孫　楠

[摘要]通過對于虛擬設計在產品開發(fā)中的特征了解，重點論述新產品開發(fā)中虛擬設計的應用，并在此基礎上分析應用虛擬技術進行產品設計的優(yōu)勢，探索它在新產品開發(fā)中的前景，目的是使虛擬設計技術更好地為新產品的開發(fā)服務。

[關鍵詞]虛擬設計 產品設計 網絡

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0510115－01

隨著科學的發(fā)展與計算機功能的迅速加強，特別是圖形、圖像處理能力的提高，使得作為人類技術與文化融會結晶的工業(yè)產品設計的發(fā)展方向發(fā)生了重大改變?，F在幾乎所有的企業(yè)在進行新產品的開發(fā)設計與制造中都有著共同的目標，即將虛擬設計貫穿于產品的生產、制造之中，加強設計人員對虛擬技術的應用，從而縮短新產品的開發(fā)周期、提高技術水平、降低開發(fā)成本，保證上市后新產品能夠為企業(yè)增創(chuàng)效益。

一、虛擬設計在新產品開發(fā)中的特征

虛擬設計（Virtual Design）是設計者在虛擬環(huán)境中進行的設計，它是隨科學技術，特別是計算機輔助技術的發(fā)展在產品設計基礎上逐步興起的多學科交叉技術。虛擬設計不同于以往的CAD技術，它可以利用除視覺外的其他功能來評估產品，并進行深層次的設計。隨著科學的發(fā)展與信息技術的應用，虛擬設計已經開始用于產品制造的各個階段，從而使虛擬現實技術（Virtual Reality）得到有效地提升，特別是在企業(yè)進行新產品的開發(fā)設計階段。

虛擬設計在新產品開發(fā)中的特征主要包括四個方面：首先是網絡化，VR的產品設計是以網絡技術為基礎，通過網絡建立起的一種并行結構設計系統(tǒng)。它將設計、分析、制造三者合為一體，一方面在產品真正制造之前先在虛擬環(huán)境中生成數字產品模型，設計人員通過互聯網在不同的地方相互反饋信息，對其外觀、性能及市場接受程度等進行預測和評價。另外為了快速響應市場需求，人們可通過網絡將產品涉及到的不同企業(yè)臨時組建，統(tǒng)一指揮，提高系統(tǒng)響應市場變化的能力。

其次要注意虛擬設計在新產品開發(fā)中的交互化特征?；赩R的產品設計以三維虛擬數字模型作為信息載體，多人員協(xié)同工作，使得產品在研發(fā)設計時常采用并行設計工作模式。利用虛擬現實技術做出虛擬產品與計算機網絡技術結合起來，通過視覺、聽覺和觸覺等對人的作用，能直接在虛擬環(huán)境中對產品的功能、結構、外形、色彩等方面進行實時交互、了解、觀察，從而實現人與人之間、人與機器之間的信息交互。設計人員可以在具有全交互性的虛擬環(huán)境中，實時地對整個虛擬產品的設計過程進行檢查、評估；實地解決設計中的問題，使設計思想得到綜合。

最后是它的高效化。市場競爭日益激烈與科學技術進步的加快，使得產品的生命周期不斷地縮短，產品開發(fā)的技術含量與復雜程度日益增加。因此在新產品開發(fā)過程中，使用虛擬設計技術有利于填平設計與制造之間的溝壑，縮短新產品的開發(fā)周期，降低成本，提高產品質量。

二、新產品開發(fā)中的虛擬設計應用

新產品開發(fā)中虛擬設計的應用以虛擬產品設計為主。虛擬產品設計（Virtual Product Design）是將VR技術應用于產品中的數字化設計，具有真實產品所必須具有的特征。由于產品的設計過程是數字化的，因此節(jié)省了傳統(tǒng)方法中需要制造物理模型的時間。通過對產品實時性功能的仿真，設計人員或用戶能夠像使用真實產品一樣使用虛擬產品。

虛擬人機工程學設計（Virtual Ergonomics Design）是借助虛擬的人機環(huán)境，將產品引入虛擬人機工程評價系統(tǒng)中。設計人員可根據評價系統(tǒng)精確研究出產品的人機工程參數，并且在必要時修改虛擬部件的位置，重新設計整個產品的構造。另外，它還允許不同技術背景的人直接與設計的產品進行交互，評價新產品的性能，這有助于滿足不同用戶的特殊要求。隨著虛擬現實技術與多媒體技術之間有機結合發(fā)展，科技人員開始不斷提高的計算機操作的人機界面綜合技術，改善虛擬設計中人與機的交互方式。人機交互系統(tǒng)的巨大進步無疑為工業(yè)設計的發(fā)展提供了新的契機，這項技術為新產品開發(fā)在人機工程學研究方面提供了新的方法，設計人員可以不斷地利用該系統(tǒng)來驗證假設，既減少了開發(fā)費用和制造時間，同時又可以滿足產品多樣化的要求。

此外，虛擬裝配設計（Virtual Assembly Design）是虛擬設計在新產品開發(fā)方面具有較大影響力的一個領域，它采用計算機仿真與虛擬現實技術，通過仿真模型在計算機上進行仿真裝配，實現產品的工藝規(guī)劃、加工制造、裝配和調試。傳統(tǒng)的產品開發(fā)常需要花費大量的時間、人力、物力來制作實物模型進行各種裝配實驗研究，力求在產品的可行性、實用性等方面進行各種測試分析?，F代設計要求設計人員在虛擬產品開發(fā)早期就應考慮裝配問題，在進行虛擬裝配的同時創(chuàng)建產品、分析裝配精度，及時優(yōu)化設計方案。產品開發(fā)人員借助虛擬裝配設計環(huán)境系統(tǒng)，在虛擬環(huán)境中使用各種裝配工具對設計的機構進行裝配檢驗，幫助設計人員盡可能早地發(fā)現在新產品開發(fā)過程中的設計、生產和裝配工藝等問題。

三、基于虛擬設計原理的新產品開發(fā)的優(yōu)勢

虛擬技術的飛速發(fā)展使人類正經歷著一場劃時代的變革，新產品的開發(fā)作為工業(yè)設計領域中的主要部分，經歷了從工業(yè)社會到計算機信息化社會的轉變。因此，基于虛擬設計原理的新產品開發(fā)與傳統(tǒng)的產品開發(fā)相比，存在著極大的優(yōu)勢。

1．基于虛擬設計原理的新產品開發(fā)是以現代信息技術為基礎，繼承虛擬現實技術和先進制造技術的產品設計方法。它是以數字化的WEB作為設計思想的載體，全面表達設計者的意圖，是人-機接口技術的重大突破。

2．它將設計師的理念和作品以平常人可以理解的方式傳達，并且通過網絡，對設計師和使用者的信息進行交流，使信息的深度、廣度和速度都得到大幅度的提高，符合現代設計技術發(fā)展的大趨勢。

3．虛擬設計在新產品開發(fā)中的應用是科學與藝術的融合。它為設計人員提供了創(chuàng)造的空間，擴展了設計人員的藝術設計思維，使設計人員能夠從理論認識到感性認識對產品進行設計、分析和評價，讓設計更趨于人性化、藝術化。

總而言之，虛擬設計為新產品開發(fā)提供了數字設計平臺，通過虛擬產品設計與其它設計過程進行數字連接，可實現新產品開發(fā)過程的集成，使并行工程得到充分體現與實。雖然目前虛擬設計技術在新產品開發(fā)應用方面僅是起步階段，在通過多種傳感器與多維的信息環(huán)境進行自然的交互方面，及實現全方位的認識方面還有待于進一步提高，但在新產品開發(fā)設計方面具有很大的潛力，擁有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]劉子健主編，新產品開發(fā)與造型設計[M].西安：陜西科學技術出版社，2003.

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[3]陳定房、羅亞波著，虛擬設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

作者簡介：

孫楠，女，漢族，內蒙古人，碩士，現任教于咸陽師范學院藝術系。