【正文】 （1）應(yīng)用基礎(chǔ)層——產(chǎn)品信息模型及求解方法計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)的研究將更加注重概念設(shè)計(jì)全流程的研究，注重建立一個(gè)統(tǒng)一的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)信息表達(dá)模型，進(jìn)而研究依靠計(jì)算機(jī)輔助從需求分析到方案求解的概念設(shè)計(jì)推理過程，實(shí)現(xiàn)與前端需求分析和后端詳細(xì)設(shè)計(jì)的無縫連接。設(shè)計(jì)師通過各種VR和多通道設(shè)備進(jìn)行概念設(shè)計(jì)過程中的信息傳遞和交流。WAVE為協(xié)同概念設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。VR技術(shù)的發(fā)展提供了一種新的人機(jī)交互方式。以上這些協(xié)同設(shè)計(jì)求解模型、體系架構(gòu)、沖突消解方法等主要是針對(duì)設(shè)計(jì)師與設(shè)計(jì)師之間的協(xié)同概念設(shè)計(jì)。CD學(xué)術(shù)會(huì)議上，香港理工大學(xué)的John Frazer教授展示了其將遺傳算法應(yīng)用于玻璃杯設(shè)計(jì)的成果；加拿大國家工程中心的Shen教授展示了基于WEB的多智能體技術(shù)在PDA產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用成果。如綠色設(shè)計(jì)所提出的4R原則：減量（Reduction）、復(fù)用（Reuse）、回收（Recycling）和再生（Regeneration），其著眼點(diǎn)在于全人類未來總體的生存和發(fā)展；定制設(shè)計(jì)所提出的個(gè)性化定制服務(wù)，則更加細(xì)致地體現(xiàn)個(gè)人的特殊需要；創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究則主要在于創(chuàng)新技法的研究，如“功能變換式創(chuàng)新”、“技術(shù)融合式創(chuàng)新”、“品種外拓式創(chuàng)新”、“產(chǎn)品剔弊式創(chuàng)新”和“設(shè)計(jì)改型式創(chuàng)新”等。概念設(shè)計(jì)過程如此復(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)研究兩個(gè)問題：求解的方法論和知識(shí)基礎(chǔ)。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。而概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中創(chuàng)新表現(xiàn)最為集中、最為突出的一個(gè)階段，其目的就在于追求產(chǎn)品的創(chuàng)新。圖11 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的發(fā)展歷程與趨勢(shì)4．第四時(shí)期（21世紀(jì)初期）到了這一階段，產(chǎn)品的制造模式將發(fā)生根本性的變化，基本上達(dá)到虛擬制造（Virtual Manufacturing，VM），甚至敏捷制造的水平。一旦概念設(shè)計(jì)被確定，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的60%~70%也就確定了，而概念設(shè)計(jì)階段所花費(fèi)的成本和時(shí)間在總的開發(fā)成本和設(shè)計(jì)周期中占的比例通常都在60%以下，并且很難或不能在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段糾正產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷。因此產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率不僅對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)新性、功能的合理性、使用的宜人性和外觀造型的美觀性等起著決定性的作用，同時(shí)也直接影響到整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)周期、上市時(shí)間、生產(chǎn)成本等重要因素。設(shè)計(jì)過程高度集成化，概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)幾乎并行進(jìn)行。概念設(shè)計(jì)與產(chǎn)品創(chuàng)新密切相關(guān)。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。這應(yīng)該是目前CACD又一需要解決的主要內(nèi)容。從概念設(shè)計(jì)的參與者來看，目前企業(yè)讓用戶參與設(shè)計(jì)有兩種方式：一是企業(yè)為用戶設(shè)計(jì)產(chǎn)品，二是將用戶的產(chǎn)品需求融入產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中，然后由設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，國內(nèi)外許多專家對(duì)上述3個(gè)方面內(nèi)容的研究也進(jìn)行了大量的工作，如以可拓學(xué)為基礎(chǔ)的方案設(shè)計(jì)方法，基于遺傳算法的工程設(shè)計(jì)，用于設(shè)計(jì)環(huán)境的模糊系統(tǒng)Xfuzzy，基于synectics技術(shù)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不確定推理模型，概念設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)等。與這一類協(xié)同設(shè)計(jì)相比，用戶和設(shè)計(jì)師有著更為獨(dú)立的知識(shí)結(jié)構(gòu)和問題求解策略，因而他們之間的協(xié)同將更為復(fù)雜，沖突將更為明顯，今后有必要研究適合于用戶和設(shè)計(jì)師共同參與產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的協(xié)同求解模型、體系架構(gòu)以及沖突消解方法。三維交互、觸覺感知、語音識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別等技術(shù)均可以應(yīng)用在概念設(shè)計(jì)當(dāng)中，提供一個(gè)多通道的CACD系統(tǒng)的界面。它可使不同部門的工程師在概念設(shè)計(jì)階段，站在系統(tǒng)工程的角度，同時(shí)針對(duì)多種可選的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估。設(shè)計(jì)師與CACD系統(tǒng)的人機(jī)交互主要體現(xiàn)在各類數(shù)據(jù)的傳遞、各種圖形繪制命令和設(shè)計(jì)對(duì)象操作命令的發(fā)送以及設(shè)計(jì)對(duì)象的評(píng)價(jià)等過程。在這些研究中，一方面應(yīng)注重對(duì)人腦思維過程的模擬，研究復(fù)雜多變的創(chuàng)新思維，尋找其中的規(guī)律；另一方面不能過于注重設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，因?yàn)檫@樣會(huì)使創(chuàng)新思維過程簡(jiǎn)單化，而以限制概念設(shè)計(jì)的創(chuàng)新空間為代價(jià)換取設(shè)計(jì)信息的數(shù)字化和推理過程的自動(dòng)化。2．計(jì)算機(jī)應(yīng)用層主要包括應(yīng)用基礎(chǔ)層和應(yīng)用技術(shù)層。圖17是CACD系統(tǒng)的人機(jī)交互界面示意圖。（Whatif Alternative Value Engineering）技術(shù)。因此，未來理想的VR環(huán)境下的概念產(chǎn)品評(píng)價(jià)模型應(yīng)該是一種多角度的、協(xié)同的、自然的評(píng)價(jià)模型。圖14 典型的集成產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)系統(tǒng)圖15 虛擬CSCW體系架構(gòu)目前代表性的沖突消解方法主要包括：基于共享數(shù)據(jù)庫的協(xié)作事物模型、基于約束的沖突消解方法、基于知識(shí)的沖突消解方法、沖突分層消解策略、基于經(jīng)濟(jì)效用協(xié)議的消解策略、基于多Agent的沖突檢測(cè)和消解模型、基于協(xié)商的沖突消解策略、基于集成的沖突消解策略等。在第四屆國際CAIDamp。近來涌現(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)目的也在于通過設(shè)計(jì)營造一個(gè)人性化的環(huán)境，滿足人們個(gè)性化和多樣化的需求。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)。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。（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。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)作為設(shè)計(jì)過程的早期階段，其核心就在于產(chǎn)品創(chuàng)新。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展歷程與趨勢(shì)縱觀產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的發(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。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)開發(fā)環(huán)境。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。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。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