【正文】 過(guò)程。③ 形態(tài)設(shè)計(jì)：包括各部件的形狀、材料、工藝、表面造型、肌理在內(nèi)的產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)新過(guò)程。④ 色彩設(shè)計(jì)：在功能、材料、批量生產(chǎn)的加工手段、時(shí)尚、生理、人機(jī)工程學(xué)等條件的制約下，對(duì)設(shè)計(jì)的形體賦予色彩。⑤ 布局設(shè)計(jì)：根據(jù)排列方式、配置方式、尺寸比例等要素進(jìn)行產(chǎn)品布局。⑥ 人機(jī)設(shè)計(jì)：考慮產(chǎn)品與人以及環(huán)境的全部聯(lián)系，全面分析人在系統(tǒng)中的具體作用，明確人與產(chǎn)品的關(guān)系，確定人與產(chǎn)品關(guān)系中各部分的特性及人機(jī)工程學(xué)要求設(shè)計(jì)的內(nèi)容。⑦ 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 包括尺寸、結(jié)構(gòu)、部件之間連接關(guān)系在內(nèi)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新過(guò)程。圖13描述了概念設(shè)計(jì)中7個(gè)方面的產(chǎn)品創(chuàng)新。其中，以功能創(chuàng)新和原理創(chuàng)新為主的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)往往是創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，而以布局創(chuàng)新、形態(tài)創(chuàng)新、色彩創(chuàng)新、人機(jī)工程創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新為主的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)主要是變型性設(shè)計(jì)。它們雖存在一定的相互獨(dú)立性，但在實(shí)際的概念設(shè)計(jì)過(guò)程中往往相互影響，相互制約。 產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)特點(diǎn)概念設(shè)計(jì)階段的工作高度體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的藝術(shù)性、創(chuàng)造性、綜合性。隨著時(shí)代的進(jìn)步，設(shè)計(jì)的難度日益增大，很難全面準(zhǔn)確地捕捉市場(chǎng)現(xiàn)實(shí)和潛在的需求，也很難把握眾多相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展。整體而言，概念設(shè)計(jì)具有如下特性：圖13 概念設(shè)計(jì)中的產(chǎn)品創(chuàng)新（1）創(chuàng)新性——?jiǎng)?chuàng)新是概念設(shè)計(jì)的靈魂。只有創(chuàng)新才有可能得到用戶最需要、最適用、最滿意的新產(chǎn)品。這里的創(chuàng)新可以是多層次的，如，從結(jié)構(gòu)修改與替換、布局變換的低層次創(chuàng)新工作到工作原理更換、功能修改和增加、形態(tài)變異、人機(jī)約束滿足等高層次的創(chuàng)新活動(dòng)看，都屬于概念設(shè)計(jì)的范疇。一個(gè)新產(chǎn)品在功能、原理、形態(tài)、色彩、布局、結(jié)構(gòu)、人機(jī)工程、材質(zhì)、工藝等任一方面的創(chuàng)新，都會(huì)直接影響產(chǎn)品的整體特性，影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。（2）多樣性——概念設(shè)計(jì)的多樣性主要體現(xiàn)在其設(shè)計(jì)路徑的多樣化和設(shè)計(jì)方案的多樣化。不同的市場(chǎng)需求，不同的功能定義、分解，不同的工作原理，不同的產(chǎn)品形態(tài)，不同的布局形式等，都會(huì)產(chǎn)生完全不同的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法，從而在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中產(chǎn)生完全不同的解決方案。 計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì) 發(fā)展由來(lái)概念設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的過(guò)程。但目前以CAD為核心的計(jì)算機(jī)輔助工具主要應(yīng)用在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，如Pro/Engineer、EDS Unigraphics等，這些系統(tǒng)的著眼點(diǎn)主要是“設(shè)計(jì)表達(dá)”，雖能生成復(fù)雜、精確、完整的三維造型，但由于其本身并不是為概念設(shè)計(jì)而開(kāi)發(fā)的，存在許多約束限制，不允許快速輸入和再現(xiàn)不完備的概念造型，從而導(dǎo)致其基本上是一個(gè)在設(shè)計(jì)方案基本定型之后的概念化（草圖化）繪圖工具，而非輔助設(shè)計(jì)工具。針對(duì)上述情況，CACD的研究以及CACD系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)就應(yīng)運(yùn)而生了。CACD系統(tǒng)的根本目的就在于能有效支持產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)早期應(yīng)用CACD系統(tǒng)至少有如下優(yōu)勢(shì)：（1）它能滿足概念設(shè)計(jì)師的各類特殊需求；（2）它能有效地提高概念設(shè)計(jì)的質(zhì)量；（3）它能更為簡(jiǎn)捷地生成設(shè)計(jì)對(duì)象；（4）它提供了一個(gè)進(jìn)行信息交流和對(duì)象評(píng)價(jià)的更好的平臺(tái)；（5）它可以避免因設(shè)計(jì)失敗而造成的開(kāi)發(fā)成本的浪費(fèi)。 基本內(nèi)容CACD，即通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)，以達(dá)到產(chǎn)品創(chuàng)新的目的。它是CAD領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。概念設(shè)計(jì)不僅與需求分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)緊密相連，其內(nèi)部的各個(gè)環(huán)節(jié)也相互依賴，互為驅(qū)動(dòng)，因而概念設(shè)計(jì)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程。一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案既要有合理的功能結(jié)構(gòu)、美觀的造型、簡(jiǎn)便的操作，同時(shí)還要富有創(chuàng)新性。CACD涉及到了設(shè)計(jì)方法學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、人工智能、CAD以及認(rèn)知與思維科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的方法與技術(shù)。因此，計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)的研究，就需要去研究概念設(shè)計(jì)方法學(xué)。概念設(shè)計(jì)過(guò)程如此復(fù)雜，內(nèi)容這么豐富，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，該如何依靠計(jì)算機(jī) 實(shí)現(xiàn)從需求分析到方案求解的概念設(shè)計(jì)全過(guò)程呢？謝友柏院士曾提出設(shè)計(jì)理論和方法主要應(yīng)當(dāng)研究?jī)蓚€(gè)問(wèn)題：求解的方法論和知識(shí)基礎(chǔ)。這應(yīng)該是目前CACD又一需要解決的主要內(nèi)容。由于目前已有的許多CAD系統(tǒng)的著眼點(diǎn)主要是“設(shè)計(jì)表達(dá)”，存在許多約束限制，從而導(dǎo)致其基本上是一個(gè)在設(shè)計(jì)方案基本定型之后的概念化（草圖化）繪圖工具，而非輔助設(shè)計(jì)工具，所以如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)研制出計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)，支持從需求分析到方案求解的概念設(shè)計(jì)全過(guò)程，就成為CACD需要解決的另外一個(gè)主要問(wèn)題。隨著CACD系統(tǒng)功能的逐步強(qiáng)大，計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)必然越來(lái)越受到概念設(shè)計(jì)師的歡迎，從而在概念設(shè)計(jì)過(guò)程最終替代傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)。基于以上認(rèn)識(shí)，目前CACD的研究?jī)?nèi)容主要有以下3方面：（1）概念設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究；（2）產(chǎn)品信息模型及基于該模型的概念設(shè)計(jì)求解方法的研究；（3）應(yīng)用CACD技術(shù)開(kāi)發(fā)CACD系統(tǒng)。 研究現(xiàn)狀由杭州市人民政府、浙江大學(xué)、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)CADamp。CG專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)工業(yè)設(shè)計(jì)分會(huì)以及浙江省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)共同主辦的第五屆國(guó)際計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)與概念設(shè)計(jì)會(huì)議（the 5th International Conference on ComputerAided Industrial Design and Conceptual Design，CAIDamp。CD）于2003年10月19日至20日在中國(guó)杭州召開(kāi)。此前，第一、二、三、四屆國(guó)際計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)與概念設(shè)計(jì)會(huì)議分別在中國(guó)桂林、泰國(guó)曼谷、中國(guó)香港和中國(guó)濟(jì)南召開(kāi)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究都比較重視，設(shè)立了相關(guān)的研究計(jì)劃，如MIT AI LAB的Design Rationale項(xiàng)目，MIT CAD LAB的CAID、DOME，CMU Computational Design Research Group開(kāi)展的幾何建模、并行設(shè)計(jì)、智能推理的工作，CMU 在Design Process Management方面開(kāi)發(fā)的Odyssey系統(tǒng)，普林斯頓大學(xué)開(kāi)發(fā)的3D Model Search Engine，加州大學(xué)伯克利分校專家系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展的“計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)概念庫(kù)的建立及其在機(jī)械中的應(yīng)用”等。在國(guó)內(nèi)，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)資助了很多項(xiàng)目，如“基于可拓學(xué)理論的智能化概念設(shè)計(jì)方法研究”、“產(chǎn)品進(jìn)化過(guò)程驅(qū)動(dòng)的概念設(shè)計(jì)模型研究”、“基于演化的概念設(shè)計(jì)生物建模理論與方法的研究”、“機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)智能化平臺(tái)的研究”、“產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中對(duì)立創(chuàng)新模型的研究”等。此外，國(guó)家863計(jì)劃為此還在“現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)技術(shù)”主題里設(shè)立了“數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造”專題。計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)已經(jīng)成為許多專家學(xué)者所關(guān)注的研究方向。由于設(shè)計(jì)