今天，我们就和朋友们聊聊CAD再生。希望以下意见能帮助您找到您想要的百科全书。
智能制造术语（第847号）
英语：生成设计
中文：生成设计
（本词条由《智能制造术语》写作团队收录，版权归《知识自动化》所有，欢迎业界提出建议。）
“CAD是一个谎言，”AutoDesk高管曾开玩笑说，“衍生式设计让它真正名副其实。”
技术极客接着说道：“除非你能让计算机理解你想要什么以及如何解释它，否则计算机唯一能做的就是帮你写文档。”
智能制造术语定义
生成设计是人机交互和软件自我创新的过程。软件根据输入者的设计意图、“良性”问题结构和外部约束，通过“生成”系统生成潜在可行设计方案的几何模型，然后进行自动化设计综合，筛选出设计方案并推送他们由设计师做出最终决定。
图1Dreamcatcher中的生成设计流程
一个很酷的概念，但它已经存在很长时间了
意大利米兰理工大学生成设计实验室的Sodu教授是这一概念的先驱。早在20世纪80年代，“生成设计”的艺术与建筑设计概念就被提出。在他的笔记中，生成设计被描述为“一种科学的艺术创作过程，最终可以通过类似于生物遗传编码的改造形成一个人工世界。这是一项设计活动，其目的不仅仅是为了获得结果，而是为了形成可操作的代码，在进化过程中能够产生无穷无尽的变形。”
在澳大利亚莫纳什大学的JoeMcCormack等人看来，“生成设计”被视为“设计研究”的范式。
“生成设计”通过产品呈现产品设计过程中的“系统之美”，激发观众新型的审美体验。“生成设计”提供了一种世界观和方法论，促使人们反思设计过程中产生的中间产品以及操作这些中间产品的行为如何联系起来形成设计过程。在信息技术无处不在的背景下，概念创造过程应从关注设计对象本身转向关注组件、系统和流程之间的交互。他们发现，大多数关于“生成设计”的研究都与“综合”的概念相关。“综合”的语义与自然和自然系统密切相关。
在自然界中，广义的“综合”机制包括DNA结构、蛋白质合成和生化机制。地球上生物体所表现出的多样性和适应性表明，类似的机制可能在设计问题中发挥作用。相对简单的单元可以组合起来产生新颖且多样化的物种。
因此，生成设计对于新设计文化的形成具有深远的意义。
2001年NASA艾姆斯研究中心发布的模块化仿生机器人项目研究报告中，生成式设计被视为实现自动化设计的一种方式。在“开放”“进化”体系的支持下，通过现有设计方案的编码、组件化和复用，生成新的设计方案。
在2008年麻省理工学院讨论集成设计的论文中，生成设计被广泛定义为“一种基于算法和规则的过程，用于生成潜在的设计解决方案”。
2008年英国剑桥大学发表的一篇题为《微机电系统的基于仿真的集成生成设计方法》的论文中，生成设计方法被描述为“一种自动化设计方法，它生成一系列优化和设计方案以实现可行性决心，促进设计综合，探索性能边界，扩大权衡空间，减少设计时间，并寻求帕累托最优设计解决方案。”
生成式设计突破界限
产品技术的进步使得大多数产品，尤其是消费电子产品，能够实现功能和形式的分离。当功能桌子同质化、性能提升逼近物理极限时，在产品形态表达上做文章，诱导消费者追求时尚、表达个性的需求，逐渐成为提高产品附加值的重要选择。随着产品生命周期的缩短，设计解决方案变得越来越像设计师和消费者之间的互动媒介。
增材制造技术的进步和广泛应用，出人意料地将各种美观、复杂的设计方案从可制造性的束缚中解放出来。
只有难以想象的设计，没有做不到的原型。
大规模定制需要加强设计师意图和客户意图的表达，需要快速生成高质量的设计方案，需要在联系客户之前提前准备大量的设计方案。增材制造技术的发展也需要越来越多与其独特能力相匹配的设计解决方案，以消耗不断增长的增材制造能力。
对于生成设计来说，它不仅可以强化设计理念，还可以利用计算能力通过算法生成大量的设计方案，工业设计领域就像是一个量身定制的主场。在全球生成设计的研究中，家具行业大规模定制的生成设计研究一直是一个非常重要的课题。在医疗和生物制造领域的应用前景更加令人期待。结合微纳制造、生物工程和增材制造技术，可以生产具有高保真的仿生结构的医疗器械和生物制品。例如，仿生骨骼将为广大骨科患者带来福音。
图2生成设计应用案例
在机械工程领域的结构件设计中，生成式设计方法得到了广泛的应用。与建筑和家具设计不同，在机械工程领域应用生成设计方法时，会选择已经应用的结构形式作为初始设计空间，并在此基础上探索符合设计师设计意图的环境约束。例如，在设计赛车底盘的过程中，可以邀请世界顶级赛车手在沙漠地形上驾驶配备大量传感器的赛车，获取此类使用条件下的负载信息，然后根据关于此类信息。从概念开始实施生成设计流程。作为老式赛车的基本类型，它更多地充当设计师收集环境信息和了解设计问题的媒介。设计者的设计意图是通过基本类型和运行条件的选择来体现的。
这是生成设计、重新设计和“重新”设计之间的一个重要区别。
2012年香港科技大学王宇教授关于下一代CAD工具的讨论中指出，生成式设计是一种功能驱动的设计，专注于设计概念的生成，是三合一的CADCAEOPT技术。在设计空间的探索上，体现了对正向设计（AB-INITIODesigns）和传统方法难以触及的设计（DifficultHardDesign）的追求。在优化中，寻求高性能和轻量化的设计结果。在设计重用中，寻求与现有设计组件的结合，以及对现有设计方案的修改和重新设计。
图3王宇教授提出的生成设计技术概念
波音实际上是常客
FRUSIUM作为生成设计领域的新人，对生成设计的描述有所不同：设计师创造的设计空间是应用场景、外力约束、设计师实时过滤三个因素共同作用下的还原过程。由此产生的设计解决方案是对原始设计意图的强化。
图4FRUSIUM创成式设计示意图
目前，FRUSIUM的Generate创成式设计云平台已集成到西门子新一代NX产品中。值得一提的是，这家成立三年多的初创公司的创始人来自AutoDesk和空客的生成设计团队。
波音公司实际上有创成式设计的计划。波音自己的Genesis生成设计软件自20世纪90年代中期以来一直用于支持波音的客机设计流程，现已集成到波音基于知识的统一工程环境中。
图5波音公司使用Genesis/KIRIS软件设计波音767客机起落架传动系统
终于可以在窗帘前发光了。Genesis作为生成式设计系统，早在1992年就出现在Jeff的论文中。然而，波音公司直到2015年才正式公布了它的系统，提出了“利用生成式设计和自动推理来设计航空系统”的口号。根据波音公司的定义，生成式设计是一种基于形状语法和空间语法概念的交互式、自动化设计方法，支持自动推理，可以生成设计方案并探索设计空间。
图6波音公司的“设计规则”是生成式设计的核心之一
项目开始二十三年后，波音终于正式向外界公布了Genesis/KIRIS基于知识的集成设计基础环境，并宣称“生成式设计”和“基于知识的工程”是波音工程化的关键步骤环境向智能化迈进。现代时代的翅膀。
在数字艺术、建筑设计和结构设计领域，GenerativeDesign常被翻译为“生成设计”或“生成设计”。建筑领域的学者分析了“衍生”与“生成”的语义差异，认为“生成”的过程是由“形态衍生”和“表现表达”两个因素主导的设计过程。“生成设计”是“生成设计”和“性能驱动设计”的综合。在机械制造领域，GenerativeDesign被译为“衍生式设计”。这个翻译来自《生成过程设计》，自20世纪80年代以来一直使用。其中包括宾利、大犀牛，甚至还有一些不知名的。适用于这些公司的Form-Z。
后记：数十亿人和面孔
事实上，你还可以走得更远。意大利衍生设计工作室MHOX根据客户的身体特征定制遮阳板和装饰外壳，并提出了“为70亿人定制70亿件产品”的响亮口号。
技术知识丰富了软件的想象力，软件“自行”定义了设计。设计结果令人难以想象，颠覆了人们对CAD的整个认知。这就是生成式设计的巨大魅力。
注：此条目将发布在图书《智能制造术语解读》中。特别感谢中国电子信息产业发展研究院的支持。
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