产品设计的领域范文
时间：2023-10-25 17:34:01
导语：如何才能写好一篇产品设计的领域，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
[关键词]瓦楞纸板 产品设计 环保 经济
今天，面对日益枯竭的生态材料、恶化的环境，特殊群体的消费需求，迫使我们去寻求一种更加合理的产品设计材料。瓦楞纸板就是一种很好的选择，它既具有很好的环保性，又有良好的性能；既有时尚的外观，又有经济实惠的价格。尽管如此，瓦楞纸板产品对国内消费者来说还是新鲜事物，对于它的实际使用效果，消费者还持有怀疑。
随着中国经济的发展，瓦楞纸板也有了广泛的应用。瓦楞纸板生产企业经过近二十年急剧式的快速发展，从早期的行业暴利到目前因生产过剩所带来的行业危机，文献的统计数据表明，我国瓦楞纸生产的产能过剩达60%。故大力发展瓦楞纸板在产品设计领域的应用，对缓解我国瓦楞纸板的生产过剩问题有非常重要的现实意义。
一、瓦楞纸板应用于产品设计的优势
1.功能性。瓦楞纸板的独特的结构具有多样的功能性。既具有普通材料的抗压强度与硬度，又具有一定的柔韧性与弹性。经科学测试，A级纸板为表板和里板的瓦楞板。断裂强度达28kg/cm3，可承受90kg的重物。这种特性随着瓦楞板的楞数与瓦楞形状不同而变化。虽然硬度不及木材等，但通过结构的设计可实现与木材几乎相近的承受功能，但重量只有它的20%～30%。
随着科技的进步，瓦楞纸板的性能得到了进一步的提高，尤其是近年来兴起的各种功能型瓦楞纸板，如防水纸板、防火纸板、防静电纸板及保鲜功能的纸板等，具有传统纸板不可企及的独特功能，它在现代生活的诸多领域有很好的表现。
2.环保性。原材料环保。瓦楞纸板主要由植物纤维的混合加工制造而成。其原料天然环保，无公害。蔗渣、农作物秸秆、各壳、稻草等都可用来制作纸浆，我国每年的农作物秸秆在2亿吨以上，原料充足。
加工成型过程的环保。纸板在结构设计的连接方法上往往采取拼接、插接、锁扣式结构为主，较少使用连接件，与木材等使用螺钉、铆钉、粘结剂等方式不同，拆装更加简易方便，节约人力与成本，减少对环境的影响。同时工序少，噪音低。
可以重复回收再利用。可回收15～17次，不能再利用后也容易自然降解，不会给环境造成负担。据不完全统计，1吨废纸可以再生800kg新纸或830kg纸板，相当于节约木材4m3，纯碱400kg，标准煤400kg，电500kw，水4700t。同时可以减少生产废物排放置约1000kg，减少35%的水污染。
3.经济性。作为目前最为普遍的包装材料，瓦楞纸板得到了广泛的应用。国内生产企业达5万多家，遍布各大中小城市，物流时间短；材料自身具有轻、薄、平整等特点。制作的产品能收缩，易折叠，平板的的形态极大的压缩了体积，节约仓储和物流成本。最后，瓦楞纸板的原材料来源广泛。既有包含农作物秸秆在内的各种植物纤维，也有各种回收的废纸板和纸等，材料价格低廉。据粗略大致计算，以原料为牛皮卡300克，高瓦180克（AIB楞），格纸180克普，里纸280克的茶板纸的五层瓦楞纸板为例，制造成本不到5元，市场售价在7.7元左右。相对别的材料而言，价格方面的优势明显。
4.舒适性。作为纸质材料，它具有质感松软，有弹性等特点。对材料的感受与认知，触觉是重要主要途径。尤其是材料制作的产品与人们的生活或工作越紧密，使用中的触觉感受越显得重要。触觉体验中，瓦楞纸板具有干滑光整、紧实中显松柔的特点。同时它的导热性能低，透气性好，热传导性与木材相似，在夏季的使用感觉凉爽而不湿闷，冬季使用温暖而不冰凉。加工成型的各种楞边和拐角，柔和圆达而不锐利和硬朗，即使发生碰撞也不会对人体构成伤害。此外材料易折曲弯曲为多种曲面，人机交互体验感受良好。这些对儿童或易受伤害人群来说十分有价值。
5.时尚性。瓦楞纸板的在视觉、触觉方面的素雅之美具有特别的文化品位。应用在家居产品、办公用品等领域，容易与周围的环境协调。在审美需求日益多样化的今天，它也变得更加的丰富多彩。彩型瓦楞纸板在胶印机上直接印刷，可获得精美的图案和绚丽多姿的色彩。数字喷墨印刷的色彩亮丽程度及饱和度大大超越传统印刷工艺，且特别适合小批量的生产，可以针对个性化的需求将时下流行文化元素及时的呈现出来，这是别的材料无法比拟的。
二、瓦楞纸板可应用的突出领域
基于以上瓦楞纸板的特性分析，结合产品设计关注现实生活突出可持续发展的特色，笔者认为在以下领域瓦楞纸板会有独特的应用价值。
1.绿色设计领域。绿色设计是人类可持续发展与生存的重要社会活动。在设计领域中，各种绿色材料的应用格外引人关注。由于它的轻量化、无污染、可以重复回收再利用等特点，特别符合绿色设计的3R原则，即减量化设计、再利用、再循环的原则。如图1，是笔者指导学生设计的瓦楞纸板宠物尸体箱。它能满足人性化的安放宠物尸体，运输进行火化的需要，既庄重有环保，非常经济。绿色设计遵循“物尽其用”的原则，减少没必要的浪费。长期以来家具行业严重依赖自然森林资源，导致我国大量进口原木。如果使用瓦楞纸板制作家具则没有普通板材家具的甲醛等有害气体释放，可以最大程度地保护了不可再生自然资源，纸造家具会成为家具行业和低碳生活的标志性产品。
2.灾后的临时需求产品。在人类生活中，人类经常会面临自然灾害的发生，这些临时突发的灾难会对人类生活造成重大的破坏。之后，灾民的生活安置成为最迫切的难题。生活中需要大量的包括家具在内的必需产品。而临时性的需求又决定了这些产品的特殊使命和使用生命的短暂性。传统的家具产品生产周期长，运输成本高，后期的回收利用困难等特点，不符合这时期的特殊需要。瓦楞纸板家具应用在这一领域有非常独特的优势。加工方法简单，质地轻，便运输，在极短时间内便可生产大量的产品，很好满足紧急的需求，此外具有别的产品无法比拟的特点。一、由于材料质地的松软，在随后可能发生的余震中即使倾倒或与人体发生碰撞，也不会构成对人体的伤害，给与灾民一份安全感。二、随着重建工作的完成，灾民开始新生活，这些临时家具无论是回收再利用还是损毁家具的就地处置，都能做到节约与环保不偏举。如图2的纸板地震避难屋设计，自从2004年日本新鸿地震开始，坂茂就将自己设计的这种建筑作为地震救灾中的应急避难所，为大批灾民提供了庇护场所。
3.服务于大型活动的产品。在日常生活中，随着经济的发展与社会的富裕。人们在工作之余便有了更多的休闲活动。各种展示展览活动也日益频繁。这些活动都有一个短暂性的共同特点。如户外野餐、露营、演唱会或车展等。由于活动的进行，会在某些区域和场所短时期内积聚大量的人群，相关的配套设施便是一个急迫解决的问题。尤其是如展台、垃圾箱、厕所等产品需要数量众多，且要求后期便于回收。瓦楞纸板产品在大型展会和活动中已经有出色的表现。如图3北京奥运会纸质垃圾箱。由北京纸箱厂生产，为奥运会提供纸质垃圾箱有2万多个，服务于所有场馆和奥运村，100%可回收，荣获了2007年中国“包装之星”铜奖。工作人员在现场根据设计的提示自行成型，过程简单易操作。
4.城市租房族。空间小、收入不高、流动性强是租房群体的共同特点。基于经济性的考虑，瓦楞纸板家具可以利用简洁的形态设计和自行拆装的DIY形式，将价格减到最低。运用模块化设计和多功能设计，用统一模块构建多样家具形态，可充分利用“一物多能”原理，减少家具数量，将空间的利用率最大化。结合材料原有的易折曲特点，不用时节省空间，搬家时易打包自行携带，节省搬家费用。
三、结语
瓦楞纸板作为一种性质独特的材料，在应用于产品设计的过程中，它的特性将会被更为深入地认识和发现。它既具有经济、环保、美观的优点，也存在着承载力、刚硬度、防水、防潮等方面不及板材、钢材的不足。在设计创意初期，只有充分认识和把握它的性能优缺点，才能物尽其用，将绿色设计与实用功能完美结合，创造出瓦楞纸板在产品设计领域特有的风格和文化。
参考文献：
[1]胡志鹏. 我国瓦楞纸行业发展趋势及存在问题[J]. 中国包装，2011，
期（8）：66- 68
[2]毕留举. 瓦楞纸板在家具设计教学中的应用价值[J].中国轻工教育，2009，期（4）：49- 50
[3]姚大斌. 绿色设计3R原则与纸质家具设计[J]. 包装世界，2011，期（5）：89-91
[4]杨扬. 纸质材料家具功能性和环保险研究[J]. 森林工程，2011，期（1）：33- 33
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关键词：产品设计专业；工业设计；研究对象；内涵；外延
当今时代，工业设计专业已经成为中国高等教育中众多专业中的热门专业之一。2011年前，工业设计专业在我国高校主要分为工科和艺术类两类招生。艺术类的工业设计在2011年艺术学成为独立学科门类后改称产品设计专业，工科的工业设计专业则依然延续原专业名称。这样一来，从专业名称上确定了工科与艺术类工业设计专业的区别，有利于更好地发展我国工业设计教育事业。但是我们必须清晰深刻认识到，对于艺术类工业设计专业改称为产品设计专业，不能因为专业名称的改变而否定其工业设计教育的性质。同时对于产品设计专业与工业设计专业的区别我们也应该进一步明确，以便能分别根据艺术类和工科学生的不同特点，建构既能体现工业设计教育共性又有鲜明学科特色的产品设计和工业设计专业教育体系。这是在艺术类学科独立并下设设计学等五个一级学科这一大的背景下，关于工业设计教育的一项必要且重要的研究工作，明晰产品设计专业研究对象的内涵和外延正是这一研究的重要组成部分。任何一项研究，都有具体的研究对象，产品设计当然也不例外。
1 我国工业设计专业的发展历程及其与产品设计专业的渊源和关系
产品设计专业是在原来艺术类工业设计专业的基础上发展而来，其研究对象的内涵和外延首先要考虑到其工业设计专业教育的性质。我国高校发展工业设计专业肇始于江南大学的前身无锡轻工业学院在20世纪60年代创建的中国第一个工业设计类专业“轻工日用品造型美术设计专业”，属于艺术类专业。1986年无锡轻工业学院工业设计系首次招收“理工类”生源学生，并在全国率先形成“艺工结合”的教学体系。从此以后，工业设计专业逐渐形成了理工类工业设计专业与招收艺术类工业设计专业并行的局面，本科毕业生分别授予工学学士和文学学士学位。2011年，教育部新修订的《学位授予和人才培养学科目录（2011年）》中，艺术学成为独立学科门类，下设设计学等5个一级学科。设计学下属的产品设计专业二级学科，也就是原来设计艺术类的工业设计专业授予艺术学学位。工科工业设计专业则依然作为工学学科门类机械设计所属专业，授予工学学位。这样一来，明确产品设计专业与工业设计专业彼此的区别和共性称为了一个亟待解决的问题，研究对象的内涵和外延当然是解决此问题的关键所在。
2 基于产品设计专业的学科传承和当前的学科属性，探讨产品设计专业研究对象的内涵
从学科渊源看，产品设计专业的研究对象应该与工业设计专业尤其是艺术类工业设计专业的研究对象一脉相承，与工科的工业设计专业应该有一定的差异性。工业设计是现代化大生产的产物，研究的是现代工业产品，满足现代社会的需求。当今时代，随着工业设计的不断发展完善，其研究对象已经不局限于工业产品，而是拓展为工业产品以及由产品组成的“人――机――环境”系统。该系统既要满足人们对产品的物质功能要求，又要满足人们审美情趣的需要。因此，工业设计是人类科学、艺术、经济、社会各学科有机统一的创造性活动。在产品设计专业正式命名之前，艺术类和工科的工业设计区别不是很大，所以研究对象基本一致，也是从单一的工业产品研究演变为业产品以及由产品组成的“人――机――环境”系统的。2011年以后，设计学已经升级为一级学科，并下属艺术设计学、产品设计等八个二级学科。产品设计在设计学所下属的二级学科中，其跨学科边缘交叉的属性最为突出，能很大程度上反映了设计学学科工学与艺术学、科技与人文融合的特点。因此，其研究对象在传承原有工业设计专业特点的基础上应该体现出鲜明的设计学专业特色。以中国工业设计教育的开创者江南大学为实例，其产品设计专业由原艺术类工业设计专业调整而来，主干学科是设计学，包括产品设计方法学、人机工程学、材料与工艺学等课程，研究对象的内涵主要是各类轻工电子产品、生活用品的改良与创新设计、产品人机交互设计等企业的产品研发和设计。
3 基于当今时展背景以及产品设计专业的现状及未来趋势，探讨产品设计专业研究对象的外延
产品设计是一门典型的交叉学科，涉及科学、艺术和经济等多个领域。按照传统定义，工业设计尤其是产品设计可以理解为工学、美学等为基础对工业产品进行设计。这个工业产品主要指现代化批量生产的工业产品是产品设计的主要研究对象，家电产品、交通工具当然都属于这个范畴。20世纪60年代人类开始步入信息时代以来，计算机等信息产业的相关产品也成为工业设计的重要研究对象。直到信息时代的今天，尽管现代工业和信息技术日新月异，但批量化制造的工业产品依然是产品设计专业的主要研究对象。然而，工业产品的传统内容已经不能涵盖当今时代产品设计的所有研究对象了。因此，我们应该顺应时代的发展要求，拓展和不断完善产品设计研究对象的外延。当今时代，用户交互界面设计、信息艺术设计、服务设计等早已突破了原有工业产品概念的束缚，成为产品设计专业的重要研究对象。再有，产品设计与市场营销等商学知识密切交融，产品的策划也成为产品设计的重要内容。例如，统一老坛酸菜面这一产品的市场热销就离不开统一企业创新团队的产品策划与创新，这也应该纳入产品设计的研究范畴；信息作为产品设计的研究对象而催生了信息设计这一新兴研究方向，信息设计是基于信息技术与文化的专门领域、是艺术设计在信息时代的新发展，是信息领域的产品设计；服务也成为产品设计重要的研究对象，形成了服务设计的研究方向。服务设计是关于如何有效地计划和组织服务中所涉及的人、物、设施、时间、交流方式以及情绪等相关因素，从而提高客户体验和服务品质的设计活动。
对于产品设计专业的建设来说，我们应该既要基于产品设计专业的学科传承和专业属性，保持并完善传统研究对象的内涵；同时，又应该顺应信息时代背景需求而不断拓展研究对象的外延到产品策划、信息设计与服务设计等领域。
参考文献：
[1] 袁涛.我国工业设计的现状、教育与展望[J].装饰，1997（06）：13-14.
[2] 熊玉平，金国斌.工业设计的内涵与思维方式[J].包装工程，2002（4）：11-13.
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【关键词】产品设计；发展趋势；绿色；个性
产品设计未来发展是一种完全依据新思路的创造性的设计，这种未来型设计也许不能为当代人们所接受，但它是人们对今后生活的美的憧憬，是未来社会图景和人们新生活形态的设计。因此，这需要不断的探索未知，不断地寻找新的设计理念和新的设计语言，不断地了解设计的发展趋势，才能伴随着科技的发展而不断完善自己。
一、计算机辅助产品设计的发展
计算机辅助产品设计，是以计算机技术为支柱的信息时代的产物。与以往产品设计相比，计算机辅助产品设计在设计方法、设计过程、设计质量和效率等各方面都发生了质的变化，把产品的创新性、外观造型、人机工程等设计提升到一个新的高度。
创新是产品设计的根本，计算机辅助产品设计在产品开发创新性上表现出极佳的优越性和便利性。一个新产品可以有多个切入点进行创新，如功能、结构、原理、形状、人机、色彩、材质、工艺等，而这些创新切入点均可以利用先进的计算机技术，进行预演、模拟和优化，使产品创新能在规定的时间内准确、有效地得以实现。比如在计算机辅助产品造型方面，使实体模型向产品模型转化成为可能；在人机界面方面，由于计算机技术尤其是多媒体、虚拟现实等技术的发展，使产品人机交互界面的设计有了全新的突破。常用产品设计软件有：3DMAX、Pro/Engineer等。随着计算机技术的进一步发展，计算机辅助产品设计将会使人们对设计过程有更深的认识，对设计思维的模拟也将达到一个新境界。它将使产品创新设计手段更为先进、有效，人机交互方式更加自然、人性。
二、绿色与仿生产品设计的发展
（一）绿色设计
绿色设计是20世纪80年代出现的一股国际性的设计思潮。由于全球性的生态失衡，人类生存问题引起了世界范围的重视，开始意识到发展和保护环境、设计与保护环境的重要性。绿色设计与我们常说的生态设计概念相同，源自于人们对现代技术所引起的环境及生态破坏的反思，体现了设计师的道德和社会责任心的回归。它的主要内容包括产品制造材料选择和管理、产品的可拆卸性和可回收性设计。产品绿色设计经历了以下几个发展阶段：（1）工艺改变过程。主要是减少对环境有害的工艺，减少废气、废水、废渣的排放。（2）废物的回收再生。主要是提高产品的可拆卸性能。（3）改造产品。主要是改变产品结构、材料、使产品易拆、易换、易维修，使所有的能源消耗最低。（4）对环境无害的绿色产品设计，这点是当前设计师们正在努力的方向。
绿色设计涉及的领域非常广泛，也是现今的设计领域国际流行趋势。例如在建筑方面：绿色建筑要求在高空建筑空中花园，使人们身在高空也能呼吸新鲜的空气和欣赏大自然的风光；在装修材料方面：倡导绿色装修成为当今的一大潮流，尽量减少居室装修材料的使用量，选择尽量避免减少有毒物质材料，尽量有绿色无污染环保材料；又比如在交通工具、家用电器、家具等设计方面：特别是交通工具（汽车）的绿色设计倍受设计师的关注，因为交通工具是空气和噪声污染的主要来源，同时也消耗大量的宝贵资源。绿色设计将成为今后工业设计发展的主要方向之一。废弃物回收再利用曾是绿色设计的典型方法。
（二）仿生设计
仿生设计也是当今国际上的流行设计趋势，广泛应用于材料、机械、电子、环境、能源等设计与开发领域。仿生学是以模仿生物系统的原理来构建技术系统，使人造技术系统具有或类似生物系统特征的学科，它不是纯生物学科，而是把研究生物的某种原理作为向生物索取设计灵感的重要手段。大自然生物中存在许多丰富多彩的外形、巧妙的机构、结构和系统工作原理，值得设计师去研究和探索。
三、家族化系列产品设计的发展
一般情况下，人们常把相互关联的成组、成套的产品称为系列产品，在功能上它有关联性、独立性、组合性、互换性等特征。系列产品主要有四种形式：成套系列、组合系列、家族系列和单元系列。家族系列产品是由功能独立的产品构成。例如意大利设计师Fiocco设计的厨房小用品系列，它们的功能各不相同。家族系列中的产品不一定要求可互换，而且系列中的产品往往是同样的功能，只是在形态、色彩、材质、规格上有所不同而已，这和成套系列产品有相似之处。在整体统一的设计中，寻求恰到好处的多样性、变化性。例如设计师Maggioni设计的小垃圾箱系列，功能都是装垃圾的，但它们的外形和色彩有所区别。家族系列产品在商业竞争中更具有选择性，更能产生品牌效应。
随着社会经济的发展，消费者的消费行为变得更有选择性，市场需求加速向个性化、多样化的方向发展。人们对产品的要求越来越高，体现在对产品功能、形态、色彩、规格等综合需求质量的提高上。系列产品对于柔性化生产方式具有非常重要的意义，它巧妙地解决了量产与需求多样化的矛盾，使产品能以最低成本生产出来，因而系列产品设计也是目前广为流行的设计趋势。新晨
四、个性化产品的发展
当今社会，人类不同的需求、欲望和价值观（下转第81页）
（上接第57页）念，在设计领域中将占更重要的位置。今天提出来的个性化产品，是基于人类文明的进展，提示我们要认识到人的生理机制和心理机制是互不相同的，人人都有权利参与社会生活和共享社会文明发明、创造的一切成果。繁忙的经济社会强调理性，人与人之间缺少了感情性的交流与沟通。所以在设计中使理性与感性相互补充、相互渗透、和谐相处。并且注重设计的非统一性，突出个性与特色，强调创意与创新，这也是产品设计发展的趋势之一。它可以提供给不同人群展现个性的空间与平台。凡是符合于产品内在结构和功能的，并且能满足物质需求和精神需求，为广大人民喜爱的设计，都会受到大家的认可与欢迎。
中国当代设计在改革开放短短的20多年期间有了长足进步。进入21世纪的中国经济持续高速发展，特别是加入WTO以及申办2008年北京奥运会和2010年上海世博会的成功，更为发展中国工业设计提供了一个历史性的机遇。在新世纪，融入全球经济的中国工业设计应当把握机遇，担负起传统与现代、民族性与国际性双向交流，填补鸿沟的历史使命，早日介入世界现代设计浪潮，力争把具有中国特色的设计推向世界，纳入世界的轨道。产品设计成为当今乃至未来人们关注的焦点之一，这就需要设计者不断地研究产品设计的发展趋势。设计以人为本，体现现代、体现绿色、体现个性，从而不断地满足不同人群的消费需求、欲望和价值取向。设计者既要面对现实，又要敢于大胆想象与创新；既要任重而道远，又是势不可挡。因此，我们要努力追赶设计的发展趋势，创造出新时代艺术与科技相统一的崭新产品。
参考文献
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1交互设计简介
人机交互（Human-ComputerInteraction，HCI）是关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且对这些方面主要现象进行研究的科学[2]。狭义地讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换，产品设计中的人机交互概念，其定义已经延伸到所有需要与人进行信息传递即交互的产品。这里的“机”不再是计算机，而是更多的需要通过人机交互来实现其预定功能的工业产品。这样的人机交互每时每刻都在发生，使用手机发短信息、电磁炉加热食物、遥控器调节空调温度、DVD播放电影等。人机交互过程见图1。用户对需要完成的任务进行分解后，通过不同的输入方式（按键、语音等）与产品进行信息传递，后经产品相应功能的处理后，由产品的输出模块（图形、声音等）输出给用户提供任务完成的反馈，从而实现一个完整的交互过程。人们使用产品就是与产品进行交互，其交互过程必然伴随着一系列交互行为[3]。交互设计指的是设计支持人们日常工作与生活的交互式产品，研究人工制品、环境和系统的行为，以及传达这种行为的外观元素的设计和定义。具体地说，交互设计就是关于创建新的用户体验的问题，其目的是增强和扩充人们工作、通信及交互的方式[4]。由于交互设计最初缘起于人与计算机或含软件产品之间的交互设计，因此，一个容易出现的误区是认为交互设计仅是对软件交互界面及其相关问题的研究。交互设计思想的主旨在于它是对用户如何使用产品、使用产品时将获得的感受和与之相关的产品形态的合理预期与设计。交互设计不像传统的设计学科主要关注造型，或是关注产品的功能、内容和内涵，而是主张“首先旨在规划和描述事物的行为方式，然后描述传达这种行为的最有效形式[1]”。其重心是以产品用户为中心，对用户使用产品时所发生的行为进行研究和规划，进而影响用户使用产品时的状态，使用户获得更佳的产品使用体验。
2交互设计思想在工业设计的应用现状及发展
目前，国外交互设计思想和交互式产品设计已不再囿于计算机科学领域的软件产品，正向有形的实体产品设计与开发领域渗透[5]。Moggridge所在工业设计公司IDEO采用的所谓“情境设计法”正是脱胎于交互设计思想，而IDEO公司工业产品设计领域非常宽广，绝不仅限于计算机相关或含应用软件的产品。美国的麻省理工学院、卡耐基-梅隆大学、加拿大的西蒙菲莎大学和瑞典于默奥大学等高校，都在开展交互式产品设计方面的相关研究，有的还设有交互设计方面的专业或研究方向。国内在这方面的研究仍然多集中在计算机科学领域，交互设计在工业设计方面的应用和研究才刚刚起步[5]。采用交互设计思想的设计效果斐然，与此相关的研究将成为热点。交互设计师作为一项新职业已经在职场舞台上崭露头角，但目前担任此项职位的人员专业背景多为计算机、工业设计、心理学甚至广告设计等专业。随着此方面的研究逐步深入，社会需求的不断增加，开设交互设计课程及专门交互设计专业的高校肯定会越来越多。交互设计思想在工业产品设计领域将得到更为广泛的应用。交互设计思想将贯穿工业产品开发设计流程的始终，成为工业产品设计系统架构的重要环节，并打破工业设计开发时惯常的仅从用户需求满足、产品功能完善、工程制造技术提高、造型设计美化等角度出发的窠臼，从而实现以“用户为中心”“、以人为本”的设计，使产品使用者在轻松、愉悦的心情下使用产品完成想要达成的任务。交互设计优秀的产品见图2，苹果的iPhone就是一款采用交互设计思想设计的优秀产品，其产品造型简单，但用户体验极佳。在实际使用过程中，iPhone操作系统提供了非常出色的界面设计和操作体验，这种设计参照了大量用户已经积累下来的“认知”和“习惯”的研究成果，用户拿到手上可以很快知道如何去用，使用过程简单顺畅，而且没有学习障碍。同时，针对不同类型用户的特点和应用场合，iPhone都能找到合适的应用程序迎合用户需求。
3交互式的工业产品设计系统
3.1交互设计思想的导入现代工业产品设计是一项复杂的系统工程，需要多个部门、多学科背景的工作人员密切协调合作才能完成。工业设计历经了100多年的发展，经过众多的产品设计开发与设计管理实践，已经形成了较为有效的工业产品设计系统。现有系统的架构从人员的组成来看，主要包括设计委托方、设计管理人员、工业设计师、制造工程师、市场研究人员、产品用户等。设计委托方提出项目目标；设计管理人员进行设计计划制订与人员组织管理；市场营销人员提供用户需求、市场现有相关产品的分析、产品生产后的市场推广；工业设计师负责产品的构思与设计；工程师完成产品的生产与制造；产品用户提品使用后的意见反馈。他们在这个系统中各司其职，构成完整的工业产品设计系统。从工作流程来看，现有的系统主要从人们对产品的需求入手，研究不同人群对现有产品的要求，由工业设计师针对此需求提出多个设计概念，从这些设计概念择优形成相应的产品，制造完成经测试后推向市场供人们选购。可见，现有的系统主要是从满足需求和工程制造的角度进行产品的设计。尽管用户使用此产品能够达到预期的目标和任务，但用户在此过程中可能遇到的困难或完成预期任务效率的高低并没有得到充分的重视。因此，有必要在此系统中导入交互设计思想。如前所述，交互设计解决设计问题的核心思路是以产品用户为中心，对用户使用产品时所发生的行为进行研究和规划，交互设计思想的导入可对工业产品设计系统进行相应的调整与完善。交互设计实质上也是一种系统的设计，其组成元素包括人、人的行为、产品使用的情境和支持交互行为的技术[6]。调整后的基于交互设计思想的工业产品设计系统，不仅研究和关注用户需要什么产品，如何实现相应产品的功能，如何低成本高效率的制造这些产品，更关注用户如何使用这些产品，并设计规划好用户使用此产品的方式，使其以高效的方式在愉悦的心情下使用产品。此基于交互设计思想的工业产品设计系统，不仅适用于计算机产品及软件产品的设计，还适用于所有供人使用、有形的实体工业产品的设计。
3.2产品设计部门组织不同的企业和设计机构，其产品设计部门的组织都会有所不同。如家电企业多有自己的设计中心或设计部，汽车企业按照车型的差异分不同设计分部，工业设计公司则多组成若干个设计团队以完成不同的设计项目。不论部门的形式如何不同，部门的组织离不开人员，交互式的工业产品设计系统，其产品设计部门组织架构中，交互设计师是重要的组成部分之一。交互式的工业产品设计系统可采用以下部门组织形式，即由设计实务部门、设计服务部门、设计管理部门组成[7]。设计实务部门主要由工业设计师、交互设计师、制造工程师、人因工程师、心理学家等组成。该部门主要进行产品的概念提案、造型设计、交互设计、结构设计、制造跟踪及产品测试等工作。设计服务部门主要由信息搜集人员、市场研究人员等组成。该部门负责对市场需求、现有同类竞争产品进行调查、资料搜集与整理，提供各种设计实务部门需要的产品样品、图纸、市场相关数据信息等。设计管理部门主要由设计管理人员、项目相关的其他人员组成。由该部门保证设计项目的顺利进行，包括设计人员的人事管理、项目进度的管理、组织多部门参与的设计会议等。
3.3基于交互设计思想的设计流程基于交互设计思想的设计流程以用户需求为发端，以交互设计思想为核心，以设计以人为本的产品为目标，此设计流程主要分为以下几个阶段：（1）了解用户需求。这个阶段主要由市场研究人员、交互设计师、工业设计师完成，研究产品用户的具体需求，定义新产品的特点，明确用户人群特点，构想用户使用产品时的情境。（2）设计概念提出。此阶段由工业设计师、交互设计师完成，将对用户需求的研究转化为具体的产品设计概念，择优进入设计原型建构阶段。交互设计师重点关注产品交互界面与交互方式的设计，工业设计师则解决实现交互界面与交互方式的硬件设计问题。（3）设计原型建构。此阶段由工业设计师、交互设计师、工程师完成，将设计概念变成含相应软件、硬件的实体产品设计原型。（4）对原型的测试[8]。对产品原型的测试主要由交互设计师、实际产品用户来完成，发现产品存在的问题，并提供详细的测试报告和改进建议。（5）产品修改定型并制造。此阶段由工业设计师、交互设计师、工程师完成，根据测试报告，对产品进行设计变更与优化。可再次进行测试、修改后定型并制造。
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关键词：柔性制造技术 产品设计 创新 模式 流程
工业革命后形成的标准化、大批量生产方式在短期内创造了巨大的社会财富，满足了物质相对匮乏时期社会大众的基本生活需求。但这种大一统的生产方式在一定程度上限制了产品的多样性，导致了消费需求多元化与产品品种相对单一之间的矛盾。尤其进入丰裕社会后这一矛盾日渐突出，20世纪60年代出现的波普风格、后现代主义等设计风格就是大众对单调、乏味的标准化设计形式的直接对抗。与此同时，在制造领域中适应多品种、中小批量生产的柔性制造技术逐渐成型，并在计算机信息技术的支持下将工程设计、生产制造和经营管理等环节整合为一个有机系统，实现全局动态最优化和总体的高效益、高柔性[1]。
1 柔性制造技术综述
柔性制造技术集现代信息技术、自动化技术以及机械装备加工等高精技术于一体，是指导现代制造业快速应对市场变化，实现订单式生产的实用性先进制造技术[2]。柔性制造技术与传统制造技术有较大区别：运用传统制造技术的生产线比较适合单一品种产品的大批量生产，所以传统制造技术也被称为刚性制造技术；而运用柔性制造技术的生产线则具有较高的可塑性，可以通过调整设备、工艺、流程等要素适应不同产品的制造要求，能够在满足社会大众的多元需求的同时较好地控制成本，提高产品性价比，增强市场竞争力。
1.1 柔性制造技术发展概述 柔性制造技术产生于上世纪60年代，英国莫林斯公司研制的“Molins system-24”被认为是最早运用了这一技术及理念的柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS）。随后柔性制造技术在欧美、日本以及苏联等国家和地区倍受重视，形成了不同的技术特点和丰富的理论内涵：1988年美国通用公司和里海大学共同提出敏捷制造战略；1990年开始，美国、日本、加拿大等国联合进行为期十年的智能制造系统（IMS）的研究与开发；1992年德国和美国提出精益生产理念（Lean Production） [3]等等。目前，柔性制造技术已成为制造领域的核心技术，广泛应用于现代制造系统中。
1.2 我国的柔性制造技术研究现状 我国对柔性制造技术的研究和应用起步较晚，第一套柔性制造系统诞生于1985年；1985年之后我国对柔性制造技术的重视程度不断提高，在国家机电部“七五”重点科技攻关项目等工程项目的带动下，柔性制造技术进入自行开发和部分进口相结合的发展阶段。总体而言，我国比较注重对柔性制造技术本身的应用，对产品设计、生产组织、资源配置以及经营销售等相关环节及配套理论的关注度较低。但事实上柔性制造技术对这些环节的要求与传统制造方式有较大区别，因此在应用柔性制造技术的同时还必须对相关环节及理论进行研究和改进，才能充分发挥柔性制造技术的效能，而产品设计作为产品生产的初始环节更是首当其冲地需要加以改进。
2 柔性制造技术对产品设计发展的意义
当前，柔性制造技术作为一种现代化工业生产的科学“哲理”和工厂自动化的先进模式而被国际上所公认，成为现代制造业生产方式发展的主流方向[4]。柔性制造技术的进步不仅推动了制造工艺技术群的快速发展，同时也对产品设计的发展产生了积极促进作用。
2.1 推动产品更新换代，构建了有利于产品设计发展的外部环境 就产品设计的角度而言，产品品种越丰富、更新速度越快对产品设计理论、方法以及技术等发展的促进作用就越大。由传统刚性制造技术形成的自动化生产线由于资金投入大、建设周期长，改造成本极高，所以往往在较长时期内持续生产同一产品。比如福特的T型车从投产到停产延续将近20年，总产量超过1500万台，成为汽车发展史当中的传奇。但在这近20年的生产过程中T型车只做了少量的局部设计改进，其功能、造型基本保持不变，原因之一就是生产线的改造成本过高。可见传统刚性制造技术成为了产品更新换代的障碍，不利于产品设计的发展。而柔性制造技术的特征之一就是产品的“柔性”，能够根据市场变化快速适应新产品的生产，促进产品更替。同时，柔性制造系统已经逐渐成为现代社会的基础性生产方式：到上世纪末，在欧、美、日等制造业发达国家中以中小批量生产的产品在数量上约占85%，在产值上约占60%-70%[5]。柔性制造技术的广泛应用为产品的快速更替提供了技术保障，也为产品设计的发展创造了良好的外部环境。
2.2 促进学科交叉渗透，增强了推动产品设计发展的内在动力 柔性制造技术充分应用现代信息技术、传感技术、自动化技术以及管理技术等最新成果，这些成果提高了生产制造的难度、精度和速度，同时也成为产品设计发展的驱动力。如随着计算机辅助设计技术（CAD）的出现和成熟，使产品设计的平面、三维虚拟表现变的更加快捷，有效地缩短了设计周期、提高设计效率；而计算机辅助制造技术（CAM）的发展则使得不规则曲面等原来难以批量生产的形态变得易如反掌，大幅提升了产品设计的创新空间；此外，柔性制造技术涉及领域的相关理论也为产品设计的理论发展提供了丰富的养分，如模块化、并行工程以及产品族等理论的应用就极大地丰富了产品设计的理论内涵。柔性制造技术在技术和理论两个层面都为产品设计的发展提供了充足的“燃料”，只要加以合理利用就能转化为强大的动力。
3 柔性制造技术条件下产品设计的发展要点
现代产品设计理论产生于工业革命之后，主要建立在传统刚性制造技术基础之上。由于柔性制造技术与刚性制造技术各方面差异较大，原有的产品设计理论、模式等已不能很好地适应制造业发展的要求，必须深入研究柔性制造技术的机理特性、发展趋势等，在此基础上不断改进、创新产品设计的理论、流程、模式以及手段等，才能适应社会经济、市场需求的快速变化，符合制造技术发展的要求。
3.1 持续深化产品设计与其他学科的理论融合 现代产品设计涉及经济、技术、文化和艺术等众多领域，是不同学科交叉渗透的成果。产品设计必须加强对相关领域的理论研究，从中汲取可借鉴的内容充实自己，才能突破固有设计理论的限制，不断发掘、丰富自身理论内涵，如模块化设计就是产品设计与模块化理论融合的成果。模块化是柔性制造系统构建的基本理念，而模块化设计则是在对产品进行市场预测、功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用的功能模块；并根据用户的要求对模块进行选择和组合，以构成不同功能或功能相同但性能、规格不同的产品[6]。模块化设计注重功能模块的相对独立，使各功能模块的设计、测试、制造等工作能够同步进行，有效缩短产品的设计、生产周期，较好地适应柔性制造技术高效、灵活的生产特性；同时，模块化设计可以通过不同功能模块的交叉组合形成产品族，而柔性制造技术源于成组技术，其特点之一就是较适合同一产品族产品的生产。模块化设计理论与柔性制造技术各方面的高度适配性使它成为了当前产品设计的重要指导理论之一，被企业和设计师广泛采用。柔性制造技术综合运用了多学科、多领域的最新理论，产品设计应充分利用这一平台加强与其他学科的渗透与融合，不断充实、深化理论内涵。
3.2 深入推进设计模式的创新实践 理论与实践相对独立又相辅相成的：理论引导实践、实践检验理论，两者必须紧密结合才能实现各自价值。产品设计领域同样如此，在充实设计理论的同时还必须改进设计流程、步骤等环节，形成与理论相匹配的设计模式，才能更好地适应柔性制造技术。并行设计就是在并行工程、模块化等理论指导下创新设计模式的实践成果。在传统批量化大生产方式条件下，产品设计往往采用串行设计模式：整个设计过程被尽量细致地划分为一系列连续的工作环节，不同环节的设计任务由不同部门或个人分别承担，依次执行和完成。串行设计模式以职能和分工任务为中心，条理清晰、职责明确，但设计周期长、运行效率低，且容易导致设计与制造等其他环节脱节，不能适应柔性制造技术条件下短、频、快的生产节奏，而并行设计则较好地解决上述问题。并行设计借鉴了并行工程的工作模式，对产品及其相关过程（包括制造和支持过程）进行一体化设计[7]，并运用模块化理念打破了传统的部门划分和封闭的组织模式，强调不同功能模块团队的协同工作，重视对产品开发流程的优化重组，从而达到缩短开发周期、提高产品质量、降低产品成本等目的。产品设计的“并行”主要表现在以下几个方面：其一是同一产品不同功能模块的设计工作并行开展；其二是同一产品族不同产品的设计工作并行开展；其三是产品的设计与制造、装配、检测等环节并行开展。并行设计模式本身还需不断改进和完善，同时它作为一种对设计模式的创新实践也值得进一步研究和推广。
3.3 不断加强高新科技的设计应用 “科学技术是第一生产力”，现代产品设计注重创意，同时也必须充分利用高新科技改进设计方法和手段、拓展设计范围和内容。产品设计对高新科技的应用包括以下几个方面：一是利用高新科技作为设计辅助手段，提高设计能力和效率。比如以往设计中常常需要花费大量的财力、物力和时间在产品模型的制作上，而3D打印技术的应用使这一环节变的简便、快捷。福特公司利用这一技术打印出同一零部件的不同式样供测试使用，将这一环节由数月缩短至几天，极大地提高了设计的效率和质量；二是将高新科技应用于产品的生产制造当中，创新个性化生产模式。同样以3D打印技术为例，近年来随着相关技术日益成熟，3D打印的成本不断下降，个人用户持续上升。在不久的将来，每个人都可以成为设计师和生产者，完全按照个人意愿设计、制造日常用品。可以预见这一全新的设计、制造模式将对产品设计和制造产业产生巨大冲击，需提前准备、及时应对；三是将高新技术运用于产品当中，开发新产品、满足新需求。比如触屏技术在数码产品中的应用、3D虚拟显示技术在行车导航仪中的应用等。
3.4 实时更新设计师的信息储备 柔性制造技术能够根据生产需要对制造工艺、流程以及资源等进行适度调整，但其调整是相对有限的。设计师一方面需充分了解包括柔性制造技术在内的科技发展整体趋势，另一方面还需掌握企业本身的柔性制造能力、资源配置能力等个体信息。在此基础上通过信息的整合、分析，综合考虑整体和个体的各方因素，以便有针对性地进行设计创新，避免因产品设计要求超越企业的“柔性”范围而增加额外成本，同时也能够从设计的角度对企业的生产组织、工艺设置等提出较为专业的建议。
4 结语
柔性制造技术在国内、外的制造企业中被广泛应用，成为现代制造领域的核心技术。产品设计必须深入了解柔性制造技术及相关理论，并以此为平台不断创新设计理论、模式和手段等，充分适应以柔性制造技术为基础的现代生产制造模式，才能设计出性能更卓越、价格更合理、品种更丰富的产品，更好地为社会、企业以及消费者服务。
参考文献：
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[3]吴立.关于柔性制造的研究[J].机床与液压，2010，38（14）：9-11.
[4]陈琪.制造业企业推行柔性制造的意义及对策[J].企业经济，2005（4）：7-8.
[5]崔培枝，朱胜，姚巨坤.柔性再制造系统研究[J].机械制造，2003（11）：7-9.
[6]王志，张进生，于丰业，等.基于模块化的机械产品快速设计[J].机械设计，2004，21（8）：1-3.
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1.学生缺乏艺术修养艺术修养只有经过长期的熏陶才能提高，但许多工科学生进入大学之前根本就没有接受过系统的艺术课程训练，大学艺术类课程主要集中在大学一年级，科目少、学时短，这对美术基础薄弱的学生来说培养艺术修养是远远不够的。由于美术基础薄弱、缺乏艺术修养，致使许多工科院校产品设计学生缺乏艺术审美能力，这已经成为一种非常普遍的现象，许多学生的毕业设计作品从最终的效果图到展板排版设计都缺乏美感。
2.教师缺乏设计实践经验当前，工科院校引进的教师虽然都具备较扎实的理论知识，但他们大多数没有接触过具体的设计项目，对许多设计可行性问题、实际产品的设计经验、产品开发流程等缺乏了解，这使得许多教师在教学改革过程中只重视对理论知识的讲授，而忽略了设计的市场性以及设计与市场的关系，这样培养出来的学生既不熟悉产品的生产流程，又无法为企业降低生产成本，无法满足市场对产品设计人才的需求。
3.学科设置缺乏交叉渗透产品设计教学改革在学科设置上主要分为三类：机械专业教师讲授的工程力学、造型材料与加工工艺等工程基础课程；艺术学院教师讲述的素描、色彩和效果图技法等艺术类课程，专业设计教师讲授的产品、包装、字体与板式等设计专业课程。这三类课程教师在教学方法和手段上主要采用的是机械专业工程设计教学方法和传统美术教育的教学手段，各课程都由不同研究领域的教师讲授，各学科之间缺乏交叉和渗透，这不仅造成许多学生在择业时选择了与产品设计无关的工作，也造成企业招不到符合需要的产品设计人才。
二、产品设计教学改革方向
1.调整课程结构产品设计是一门涵盖审美、管理、经济、文化等各方面知识的综合性学科，美学因素对于工科产品设计学生来说具有极为重要的作用。产品设计专业必须尊重学科特点，针对学生缺乏美术专业训练和艺术熏陶的实际情况加大素描、色彩等艺术课程在课程结构中的比例，训练学生准确把握形体、对色彩的敏锐度、设计中色彩的搭配、三维造型能力、对产品形态的把握、增设优秀产品设计赏析课等，培养学生的审美能力和审美评价能力。同时教师可以选择与市场联系紧密的产品设计课题，促进理论知识在实践中的运用，凸显产品设计专业特点，提高学生对课程知识的综合运用能力。
2.优化师资结构聘请在产品设计领域有重要科研成果或重要影响的人员作为学科带头人，促进学术发展，营造良好的学术氛围；选派优秀在职教师和青年教师到国外深造，提高教师的理论水平，定期委派教师到企业和工厂进行学习锻炼，熟悉产品设计流程，了解市场对设计人才的需求标准；聘请国内或国际著名产品设计师作为学院的名誉教授，推动学科发展。
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[关键词]虚拟现实；原型；人机交互；虚拟产品设计
一、前言
虚拟现实技术是当今的热门话题，它集合了多种先进技术要素，虚拟现实：是作为一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术而发展起来的计算机领域的新技术。它掀起了一场认识世界和体验世界方式的革命。虚拟现实技术在产品设计中的应用日渐广泛，涵盖了产品设计流程中的每一个步骤，包括虚拟样机、体验评价、设计方法流程、过程管理和网络环境下的设计研究等多个方面。
二、虚拟产品设计的研究现状
1.以虚拟原型为中心的研究
虚拟原型是产品设计的一个重要方面，将产品概念形象化和具象化，是一个或多个维度上对产品的一种近似的和有限的表现形式。一个维度的原型侧重于表达产品的某一个属性，如产品外观的外观造型原型等。多个维度上的原型用于表达产品的多个属性，如材料、内部功能和结构等。
目前虚拟样机技术在我国刚处于发展期，还不成熟，需要建立一个完备的虚拟样机评价体系以评估产品全生命周期中的各项指标和综合管理。既然虚拟样机用于引导产品从思想到样机的设计，那么这其中肯定有设计师不断更新的想法和用户及时的反馈所造成的各种设计变量因素，如何使这个过程可逆化就成为了好设计的实现和良好互动的关键。虚拟样机的制作将和反求工程完美的结合，创造更灵活的平台。
2.以虚拟评价体验、人机交互为中心的研究
用户体验与评价是产品设计重要的一环，虚拟现实技术也将视角移向这个新领域。以虚拟评价体验、人机交互为中心的研究将产品设计与用户体验有机的结合起来，两者之间有效的互动。主要通过人机交互界面实现这一理念。
基于各种评价体系研究发现，缺乏将用户信息合理量化的内容，这是用户体验的重要核心，同时还要兼顾其中感性因素。人机工程仿真系统的人性化合理化是用户信息提取的重点。
3.以虚拟产品设计方法流程、开发体系为中心的研究
传统设计方法的各种弊病亟待解决，设计周期长、设计部和工程部缺乏交流、不能满足消费者真实需求等。基于虚拟技术的产品设计方法流程有效地解决了这些问题，缩短产品全生命周期，减少产品开发时间，提高企业的竞争力。使设计师的设计思路得到了全面解放，是整个数字化设计流程顺利进行的关键。
整个虚拟产品设计流程还有待智能化，仿真技术的深化成熟也是贯穿始终的一个问题，能让设计师和用户更投入地沉浸是关键。高额的技术成本也是一个短板。目前的虚拟现实技术仍然是面向某种特定领域，缺乏全面的系统的理论架构。
4.以过程管理为中心的研究
将虚拟现实技术应用于产品设计中的过程管理和展示环节，是一个全新的体系架构，突破了传统的设计思路。使得设计师和企业管理者更全面更灵活的掌握设计过程。为产品宣传与营销提供了逼真的虚拟现实展示方式。
综合过程管理体系的研究发现，此类系统缺乏针对设计师的设计思路的方面，由于管理功能的全新虚拟化，就造成与其他方面的脱节。因此需要将其与产品设计流程更好的衔接。目前的建模和虚拟展示软件之间存在一定差异，一般虚拟软件不具有复杂建模的功能，数据转化也面临一些问题，两者之间不能快速有效地同步。要想实现复杂产品的完整真实的展示，必须有一个系统平台，可以包括建模和展示两种功能的集成，使资源共享。
5.以基于网络环境为中心的设计研究
建立基于网络的数字化虚拟平台有利于提高企业在产品开发中的竞争力，帮助企业节约时间。在当代，网络协同化已是产品设计的大趋势，也是解决传统设计流程弊病的关键所在。它实现了设计师，用户和企业管理者的异地协同操作。使用网络虚拟技术平台可以更系统地支配整个设计过程。
同样，对于以基于网络环境为中心的虚拟设计缺乏完整系统的理论依据指导。需要更规范地完善此类平台，使异构数据传输无障碍化、异地设计师沟通灵活化、企业管理系统化。
三、虚拟产品设计的发展新趋势
1.产品设计方法的转变与改善
通过对虚拟产品设计相关的文献研究发现，虚拟现实及其相关技术对产品设计的最大的改变就是使其设计方法与流程更加合理、有效及节约成本。针对设计师和开发方的角度所提出的一些设计方法流程系统与框架以便其能够发挥最大的能力，使其在更有利的环境下操作。
2.设计成本与开发周期的节约
通过研究表明，基于虚拟现实技术的新产品开发与设计有效地节约了成本缩短了周期，为企业的新产品推广和市场扩张策略等提供了可靠地保障。直接或间接的促进了工业产品的淘汰更新速度，适应了工业社会的发展趋势。
3.用户体验与销售模式的转变
虚拟现实技术的研究还将用户作为一个重要的元素融入设计流程中，基于此项技术，设计师可以与使用者达到前所未有的互动，为用户提供多方位的使用感受。也同时将销售模式带入了一个崭新的时代。
4.展望与总结
由于我国虚拟现实技术与同时期发达国家相比还有一定差距，不免存在以下问题，也是今后开展研究需要努力解决的：首先是虚拟现实技术的成本过高，其在产品设计中的应用受到质疑与限制；其次是如何能够在新技术引入的前期做到传统模式与新模式之间的沟通与磨合；最后，当虚拟现实技术成熟到一定程度之后，我们将面临怎样一个高效、虚拟的设计模式，从设计师的设计方式到用户的体验方式甚至人们的生活方式都会发生颠覆性的改变，到时会出现新的一系列问题，比如已经露出端倪的，人们之间的沟通日渐冷漠，过于迅速的产品换代等。
参考文献
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关键词：机械产品设计;绿色;创新;生命周期
0.引言
在机械产品设计过程中，随着设计观念更新和技术发展，绿色设计理念逐渐得到人们重视，并在设计中得到具体落实。采用绿色机械产品创新设计方式，不仅能实现产品设计创新，还能更好指导产品生产，降低对周围环境的污染，推动产品设计水平提高。文章探讨分析绿色机械产品创新设计的特点，指出其重要意义，并提出相应的设计方法，希望能够为实际工作提供指导与借鉴。
1.绿色机械产品创新设计的特点
绿色机械产品创新设计指的是在设计过程中，通过绿色材料应用，采用绿色设计、绿色制造、绿色包装方式，以节约能源，降低能耗，促进设计水平提高，其显著特点体现在以下方面。
1.1体现绿色设计理念。在机械产品设计过程中，不仅强调完成设计任务，还注重保护环境，要求机械产品对周围环境实现“零污染”。因而在机械产品设计过程中，合理选择产品设计材料，选用低污染材料和零部件，不得采用有毒、有害材料，同时减少产品能耗，节约材料用量，保护周围环境。随着人们生活质量提高和环境保护意识增强，人们对机械产品要求越来越高，低噪音、低污染成为设计工作者的不断追求和目标，因而推动产品设计创新，落实绿色设计理念对整个机械产品生产具有重要作用。
1.2面向产品全生命周期。传统机械产品设计所考虑的内容不全面，只对产品使用属性和使用功能进行考虑，忽视设计、生产、废弃等全生命周期考虑。而落实绿色设计理念，推动产品设计创新，提高环保意识，不仅能提高设计水平，还能确保产品整个生命周期内避免污染环境，从而取得更好的综合效益。
1.3综合性与先进性特征。设计过程中，不仅对绿色设计方法进行全面考虑，还注重设计创新，形成新的设计思路和设计理念。并注重先进设计技术应用，对各部件进行优化组合，增长产品附加值，促进机械产品竞争力提高。
2.绿色机械产品创新设计的意义
绿色机械产品创新设计不仅注重产品设计创新，还重视对废弃物的回收，消除环境污染，降低对环境的破坏，其重要意义体现在以下几个方面。
2.1降低资源消耗和环境污染。通过绿色设计理念的应用，推动机械产品设计创新，不仅能顺利完成设计任务，还能实现对环境的保护，避免因设计不到位而影响产品质量，给周围环境带来污染。同时还能降低能耗，提高机械产品综合性能，有利于提高产品设计水平。
2.2提高企业可持续发展能力。机械生产企业在产品设计过程中，坚持以绿色设计理念为指导，综合采取有效对策，达到降低环境污染，提高产品性能的目的。让机械产品生产企业更好适应市场需要，推动企业的可持续发展，提高企业竞争力和影响力。
2.3促进经济社会效益提升。降低环境污染，提高机械产品性能，能更好满足市场需求，扩大市场占有份额，获得广大消费者认可。从而促进机械产品销售，为企业产品生产创造良好条件，进而促进机械生产企业经济社会效益提高。
3.绿色机械产品创新设计的方法
在机械产品设计过程中，为落实绿色设计理念，实现产品设计创新，需要根据具体情况，采取有效设计方法。根据设计工作需要，主要设计方法包括以下种类。
3.1逆向设计法。与正向设计方法是相对而言的，设计中采用逆向思维方式，利用对立、对立并存、对立综合等方式，从原理逆向、大小逆向、属性逆向几个方面完成产品设计。常用设计方式包括以下种类：简化产品结构，减少部件数量，方便拆卸，减少紧固件数量，设计中采用方便拆卸的设计方式，简化回收工艺，从而便于对废旧产品回收利用。设计朝极小化方向发展，注重产品设计的轻、薄、短、小，减少体积占用，取得更好的设计效果。设计朝极大化方向发展，采用新技术和新原理，设计功能极大的简单结构，减少材料使用量，减小体积，降低重量，提高机械产品可靠性，延长产品使用寿命。另外还要注重对废旧产品的回收利用，尽量降低对周围环境污染，达到有效保护周围环境的目的。
3.2并行工程法。对产品设计综合全面考虑，集成、并行的对产品进行设计，这样不仅能实现设计创新，还能增强对市场的适应性。首先是人员集成，由多位专业人员完成产品设计，包括材料人员、设计人员、营销人员，以绿色设计理念为指导，相互分工配合完成产品设计。其次是信息与技术集成，全面获取产品设计所涉及的信息，对其进行统一管理，促进设计水平提高。最后还要采用模块化设计方法，分析产品设计过程中的所有功能，划分系统模块，结合市场不同需求，通过模块选择和组合完成产品设计任务。并行工程设计方法能节约成本，满足市场需求，促进产品的升级换代和更新，提升产品质量，方便产品维修，对机械产品设计创新发展也具有积极作用。
3.3生命周期法。设计过程中对市场分析、设计开发、生产制造、营销、使用、废弃、回收利用等各环节进行综合全面考虑，对产品属性、资源利用、劳动保护、企业战略、环境属性、生命周期成本进行全面分析，然后完成产品设计每项任务，不仅重视产品使用功能，还注重产品报废和回收利用。采用该设计方法，对产品的环境影响、成本、功能、美学特征进行全面考虑，从原材料采集到产品报废全过程，都应该注重对废弃物回收利用，促进产品设计综合效益提高。
3.4技术组合法。产品设计过程中，将两种或两种以上的技术要素巧妙组合起来，从而获得新产品。常用方法为：材料组合法，将不同种类的绿色材料组合起来使用。工艺组合法，将不同工艺组合起来使用，完成设计任务。技术组合法，将无污染的纯水作为工艺介质，研制液压元件与系统。模块组合法，将不同模块组合起来，完成产品设计，以方便产品拆卸、维修和废弃处理。
3.5产品移植法。研究和应用其它领域产品绿色设计和创新设计理念，将其应用到机械产品设计过程中，并研究本领域产品设计存在的不足，开发新产品，移植新技术进行产品设计。例如，原理移植法，将太阳能炊具集热原理移植到雨伞，研制新型多功能伞，雨天可以遮雨，晴天可以烧水做饭。材料移植法，工业陶瓷应用于发动机气缸，降低燃料消耗，提高热效率。
4.结束语
绿色机械产品创新设计具有重要现实意义，同时，实现该目标也是一项系统复杂的工作，需要设计人员提高专业技术水平，总结经验，根据具体需要采取有效对策，促进设计水平提高。从而降低环境污染，节约资源能源，促进机械产品市场竞争力提高。
参考文献：
[1]周建宾，钟果晓.创新思维在现代机械设计中的应用及前景展望[J].科技创新导报， 2014（32）， 199
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摘 要: 针对产品设计知识的多样性、动态化和相关性等特点，提出了一种基于本体的产品设计知识表示方法。建立了以客体、概念集、属性集、命题集和函数集为核心的知识单元，并设计了五者之间的联系，在此基础上引入了输入输出模块，以增强产品设计知识表示的全面性和灵活性。最后以圆柱形螺旋弹簧设计为例，验证了所提方法的有效性。
关键词:
知识表示；本体；设计知识；知识单元；产品设计
中图分类号: TP182 文献标志码:A
Abstract: According to the diversity, dynamics and correlation of product design knowledge, this paper put forward a knowledge representation method for product design based on ontology, established a knowledge unit with the core of object, concept set, property set, proposition set and function set, and designed the links between them. On this basis, this paper introduced input and output modules to enhance the comprehensiveness and flexibility of product design knowledge representation. Finally, the paper took cylindrical spiral spring design as an example and verified the effectiveness of the proposed method.
Key words: knowledge representation; ontology; design knowledge; knowledge unit; product design
0 引言
现代产品设计以设计知识为基础，新产品的设计开发大多依赖已有的设计知识。设计知识的组织、重用可以有效降低设计成本，提高产品开发速度，增强企业市场竞争力。知识表示直接影响到知识组织重用的效率和质量，是进行设计知识组织和重用需解决的首要问题。如何面对设计知识的多样性、动态化和相关性特点，对知识进行有效表示，是企业和研究机构面临的复杂问题［1］。
目前关于产品知识表示的方法主要有产生式表达法、框架表示法、面向对象表示法和基于本体的表示法等。相对于其他方法，基于本体的知识表示方法能够保证在传递共享过程中知识理解的唯一性，并且满足设计知识类型多样、语义关系复杂的要求，已成为知识表示的主要方法之一。国内外学者对于本体知识表示的研究主要集中在设计知识检索重用和产品知识库的设计等方面：Bock等探索了结合本体和基于模型技术进行协同设计的方法［2］；Brandt等综合本体表示模式和过程数据仓库提出了对设计过程知识进行管理的方法［3］；Kim等提出了将本体用于异构和分布式设计的方法［4］；张善辉等提出了基于本体的机械产品知识嵌入机制［1］；石鑫等提出面向重用的本体构建方法和领域本体知识设计模型［5］；毕鲁雁等提出了基于本体的产品设计知识库设计及其检索方法［6］。上述方法存在的主要问题是：现有的基于本体的设计知识封装方法，知识单元的设计不包含支持输入输出相应功能的模块，难以全面有效地表示产品设计知识信息。
本文在现有研究基础上，提出了基于本体的产品设计知识表示方法，构建了产品设计知识单元，并引入了输入输出模块，以支持知识单元与外界进行信息交互，从而更加全面地对产品设计知识进行表示。
1 基于本体的设计知识表示方法
1.1 本体概述
“本体论”(Ontology)原是哲学研究中发展出来，用于研究客观事物存在及其本质和规律的学说。近十年来，本体的研究已经远远超过了哲学的范畴，Gruber于1993年指出本体是概念化(Conceptualization)的一种形式化规范［7］。Borst在此基础上，提出本体是可共享的概念化的一种形式化规范［8］。Studer等认为，本体是可共享的概念化的一种明确的形式化规范，其中概念化是通过标识某个现象的相关概念而得到的这个现象的抽象模型［9］。本体的核心是一个领域内公认的概念实体的有限集合，本体可以实现领域知识规范化,是有效的共享和重用知识的基础。
1.2 基于本体的设计知识表示
国内外学者就本体在不同领域的知识表示应用给出了各自的解释，如Noy等研究人工智能领域的文献后提出，本体是一套关于某一领域概念的规范而清晰的描述，它包含概念(concepts)，概念的属性(properties)、属性的限制条件(restrictions)和相关的实例(instances)［10］；在知识共享重用方面，Perez等认为基于本体的知识组织包含5个基本的建模元语：类（classes），关系（relations），函数（functions），公理（axioms）和实例（instances）［11］；李景提出了在农业信息技术领域，本体作为知识组织的重要手段应该包含以下六个要素：声明(Statement)、公理(Axiom)、概念（又称为类，Concept, Class)、属性(Property, Slot)、函数(Function)和实例(Instance)［12］；在产品设计领域，余旭等提出利用“领域本体―索引知识―数据资源”三层结构表达设计知识［13］，江伟光等使用了由概念集、属性集、概念实例集、关系集和公理与规则集组成的五元组进行知识本体的表达［14］。
上述知识模型过于封闭，未就知识模型如何与外界进行信息交互提出相应的解决方案。本文在归纳前人对本体在不同领域知识表示研究基础上，给出了本体在产品设计知识领域的表示方法以解决上述问题：知识单元按照本体形式进行设计，知识单元内部应包含设计所需的全部知识、概念、函数和实例等；知识单元以自身属性区别于其他知识单元；知识单元以递归分层方式定义，可以有一到多个父知识单元并继承父知识单元的属性和概念等要素，从而形成树状结构，每一层存储不同的设计知识；同时知识单元可以与外界进行信息交互。本文提出的基于本体的设计知识单元应包含的具体要素如下。
1）客体（Object）。知识单元的核心，是具有现实意义的实体，知识单元内部其他集合均与客体相联系。
2）概念集（Concept Set）。包含人为定义的产品特有的术语集合和分类方法等。
3）属性集（Property Set）。描述了本知识单元不同于其他知识单元的固有特征和功能等，如产品的材料属性，分为数值属性和对象属性。
4）命题集（Proposition Set）。包含知识单元所涉及的公理、定理和定义等。
5）函数集（Function Set）。包含知识单元进行设计所需用到的计算方法、公式等。
6）实例库（Instances）。实例是知识单元的实例，知识单元是实例的单元，是具体的知识单元的表现对象，具有原子性，不可再分，每个实例都有区别于其他实例的属性，以区别不同实例。
7）输入（Inputs）。知识单元可以接受其他知识单元或外界的设计要求参数的输入，以对设计要求进行推理计算。
8）输出（Outputs）。经过知识单元的推理计算，得到设计所需的数据，要将这些信息输出到下一知识单元或外界，以进行下一步的设计。
知识单元可以拥有上述全部要素，也可以只拥有部分要素，以利于知识单元的灵活使用和保证设计知识表达的全面性。
根据以上设计的知识单元要素和产品设计知识的建模要求，建立了知识单元的视图，如图1所示。在知识单元中，将本体核心划分为四大部分，分别是概念集、命题集、函数集和属性集，知识单元可接受外界的输入和对外界进行输出，并可继承一个或多个父知识单元和泛化实例。知识单元包含许多类型的关系，以利于设计知识的表达，其中：1）part_of表示部分与整体的关系；2）attribute_of表示属性关系；3）has_attribute表示包含属性关系；4）kind_of表示继承关系；5）sibling_of表示两元素同类，且具有传递性；6）instance_of表示实例关系；7）use_of表示使用关系。在图1中，客体处于知识单元的中心，具有唯一的名称以用来标识，概念集、命题集、函数集和属性集均直接与客体发生关系，输入和输出与上述集合发生关系且包含相应的参数和值，函数集中的函数由值域、定义域和映射关系三部分组成，并可以使用命题集中的元素。
2 应用实例
本文以弹簧设计为例，根据上文提出的设计知识单元模型，绘制弹簧设计知识单元，截取知识单元片段，如图2所示，并选用对推理能力支持较强的OWL（Web ontology Language）作为本体建模语言对片段进行表示。
在本例中，包含弹簧、圆柱形螺旋弹簧、圆柱形螺旋压缩弹簧客体。其中：弹簧具有概念集，如外形分类和命题集，如胡克定律；圆柱形螺旋弹簧具有属性集，如材料、圈数、直径、中径、曲度系数等和函数集，如物料选择、稳定性验证；圆柱形螺旋压缩弹簧具有实例集，如模型和产品，设计片段包含相应的输入输出。
1）圆柱形螺旋弹簧客体表示。
程序前
圆柱形螺旋弹簧
程序后
上述代码定义了“cylindricalcoilspring（圆柱形螺旋弹簧）”，并说明它是弹簧的一个子知识单元。
2）数据属性的表示方式。
程序前
程序后
表示“diameter（直径）”的类型为float，定义域为“cylindricalcoilspring（圆柱形螺旋弹簧）”。
3）对象属性的表示方式。
程序前
程序后
上述表示定义域是“cylindricalcoilspring（圆柱形螺旋弹簧）”，值域是“Material（材料）”，对象属性为“MaterialPro（材料属性）”。
4）约束的表示方式。
程序前
1
程序后
表示“cylindricalcoilspring（圆柱螺旋弹簧）”具有材料属性，且为必选属性，属性值只能为“Metallic（金属的）”。
5）命题的表示方式。
Java代码如下：
程序前
public class hooksLaw
{
public float k;
public float f;
public float b;
public hooksLaw(float k,float f;float b)
…
public float calculateLength(float k, float f, float b)
{
return k*f+b;
}
}
程序后
OWL代码如下：
程序前
此处是否缺少了一个“”?，请明确或补充所在的具体的位置。
程序后
表示“Hookeslaw（胡克定律）”，具体弹簧长度的算法在hooksLaw.java中定义，OWL设置一个指向计算方法的属性。
6）函数的表示方式。
程序前
程序后
定义为“cylindricalcoilspring（圆柱螺旋弹簧）”的函数型属性，用以验证稳定性，对于指定的“FreeHight（自由高度）”，利用Java类中的方法进行计算。
7）实例的表示方法。
程序前
程序后
表示一个客体实例“Product1（产品1）”，它的所属的知识单元为“cylindricalcoilcompressionalspring（圆柱螺旋压缩弹簧）”。
8）概念的表示方法。
程序前
程序后
利用枚举类“Appearance（外形）”来表示弹簧的外部形状，它所属的知识单元是弹簧，共有四个元素：“Annular（环形）”、“Acetabular（碟形）”、“Laminar（板形）”和“Sprial（螺旋形）”。
9）输入输出的表示方法。
程序前
1
程序后
表示对“cylindricalcoilcompressionalspring（圆柱形螺旋弹簧）”的输入，用OWL中的无名类定义其中包含的“Activation（激活条件）”并且设置至少有一个输入才能启动此知识单元，这里设置了输入“minload（最小载荷）”和“maxload（最大载荷）”分别为200N和700N，“stroke（行程）”为14mm。输出的表示方法与输入类似，这里不再赘述。
3 系统实现
根据本文提出的基于本体的产品设计知识表示方法，采用Delphi编程语言和SQL Server数据库开发了水轮机设计知识管理平台系统，通过知识单元配置设计任务的知识流，实现了集成化、数字化设计和全面设计知识管理，支持水轮机的开发设计的全过程。系统实现了对知识单元层级树状结构的管理，如图3所示，实现了知识单元节点的管理和单元内主要参数的管理。
以水轮机关键件――推力轴承设计为例，如图4所示，通过指定轴承的绝缘等级、定子接法等参数和上级知识单元的支持，实现了轴承设计的知识化、智能化。
4 结语
本文提出了一种基于本体的产品设计知识表示方法，引入了输入/输出模块，建立了以产品设计知识为对象的知识单元，可以有效支持知识单元与外界进行信息交互，为产品的自动化和智能化设计奠定了基础。圆柱形螺旋压缩弹簧设计实例表明，本文提出的设计知识单元可以有效地组织产品设计知识。最后，基于本文提出的设计知识表示方法，开发了水轮机设计知识管理平台，显著提高产品设计的效率和知识的利用率，实现复杂产品的设计的知识化、智能化。
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收稿日期:2011-06-17;修回日期:2011-08-16。
基金项目:
国家自然科学基金青年基金资助项目（51005162）;国家863计划项目“云制造服务平台关键技术”项目审批下来了，还没确定编号。
篇10
关键词：设计美学；产品设计；眼镜设计；审美
中图分类号：J504 文献标志码：A 文章编号：1007-0125（2014）09-0196-01
人们的生活离不开审美活动，对美的追求也一直没有停歇，审美意识一直渗透在人们的生活中，并影响着我们的行为。在人类最早的造物里就有对形式美法则的表现，并伴随着科技进步，设计活动中越来越多的考虑审美的因素，以满足实用需要之上的精神需求，从而提升生活品质和文化内涵。从传统的美学思想到现代多元化的美学设计，人们对美学观念的认识越来越深入。在物质生活日益丰富的时代，审美更是被上升到一个前所未有的高度，设计出来的产品不仅要实用，要有美的形态，更需要文化与精神的内涵，而在产品设计中对功能、造型、文化精神内涵的追求中，都显示出对美的理解和表达，设计美学规律亦存在其中。
一、设计美学
设计美学是在对美的规律的不断认识的前提下，研究设计学和美学的一门综合性学科，立足于设计理论和审美规律，具有设计学与美学的双重特性。设计美学是在设计领域中探索美学规律的学问，它综合分析社会、文化、经济、心理等因素，具体地探讨设计领域的审美规律；探讨审美规律在设计中的应用，解决设计中的美学问题，为设计活动提供美学支持。产品设计是科技和艺术的结合与统一，不但需要技术支持，还需要遵循艺术的规律和法则。产品设计美学是把美学原理融入到产品设计中，即探讨产品设计过程中的审美价值、审美体验、审美感受和设计美产生的基本规律。产品设计美学从人们审美需求出发，在满足基本使用功能的前提下，使产品更具有美的艺术感染力。产品设计美学在现代产品设计中具有十分重要的实践意义。
二、眼镜概述
眼镜有着悠久的历史，最初眼镜一直是用来矫正视力和保护眼睛，眼镜的实用功能突出强调。由于人们对生活品质要求的提高，眼镜不仅作为一种保护眼睛视力的工具，更是一种展示个人气质与品味的装饰品，代表着使用者的特有的喜好与风格，时尚化、装饰化、个性化趋势渐浓，在物质和科技日益丰盛的今天，时代赋予眼镜不同的意义，眼镜逐渐成为一种服装配件，有着特殊的装饰功能要求，而美观成为眼镜设计的一个重要的属性。眼镜设计需要在色彩、材质、款式和风格上满足现代人追求实用与流行美的双重要求。
随着时代的发展，眼镜成为时尚人士必备的潮流搭配，以其特有的魅力受到大众的喜爱。目前国内外眼镜市场潜力巨大，众多世界级奢求品牌每年也都纷纷推出眼镜系列，推陈出新创意不断。而我国眼镜行业却亟待升级发展。我国眼镜行业要想获得竞争力，就必须有自主开发设计的能力，注重眼镜的装饰效果、审美价值和眼镜中的文化内涵。
三、设计美学在眼镜设计中的应用
（一）色彩美。色彩对人的视觉感受和心理产生刺激，激发人的情感，产品的色彩满足人的审美和装饰性需求，给产品带来美感。在眼镜设计中把色彩作为一种视觉传达符号，对于把握色彩的情感特征、表达设计审美，有着重要的作用。当今最流行的雷朋彩色镜面太阳镜，炫酷明快的色彩，产生别样的视觉美，深受大家的喜爱。
（二）材料美。材料是产品的构成要素，是产品设计的物质载体，产品设计通过材料转化为设计实体。材料以其自身特有的质感和肌理传递设计美，材料通过其表面特性给人带来的视觉、触觉感受和心理联想及象征效果，使产品具有审美价值。不同的材料结合各种加工工艺呈现出不同的设计美。随着科技的进步和发展，新材料和新技术的运用，现代眼镜形式和类别也更趋向多样化。如各种运动型眼镜通过选择适合的材料来满足人需求。
（三）功能美。产品设计功能主要是指实用功能和审美功能，也就是说产品设计既要适应也要具备赏美需求，既需要有实用价值，又要有艺术之美。实用功能是指提高产品宜人性，方便人使用上。审美功能是从精神上满足人对审美和文化价值的需求，使产品具有情感化设计的特征。谷歌公司隆重推出的谷歌眼镜，它具有智能手机一样的功能，相关信息直接展示在小小的镜片中，通过声音和眼部动作来实现拍照、视频通话、上网和处理文字信息等。
（四）造型美。现在很多年轻人是为了追求时尚购买眼镜，这种对眼镜装饰功能的追求和诉求，特别要在眼镜造型上体现艺术的美感，增加感性成分，让人产生亲切感，通过眼镜造型塑造出与众不同体验，体现消费者的个性和风格。眼镜造型所涉及技术、材料、艺术等众多方面，其中艺术因素在眼镜造型设计中的美学作用不言而喻。普拉达祥云墨镜，走巴洛克复古风格，将传统符号作为设计元素融入到眼镜设计中，造型上吸引了人们的注意，追求简约却不简单的设计风格，更加满足人们的审美情趣和心理需求，也体现出该产品的文化内涵，形成独特的风格。
四、结束语
设计美学为眼镜设计开发提供了极大的发挥空间，为眼镜设计创作带来更多新理念，设计美学在产品设计中的运用越来越引起人们的重视，在这个多元化的时代，设计美学使产品设计更贴近人们心灵，更具生命力，最终满足并引导人们的需求。
参考文献：
[1]胡守海.设计美学原理[M].合肥：合肥工业大学出版社，2011.
