初论云设计

第30卷第1期计算机仿真2013年1月文章编号:1006-9348(2013)01-0005 -04初论云设计陆继翔',陆长德',王平2(1.西北工业大学机电工程学院,陕西西安710072;2.西安电子科技大学通信工程学院.陕西西安710071)摘要初论云设计,揭示了云设计的概念和原理,云设计就是蕴含了云计算等先进技术的设计文化,一种新式设计观与方法论,是现代工业设计的升华;阐述了云设计的科学技术基础.包含有设计学、云制造、物联网、云计算、计算机辅助工业设计(CAID)、工程学、美学、心理学、人类工效学、本体论和哲学等;云设计服务系统结构,分为服务、运行平台和资源等三层;关键技术,主要包括资源云化技术服务管理技术、资源提供者和使用者管理技术、安全与可信保障技术等;并给出了云设计应用的简要程序和初步结论,为后续研究及应用指明了方向。关键词:设计学;工业设计;云设计;云制造;云计算;可视化仿真中图分类号:TCI56文献标识码:AIntroduction to Cloud DesignLU Ji-xiang' ,LU Chang- de' , WANG Ping2(1. College of Mechanical and Electrical Engineering, Northwestem Polytechnical University, Xi' an Shanxi 710072, China;2. School of Telecommnication Engineering, Xidian University, Xi' an Shanxi 710071, China)ABSTRACT :An introduction to cloud design announces the concept and theory of cloud design, which is defined asdesign culture of advanced technology containing cloud computing. Cloud design is a kind of modern design conceptand methodology, and is sublimation of modern industrial design. The paper stated the science and technology funda-tion of cloud design, including design, cloud manufacturing, intemet of things , cloud computing, computer aided in-dustrial design ( CAID), engincering, aesthetics, psychology, ergonomics, ontology and philosophy. The servicesystem structures of cloud design were divided into service , working platform and resource. The key technology main-ly includes the resource of cloud technology , service management technology, resource providers and users manage-ment technology, and safety and reliable security technology. The paper also deliverd the brief program and prelimi-nary conclusion of cloud design application, which gives direction and lays foundation for the fllow-up research anddevelopment.KEYWORDS:Design;Industry design ;Cloud design;Cloud manufacturing;Cloud computing; Visual simulation1引言致使本质在于创新的工业设计无用武之地,难于进人决策三十年来随着中国经济的鲡起，以工业设计为代表的现层。这种环境不利于培养设计人才,而没有新的设计人才就代设计发展迅速,声势越来越大。已经进入国家战略视野,无法创造出自主知识产权的新技术,形成恶性循环。但严峻2010年被列为要大力发展面向生产的服务业,并要促进服务的形势要求经济必须转型升级，必须创新设计,以尽快提升业与现代制造业的有机融合。2011 年国家又将工业设计等国家核心竞争力。做集成，正式设立了艺术类-级学科-设计学。 标志着中国工业制造业的转型方向之一就是先进的云制造。所谓设计已经进入了发展的新阶段。但中国工业设计仍面临着云制造是在“制造即服务’理念的基础上,借鉴了云计算思想许多问题,认识浅,水平低,人才缺,创新少,根基不稳,方向发展起来的一个新概念。云制造是先进的信息技术、制造技不明,竞争乏力。究其原因是中国市场经济发展不完善,工术以及新兴物联网技术等交叉融合的产物。云制造是希望业制造业仍处在仿造的桎梏中,大而不强,核心技术空心化。采取包括云计算在内的当代信息技术前沿理念,支持制造业在广泛的网路资源环境下,为产品提供高附加值、低成本和基金项目:关中高新技术产业带网络化制造- -CAID子项目全球化制造的售厂I中国煤化T:向服务业转换的(2001AA411310) ;国家自然科学基金(502751222)一种有效途径二计提出了挑战,要收稿日期:2012-08-26求设计与其同HCNMHG2的新型设计称作“云设计”。化、多方共赢、普适化和高效的共享和协同,通过网络为制造爱因斯坦说过,提出了一个问题往往比解决-一个问题更全生命周期过程提供可随时获取的按需使用、安全可靠、优重要,因为解决- -个问题也许仅是一个 数学或实验上的技能质廉价的服务。制造全生命周期过程,包括制造前阶段(如而已。所以,应当不失时机地建立云设计与云制造并行发论证、设计、加工、销售等)、制造中阶段(如使用管理、维护展,用“中国设计"加速“中国制造”向“中国创造”转型升级,等)和制造后阶段(如拆解.报废、回收等)。这是云制造新提升国家核心竞争能力,此其时也。论文讨论了云设计的概概念首倡者李伯虎院士给云制造下的定义川。念,给出了应用模型及体系架构,分析了关键技术,描述了整3.2 物联网体轮廓,作出了探索性的结论。物联网从字面上看就是物与物相连成网。它实际上是指通过射频识别( RFID)红外感应器、全球定位系统、激光扫2云设计基本概念描器等信息传感设备按约定的协议,把任何物品与互联网连2.1云设计的定义接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟所谓云设计应当是面向云制造,融合现代设计、信息化踪、监控和管理的一种网络。物联网最早是由麻省理工学院制造、云计算、物联网智能化、绿色化和情感化等技术于--AUTO- -ID实验室在1999年提出的,最初是为了提高基于互体的产品服务设计4。云设计是现代设计的一种新模式。联网流动领域信息化水平而设计的'1。物联网是云计算的也是笔者早年首创的“大设计”[5)的升华,标志着设计的不一种应用,有了云计算,才建立了业务管理调度平台,有了平晰进化。云设计的研发将加速中国工业设计信息化向网络台,物联网才有了根基。在物联网中,用户可以随意获取或化智能化和服务化方向发展,提高设计信息化的水平。输出信息,甚至将电脑与人脑结合,形成“脑脑互通"。能控2.2 云设计运行原理制动物造出“生物机器人”,如给鹰装上摄像机就可以变成最云设计运行主要包括一个“知识”核心支持,输人和输出好的侦察机了。当然物联网也是一~把双刃剑,在创造奇迹的两个转化过程,设计资源提供者、设计云运营者和设计资源同事,也会威胁到人的隐私安全,这些都是需要在前进中逐使用者三个用户,如图1所示。步加以解决的问题。物联网的功能及特征,恰是设计创新所回追求的“人-机-环境- -体化"“天人合一”为“人”服务的良[公设计运营者]好目标。不过同样需要进行审美艺术设计改造,才会真正锦上添花,出神人化。设计云，3.3云计算[ 设计资源.能力设计服务_云计算[3]是一- 种基于互联网的计算方式，通过这种方式,共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其它四设备。整个运行方式很像电网。云其实是网络、互联网的一识种比喻。2006年8月9日,Google首席执行官埃里克.施密特( Eric Schmidt)在搜索引擎大会( SESSan Jose2006) 首次提图1云设计运行原理出“云计算”( Cloud Computing)的概念。Google" 云计算”源首先要经各种设计资源和能力封装为云服务,作为输于Google工程师克里斯托弗.比西莉亚所做的“Google101”人。云服务根据不同的设计需求积聚构成服务载体-设计项目。云计算服务具有--系列特征:①基于虚拟化技术快速云。而向设计资源使用者提供服务的过程则称为输出。知部署资源或获得服务;②能动态可伸缩的扩展;③按需求提识在整个云设计体系运转中起核心支撑作用，它支持各个环供资源按使用量付费;④通过互联网提供、面向海量信息处节的智能转化工作。可见云设计体系确实是- -种“实现”基理;⑤用户可方便地参与;⑥形态灵活,聚散自如;⑦减少用.于知识的“设计即服务”的网络化智能设计新模式。户终端的处理负担;⑧降低了用户对于IT专业知识的依赖。云计算揭起IT业新革命,云计算是中国未来的IT战略,3云设计的技术基础是物联网、云制造以及云设计的核心技术,个人电脑计算将云设计的技术基础主要包括云制造、物联网和云计算让位于云计算和普适计算。不到百人的公司就能创造上亿美元的收入,服务数以万记的用户。云计算能把IT能力提.3.1 云制造供给所有使用者,无论个人或公司。将给中小企业提供难得云制造是一一种面向服务、高效低耗和基于知识网络化智的发展契机,新-轮产业变革已经开始了。能制造的新模式。它融合了现有的信息制造、云计算、物联网、语义web.高性能计算等技术,通过现有网络化制造与服4理论基中国煤化工!论基础涉及诸多方务技术进行延伸和变革,经各类制造资源和制造能力虛拟面,包括设计士阳心+上十出小于云设计T.HCNMH G化,服务化,进行统-.集中的智能化管理和经营,实现智能网络化、智能化、伦.理学、本体论、文化学和哲学等等。4.1设计学服务层 [设计服务就造服务[港调服务[昏询服务--新产品开发服务迄今为止学术界尚未对“设计"及“设计学”达成共识,而是众说纷纭，莫衷- - 是,更不用说是规范的标准定义了。责源云化管理[云服务调度与1服务送行与1[资源提供|资源使用_ 组合管理监控管理L。者管理者管理广义的设计是指为目的的预先谋划(策划)、表现及其结果。建报化云标准化道德评价云接口 ... 云发布从文化的角度来简单说,设计就是创造文化的文化。而设计学则是关于设计现象发生、发展及其变化规律的科学。同科费置层硬件[软件解法知讽库肋{万法|培调-专利库 ]学地言说任何事物-样,只有科学地定义了,起码是释义了“设计”及“设计学”之后,即设定了“设计学"的内涵及外延图2云设计体系架构之后,才有可能阐述清楚设计学自身及相关问题。狭义的设计就是“在正式做某项工作之前,根据- - 定的3)人力、方法及技术资源;目的的要求,预先制定方法、图样等。”4)知识库和专利库资源。1.2 CAID有些大公司已经建成自己的云能力。由资源多样,复杂计算机辅助工业设计( Computer Aided Industrial Design,需要有资源服务化描述手段,使各种设计资源以服务的形式CAID),即是在计算机及其相应的计算机辅助工业设计系统注册、输人到云设计平台上;还需要有适合的资源服务搜索的支持下,进行工业设计领域创造性活动的前沿学科。而工和组合技术,能按用户需求组合服务。业设计则是面向制造及服务业的科技与美学艺术相结合的5.2 云设计运行平台层以产品设计为主的新兴交叉应用学科。有别于技术或艺术1)资源云化技术,包括资源服务化描述封装、注册与发设计,是- -种独特的设计观与方法论。从文化论的角度简单布等;来说,工业设计就是创造文化的文化。至今CAD技术主要2)云服务调度优化与组合管理;辅助计算及产品的工程设计,而不是辅助产品的工业设计。3)云服务运行、监控管理,以可视化方式监控服务运行只有新型CAID技术才是真正信息化的工业设计,CAID就是质量。明天的工业设计。.5.3 服务层4.3 网络化是指利用通信技术和计算机技术,把分布在不同地点的服务层面向云服务使用者,提供各种设计服务。如设计计算机及各类电子终端设备互联起来,按照一定的网络协议服务、制造服务、咨询服务和营销服务等。相互通信,以达到所有用户都可以共享软件、硬件和数据资6云设计关键技术源的目的。在云设计架构中关键技术(2]主要有如下各种。如图34.4 本体泛指对客观世界的本体描述,是客观现实的本质抽象,所示。是关于实体存在性和实体存在本质等方面的通用理论。7云设计 应用Ahmeds首先将本体引入工程设计领域。4.5 文化学云设计应用模式如图4所示。相关行业用户通过云设文化可分为自然文化、民族文化和科学文化三种或分为计平台提出具体使用请求。云设计平台对用户请求进行分.物质文化精神文化、制度与行为文化和信息文化等四种。析、分解,在设计云里寻找最佳匹配的云服务,通过调度、组关于文化现象及其规律的学说,就叫做文化学。文化学有教合、优化等一系列操作,向用户返回解决方案。用户无需过育文化学旅游文化学种种,同理也就有了设计文化学。问这一系列过程 中的具体运作各种事务,能像使用水、电、煤4.6 产品服务气一样使用设计资源和能力。指代产品服务系统( Product-to- service)又叫功能经济(Functional Economy) ,作为-个固定的组合词组加以定义。8结论迄今国内外尚未见有关于云设计极其关键技术研究的5云设计体 系架构相关报道,所以说,对于云设计的研究及应用完全是- -种创云设计体系架构包括资源层、运行平台层和服务层三个新活动。云设计为工业设计信息化提供了- -种崭新的理念层次。如图2所示。和模式,具有广阔发展空间,它会加速设计信息化向网络化、5.1 资源层智能化、情感化和服务化纵深方向发展。当然云设计的发展1)硬件资源,如电脑等电器设备;需要政府、中国煤化工界的共同努力。云2)软件资源,设计及仿真专业软件等;设计要求设|YHCNMHG础,并且实现了企业用户⑨回回花还务营理)一一 (任务管物任务费桑|很索服务军设计国池加工服务]重报仿真服务 经黄管源服务 ]團4云设计应用模式暴|[4] 陆继翔,王平,陆长德. Research on the deinition method of the式innovathinking In Computer Aid Industry desigm[C]. 2011IEEE 12th Intemational Conference on Computer- aided IndustialDesign & Conceptual Design, 2011-11.图3 云设计关键技术5]宋宝华,陆长德. - -体化创新设计原理与方法研究[C].制造内部信息集成。对业界来说,发展云设计,这既是设计创新业自动化(增刊) :第二届全国设计/过程技术集成学术研讨会，199-8-的大好机遇,也是严峻的挑战,还有许多问题需要解决。云设计同任何新生事物-样,必将在艰难曲折中前进,逐渐成[作者简介]为设计的主流,引领设计时代新潮流。陆继翔( 1976-)男(汉族) ,陕西西安人,博士生,主要从事计算机辅助工业设计,云计算，云终端，新参考文献:型人机交互模式,信号处理及移动互联网络研究;[1] 李伯虎,张霖,柴旭东.云制造概论[J]. 中兴通讯技术，2010,陆长德( 1950-),男(汉族) ,陕西西安人,教授,博16. (4):5-8.导,主要从事工业设计,计算机辅助工业设计,设计[2] 李伟平,林慧苹,莫同,诸伟杰云制造中的关键技术分析管理,设计理论,人机工程学等研究;[C].全国先进制造技术高层论坛及第九届制造业自动化及王平(1978-),女(汉族) ,陕西西安人,博士,讲师, 主要从事高速信息化技术研讨会，2010-10.无线网络通信,侦查通信,盲分离,盲识别，盲检测及OFDM研究。[3]王鹏,黄华锋,曹珂,主编. 云计算-中国未来的IT战略[M].北京:人民邮电出版社, 2010-6.热烈祝贺第五届全国计算机仿真大奖赛决赛及颁奖典礼圆满成功!中国煤化工fYHCNMH G- 8-