国家科技支撑计划课题申报书汽车工业设计及应用.doc
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1、附件3:国家科技支撑计划课题申报书 项目名称: 工业设计共性技术开发与应用 课题名称: 面向汽车行业的产品造型设计技术及应用 项目组织单位: 科技支撑计划项目办公室 课题申报单位:湖南大学、深圳市嘉兰图产品设计有限公司 课题负责人: 杨雄勇 起止年限:2006 年 10 月至2008 年 12 月中华人民共和国科学技术部二六年 十 月编写说明1本申报书由课题申报单位组织编写,经单位主管部门国务院有关部门(单位)科技司(局),地方科技厅(委、局)审核同意后上报项目组织单位。2编写要求:(1)课题目标符合项目的课题申报指南的要求,定位准确,指标明确、可考核;(2)课题任务明确,要充分考虑经济、技术
2、等方面的可行性;(3)课题管理与实施符合国家科技支撑计划管理暂行办法;(4)课题所需国拨经费按国家科技支撑计划专项经费管理暂行办法管理和使用,并另编制国家科技计划课题预算申报书;3课题申报书A4打印,由项目组织单位确定上报份数。课题信息表项目名称工业设计共性技术开发与应用课题名称面向汽车行业的产品造型设计技术及应用申报形式投标 有限择优 指定 其它课题申报单位名 称湖南大学单位所在地 长沙市、岳麓区 (市、区)代码43通讯地址湖南、长沙、岳麓区、麓山南路、湖南大学邮编410082单位类别大专院校 科研院所 企业 其他代码单位主管部门国家教育部代码360其他主要参加单 位序号单 位 名 称1深圳
3、市嘉兰图产品设计有限公司课题负责人姓 名杨雄勇性别男 女出生年1956年学 历研究生 大学 大专 中专其他职 称高级 中级 初级 其他联系电话0731-8822418E-mailzhaomak课题组人数45人高级6人中级2人初级人其他37人起始时间2006年 10 月终止时间2008年 12 月课题活动类型应用基础研究 应用开发 产业化开发 其它所属技术领域能源 资源 环境 农业 材料 制造业交通运输 信息产业与现代服务业 人口与健康城镇化与城市发展公共安全与其他社会事业创新类型原始创新 集成创新 引进消化吸收再创新主要研究内容(100字以内)在“863”和“973”项目研究的基础上,以汽车为
4、对象,研究基于情境的产品造型设计技术,开发面向汽车整车及外观件行业的产品造型设计技术及设计平台,满足汽车行业产品造型和设计创新的信息化需求。预期成果专利 技术标准 新产品(或农业新品种) 新工艺新装置 新材料 计算机软件 论文论著 研究报告其他预期知识产权获得国外发明专利 项,国内发明专利 项,其他 15 项。预期技术标准制定国际标准 国家标准 行业标准 企业标准产学研联合是 否经费预算1200万元,其中国拨 400万元。课题申报书一、课题概述产品造型设计是创新设计和概念设计的核心技术,是振兴我国制造业,提高中国汽车自主品牌竞争力的关键共性技术之一,技术显示度高。产品造型设计是一个典型的创造思
5、维过程,该过程涉及到工程科学、心理学、设计艺术学、人机工程等多学科交叉。在产品造型设计过程中,既需要对产品形态进行艺术化的美学处理,还要考虑产品的生产工艺、结构实现和用户需求等行业内相关共性问题,其复杂性使的产品造型设计技术运用传统的设计技术难以界定其明晰的知识内涵。因此,对于产品造型设计技术的研究与应用就成为了现代设计领域理论研究和实践的一个新方向。情境的概念源于认知心理学中的“情境认知”的研究。情境是人在一定的环境和条件下进行某种活动的相关因素和信息的总和,是一种在记忆中实时构建的心理表征。情境是一个知识载体,在造型设计领域以案例及案例库的组织形式体现。它不仅包含与设计直接相关的知识,并将
6、一些难于直接表达的知识通过案例的检索、修改、重用等形式进行表达。 课题在“十五”科技攻关项目、“863”项目研究的基础上,结合“973”和自然基金重点项目的研究,以设计工程、心理学和人工智能领域的重要概念“情境”为基础,以汽车这一典型类工业产品为对象,研究基于情境的产品造型设计技术,结合国内汽车行业的共性技术特点,开发面向汽车行业的产品造型设计技术平台及案例知识库,满足汽车行业产品造型设计和设计创新的信息化需求。主要研究内容包括:(1)以心理学实验和调研为基础的汽车造型知识获取技术,建立汽车造型资源;(2)基于情境的汽车造型复合信息模型表达及基于Alias二次开发的三维虚拟演示技术;(3)汽车
7、设计概念产生过程中认知与思维模式形式化表征;(4)面向行业内典型企业的产品造型设计知识运用技术和(5)基于Browser/Server框架的企业典型客户端设计环境与案例知识库架构技术。上述五个研究内容构成一个完整的基于情境的产品造型设计技术框架在汽车行业的应用,涵盖了产品造型设计知识获取、造型表达、设计过程分析、应用分析和系统开发等方面的研究,包括了面向对象(具体产品)和面向过程(设计思维模式)两个研究取向。二、课题的目标与任务课题预期的研究开发整体目标在“863”和“973”项目研究的基础上,以汽车为对象,研究基于情境的产品造型设计技术,开发面向汽车行业的产品造型设计技术平台,满足汽车行业产
8、品造型和设计创新的信息化需求。课题预期的研究开发整体任务包括以下四部分:(1)开发一套适合汽车造型设计的设计知识获取技术。该技术可以为汽车行业产品造型设计知识服务提供技术支持。(2)建立基于情境的汽车造型复合信息模型。通过该模型,实现经验性和模糊性设计信息的三维虚拟可视化表达。(3)利用实验和调研,构建汽车设计概念产生过程的认知与思维模式知识表达模型体系。(4)通过基于Browser/Server框架的企业典型客户端设计环境与案例知识库架构技术,构建基于情境的产品造型设计技术,开发面向汽车行业的产品造型设计技术平台,并在国内5家汽车企业进行模式验证,汽车造型工业设计技术在1500家汽车及外观件
9、企业推广与应用。1项目确定的课题目标与任务需求分析具体考核目标:(1)开发面向汽车行业的产品造型设计应用软件,获软件著作权及专利15项;(2)300个汽车造型设计案例(整车造型共享知识库);(3)1000个汽车部件造型设计案例(车灯、内饰件等造型共享知识库);(4)软件在国内5家汽车企业进行模式验证,汽车造型工业设计技术在1500家汽车及外观件企业推广与应用。具体任务需求:(1)汽车造型设计知识获取目前缺乏可行的技术规范;(2)基于现有的CAX支撑系统上,汽车造型复合信息模型表达形式尚未完全建立;(3)汽车设计概念产生过程欠缺形式化表征;(4)目前结合国内汽车行业特点的产品造型设计辅助系统及案
10、例共享知识库尚需开发、推广与应用。2课题目标与任务解决的主要技术难点和问题分析课题以设计工程、心理学和人工智能研究领域的重要概念“情境”为基础,以制造业典型产品-汽车为对象,对基于案例情境的产品造型设计技术进行研究,开发面向汽车行业的产品造型设计技术平台。主要技术难点与问题:首先,如何科学、准确、合理获得造型设计知识并创新地将其转化为相关的知识表达是研究的难点之一。由于设计知识与设计者个人经验息息相关,具有很强的模糊性和不确定性。因此确保获取知识的准确性和科学性并在后期确保研究的创新性和软件的实用性是整个研究的关键。其次,对于汽车产品造型而言,其知识表达由于其涉及到形象思维和逻辑思维的双重问题
11、,并且具有该行业的共性特点,如国内企业内普遍欠缺自主创新的整车造型设计开发团队等,在形式化表现和知识表达上具有一定难度。同时,如何对设计问题、求解过程进行表达也是研究的难点之一。在运用层面,技术难点在国内汽车企业产品开发能力与开发需求差异较大。因此需要基于不同企业的开发特点,整合其需求和不同开发平台,并开发出具有较高可用性和辅助性的计算机辅助产品造型设计系统。在技术实现上,目前的基于Browser/Server框架的业务系统在汽车企业典型客户设计服务方面欠缺成熟的架构。因此需要结合现有的一般性技术框架,摸索出一条符合我国汽车行业发展趋势的造型设计技术平台与共享知识库开发的技术路线。三、现有工作
12、基础与优势1国内外现有技术、知识产权和技术标准现状及预期分析湖南大学湖南大学工业设计系在该领域较早地开展了相关研究和设计工作,从承担国家“九五”攻关项目数控机床计算机辅助工业造型技术及外观件图库研究、“十五”项目基于设计知识与用户知识的网络化数控机床造型设计与人性化界面技术及应用研究开始,直到近几年完成和进行中的国家863项目基于案例的工业设计技术与辅助设计系统及应用研究、973项目工业(造型)设计专门知识及辅助设计系统和自然科学基金重点项目:工程与产品现代设计理论与方法的研究工作,对与课题相关的产品造型设计、情境、知识及其相关理论进行了深入研究,为应用软件与案例知识库开发奠定了理论研究基础。
13、同时,湖南大学在上述项目中,已经完成了一个可以运行的辅助设计系统平台,并在国内汽车行业初步得到应用,取得了一定的经济与社会效益。目前需要在现有平台上,在应用性方面作进一步研究,特别是完成大量的造型案例、实验、模式验证、典型企业用户客户端开发与应用推广工作,提出更符合行业特点的改进需求,以开发出更高层次的系统平台,是一个从技术应用到理论再回到技术应用的研究过程,为进一步研究奠定了相应基础。作为课题立论基础的情境研究最早出现在认知心理学关于重构记忆和情境记忆的研究中。现在关于情境的研究主要集中在基于案例推理的相关领域。基于案例的推理研究从开始就十分偏重于应用,大量研究是以系统应用和实现为基础的。第
14、一个相对完善的基于案例推理系统CYRUS系统由Kolodner等在美国耶鲁大学研究成功。比较有影响的基于案例的设计系统包括:CASECAD、CADSYN、JULIA、FABEL、SEED、ASPII、PANDA和BENTON。这些系统涉及到建筑、机械设计、决策、管理等领域,在案例表达、案例索引与检索和案例修改、存储方面采用了多种不同的技术路线。但是,在汽车产品造型设计领域,对于情境的研究尚处于探索起步阶段。基于实验和调研的产品造型设计知识获取技术最早出现在心理学关于复杂问题求解的研究中。在这个领域,主要的研究是以澳大利亚悉尼大学Gero和美国伊利诺理工学院的Sato为代表的研究。他们借鉴心理学
15、的原理,开发了一套适合设计研究的口语分析和编码技术,初步实现了内隐性和模糊性的设计知识的获取。同时,Bruce Hanington、Zoe Strickler还开发了很多工具,对设计者信息进行收集并转化为设计的基本要素。以产品造型设计为代表的设计知识模型表达技术是近年来设计研究的热点问题。Owen在Design Research-Building the Knowledge Base中对设计领域涉及的知识及其过程进行了全面阐述,详细说明了设计知识在设计过程中的分析、综合、创造等相关作用和模型。Teeravarunyou Sakol和Sato Keiichio中将设计过程作为知识循环(knowl
16、edge cycle)来进行研究,指出设计过程是一个从用户知识和设计知识相互转化的循环模型。另外,在国内,潘云鹤、孙守迁、唐明晰(香港)、赵江洪、朱上上、罗仕鉴、张军、谭浩等从知识研究的角度,对汽车、手机等领域的设计过程中的知识特别是隐性知识获取、表达、应用等基本环节进行了研究,提出了基于知识的产品造型设计模型,有效地提高了相关领域的设计效率。设计概念产生过程中认知与思维模式具体化表征研究侧重于设计过程中的创新思维、创新模式以及如何提供有效手段辅助设计创新等。Shih-Wen Hsiao和Jyh-Rong Chou从人的信息加工过程和系统工程两个方面出发,对产品设计的创新过程进行了研究,提出了
17、集成化的产品设计创新思维模式的过程和特点。Rivka Oxman在对设计认知过程和计算机相关领域进行深入研究的基础上,阐述了设计思维过程、计算机辅助模式对设计创新的影响。Yu-Tun Liu将设计思维过程看作一个检索或者搜索的过程,并提出了相关的搜索设计模型。J S Gero等对设计创新过程进行了分析,初步探讨了设计创新的来源,并以此建立了相关的创新知识模型、过程模型和情境模型。另外,Nigel Cross等提出的创新设计的描述模型和Yukari Nagai提出的设计思维的表达模型,分别从设计创新过程和设计思维的角度对其求解模式进行了分析。此外,谭浩、赵江洪等还针对产品造型设计的思维模型进行了
18、分析和研究,提出了产品造型设计驱动模型。深圳市嘉兰图产品设计有限公司深圳市嘉兰图产品设计有限公司成立于2000年6月。经多6年的发展,现已发展成为中国乃至亚洲规模最大实力最强的专业工业设计企业之一。嘉兰图业务主要方向是专业提供工业产品设计及相关技术服务,服务内容涵盖产品概念设计、造型设计、结构设计、模具设计与制造、样机制作等产品设计全过程,同时为客户提供包装设计、工艺设计等与批生产相关的全套技术解决方案,甚至应客户要求而组织生产制造,将最终的产品或零部件交付给客户。 “创新”和“责任感”是嘉兰图企业经营理念,已深入嘉兰图每一位员工的骨髓。嘉兰图的创新,包括文化创新、经营创新、管理创新、技术及产
19、品创新和服务创新;嘉兰图的责任感,包括对对员工负责、对消费者负责、顾客负责、对社会和环境负责、对股东负责。嘉兰图的设计团队秉持“以客户为导向”、“以消费者为导向”,同时“创造性地联结客户、设计团队和消费者”的设计理念,通过不断优化、持续创新的设计方法和设计管理流程,充分保证了设计的创新性和高品质,持续为客户提供更高的产品竞争力和满意的价值回报。目前,嘉兰图已成功完成包括联想、中兴、华为、迈瑞、长虹、TCL等国内知名企业以及Ericsson、Motorola、UTstarcom、Whirlpool、Mcquay等国际著名企业的产品设计1000余项,服务领域覆盖通讯、医疗、IT周边、家电、消费电子
20、、玩具等行业。在为客户提供产品设计服务的同时,嘉兰图还组建了独立的研究发展部门,追踪并预测行业动态和产品发展趋势,并从事新材料、新工艺等基础性设计研究,目前已有多项研究成果在产品中获得推广应用,极大地提高了产品的附加值。为进一步强化公司在设计领域的领先优势,嘉兰图与清华大学、江南大学、湖南大学建立了长期合作关系,并成为江南大学、湖南大学毕业生的实习基地。同时,嘉兰图与国际设计同行保持着密切的技术交流,并同美洲、欧洲、澳洲等地合同伙伴达成全球设计战略联盟,相互共享知识、技能和资源,逐步成为工业设计的国际交流平台。在未来,嘉兰图相信,只要立足于深圳,植根于中国文化,立志于全球的工业设计发展,不断创
21、造领先于同行的经营模式,以专业的服务和正确的价值观帮助客户赢得价值,嘉兰图就一定能够实现自己的梦想,使嘉兰图成为中国工业设计第一品牌,并逐步成为具备全球影响力的工业设计企业。2课题申请单位及主要参与单位研究基础(已有的研究开发经历,科技成果、科研条件与研究开发队伍现状等)已有的研究开发经历和科技成果:(1)国家“十五”科技攻关项目计划:基于设计知识与用户知识的网络化数控机床造型设计与人性化界面技术及应用研究(2001BA203B)主持人:赵江洪 杨雄勇(主研)申请时间:2001年11月申请结果:成功申请并于2003年12 月通过验收(2)国家高技术研究发展863计划:基于案例的工业设计技术与辅
22、助设计系统及应用研究(2004AA424530)主持人:赵江洪 杨雄勇(主研)申请时间:2004年9月申请结果:成功申请并于2006年4月通过验收(3)国家重点基础研究973计划:工业(造型)设计专门知识及辅助设计系统(2004CB719401)主持人:赵江洪 杨雄勇(主研)申请时间:2006年3月申请结果:成功申请,项目进行中,预计在2007年12月中期完成说明:工业(造型)设计专门知识及辅助设计系统(2004CB719401)为清华大学孙家广教授主持的现代设计大型应用软件的共性基础(2004CB719400)国家重点基础研究973项目的子课题。(4)自然科学基金重点项目:工程与产品现代设计
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- 国家 科技 支撑 计划 课题 申报 汽车工业 设计 应用
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