【正文】 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。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。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。圖13描述了概念設(shè)計(jì)中7個(gè)方面的產(chǎn)品創(chuàng)新。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。綜上所述，概念設(shè)計(jì)可定義為產(chǎn)品早期設(shè)計(jì)階段，在CACD系統(tǒng)支持下進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)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(gè)方面的創(chuàng)新活動(dòng)，如圖12所示。CACD系統(tǒng)能滿(mǎn)足概念設(shè)計(jì)師的各類(lèi)特殊需求，更為簡(jiǎn)捷地生成設(shè)計(jì)對(duì)象，有效地提高概念設(shè)計(jì)的質(zhì)量，可避免因設(shè)計(jì)失敗而造成開(kāi)發(fā)成本的浪費(fèi)，并提供了一個(gè)進(jìn)行信息交流和對(duì)象評(píng)價(jià)的更好的平臺(tái)。此外，由于需求設(shè)計(jì)與概念設(shè)計(jì)之間高度耦合，迭代非常頻繁，所以有時(shí)候也可以把需求分析納入概念設(shè)計(jì)的研究范疇。工程設(shè)計(jì)界將概念設(shè)計(jì)界定為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)思維階段，目的在于求得滿(mǎn)足功能需求的原理解，即產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)、原理設(shè)計(jì)以及初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。先進(jìn)的CAD系統(tǒng)提供了一個(gè)數(shù)字化、集成化、協(xié)同化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。這一階段，VR技術(shù)不僅應(yīng)用于設(shè)計(jì)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，而且也應(yīng)用于產(chǎn)品的裝配、檢測(cè)和評(píng)價(jià)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(shí)期（20世紀(jì)九十年代后期）這一階段，由于真實(shí)感顯示、多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)（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(jì)過(guò)程變得更加緊湊、簡(jiǎn)捷，概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和范圍逐步擴(kuò)大，一般就分成概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。2．第二時(shí)期（20世紀(jì)八九十年代）隨著計(jì)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(jì)過(guò)程開(kāi)始在相當(dāng)大的程度上依賴(lài)于計(jì)算機(jī)的輔助。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展歷程與趨勢(shì)縱觀(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的發(fā)展歷程和趨勢(shì)，大致可分成如圖11所示的4個(gè)發(fā)展時(shí)期。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，能集中體現(xiàn)這兩類(lèi)創(chuàng)新的工作就是產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)。我國(guó)的產(chǎn)品大多以O(shè)EM貼牌加工的方式變成了外國(guó)的貨品，而即使是我們自有品牌的出口，也因?yàn)樵O(shè)計(jì)的粗陋使得中國(guó)制造的產(chǎn)品成了低質(zhì)低價(jià)的代名詞，過(guò)于注重模仿與引進(jìn)，不注重自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)是我國(guó)多數(shù)產(chǎn)品的通病。一個(gè)非常著名的提法是，中國(guó)要成為世界產(chǎn)品的“生產(chǎn)車(chē)間”，但與那些跨國(guó)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(rùn)相比，這個(gè)生產(chǎn)車(chē)間為自己創(chuàng)造的利潤(rùn)只有1%~2%。產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)過(guò)程的早期階段，其核心就在于產(chǎn)品創(chuàng)新。1．第一時(shí)期（20世紀(jì)六七十年代）這一階段把設(shè)計(jì)過(guò)程劃分為功能設(shè)計(jì)（闡明任務(wù)書(shū)）、原理設(shè)計(jì)（方案設(shè)計(jì)）和技術(shù)設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）三大階段。設(shè)計(jì)過(guò)程一般被分為概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)3個(gè)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(jì)內(nèi)涵從產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的發(fā)展歷程可看到，隨著設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)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(jì)學(xué)出發(fā)，提出了層次概念設(shè)計(jì)模型、工程設(shè)計(jì)概念模型、基于功率鍵圖的概念設(shè)計(jì)等概念設(shè)計(jì)建模方法。（2）計(jì)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(jì)已離不開(kāi)計(jì)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(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵因素。圖12 概念設(shè)計(jì)新內(nèi)涵① 功能設(shè)計(jì)：將需求分析轉(zhuǎn)化為功能設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，并針對(duì)市場(chǎng)需求進(jìn)行功能上的改進(jìn)或創(chuàng)新的過(guò)程。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。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)。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。（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。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。它是CAD領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。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)。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)。CD）于2003年10月19日至20日在中國(guó)杭州召開(kāi)。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(zhuān)題。近來(lái)涌現(xiàn)的諸如綠色設(shè)計(jì)、定制設(shè)計(jì)、敏捷設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、全生命周期設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等方法，其本質(zhì)目的也在于通過(guò)設(shè)計(jì)營(yíng)造一個(gè)人性化的環(huán)境，滿(mǎn)足人們個(gè)性化和多樣化的需求。因而今后概念設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究還應(yīng)關(guān)注一些新的設(shè)計(jì)模式如“用戶(hù)愿望設(shè)計(jì)模式”等。但是這些模型大部分是面向制造的，開(kāi)放性差，無(wú)法清晰而簡(jiǎn)潔地模擬客觀(guān)的設(shè)計(jì)過(guò)程。在機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)求解方法方面，Stugres通過(guò)定義功能之間的關(guān)系，使功能圖的語(yǔ)義更加完善來(lái)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(jì)特征模型及其求解過(guò)程。在第四屆國(guó)際CAIDamp。 2001年在北京召開(kāi)的中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)第九屆全國(guó)學(xué)術(shù)年會(huì)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(duì)本領(lǐng)域的研究帶來(lái)突破性的進(jìn)展。CD學(xué)術(shù)會(huì)議上，中科院計(jì)算所林宗楷研究員介紹了國(guó)內(nèi)外 在CSCW方面的研究狀況，其中包括通過(guò)任務(wù)分配實(shí)現(xiàn)異地同時(shí)設(shè)計(jì)、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上溝通與寫(xiě)作、沖突解決機(jī)制的制定及實(shí)施等；英國(guó)Nottingham Trent大學(xué)的Prof. Su結(jié)合自己研究的成果以及在計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)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(fǎng)問(wèn)接口；② 基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)；③ 設(shè)計(jì)活動(dòng)的集中調(diào)度；④ 文檔的統(tǒng)一管理；⑤ 集成的在線(xiàn)規(guī)劃和分析工具；⑥ 配置和管理方便。圖14 典型的集成