工業(yè)設(shè)計仿生設(shè)計困境及策略探討

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摘要：工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域運(yùn)用仿生設(shè)計方法，可以使工業(yè)設(shè)計具有仿生學(xué)特點(diǎn)，并且進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域快速發(fā)展。在運(yùn)用仿生設(shè)計方法時，包括具象、抽象、功能以及結(jié)構(gòu)和材料等方法，合理運(yùn)用到工業(yè)設(shè)計中，避免工業(yè)設(shè)計出現(xiàn)問題，如注重外型、未體現(xiàn)出交叉學(xué)科的特點(diǎn)等。文章圍繞仿生設(shè)計在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的困境及實(shí)施的策略展開討論，為合理應(yīng)用仿生設(shè)計提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：仿生設(shè)計；工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域；困境；策略

引言

醫(yī)學(xué)和工程等是較早應(yīng)用仿生設(shè)計的領(lǐng)域，如在飛行器的發(fā)明過程中，設(shè)計師通過模仿鳥類飛行方式，使飛行器具備飛行的能力[1]。在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用仿生設(shè)計，需要設(shè)計人員掌握不同的設(shè)計方法，根據(jù)工業(yè)設(shè)計的實(shí)際情況，合理運(yùn)用設(shè)計方法，從而提高仿生設(shè)計在工業(yè)設(shè)計的應(yīng)用水平。

1仿生設(shè)計的概念及運(yùn)用

1.1概念

仿生設(shè)計融合仿生學(xué)和設(shè)計學(xué)等知識，并在運(yùn)用過程中，會涉及到其他學(xué)科，包括數(shù)學(xué)、生物學(xué)以及物理學(xué)等。由于仿生設(shè)計涵蓋較多的學(xué)科，研究范圍相對較廣，現(xiàn)階段無法定義仿生設(shè)計概念，并且未能有效劃分仿生設(shè)計的研究內(nèi)容[2]。

1.2運(yùn)用

我國工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中，已經(jīng)嘗試運(yùn)用仿生設(shè)計，并借鑒已經(jīng)獲得良好應(yīng)用的案例，這在有助于提高工業(yè)設(shè)計水平的同時，還能針對實(shí)際問題，設(shè)計人員通過自然界獲得靈感，利用仿生設(shè)計解決實(shí)際問題。

2工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域常用的仿生設(shè)計方法

2.1具象仿生

具象仿生方法是模仿自然界中動物的外形，在設(shè)計中將外形進(jìn)行縮放，通過縮放控制外形的比例，使外形符合使用需求，再將電子元件放入到縮放的外形中，使工業(yè)產(chǎn)品具備仿生功能。

2.2抽象仿生

抽象外形方法是對生物外形進(jìn)行詳細(xì)的觀察，抓住生物外形的特點(diǎn)，將外形特點(diǎn)融入到設(shè)計中，使設(shè)計出的產(chǎn)品更加簡約，最終制作成抽象仿生產(chǎn)品。

2.3功能仿生

將生物的某種功能融入到工業(yè)設(shè)計中，是功能仿生的主要特點(diǎn)，使工業(yè)產(chǎn)品具備生物的某種功能。

2.4結(jié)構(gòu)仿生

結(jié)構(gòu)仿生是仿生設(shè)計中應(yīng)用較為廣泛的方法，該方法模擬出生物的內(nèi)外結(jié)構(gòu)，利用生物的內(nèi)外結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使工業(yè)產(chǎn)品具有生物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

2.5材料仿生

材料仿生是仿生設(shè)計方法中重要的組成部分，通過材料仿生可以掌握生物內(nèi)外組織材料的特性，并將該特性融入到工業(yè)產(chǎn)品中，使工業(yè)產(chǎn)品的外部形態(tài)具有生物材料特點(diǎn)。

3仿生設(shè)計在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用困境

3.1產(chǎn)品設(shè)計只注重外型模仿

在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用仿生設(shè)計時，由于設(shè)計人員未能理解和掌握仿生設(shè)計方法，致使具象仿生、抽象仿生等方法未能獲得良好的應(yīng)用效果，導(dǎo)致工業(yè)設(shè)計產(chǎn)品只能模仿外型，無法提高工業(yè)產(chǎn)品的實(shí)用性能力。此外在進(jìn)行工業(yè)設(shè)計時，由于設(shè)計人員具有一定的形象思維，僅模仿動植物的外型，縮放產(chǎn)品的外型，未能使產(chǎn)品具備仿生功能，從而失去工業(yè)產(chǎn)品的應(yīng)用價值。許多設(shè)計人員的設(shè)計思維局限在模仿動植物的外型上，只注重外型模仿，未能使產(chǎn)品具備動植物的仿生功能。

3.2設(shè)計方法未體現(xiàn)交叉學(xué)科特點(diǎn)

工業(yè)設(shè)計中應(yīng)用仿生設(shè)計，由于仿生設(shè)計涉及較多的學(xué)科，每個學(xué)科對仿生設(shè)計的結(jié)構(gòu)、功能以及材料等都會產(chǎn)生不同的影響。以結(jié)構(gòu)仿生為例，將工業(yè)產(chǎn)品按照一定比例縮放動植物外形，保證縮放后的產(chǎn)品外形中，相關(guān)結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，保證工業(yè)產(chǎn)品正常的使用。但是在實(shí)際設(shè)計過程中，設(shè)計人員無法綜合運(yùn)用設(shè)計方法，并且未體現(xiàn)出交叉學(xué)科的特點(diǎn)，導(dǎo)致工業(yè)產(chǎn)品特點(diǎn)和功能較為單一，無法獲得預(yù)期的設(shè)計效果。此外設(shè)計人員思維出現(xiàn)局限性問題，無法有效組合運(yùn)用設(shè)計方法，致使產(chǎn)品的完整性水平?jīng)]有提高。

3.3設(shè)計思路較為狹隘

現(xiàn)階段許多設(shè)計人員在運(yùn)用仿生設(shè)計方法時，由于缺乏對仿生設(shè)計深入的了解，致使設(shè)計人員設(shè)計思路較為狹隘。例如在模仿生物的外部形態(tài)時，若單純地模仿生物外部形態(tài)，無法使產(chǎn)品的外部形態(tài)具有美學(xué)特點(diǎn)，還會影響到產(chǎn)品的正常使用。設(shè)計人員應(yīng)合理有效地提取生物外形特點(diǎn)，然后經(jīng)過重組，使產(chǎn)品體現(xiàn)出現(xiàn)代美學(xué)的特點(diǎn)，并且為產(chǎn)品融入更多的功能，為用戶提供便利的條件。此外，設(shè)計期間應(yīng)綜合考慮產(chǎn)品的實(shí)用性、美觀性等，保證產(chǎn)品的功能滿足使用需求。

3.4營銷宣傳過于夸大

仿生設(shè)計應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域，使工業(yè)產(chǎn)品的功能、性能滿足用戶的使用需求。但是由于仿生設(shè)計缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計人員通過模仿生物的外形、材料等，使工業(yè)產(chǎn)品具有仿生特點(diǎn)，再通過夸大的營銷宣傳方法，造成用戶盲目使用產(chǎn)品，進(jìn)而影響到用戶的使用效果，極大地限制工業(yè)設(shè)計的發(fā)展。此外目前工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展過程中，出現(xiàn)許多同質(zhì)化的產(chǎn)品，未能突出仿生設(shè)計的應(yīng)用價值，不利于仿生設(shè)計產(chǎn)品擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

4仿生設(shè)計在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中的優(yōu)化策略

4.1提高仿生設(shè)計的系統(tǒng)性

在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用仿生設(shè)計，應(yīng)制定統(tǒng)一的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，基于標(biāo)準(zhǔn)提高仿生設(shè)計的系統(tǒng)性。工業(yè)設(shè)計具有工業(yè)技術(shù)和藝術(shù)相互融合的特點(diǎn)，將仿生設(shè)計融入到工業(yè)設(shè)計中，會進(jìn)一步豐富工業(yè)設(shè)計的內(nèi)涵，使工業(yè)設(shè)計呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展特點(diǎn)，并且在多學(xué)科的交叉作用下，要求在工業(yè)設(shè)計時，必須通過不同的角度綜合考慮設(shè)計內(nèi)容，一方面使工業(yè)產(chǎn)品的形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)等均能貼近實(shí)際生物，真正發(fā)揮工業(yè)產(chǎn)品的仿生作用，幫助人們完成高難度的工作，另一方面有效進(jìn)行資源優(yōu)化配置，提高資源的利用率，獲得良好的應(yīng)用價值[1]。例如在設(shè)計交通工具時，運(yùn)用仿生設(shè)計方法需要對生物日常的運(yùn)動行為進(jìn)行深入觀察，通過觀察掌握生物的行為特點(diǎn)以及具備的功能，將這些特點(diǎn)和功能融入到交通工具設(shè)計中，從而提高交通工具的實(shí)際應(yīng)用能力，為人們的出現(xiàn)提供便利的條件。

4.2推進(jìn)仿生設(shè)計多學(xué)科融合研究

提高工業(yè)設(shè)計水平，需要推進(jìn)仿生設(shè)計多學(xué)科融合研究?，F(xiàn)階段許多工業(yè)設(shè)計都在積極開展多學(xué)科的融合研究，在研究中通過協(xié)調(diào)不同學(xué)科的知識和技術(shù)，一方面優(yōu)化和完善工業(yè)設(shè)計體系，并且消除設(shè)計中存在的缺陷，另一方面使工業(yè)設(shè)計具備創(chuàng)新能力，促進(jìn)工業(yè)設(shè)計的創(chuàng)新發(fā)展[2]。例如在汽車領(lǐng)域，以仿生概念運(yùn)用仿生方法設(shè)計出的汽車，在設(shè)計期間需要融合機(jī)械工程、工業(yè)設(shè)計以及生物工程等諸多學(xué)科，不同的學(xué)科在設(shè)計中發(fā)揮不同的作用，如生物工程學(xué)科將魚的外型結(jié)構(gòu)應(yīng)用在汽車中，使汽車的外觀體現(xiàn)出流線性特點(diǎn)，汽車在運(yùn)行時會降低風(fēng)產(chǎn)生的阻力，從而提升汽車的駕駛性能，并且有效降低能源的消耗。

4.3結(jié)合美學(xué)觀點(diǎn)突出產(chǎn)品特色

現(xiàn)階段許多工業(yè)產(chǎn)品出現(xiàn)同質(zhì)化的情況，為避免工業(yè)產(chǎn)品出現(xiàn)同質(zhì)化現(xiàn)象，并且增強(qiáng)產(chǎn)品的創(chuàng)新能力，需要在工業(yè)設(shè)計中通過應(yīng)用仿生設(shè)計，結(jié)合美學(xué)觀點(diǎn)，從而突出產(chǎn)品的特色。例如在設(shè)計產(chǎn)品的生物造型時，應(yīng)保證設(shè)計的外型符合用戶的審美。用戶的審美一般來源于自然界和生物，說明審美與自然界存在必然的聯(lián)系。在工業(yè)設(shè)計過程中，應(yīng)深入挖掘生物的自然美學(xué)特點(diǎn)，并且使美學(xué)特點(diǎn)符合用戶需求，使用戶擁有更多的選擇權(quán)，從而吸引用戶使用工業(yè)產(chǎn)品。

4.4運(yùn)用邏輯、科學(xué)的思維進(jìn)行設(shè)計

工業(yè)設(shè)計是將技術(shù)與藝術(shù)相互融合的載體，通過工業(yè)設(shè)計使產(chǎn)品的功能性和藝術(shù)性均能滿足用戶的使用需求，包括方便性、安全性等。在工業(yè)設(shè)計過程中，由于會涉及到不同的學(xué)科，每個學(xué)科會產(chǎn)生不同的問題，為協(xié)調(diào)各個學(xué)科之間的關(guān)系，要求設(shè)計人員必須運(yùn)用邏輯、科學(xué)的思維進(jìn)行設(shè)計。在工業(yè)設(shè)計時要求設(shè)計人員應(yīng)觀察和分析生物的特點(diǎn)，使設(shè)計出的產(chǎn)品提高模仿生物的能力，從而利用工業(yè)產(chǎn)品的仿生能力，完成用戶指定的任務(wù)。所以在設(shè)計中按照邏輯科學(xué)的思維，一方面掌握生物的某種特點(diǎn)和功能，將特點(diǎn)和功能充分展現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)品上，另一方面梳理各學(xué)科之間的關(guān)系，保證工業(yè)產(chǎn)品正常的運(yùn)行。

5結(jié)語

在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用仿生設(shè)計時，需要設(shè)計人員深入理解和掌握仿生設(shè)計概念，根據(jù)工業(yè)設(shè)計的實(shí)際需求，運(yùn)用不同的仿生設(shè)計方法，既要實(shí)現(xiàn)自然與人文深度結(jié)合的目的，突顯產(chǎn)品的美學(xué)特色，另一方面通過多學(xué)科的融合研究，運(yùn)用科學(xué)的邏輯思維設(shè)計工業(yè)產(chǎn)品，使工業(yè)產(chǎn)品具備仿生特點(diǎn)、功能以及創(chuàng)新能力，從而滿足用戶的各項(xiàng)需求，促進(jìn)工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]段淑君.仿生理念在工業(yè)設(shè)計中的困境與突破[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（9）：28.

[2]夏青.仿生設(shè)計在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的困境及策略分析[J].無線互聯(lián)科技，2015（1）：115.

作者：任坤 單位：鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院