【正文】 而開發(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)致其基本上是一個在設(shè)計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)計工具。一個新產(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)量和市場競爭力。隨著時代的進(jìn)步，設(shè)計的難度日益增大，很難全面準(zhǔn)確地捕捉市場現(xiàn)實和潛在的需求，也很難把握眾多相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展。圖13描述了概念設(shè)計中7個方面的產(chǎn)品創(chuàng)新。④ 色彩設(shè)計：在功能、材料、批量生產(chǎn)的加工手段、時尚、生理、人機(jī)工程學(xué)等條件的制約下，對設(shè)計的形體賦予色彩。綜上所述，概念設(shè)計可定義為產(chǎn)品早期設(shè)計階段，在CACD系統(tǒng)支持下進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的過程，包括了產(chǎn)品在功能、原理、形態(tài)、色彩、布局、人機(jī)工程和結(jié)構(gòu)這7個方面的創(chuàng)新活動，如圖12所示。CACD系統(tǒng)能滿足概念設(shè)計師的各類特殊需求，更為簡捷地生成設(shè)計對象，有效地提高概念設(shè)計的質(zhì)量，可避免因設(shè)計失敗而造成開發(fā)成本的浪費，并提供了一個進(jìn)行信息交流和對象評價的更好的平臺。此外，由于需求設(shè)計與概念設(shè)計之間高度耦合，迭代非常頻繁，所以有時候也可以把需求分析納入概念設(shè)計的研究范疇。工程設(shè)計界將概念設(shè)計界定為產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)造性設(shè)計思維階段，目的在于求得滿足功能需求的原理解，即產(chǎn)品的功能設(shè)計、原理設(shè)計以及初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計。先進(jìn)的CAD系統(tǒng)提供了一個數(shù)字化、集成化、協(xié)同化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計開發(fā)環(huán)境。這一階段，VR技術(shù)不僅應(yīng)用于設(shè)計過程中的各個環(huán)節(jié)，而且也應(yīng)用于產(chǎn)品的裝配、檢測和評價上，如虛擬原型（Virtual Prototype）、虛擬裝配（Virtual Assembly）和虛擬產(chǎn)品（Virtual Product）等。3．第三時期（20世紀(jì)九十年代后期）這一階段，由于真實感顯示、多媒體、虛擬現(xiàn)實（VR）等技術(shù)的發(fā)展以及CAD系統(tǒng)的逐漸完善和廣泛應(yīng)用，設(shè)計過程變得更加緊湊、簡捷，概念設(shè)計的內(nèi)涵和范圍逐步擴(kuò)大，一般就分成概念設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計兩個階段。2．第二時期（20世紀(jì)八九十年代）隨著計算機(jī)圖形學(xué)特別是三維CAD系統(tǒng)的迅速發(fā)展，這一階段的產(chǎn)品設(shè)計過程開始在相當(dāng)大的程度上依賴于計算機(jī)的輔助。 產(chǎn)品設(shè)計發(fā)展歷程與趨勢縱觀產(chǎn)品設(shè)計過程的發(fā)展歷程和趨勢，大致可分成如圖11所示的4個發(fā)展時期。在產(chǎn)品設(shè)計過程中，能集中體現(xiàn)這兩類創(chuàng)新的工作就是產(chǎn)品概念設(shè)計。我國的產(chǎn)品大多以O(shè)EM貼牌加工的方式變成了外國的貨品，而即使是我們自有品牌的出口，也因為設(shè)計的粗陋使得中國制造的產(chǎn)品成了低質(zhì)低價的代名詞，過于注重模仿與引進(jìn)，不注重自主知識產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計是我國多數(shù)產(chǎn)品的通病。一個非常著名的提法是，中國要成為世界產(chǎn)品的“生產(chǎn)車間”，但與那些跨國企業(yè)生產(chǎn)的造型新穎、工藝考究的產(chǎn)品賺取的成倍利潤相比，這個生產(chǎn)車間為自己創(chuàng)造的利潤只有1%~2%。產(chǎn)品概念設(shè)計作為設(shè)計過程的早期階段，其核心就在于產(chǎn)品創(chuàng)新。1．第一時期（20世紀(jì)六七十年代）這一階段把設(shè)計過程劃分為功能設(shè)計（闡明任務(wù)書）、原理設(shè)計（方案設(shè)計）和技術(shù)設(shè)計（結(jié)構(gòu)設(shè)計）三大階段。設(shè)計過程一般被分為概念設(shè)計、方案設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計3個階段。各階段目標(biāo)也更為明確。此外，出現(xiàn)了一些新的制造模式如數(shù)字樣機(jī)（Digital Mockup，DMU）、敏捷制造（Agile Manufacturing，AM）等。 產(chǎn)品概念設(shè)計內(nèi)涵從產(chǎn)品設(shè)計過程的發(fā)展歷程可看到，隨著設(shè)計過程的逐漸緊湊、目標(biāo)分化以及CAD技術(shù)的逐步發(fā)展和應(yīng)用，概念設(shè)計的內(nèi)涵也在不斷地發(fā)生變化。不少學(xué)者從工程設(shè)計學(xué)出發(fā)，提出了層次概念設(shè)計模型、工程設(shè)計概念模型、基于功率鍵圖的概念設(shè)計等概念設(shè)計建模方法。（2）計算機(jī)的支持在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，產(chǎn)品概念設(shè)計已離不開計算機(jī)的支持。（3）產(chǎn)品創(chuàng)新為目的產(chǎn)品的創(chuàng)新性是產(chǎn)品是否具有競爭能力的關(guān)鍵因素。圖12 概念設(shè)計新內(nèi)涵① 功能設(shè)計：將需求分析轉(zhuǎn)化為功能設(shè)計任務(wù)書，并針對市場需求進(jìn)行功能上的改進(jìn)或創(chuàng)新的過程。⑤ 布局設(shè)計：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。其中，以功能創(chuàng)新和原理創(chuàng)新為主的產(chǎn)品概念設(shè)計往往是創(chuàng)造性設(shè)計，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)計主要是變型性設(shè)計。整體而言，概念設(shè)計具有如下特性：圖13 概念設(shè)計中的產(chǎn)品創(chuàng)新（1）創(chuàng)新性——創(chuàng)新是概念設(shè)計的靈魂。（2）多樣性——概念設(shè)計的多樣性主要體現(xiàn)在其設(shè)計路徑的多樣化和設(shè)計方案的多樣化。針對上述情況，CACD的研究以及CACD系統(tǒng)的開發(fā)就應(yīng)運(yùn)而生了。它是CAD領(lǐng)域的一個重要分支。因此，計算機(jī)輔助概念設(shè)計的研究，就需要去研究概念設(shè)計方法學(xué)。隨著CACD系統(tǒng)功能的逐步強(qiáng)大，計算機(jī)輔助概念設(shè)計系統(tǒng)必然越來越受到概念設(shè)計師的歡迎，從而在概念設(shè)計過程最終替代傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)。CD）于2003年10月19日至20日在中國杭州召開。此外，國家863計劃為此還在“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)計與制造”專題。近來涌現(xiàn)的諸如綠色設(shè)計、定制設(shè)計、敏捷設(shè)計、并行設(shè)計、全生命周期設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計等方法，其本質(zhì)目的也在于通過設(shè)計營造一個人性化的環(huán)境，滿足人們個性化和多樣化的需求。因而今后概念設(shè)計方法學(xué)的研究還應(yīng)關(guān)注一些新的設(shè)計模式如“用戶愿望設(shè)計模式”等。但是這些模型大部分是面向制造的，開放性差，無法清晰而簡潔地模擬客觀的設(shè)計過程。在機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計求解方法方面，Stugres通過定義功能之間的關(guān)系，使功能圖的語義更加完善來創(chuàng)造新思想；馮培恩等研究了復(fù)合功能原理方案設(shè)計特征模型及其求解過程。在第四屆國際CAIDamp。 2001年在北京召開的中國人工智能學(xué)會第九屆全國學(xué)術(shù)年會中許多學(xué)者提出的“廣 義人工智能論”、“泛邏輯學(xué)”、“準(zhǔn)全息論”等或許可以對本領(lǐng)域的研究帶來突破性的進(jìn)展。CD學(xué)術(shù)會議上，中科院計算所林宗楷研究員介紹了國內(nèi)外 在CSCW方面的研究狀況，其中包括通過任務(wù)分配實現(xiàn)異地同時設(shè)計、通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)上溝通與寫作、沖突解決機(jī)制的制定及實施等；英國Nottingham Trent大學(xué)的Prof. Su結(jié)合自己研究的成果以及在計算機(jī)輔助概念設(shè)計中的應(yīng)用，介紹了網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同機(jī)制、人機(jī)交互等內(nèi)容。Leslie ：① 通用的訪問接口；② 基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程訪問；③ 設(shè)計活動的集中調(diào)度；④ 文檔的統(tǒng)一管理；⑤ 集成的在線規(guī)劃和分析工具；⑥ 配置和管理方便。圖14 典型的集成