基于Alias软件族的工程机械工业设计与评价

     过去， 工程机械给大众的印象是 “高冷” ， 属于某一特殊领域的专属设备， 普通人很难见到； 而今，随着城市高架的建设、 高速公路的施工、地铁隧道的挖掘，以及高铁、桥梁、水利工程、 物流港口的快速发展， 加之各种媒体的宣传报道， 工程机械早已走入了大众的视野。工程机械产品在公众面前出镜的频率越来越高， 各大工程机械制造企业对于自身产品的形象也越来越重视。近些年， 在各类大型国际工程机械装备展会上， 一些展商也像模像样地请来了金发碧眼、身材高挑儿的showgirl站台宣传。 可以说，工程机械已经进入了 “高颜值”时代。

1 工程机械造型的发展

    工程机械通常是以工程施工成效为唯一诉求，对技术、功能、效率的关注永远放在产品研发第一位，形式追随功能是工程机械的造型设计的基本原则。但是，随着科技的不断进步、生产工艺的革新、日益激烈的市场竞争，工程机械企业的品牌性竞争压力越来越大，对工程机械的造型设计也提出了新的要求。纵观工程机械造型的发展，可以大致分为以下几个阶段：

（1） 原型机-无造型意识阶段

    最早期的工程机械， 往往是针对某项工程施工造出的专属设备，设备的唯一目的就是解决当前的施工问题， 考虑其他的因素。在工业革命早期、 国修建横贯大铁路等历史影像资料里可以见到许多这一类的设备。当时的工程机械即原型产品， 造型体现自解决各功能的零部件，属于无造型意识阶段。

（2）功能机-不自觉造型阶段

    随着科技的发展， 技术的进步，生产分工的明确，工程机械的应用领域的扩大，出现了专门的工程机械制造商。工程机械企业越来越关注生产效率以及零部件供应，工程师在进行产品研发时，为了满足企业对生产效率的追求，积极地尝试着优化工程机械产品的各种组成模块， 进行着产品结构的创新设计， 这时的产品造型往往是工程师进行产品结构优化后的自然呈现， 属于不自觉造型阶段。

（3） 品牌机-主动造型阶段

    进入了信息时代，社会分工越来越细，随着产业链模式的完善，工程机械制造企业之间的竞争已经不同于以往单纯的技术竞争，特别是敏捷制造、并行工程等出现，品牌与服务的竞争成为了行业的主流， 因此， 寻求产品的品牌形象成为了工程机械工业设计的主流。 程机械的造型设计一方面延续形式追随功能（Form Follow Function），从操作的舒适性和人机的易用性方面对产品的造型进行设计； 另一方面为了品牌形象打造出企业产品专属的识别性特征， 形式追随品牌（Form FollowBrand），家族化的造型设计出现的越来越多 [1] ，如图1所示的著名国际工程机械制造商卡特彼勒（KATERPILLAR）的产品具有明显的家族化品牌
造型特征。

2 工程机械工业设计的困境分析

    随着企业对品牌形象的不断诉求，对于产品转型升级的需要，工业设计在工程机械制造企业中的重要作用逐渐凸显，一些工程机械制造企业也开始成立了自己的工业设计中心，但是，受行业传统（重技术、轻设计；重市场、轻研发）的影响，这些在企业中设置的工业设计部门地位并不高，在产品研发中的影响力也不够。大多数设计师的工作分为两方面： 一方面做一些现有产品的局部改良设计，两一方面负责企业设计外包项目中的沟通环节工作，较少真正地参与到企业新产品的研发工作，并且受企业体制管理约束， 多数工程机械制造企业内部设计师的活力随着工作年限的增加逐渐递减。基于对成本和效率的考虑， 目前大部分的工程机械制造企业在产品研发环节中多采取设计外包的方式， 外包对象通常为有行业实力的工业设计公司和重点院校的工业设计研究所。 在笔者曾做过的关于工程机械造型设计项目前端任务的研究中发现 [2] ， 在设计项目外包合作过程中， 项目设计师与企业工程师之间处于一种 “拔河” 状态， 具体表现在：

（1）在对待造型问题上，设计师通常是感性的、直觉的、 模糊的，从产品的造型风格入手，追求造型的意象表现力。而工程师通常是理性的、逻辑的、精确的，从产品结构的功能性和生产的工艺性评判设计的可行性。由于项目设计师和企业工程师之间缺少共同的知识背景， 在项目合作沟通过程中潜伏着大量 “暗礁” 。

（2）在软件平台上， 设计师通常根据自己的习惯和学习背景， 选择自己擅长的设计表现工具， PS、 Rhino、 3Dmax、 UG等， 而目前企业的工程师大多数的软件背景是pro/e。工程师不懂造型软件， 常常会对设计师的工作提出诸多质疑， 同时，设计师也因为不会pro/e，在设计过程中影响效率。并且， 随着加工技术的成熟，大众审美的提升，工程机械产品日益丰富的造型、 复杂多变的曲面， 给传统的CAD工程师的数字化模型处理带来挑战。

（3）在设计评审阶段，静态二维的图纸效果图评审的方式与企业决策者看待问题的角度存在着较大挑战，在项目评审过程中通常会因为企业工程师一句 “把它转过来看看… …把它再转回去… …”，将汇报者陷入窘境，手忙脚乱。

3 基于Alias软件族的工程机械工业设计与评价

3.1 工程机械工业设计的一般流程|

    从产品开发的流程来看，在当前工程机械工业设计项目中存在正向开发（见图2）和逆向开发（见图3）两种形式，国内企业尤以逆向开发为主，这样可以规避许多风险。从图3的逆向设计流程 [3] 可以看出，在整个工程机械工业设计阶段
与CAD工具是密不可分的，三维扫描抄数需要CAD软件进行处理，点状数据模型接着又要被处理成可进行造型设计的surface数据，再接着进行造型设计的数字化修改。在传统以功能为导向的设计过程中， 这部分工作是由工程师在扫描软件、数据处理软件、工程设计软件之间进行不断转换，工作繁琐，且由于软件与软件之间接口问题， 数据文件不兼容也是时有发生。 当面对以造型为导向， 由Form Follows Function向FormFollows Brand的当前工程机械工业设计趋势进行转变的时，传统的逆向设计过程和工具就面对着极大的挑战。

3.2 Alias软件族与工业设计

    Alias最早由加拿大的Alias/ware front公司开发，在2006年6月被Autodesk收购，目前是Autodesk公司旗下制造业软件家族的一员。lias是以NURBS（NON-UNIFORM RATIONALB-SPLINE）为基础的设计软件，是集概念探索、设计建模、 可视化交流、精确的曲面建模、逆向工程、生产环境为一体的专业辅助工业设计的高级软件。Alias拥有灵活控制的三维空间、众多强大的曲线和曲面控制功能，同时，其NURBS曲面的输出既可以直接输入到其他CAD系统，也可以直接进行快速成型与模具设计，与工程设计衔接紧密。目前Alias软件提供了针对不同应用的三大模块： Alias Design、Alias Surface、AliasAutomotive，其中Alias Design模块主要面向绝大多数的工业产品设计， 提供了概念草绘到数字模型以及可视化和文件传输的功能； AliasSurface模块主要面向需要构建高质量曲面的工作，比如A面，提供了正向和逆向的精确建模工具；Alias Automotive模块功能最齐全，主要面向交通工具设计行业 [4][5][6] 。此外，Alias Sketch Book是可以独立出来的新一代自然绘图软件，具有逼真的仿手绘效果，提供了多种仿自然笔刷工具，灵活的界面选择方式，人性化功能设计，为设计师在前期进行创意草图提供了很大便利。Showcase强大的材质库和环境模拟，提供了高品质的照片效果图渲染及实时渲染功能，提供了交互式、可视化的工作流程。

3.3 基于Alias软件族的工程机械工业设计与评价流程

    结合前文对Alias软件族的分析以及工程机械工业设计的现状，针对在工程机械工业设计项目合作过程中的实际状况，构建基于Alias软件族的工程机械工业设计与评价流程模型如图4所示。将工程机械工业设计的各个阶段构建在Alias软件族平台上会有以下优点：
（1）一致性的软件平台，Alias强大的二维图形与三维图形的整合能力，减少了设计过程中数据交换与转换所带来的诸多问题。
（2）提前将工程与制造规范输入到Alias软件中，作为设计创意时的约束条件，在提高设计师的工程知识素养的同时，减少后期设计师与工程师之间的沟通障碍。
（3）利用Alias软件的曲面评估工具能够直观高效地对设计方案曲面进行评价并及时修改，为后续工程设计提供保障，保证了设计项目的延续性。
（4）Showcase的实时渲染功能为项目评审时提供了多角度的动态展示效果，丰富了设计展示手段，满足了不同阶段、不同背景的项目专家的评审需要。

4 结语

    基于提高产品开发效率，满足造型设计的需要，保障项目合作成效，文章提出了将Alias软件族运用到工程机械工业设计与评价中，为设计师与工程师在解决设计方案问题时建立有效的沟通平台。诚然，软件在产品开发过程中也仅仅只是解决问题的一种工具而已，在设计过程中需要能动地使用软件工具切不能唯工具论。

本文来源：http://www.zzqklm.com/w/wy/14380.html  《设计》