是设计界亟待解决的问题。形态仿生设计能唤起用户对仿生对象的理解，拉近用户与产品的联系，有助于设计师和用户之间形成统一的认知共识。目前，形态仿生是设计领域的热点。杜鹤民等结合产品语义，进行产品实例的形态仿生[1]；徐红磊等通过分析自我意识，对产品仿生设计的内涵进行解读，探讨具象形态仿生和抽象形态仿生对产品造型的影响[2]。此类设计方法主要凭借设计师个人的理解和判断，对产品形态进行仿生，具有很强的主观性。在人机交互领域，基于视觉的信息交互技术目前尚不成熟，但由于其具有直接性、双向性的特性，所以受到了广大学者的重视[3]。文中将形态仿生设计与视觉交互技术相结合，运用眼动追踪实验进行生物外形本征的测量，通过分析客观数据，提取形态的关键特征，并将结果用于设计实践。
1形态仿生设计
形态仿生设计研究自然界物质存在的外部形态及其象征寓意，通过艺术处理的手法提取自然物的外形特征，并将其应用到设计中。形态仿生设计有具象仿生形态设计和抽象仿生形态设计之分，前者是对生物形态的直接再现，后者反映生物体的本质特征，通过抽象演变，总结出生物的外形本征，再运用到产品设计中。抽象仿生形态是对生物体外形视知觉的抽象，具有主题特征明显、内容突出的特点，其蕴含了设计师的认知意识，属于认知过程的高级阶段。根据RudolfArnheim的视知觉理论，两个事物之间的相似性并不取决于这两个事物细小部分的等同，而是由一致性所决定[4]。生物体外形与形态造型之间的对比是两者本质特征的对比，同一形态的生物本征也能用不同的形式进行呈现。产品形态仿生设计不是对自然界生物体的简单模仿[5]，而是一种凝结了设计师构思、创意和情感等因素的再创造活动。设计人员通过对自然界形态的分析、抽象、综合、比较、重组等方法，提取其主要的结构特征，并最终运用到具体的产品设计中。
2眼动追踪技术
视觉是人类从外界获取信息的主要来源，人类有80%的信息来源于视觉[6]。通过测量眼动数据来观测用户认知的关注点和兴趣点，是研究人体视觉认知的重要途径。眼动追踪技术是一种通过客观记录和分析被测者眼球运动来探寻人体心理活动的有效手段之一[7]。其利用眼动追踪系统监测每只眼睛的活动情况，获得被测者在观看视觉信息中的客观生理数据，例如眼球的视觉运动轨迹、注视频率、注视时间、注试点等，通过统计分析量化的数据来研究人对样本的视觉认知规律[8]。文中将形态仿生设计与视觉交互技术相结合，通过测量分析被测者在观察生物形态时的眼动数据，提取形态的关键特征，获取被测者的认知结果。
3形态仿生特征眼动追踪测试实验
3.1实验仪器
笔者采用瑞典Tobii公司的TobiiX2便携式眼动仪进行眼动数据采集。
3.2被测对象
被试对象共10人，包括6名产品设计专业的本科在校生，4名艺术设计系的专任教师。其中男生5人，女生5人，平均年龄22.84岁。实验对象均无色盲和色弱，裸眼视力或矫正视力均达1.0以上。被试者均有过仿生设计的经历，但从未见过本次实验中的产品和形态样本图片。
3.3形态造型样本
运用专家分析法，选出最能代表上海市形象的市花——白玉兰作为产品形态仿生的原型。大量搜集白玉兰图片共30张，根据图片清晰度和白玉兰不同阶段花期等筛选图片。为了得到更精确有效的数据，分别选取始花期两张（标记为始花期a，始花期b）、盛花期两张（标记为盛花期c，盛花期d）、终花期两张（标记为终花期e，终花期f），一共6张白玉兰不同花期形态的图片。通过不同方式的排列组合将筛选后的图片组合成样本图片。
3.4实验目的
实验目的是分析实验人员眼中最能代表白玉兰意象的典型特征。通过此次实验，测量被测者的客观眼动生理数据，定量分析以判定被测者对样本图片的典型生物造型的意象感知，对样本图片的不同部分进行排序，明确该生物造型视觉评价的有效指标。实验采用19寸的Dell显示屏，分辨率为1440*900，实验中样本图片的大小和分辨率均采用统一的数值，以避免界面问题带来的干扰。
3.5实验过程
整个实验过程需要大约15分钟，包括实验前期准备实验讲解、设备调试、视线校对4min,实验后被试者问卷填写和访谈2分钟，眼动追踪实验9分钟左右。实验步骤如下：（1）为减少实验误差，增加测试的精准性，实验前由实验人员向被试者说明实验中的注意事项、实验要求和实验目的；（2）调整被试座位，使其距离显示器的直线距离范围在0.35~0.6m，调整位置，直至眼动仪上眼球图标呈绿色，表明位置合适；（3）调试程序，校准焦点；（4）被试者根据对生物形态的意向认知观察样本图片，寻找样本中最符合被试者意向认知的图片。测试中采用拉丁方设计方法设置样本图片的出现次数和顺序[10]，以消除样本图片顺序对试验结果的影响。样本图片随机出现，次数均为4次。实验设定每张样本图片的出现时间为6s，时间太长易造成被试的视觉疲劳，时间太短则难以判定形态的典型特征。为消除图片之间的相互干扰，在图片切换中设定有短暂的灰屏过渡。要求被试者浏览6张白玉兰的样本图片，观试不同时期白玉兰的形态，联想白玉兰最典型的形态意象，结合自身经验凝视其最能体现白玉兰意象认知及形态特征的部位。
3.6实验分析
先将6张样本图片的热点图导出，见图4，注意力热点图的颜色从绿、黄、红逐步过渡[11]，表明样本图片受注视的次数由少到多逐渐改变。红色越多，说明样本图片的受关注度越高，认同感越高，吸引力越强。从样本的热点图可初步分析受关注度高的是盛花期，其次是终花期，最后是始花期。热点图能形象地分析注视点的集中趋势[12]，但仅以热点图难以判定。为此，需要导出兴趣区域AOI的实验参数。AOI注视点数量越多，说明该区域在同一样本中受关注度更高，在样本中越重要；在AOI区域注视时间的长短也是反映该区域引起被试关注的重要指标，即视线停留时间越长，表明该区域越重要，该样本图片对应的形态部分越能代表其特征；AOI首次注视时间越短，说明该AOI区域对应的形态特征要素越符合被试者所想要寻找的目标，越能体现被测对形态的意向认知；视线在不同AOI区域转换频率越高，说明该区域的受关注度越高，白玉兰形态特征眼动追踪实验参数见表1。在6张样本图的AOI中，c的首次注视时间最短，注视时长最长，注视点个数最多，转换频次最高。为了更直观地反映数据的综合分布情况，将雷达图进行对比，分析AOI各数据的变化情况，可较准确地分析AOI的优劣情况。眼动实验雷达见图5，a-f分别于原点相连，连线对应成6条坐标轴，坐标轴以时间/s或注视次数的数值标记，红色折线对应首次注视时间，蓝线对应注视时长，绿线对应注视个数，黄线对应转换频次。
4设计实例
由眼动实验结果可知，白玉兰盛花期c最符合人们对白玉兰的意象认知。依据眼动实验的结果，展开小型道路清扫车的形态仿生设计。4.1主体特征设计根据盛花期部位c展开草图构思，识别并提取出盛花期c的主体特征线，运用设计美学中形式美法则将提取出的主体特征线进行抽象变形处理[13]。将处理后的主体特征线运用到最能体现小型清扫车形态特征的正侧面，得到设计草图。4.2色彩设计小型道路清扫车配色方案以黑白为主，表现产品的层次感。在此基础上进行三维造型设计，得到小型道路清扫车的最终效果形态。
5结论
产品动态设计范文第4篇
关键词：包装设计；广告图形；创新形式
1传统包装设计中广告图形的表现类型
包装设计中的广告图形创意兼具创意性和充分传达产品的功能、成分、品质以及品牌特性等信息，并确保产品信息传达的准确性及品牌的文化属性，其重要性不言而喻。反观传统包装设计中的广告图形表现形式，大致可分为四大类型：第一，写实的表现形式。一是通过拍摄产品实物或局部，真实地展现产品全貌或局部细致特征；二是通过手绘的形式绘制产品全貌或者局部特征；三是利用明星与产品代言之间的关系，通过拍照的方式呈现出市场购买引导的间接关系。第二，抽象的表现形式。一是以产品造型或产品相关联事物作为母本进行概括、简化、提炼、抽象为特征形态的设计表现；二是利用写意的手法表现与产品无关的图形造型，追求形似或与意义上相通的设计表现风格。第三，装饰的表现形式。一是用真实的产品图片配搭装饰图形相结合来展现；二是以手绘的装饰形式如插画、动漫造型、构成形式来表现图形，可与产品相关，也可无关；三是用媒材的肌理效果来展现与产品或有或无的关系，追求材质质感的美观性和情趣性。第四，以字代图的表现形式。一是以产品相关的要素为蓝本，用文字完全替代主题图形来诠释与表现，或者出现局部主图配置部分文字来替代整体图形的表现；二是用产品谐音的文字替代产品图形的表现，与产品没有直接的关联性，利用音似，开发趣味性等卖点。因传统包装设计的广告图形表现形式不够丰富，没法跟上当代消费者的视觉需求，在新媒介技术迅速发展的同时，还可以继续拓展包装设计中广告图形的创新形式。
2当代包装设计中广告图形的创新表现
当代包装设计中，广告图形的创新表现不仅与新媒材、新技术的发展有关，还与如何创新理解广告图形乃至包装设计在产品推介中的功能与作用有关。以下列举当代包装设计中广告图形创新表现的几种类型。
2.1广告图形的平面空间视觉表现形式
在广告图形的设计中利用错视空间效果、多媒材同质和异质结合展示、图形与空间形式互动呈现、叙事性图形故事情节连载等表现形式，力求突破平面图形二维呈现方式，造成平面空间错视感，赋予图形视觉三维立体效果。该类广告图形表现手法集趣味、动态、变化、体验于一体，在图形造型中属于探索性运用与推广呈现方式。平面空间视觉方法嫁接到包装设计的广告当中，可以增强广告图形的空间感和视觉信息传递的刺激感，使广告图形“平”而不平。譬如，一款酒瓶的瓶贴包装设计当中，广告图形区域利用手工折纸制作形态各异的花的造型引起购买者的好奇心；当完成购买行为后，包装设计中的折纸又可成为某种体验游戏或者瓶型的装饰物。此种广告图形表达利用空间错视和体验趣味，有利于增强消费者对品牌的识别与沟通。又如，在牙力健系列儿童漱口水的包装设计中，拟设完整的故事情节，广告图形分别设计在系列各款的包装图形中，每款包装图形之间均具有情节连续性。如此运用叙事情节的平面展现手法、空间关联性，将该包装设计中的各个广告图形紧密相连，让用户的视觉体验和故事情节的空间联想有效地连结为一体。
2.2“以无胜有”的表现形式
何谓“以无胜有”，即是说包装设计当中的广告区域内不设计任何图形，仅放置产品品牌的标志或品牌名，可以说是无印刷的“裸包装”。如果从环保角度来看，此种“以无胜有”的表现形式可以大力节约印刷成本和减少印刷污染，能直击品牌信息的质朴设计风格。日本知名品牌企业“无印良品”（MUJI）就践行着“NoBrand”，即无品牌的精神，在其生产的商品的外包装设计中，强调以商品本色示人，印刷统一的品牌标志名称，无过分的包装修饰，着力宣传品牌并通过设计传导朴素的生活理念和生活哲学。
2.3互动表现形式
包装设计中的广告图形“互动表现形式”，是利用各种互动形式、预设情境、趣味体验的互动广告表现形式刺激体验沟通的情感述求，加强消费者的购买行为和品牌识别能力，催生销售功能。例如，一款广告图形由大量规则几何切块构成的包装设计当中，其表面看似极为简单，但消费者购买商品之后，可根据每天的心情变化掀开包装表面不同几何图形组合创意出新的造型，可以是笑脸，也可以是字母，或者是符号等图形，给消费者带来视觉刺激和游戏体验乐趣。该包装设计的广告图形摒弃图像与文字具象性的描述功能，着重关注包装与人的体验行为互动性设计的关系。又如，在购买衣物时附送衣架的包装设计中，考虑到消费者需要临时购买或无剩余的衣架造成衣物存放尴尬的行为因素，该款包装设计反而较少考虑广告图形的制作效果，将包装设计的核心回归到包装与产品、包装与消费者的生活行为方式便利性等特性，重新思考广告图形的设计形式。
2.4动态表现形式
动态包装的设计理念核心就是要求包装与使用者交流互动，实现情感诉求的满足。在包装设计的广告图形表达形式中则以新技术、新材料的使用与开发以及创意结构形式的合理运用占主导优势，并由此引导用户发生购买行为的系列性情感交流互动与后续的信息反馈。尽管动态包装作为一种新型的包装形式，受到市场价格、资金投入、环保技术改良、动态技术研发、互联网技术发展等因素的制约，其实质性推广在国内包装市场中方兴未艾，但是动态包装作为一种满足市场与消费者双重需求的包装设计潮流，必将得以持续发展。例如，日本TORSI公司推出的新型表面涂有桧酸特殊化学物质的生鲜果品透明包装纸，该包装纸能适应不同的包装形态，抑制果品、蔬菜的熟化过程，使其保质时间延长2倍。
毫无疑问，动态包装设计的广告图形随着新媒体技术和交互界面的发展，不仅基于新技术和材料、结构形式层面的研发，更多的机遇还来自其与交互设计体验创新形式的融合与开发。动态包装设计的广告图形表现形式向功能性的转变，设计的核心关注于界面信息传递、人与人之间持续联系、强化人的交流互动等内容，包括动态包装设计的广告图形如何转化为基于用户对预测产品的使用，如何影响产品与用户的关系以及用户对产品的理解，如何探索产品、人和情境（物质、文化和历史）之间互动性、体验性对话等问题。必须指出，随着科学技术的创新发展，当代包装设计的广告图形表现形式多种多样，本文仅是粗略介绍当前发展较为新潮与时尚的几种类型，难免会挂一漏万，旨在抛砖引玉，让更多人关注这一领域的快速发展趋势。
参考文献：
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［5］赵逸.商业广告设计中新媒体的交互性研究［J］.艺术教育，2016（8）：210-2011.
产品动态设计范文第5篇
根据公司的经营发展目标，在成本预算、决策、测定的基础上，进行目标成本的分解、分析、考核、评价改进等一系列成本管理工作，就是目标成本管理。全过程动态目标成本管理是在目标成本管理的基础上融合了目标成本管理和基于价值链的成本管理模式，加上信息化手段的应用，从而实现每个项目的全过程的目标成本控制和实时动态的成本控制，为以市场为导向的企业提供最优的价值参考。日本公司制定成本的顺序是：目标成本—产品设计—成本预算—计划成本。日本公司成本管理的特色就在于它们在新产品设计之前就制定出了目标成本。美国企业成本控制主要是控制信息和使用方法，基于价值链的战略成本管理模式为主要内容的分析。价值链分析就是把影响到产品成本的各个环节，包括市场调研、方案设计、材料采购、生产制造、产品销售、运输、售后服务等都作为成本控制的重点，并对各环节分别做成本分析与控制，通过对产品的生产周期、各环节的成本情况都进行管控，从而使产品在整个生产周期达到利润最大化。
二、全过程动态目标成本管理的实施基本原则
1．全过程动态目标成本管理实现了由市场价格倒逼的成本管理。目标成本是由产品的市场价格减去该项目的目标利润确定的，市场价格由整个行业的市场竞争的情况来确定，目标利润是由公司根据行业情况及企业的未来降本潜能及设计优化以及行业的整体情况来确定。
2．全过程动态目标成本管理必须在项目执行全过程关注客户需求。全过程动态目标成本管理体系由市场状况来驱动，所以在全过程动态目标成本管理过程中必须关注客户的需求。在进行产品的目标成本确定的时候必须关注客户对产品的成本、交货期、质量等要求，并以此为依据进行产品的设计优化和流程设计，以此来引导整个的目标成本管理。
3．全过程动态目标成本管理涉及面较广，必须各部门跨职能高度协同。目标成本管理的模式下面，目标成本管理团队必须由各个部门协调配合，包括设计、采购、制造、销售、财务成本控制等部门，不是各部门各司其职，而是要求各部门必须高度协同。
4．全过程动态目标成本管理强调整个价值链全部参与。目标成本管理由于涉及产品设计优化、采购制造、运营等各个环节，必须要供应商和分包商等参与进来，这样才能协同降低成本，使目标成本的确定更具有可操作性。
5．全过程动态目标成本管理必须借助于信息化手段。全过程的目标成本动态控制必须建立成本的分析核算及预警系统，通过企业现有的ERP系统建立成本预警管理机制，可实现实时查看成本支出情况。
三、SG公司全过程动态项目制目标成本管理控制模式实践探索
某项目是公司的战略性市场产品，为进一步提高产品竞争力，进行项目制的成本管理模式的探索，公司从去年开始针对某项目锅炉进行了专项的成本控制工作。由财务部牵头成立了成本管控小组，财务部制定专门成本人员定期跟踪测算成本发生情况，设计部门反复优化设计方案，采购部门尽量压缩产品成本，生产制造部门严控制造分包成本，使某项目成本比原测定成本下降了15%，这种模式使大家看到了该项目成本管控模式的好处，某项目锅炉成本管控主要从以下几个方面控制成本超支：
1.从合同签订执行开始，技术人员反复测定该锅炉项目重量，使锅炉在重量上有所下降，以实现在保证性能的基础上达到成本降低。要实现成本控制，必须从源头入手。所以，在项目设计阶段就要重视成本，在保证性能、质量的前提下，尽可能地降低选材标准、优化设计方案，争取以最小的投入完成既定的产品要求。项目启动后便开始收集相关投标资料。设计有了初步方案财务部成本控制经理要进行成本测算，如达不到目标利润要求则重新对产品设计进行优化，以最大程度降低成本。
2.设计、工艺、采购、制造部门高度协同配合，从有利于公司降低成本的角度，做好物料选型和供应商的确认工作，定期召开成本控制会议，成本控制专人负责，各部门给予了高度重视，并针对各部门归口做好降本工作，最终实现比原测定成本下降15.6%。该项目的成本控制由于没有采用信息化手段，全部人工测算耗费了大量的人力资源，后期在实施的过程中必须建立相应的目标成本信息系统。
四、SG公司的全过程动态项目制成本管理模式构建
（一）建立目标成本决策及下达机构及沟通协作机制
建立专门的部门或机构负责根据市场竞争情况和行业的发展状况确定项目的目标利润率，然后根据倒逼计算目标成本，并进行下达分解至各部门。每个项目一旦签订，由财务部牵头并制定一名成本控制专员负责该项目成本控制及跟踪分析工作，设计、工艺、采购、制造、需制定专人负责该项目成本优化及接口工作，及时反馈成本控制人员需要的各项成本资料，配合成本控制人员完成前期成本测算工作，制定项目目标成本工作。财务部统一分解下达目标成本给各部门。
（二）建立规范化、固定化的工作流程制度
1.在设计开始之前下达目标成本，从合同签订时便开始跟踪项目情况，根据设计提供的报价资料，针对主要材料下达并测算目标成本，分解下达给各部门执行，如合同执行期较晚，则根据实际市场价格及实际情况更新目标成本，并重新分解定义。目标成本一旦确定，非总经理批准不可更改，严格与考核指标挂钩。
2.在保证产品质量和合同规定性能的前提下，要求设计人员对产品进行“成本设计”，通过“设计—论证—优化，再设计—再论证—再优化”多次循环达到预期的目标成本。
3.前期制定分解目标成本，下达目标重量和主要材料的成本，下达分项目标成本给采购、制造等部门，下达材料定额利用率给工艺部门，下达材料节约指标给仓库和车间。
4.中期跟踪目标成本执行情况，并不定期进行成本分析专题会议，商议降本措施，以期最大化产品利润。
5.后期成本分析节约超支情况，严格奖惩，并针对此项目执行情况制定后续同类型炉型的标准的市场价格和目标成本作参考。
6.跟踪过程中加强作业成本法的分析工作，分项降本超支，明确成本责任，激励与惩罚并重。
（三）加强信息化管理和数据库的建设工作，提高信息反应能力
项目制成本管理的过程中需要逐步建立起各种数据库，设计重量的数据库，材料定额的数据库，产品历史成本的数据库，材料价格数据库，数据库要及时更新，以保证数据库的准确性。全过程动态目标成本控制必须建立相应的目标成本控制及预警管理系统，实现实时查看成本支出情况及测算情况，提升事前成本的测算及下达效率、事中的成本控制效率及事后的成本分析效率，并可实现数据积累，为后期市场决策提供依据。
五、总结
产品动态设计范文第6篇
【关键词】动态优化方法;农业机械设计;应用
1前言
农业是我国的支柱性产业。结合我国实际情况可知，虽然相关政策及城市改造等措施提升了农民的就业率，但仍然存在许多以农业为主要经济来源的农民。为了促进我国农业的良性发展，帮助农民获得更多的经济利润，可以应用动态优化方法提升农业机械设计的质量。
2动态优化方法
2．1动态优化方法的概念
动态优化方法建立在优化遗传算法、计算机辅助技术等相关技术或技能的基础上［1］。这种方法是指，根据设计要求确定相应的参数或模型之后，通过动力学建模的方式，对所得参数或模型进行动态分析，将参数或模型中存在的不合理问题识别出来，进而提升参数或模型的设计质量。
2．2动态优化方法的应用优势
就农业机械设计而言，动态优化方法的应用优势主要包含以下几种:第一，可修正优势。在基于动态优化方法的农业机械设计工作中，设计人员可以通过遗传算法、动态控制等技术，将农业机械模型中存在的问题找出来，并通过修正措施的利用，提升农业机械的设计质量。第二，使用优势。动态优化方法以农业生产对农业机械产品的实际使用要求为参考依据。相对于其他设计方法而言，基于动态优化法的农业机械产品性能更加完美。
2．3动态优化方法的应用流程
就农业机械设计工作而言，动态优化方法的应用流程主要包含以下几个步骤:第一，项目确立步骤。根据农民的实际要求或相关部门的指示等依据，将农业机械设计项目确定下来。第二，建模步骤。当项目确立之后，设计人员需要结合自身的设计经验和相关数据信息，构建出符合实际农业生产要求的农业机械设计模型。第三，优化步骤。在该步骤中，设计师需要根据实际的农业机械模型特点或性能，利用适宜的动态优化方法(如优化遗传算法或计算机辅助技术等)，对第二步骤中所得模型进行优化设计。第四，农业机械数字虚拟样机建模步骤。在解决原始数字模型中存在的不合理问题之后，需要以优化后的农业机械模型为参考依据，建立农业机械的数字虚拟样机模型［2］。第五，动态控制步骤。在该步骤中，设计师需要利用模糊控制和动态控制对所得农业机械数字虚拟样机模型进行检验。第六，实物模型。农业数字虚拟样机模型经过动态控制、模糊控制检验合格(或已对不合格部分进行调整)后，应该利用其得出农业机械的实物模型。
3动态优化方法在农业机械设计中的应用
这里主要从以下几方面入手，对动态优化方法在农业机械设计中的应用进行分析和研究:
3．1数字变量方面
就数字变量方面而言，利用动态优化方法进行设计的过程将会受到相关标准的要求、农业机械产品的规格参数、强度系数等因素的影响。通过对农业机械的实际农业生产应用过程可知，在所有的农业机械中，处于连续振动状态的农业机械占比约为83%左右［3］。这种特点为农业机械的设计工作带来了一定的困难:设计人员既要分析有害振动对农业机械设备性能产生的损害作用，同时还应该利用有利振动，提升农业机械的设计质量。在数字变量确定环节中，动态优化方法的应用流程主要包含以下几个步骤:第一，根据相关要求设计数字变量参数;第二，以上述参数为参考依据，进行动力学建模;第三，利用农业机械的动力学模型进行动态分析，将模型中存在的不合理数字变量识别出来［4］;第四，通过修改问题数字变量的方式，提升农业机械动力学模型数字变量设计的合理性。
3．2约束条件方面
就约束条件方面而言，基于动态优化方法的优化方式主要包含以下几种:第一，能量平衡及模态柔度优化方式。这种优化方式的约束条件为农业机械本身的刚度参数和质量参数。由于大多数农业机械都需要在连续振动状态下完成农业生产任务，因此，这里以农业机械的抗振化设计为例，对能量平衡与模态柔度优化方式进行分析:从本质角度来讲，农业机械的抗震性能是基于各类组成零件产生的。为了防止连续振动损害农业机械的零件，应该通过增加模态阻尼参数、降低各阶模态柔度的方式，避免2个或2个以上零件在使用过程中出现共振现象。第二，变分方式。这种优化方式以泛函数作为农业机械约束条件优化的目标函数。约束条件的优化原理为:在符合约束条件的范围内，将农业机械所对应泛函数的极值参数计算出来。第三，极小值方式。这种约束方式是指，根据以往的农业机械使用经验或设计经验，从众多能够影响农业机械结构动态性能的因素，将该因素的形状函数确定出来。然后以形状函数为依据，将满足约束条件要求的，农业机械的最佳形状计算出来。
3．3农业机械模型确定方面
当数字变量及约束条件等基础工作完成之后，设计人员可以利用几何定位点法将农业机械模型的相关参数确定出来。结合以往的农业机械建模经验可知，建模的难点问题在于农业机械的转动惯量和运动质心。为了保证农业机械模型的可靠性，设计人员可以将UG软件作为该过程的辅助工具，在保证农业机械充分契合农业生产要求的基础上，利用UG软件将农业机械转动惯量、运动质心的相关参数准确确定下来。
3．4农业机械模型检验方面
农业机械模型的检验可以利用View或者ADAMS等工具完成。在试验台的检验过程中，上述工具可以利用性能检测模块及数据采集卡发挥检测功能，判断基于动态优化法的农业机械模型是否存在不合理问题。当发现存在问题之后，设计人员需要根据具体的问题，再次利用动态优化法对农业机械模型进行优化处理，最终获得性能符合实际农业生产要求的农业机械模型产品。
4结论
为了提升农业生产效率，促进农民增收，可以将动态优化方法应用在农业机械设计中，利用数字变量计算、约束条件确定、模型确定、模型检验等步骤，设计出符合实际农业生产要求的农业机械设计产品。
参考文献:
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［2］孙岐，杨文斌．以液压缸为执行元件机构优化设计在农业机械中的应用与分析［J］．农村牧区机械化，2016(02):20～22．
［3］王玮，张卫波，韩云芳．混合离散变量优化方法在机械设计中的应用［J］．吉林工学院学报(自然科学版)，2015(02):22～24．
产品动态设计范文第7篇
CAD/CAE/CAM集成就是为实现各CAD/CAE/CAM系统之间完整的产品数据交换，达到信息共享的目的。为此应采用统一的标准来实现产品数据的定义，ISO制订了《SO10303一产品数据的表达与交换》，又称STEP标准。该标准根据集成要求、内容以及数据量，有如下四个层次的集成方式。
1.1基于中性文件的集成方式数据存放在有专门格式规定的STEP文件中，各应用系统之间数据交换经过前/后置处理程序处理为中性文件进行交换。这种方式实现简单，但存在数据冗余度大，数据独立性差、难于扩充的缺点。
1.2基于工作格式的集成方式工作格式是产品数据结构在内存中的表现形式，它利用内存数据管理系统使要处理的数据常驻内存，对它进行集中处理，产生STEP文件。其特点是处理数据的速度快，可以不必考虑数据的存储方式，实现简单。缺点是由于内存空间的限制，当处理大量的数据时要设置页交换文件，而且也存在着数据冗余，难于扩充的问题。
1.3基于工程数据库的集成方式应用系统通过工程数据库来统一管理和操纵数据，进行数据交换。这种方式简化了信息交换方式，适用于数据量大、数据管理规模大，可满足数据共享性、独立性、安全性和完整性要求。它不仅可描述数据本身，还可通过存取路径来描述数据之间的联系。通过工程数据库存取所需信息，达到数据共享和一致，减少了数据的冗余度，节约空间，缩短存取时间。这是实现系统集成的一种理想集成方式。
2CAD/CAE工程数据特点及对数据库功能要求
2.1CAD／CAE工程数据特点在CAD/CAE集成过程中要利用和生成的大量的工程设计和分析数据。其中一部分是各种设计规范和标准以及产品的技术参数，这些数据是设计过程选用的静态数据。另一部分是设计过程中生成的数据，如产品的结构分析、性能分析、图形、尺寸公差、技术要求、材料热处理等数据，这些数据具有高度的动态性。与一般的商业数据相比，CAD/CAE工程数据有着与其显著不同的特点，具体如下：①数据结构复杂。机械产品设计中的数据不仅包括结构化数据，它还包括图形、长文本、表格、线图、视频等非结构化数据，而且在设计过程中数量不断增大，类型不断增多，且要不断修改和补充。②数据联系复杂。在数据元素之间存在复杂的联系，其中一对多、多对多的联系比较普遍。这种密切的联系，构成复杂的网状结构，从而使数据模型十分复杂。③数据的一致性。工程数据中存在着从产品的初始模型推导出的二次数据，一旦初始模型被修改，导出数据也就失效，需要重新计算，用新的数据取代失效的数据，以保持数据库中数据的一致性。④模式的动态修改。工程设计过程中工程设计人员建立的几何数学模型的结构会经常修改，要求工程数据库模式能支持这种动态修改，能进行动态数据的定义、删除和恢复等。
2.2CAD/CAE工程数据处理对工程数据库的功能要求由于上述CAD/CAE工程数据特点，对用于CAD/CAE工程领域的工程数据库提出如下要求：①能描述和处理复杂数据类型。由于工程数据结构复杂，语义关系丰富，因此EDBMS不仅要支持用户定义复杂的类型，而且还要支持多对多关系、递归关系等复杂数据结构的描述。②动态处理模式变化的能力。由于设计过程和工艺规划过程中产生的数据是不断变化的，要求EDBMS能支持动态描述数据的能力，使用户既能修改数据库中的值，又能修改数据结构的模式。③版本控制管理。设计是一个设计——分析——再设计的反复过程。设计者经常要对设计过程进行回溯，并重新进行新一轮的设计。版本管理应能记录设计过程中的历史数据，使设计回溯到一个合理的阶段，不致使整个设计推翻重新开始。同时设计对象的版本管理应能提供多个设计者并行更新同一设计对象的机制。④支持工程设计事务。工程设计事务是长达以小时、天或周计的长事务。长时间封锁某一设计对象，将严重影响设计的并行性。在EDBMS中必须解决工程长事务中对设计对象的封锁、恢复和共享问题。
3采用基于Web的工程数据库管理系统的原因
3.1Web技术与工程数据库管理技术的关系工程数据管理系统(EDBMS)作为一种应用框架，其对开放性和扩展性的要求与web的开放系统结构相互补充。在web技术上构建EDBMS可充分享受到Web开放体系带来的优势，增强EDBMS异构环境下的应用。并且随着网络化虚拟设计模式的迅速发展，产品的设计过程在并行和协同中完成，对于异地的并行协同设计过程，己有的工程数据管理技术不能很好满足现在全球化产品开发战略发展的需要。因此，必须根据新的形式，通过web技术扩展其功能，使之适应网络化虚拟设计的产品数据和过程管理，使之能够支持异地和异构环境的设计与制造。
3.2Web-basedEDBMS的优点随着网络技术的发展，90年代中后期，出现了以Web技术为基础的新型系统平台B/S(Brow—ser/Server)模式，B/S模式把传统的c/s模式中的服务器部分分为数据库服务器和应用服务器，从而构成一个三层结构。本文的数据管理系统就是采用这种三层结构模式。WebbasedEDBMS的优点如下：①易于分散用户交流、同步。②简化了系统的开发与维护。3)较强的跨平台性，用户界面统
一、友好。
4CAD/CAE数据管理系统与PDM的关系
产品数据管理(ProductDataManagement，PDM)，是以软件技术为基础，管理所有与产品相关信息(包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等)和所有与产品相关过程(包括过程定义和管理)的技术。PDM技术是对工程数据管理、文档管理、产品信息管理、技术数据管理、技术信息管理、图像管理以及其它各种名目的管理技术的综合概括和扩展。PDM重要性不言而喻，从概念上看PDM技术可以管理与产品相关的工程数据，CAD/CAE数据管理系统可以看作是PDM系统的子集，但成功实施PDM却并非易事。实施现有PDM产品存在的问题。
产品动态设计范文第8篇
系统构架采用CATIA平台的CAA技术开发的系统，包括4个功能模块，为了保证系统的功能明确、可扩展性强，采用3层系统结构，如图2所示，依次为物理层、数据层和技术层。物理层:应用CAA提供的各种API接口程序，实现在CAITA平台上系统的开发。数据层:用户提供包括新产品工艺数模、模具模板，模板匹配参数文件以及模具结构设计检查表在内的必需数据，为新产品模具的快速设计做好数据准备。技术层:系统以参数化模板为核心，采用向导式模具自动化设计工具，提供了以模具参数自动更新为核心的包括新产品数模导入、模具参数化设计、标准件定位和模具检查在内的4个功能模块，完整地实现了在已有模板基础上快速进行模具“再设计”的流程。其中，在新产品数模导入模块，应用数模自动替换技术完成工艺数模的替换更新工作，为后续的参数化设计打好基础;参数化设计模块通过参数自动更新技术，利用用户提供的参数文件和交互界面，对各类参数进行快速批量更新;在标准件定位模块，应用动态测量技术，实现标准件的快速定位;在模具检查模块，根据用户提供的模具检查表，在CATIA环境中对模具逐项进行检查，并自动输出审核结果。
2关键技术
2．1新产品数模自动替换
数模自动替换功能基于CATIA的“”(Pub-lication)命令，此命令主要用于参数化装配建模(ParametricAssemblyModeling)［5］，使用命令可以智能地实现组件之间的替换。元素的几何特征可以根据用户需求进行修改变化，但只要名称不改变，其外部引用就会根据元素的变化而重新构建“”与“外部参考”之间的关联关系。命令实现几何元素之间的关联，由的名称和原几何元素所在零件在装配环境下的实例名称共同决定。因此即使将整个Part文档替换，只要保持新Part在装配环境下的实例名称和元素的名称均与原Part一致，那么几何元素之间依然有效关联，并会根据当前几何特征的变化智能地构建出全新的几何特征。基于命令的关联原理，程序实现数模自动替换的过程如图3所示。用户将提供的新产品数模的模具设计必需元素(如板料轮廓线、分模线、曲面等)，按照已导入模板的要求进行，保证元素名称的一致。程序自动获取数模在装配体中的实例名称，赋给替换后的新产品零件。各个外部参考节点根据新的元素几何特征进行相关特征的关联重构，完成模具产品型面的自动替换。对于已更新的型面模型，可以实现各个子节点的重复替换。
2．2参数快速批量更新
2．2．1构建动态交互界面交互界面的动态构建基于用户提供的与模板相匹配的参数文件。参数文件的格式如表1所示，依次为参数所属类别、参数类别表示图片、参数名称及参数所在部件。参数类型和每一类型包含参数的个数由用户自己确定，这种方法不受模具类型的限制，也为初级设计人员提供良好的引导。一套完整的参数化模板拥有庞大的参数信息，用户将模板中的参数进行分类整理，写成与模板匹配的参数文件，程序根据文件驱动生成动态交互界面。即当用户选择不同特征类别时，程序自动在交互界面中显示表示该类别的图片和所包含的所有参数，并根据参数所在部件获取其在特征树上的数值，达到根据类别的不同，智能地动态构造交互界面的目的，方便用户一次性修改某类别的所有参数。例如，用户提供如表1的参数文件，在构建的交互界面中分别选择“特征类别一”和“特征类别二”时，动态参数区分别如图4a和4b。以拉延模为例，可以模具主控参数作为特征类别一，所属2个参数为模具总体高度、总体长度;以导板参数作为特征类别二，所属3个参数为导板长度、宽度、厚度。修改时以类为单位，每次批量修改此几何特征类所属参数的数值，方便快速有效更新。
2．2．2参数批量修改CATIA中参数化过程的实现基于知识工程顾问模块提供的公式(Formulas)、规则(Rules)等方法，即用一组参数约束该几何图形的结构尺寸和零部件的特征。参数与设计对象的尺寸和特征有对应关系，当赋予不同的参数值时，可通过函数关系公式和尺寸驱动达到新的目标几何形状和特征［6］。具体设计时，用户根据新产品的数模型面特点，通过交互界面，对参数值按类别进行一次性批量修改，利用参数驱动重构原理实现模板相关几何特征的更新。借助CAA中CATIProduct，CATIParmPub-lisher，CATICkeParm等几个主要接口提供的函数，程序将用户在对话框中输入的目标参数值自动更新到模板特征树上相应的参数节点下，参数值及引用到该参数值的外部参数值同步更新，通过相应的函数关系公式完成几何特征重构(见图5)。用户根据需要，完成参数文件中所列出参数的更新，最终完成新产品模具的设计。
2．3动态测量
测量距离时，用户通过交互界面选择几组目标测量面，程序自动获取这几组面所在零件的位置矩阵。一般平面上的标准件，其局部坐标系与全局坐标系一致。对于斜面上的标准件，为了使移动功能更符合实际需要，使其可以沿斜面方向移动，程序将其局部坐标系从位置矩阵给出的坐标系原点O1，平移至标准件表面点W处(用户选择W)，移动时的方向以该局部坐标系为准(图6)。移动时，程序根据用户选择的移动方向和设定的移动距离构造移动矩阵，与标准件当前的位置矩阵作CATMathTransformation函数的乘积运算，并以运算结果定位标准件的新位置。例如，将某标准件从其当前位置沿向量(a，b，c)移动iDis个单位，则:移动后位置矩阵=当前位置矩阵×移动矩阵，如式(1):移动过程中，程序时时获取标准件当前位置矩阵，并分别测量几组面当前最小距离显示在屏幕上，以便用户参考。在用户选择测量面之前，可根据经验在交互界面设定每组面之间的最小距离值。移动过程中，程序动态测量几组面的最小距离，如果测量的最小距离小于用户设定的最小距离，则程序自动判断后，以红色显示该距离以示提醒，方便用户对标准件的位置及时做出调整。图7为某型号平衡垫块在移动时的距离显示和相应的部分对话框界面。
3应用实例
利用本系统对某汽车的某覆盖件零件数模(图8a)进行模具设计。首先在新产品数模导入模块，选择合适的模具模板(图8b)，保证该产品与模板中型面零件的元素名称保持一致的前提下，导入该产品数模零件，完成新产品型面替换工作。在参数化设计模块，导入用户提供的与模板参数相匹配的参数文件(如图9a)，用户根据新产品面的特点，在交互界面中选择类别列表中不同的类别，按类别合理修改界面下方参数区动态显示出的参数值，完成模具参数化设计工作。如图9b和9c分别是修改模耳吊座和导板参数时动态显示的交互界面。在调整好的模具主体上对标准件进行重新定位，注意屏幕上红色显示的距离数值(如图7)，移动过程中避免与其他零件的干涉。最后在模具结构设计检查模块，导入用户提供的模具结构设计检查表，在CATIA环境中对模具进行逐项审查，并保存审查记录，程序自动输出审核结果。经过以上4个模块流程，在模具模板上快速完成相似结构数模的模具设计，有效减少设计人员的工作量和设计时间。
4结语
