【正文】 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。這兩種方式，都是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)前端將用戶需求引入設(shè)計(jì)流程，這樣很可能會(huì)因時(shí)滯效應(yīng)而在新產(chǎn)品推向市場(chǎng)時(shí)就已落后于用戶的需求。但是由于概念設(shè)計(jì)過(guò)程中創(chuàng)造性思維所具有的獨(dú)立性、連動(dòng)性、多面性、跨越性、綜合性等特性，加上概念設(shè)計(jì)過(guò)程本身的復(fù)雜性，所以目前該領(lǐng)域的研究陷入了以下困境：① 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(guò)程的自動(dòng)化；② 求解方法的研究過(guò)于依賴計(jì)算機(jī)，不注重產(chǎn)品信息模型即知識(shí)基礎(chǔ)的研究。（3）虛擬概念設(shè)計(jì)技術(shù)隨著與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的硬件和軟件技術(shù)的不斷進(jìn)步，在虛擬環(huán)境下將產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)一體化已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。浙江大學(xué)從人機(jī)工程學(xué)這個(gè)大背景出發(fā)，提出自然人機(jī)交互模式是以直接操縱為主的、與命令語(yǔ)言特別是與自然語(yǔ)言共存的人機(jī)交互形式。通過(guò)將設(shè)計(jì)意圖組織到一個(gè)相關(guān)控制結(jié)構(gòu)（associative control structure）中去，可使概念設(shè)計(jì)師十分有效地控制各種設(shè)計(jì)的變更。圖17 CACD系統(tǒng)的人機(jī)交互界面（3）設(shè)計(jì)管理技術(shù)設(shè)計(jì)管理（Design Management）的運(yùn)用和研究在國(guó)內(nèi)還處于剛剛起步的階段，而在韓國(guó)、日本等國(guó)家已成為企業(yè)開(kāi)發(fā)管理的核心之一。我們必須在研究中體現(xiàn)以人為本的思想，研究人機(jī)一體化的產(chǎn)品信息模型和求解方法，使之在有利于計(jì)算機(jī)表達(dá)和操作的同時(shí)，能較好地符合設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思維習(xí)慣。設(shè)計(jì)心理學(xué)、設(shè)計(jì)信息學(xué)、設(shè)計(jì)符號(hào)學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、設(shè)計(jì)管理學(xué)將是概念設(shè)計(jì)方法學(xué)未來(lái)幾年內(nèi)所要關(guān)注的熱點(diǎn)，這些研究將極大地豐富概念設(shè)計(jì)方法學(xué)的理論基礎(chǔ)。圖16 CACD系統(tǒng)輔助創(chuàng)新工具總體結(jié)構(gòu)目前，關(guān)于概念設(shè)計(jì)人機(jī)交互技術(shù)的研究，主要集中在以VR、多通道等為代表的新興技術(shù)的應(yīng)用研究上。從V13版本后推出了概念設(shè)計(jì)WAVE但是這些評(píng)價(jià)模型都未能充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)的3I的基本特征，無(wú)法真正讓評(píng)價(jià)者進(jìn)入沉浸狀態(tài)，通過(guò)真實(shí)的交互進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)或者構(gòu)想。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：① 縮短設(shè)計(jì)周期；② 設(shè)計(jì)方案可以及時(shí)更新；③ 各設(shè)計(jì)小組通信暢通；④ 能快速有效地使用產(chǎn)品信息模型數(shù)據(jù)；⑤ 設(shè)計(jì)方案質(zhì)量得到提升。3．計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)技術(shù)（1）智能概念設(shè)計(jì)技術(shù)智能概念設(shè)計(jì)技術(shù)目前的研究主要包括以下內(nèi)容：① 概念設(shè)計(jì)中創(chuàng)新思維的模擬； ② 智能設(shè)計(jì)方法的研究；③ 智能概念設(shè)計(jì)平臺(tái)的研制。1．概念設(shè)計(jì)方法學(xué)概念設(shè)計(jì)的本質(zhì)在于設(shè)計(jì)的人性化和創(chuàng)新性，概念設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究也要體現(xiàn)這兩個(gè)本質(zhì)特性。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)。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。CACD系統(tǒng)能滿足概念設(shè)計(jì)師的各類特殊需求，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)。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。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)。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）、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。 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。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，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。（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。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)。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“用戶愿望設(shè)計(jì)模式”等。 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。例如，美國(guó)的John Deere公司，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)新產(chǎn)品反鏟裝載機(jī)的3個(gè)技術(shù)方案進(jìn)行建模仿真，結(jié)果否定了其中的兩個(gè)方案，節(jié)約了大量的研制經(jīng)費(fèi)。（4）需求驅(qū)動(dòng)概念設(shè)計(jì)技術(shù)在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中考慮顧客的需求由來(lái)已久。此外，WAVE也支持“概念設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)工程”（concepttodetail engineering），即先做出設(shè)計(jì)決策，然后設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。通過(guò)設(shè)計(jì)管理，可以將企業(yè)的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)納入更加規(guī)范、科學(xué)的管理系統(tǒng)；可以將企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、品牌戰(zhàn)略、企業(yè)管理結(jié)合在一起，建立完善的管理體系，以提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。（2）應(yīng)用技術(shù)層——計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)技術(shù)隨著智能概念設(shè)計(jì)技術(shù)、虛擬概念設(shè)計(jì)技術(shù)、協(xié)同概念設(shè)計(jì)技術(shù)、需求驅(qū)動(dòng)概念設(shè)計(jì)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)技術(shù)等的進(jìn)一步發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)將朝數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，其交互方式將更加自然，可以支持用戶和設(shè)計(jì)師以及設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在同一個(gè)平臺(tái)上協(xié)同、高效地參與產(chǎn)品創(chuàng)新；概念設(shè)計(jì)階段與其他設(shè)計(jì)階段將無(wú)縫集成，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)設(shè)計(jì)效率的提高、方案的創(chuàng)新性和人性化的提升將具有重要作用。因此，在計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)中，研究概念設(shè)計(jì)創(chuàng)新性和人性化所應(yīng)遵循的原則、規(guī)范、方法等將具有重要的意義。（2）計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)人機(jī)交互技術(shù)CACD系統(tǒng)要能有效完成概念設(shè)計(jì)的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的目的，其人機(jī)交互技術(shù)必須在傳統(tǒng)的以鍵盤和鼠標(biāo)為主的交互手段的基礎(chǔ)上有新的突破。（2）EDS UnigraphicsEDS Unigraphics在概念產(chǎn)品評(píng)價(jià)模型的研究中，D. Thompson提出了一套新穎的協(xié)同虛擬評(píng)價(jià)系統(tǒng)；Kadefors Roland從人機(jī)工程角度出發(fā)，提出了一種基于視頻交互的評(píng)價(jià)模型。該體系架構(gòu)中主要集成了三大主要部件：① 在線決策支持工具；② WEB服務(wù)器和瀏覽器；③ 協(xié)作工作組。上述這些方法對(duì)概念設(shè)計(jì)求解進(jìn)行了一些有意義的探索工作，但是由于人腦中的求解方法具有計(jì)算機(jī)所無(wú)可比擬的廣泛性、自適應(yīng)