生成设计：见解、误解及更多

生成设计是一种迭代过程，为工程师提供了一种创建和优化产品的方法，这种方法是传统方法所无法实现的。同时，它也经常被误解，被错误地与生成式人工智能混为一谈，并被认为可以替代工程师的角色。在本文中，我们将明确定义生成设计是什么，它能为你做什么，并强调Tech Soft 3D如何支持生成设计工作流程。

什么是生成设计？

生成设计涉及制定一系列明确的标准或约束，并使用软件工具根据这些参数创建输出。这种类型的设计过程是迭代的，输出和标准都会被不断优化，直到最终产品令人满意。

生成设计用于广泛的行业，从工程、航空航天、建筑到消费品设计和城市规划。关键的是，生成设计一词 并不 指代一种特定技术或单一过程，而是一种以其迭代性、约束以及与传统设计方法不同的广泛设计过程。

生成设计与人工智能

人工智能有很多种类，目前关于该主题的讨论热潮部分原因是生成式人工智能的发展。正如其名，这种人工智能可以根据提示，基于其大型语言模型，创建图像、文本、视频、代码等。这种“创造性”特性，加之与“生成”一词的共享，导致了有关生成式人工智能与生成设计的诸多混淆。

明确说明： 生成设计不是一种基于人工智能的技术。虽然在生成设计工作流程中可以使用人工智能工具，但这个过程本身并不是基于人工智能的，也不是广泛应用于生成设计的工程应用中。

对于开发人员、决策者和终端用户而言，更有用的比较是讨论生成设计与传统工程设计的不同。

生成设计与传统设计

生成设计比传统方法需要工程师花费更多的时间和精力在创建设计前定义约束。设计是利用这些标准告知的算法创建的，然后通过模拟工具进行测试和优化。此过程的不同阶段会反复进行，直到工程师对结果满意为止。生成设计过程的三个广泛阶段是：

1. 定义约束

2. 探索形状

3. 模拟和优化

约束定义

在 定义约束 阶段，工程师开始创建或调整功能需求和约束；这个过程中需要投入大量的精力。此阶段还依赖于对设计目标、将用来指导算法的数据以及使用最佳算法的明确定义。

约束可以包括物理和功能需求，如热力学、结构要求，然后是材料、成本、资源的可用性等。此外，还考虑制造限制，如CNC机器的局限性或注塑成型中的冷却过程如何导致变形。

这些需求在生成3D模型之前告知生成设计算法，而不是在模型创建后的传统模拟。

明确定义的规则推动设计过程是生成设计的基石

探索形状

一个 参数化模型 会采取不同的方法。这个过程从一个初始的参数化设计开始。设计可能包括一个半径为5厘米的孔。探索形状将涉及算法探索该孔的不同尺寸。

模拟和优化

工程师使用各种模拟工具来评估之前步骤中的算法产物。这根据您正在创建的内容而有很大差异。

工程师使用优化工具和他们列出的参数来迭代不同的形状。工程师尽量将部件接近他们的理想态，然后重复之前的步骤，以便在需要时进行完善。基础算法和约束可以被更改，工程师可以修改过程以接近期望的结果。

模拟在生成设计过程中发挥作用。在不断调整的关键约束下，算法对多种设计进行模拟并提出某些可能符合接受标准的设计。算法本身也在调试。就像在传统工作流程中一样，结果被用于迭代和改进最终结果。

通常，最终产品仍需要在传统CAD软件中进行进一步加工，使用网格平滑工具或其他过程，使生成的设计更具制造性。

为何使用生成设计？

生成设计过程与传统设计过程显著不同，并为工程师提供了各种好处。传统设计需要创建和测试不同的设计。在整个过程中都需要人工输入。要达到最佳解决方案，依赖于通过模拟、测试和经验指导模型的优化。每次迭代都需要时间和金钱，团队通常只能在可用的时间/预算内管理少数几次迭代。

生成设计允许团队可能进行 成千上万次迭代，在更多的条件和约束下进行测试。如您在上面的示例中所见，结果可能与您看到的人类设计师创作的有所不同。这使得工程师可以测试比人工可能更多的想法，从而得到在传统工作流程中可能被忽略的更优化的设计。正因为如此效率，生成设计在使用得当时，可以为组织节省大量时间和金钱。

生成设计“替代工程师”吗？

不，工程师在设计过程的每个阶段都是必不可少的，无论是传统设计还是生成设计。

创建需求、约束和仿真模型的上下文规则是新设计过程中最复杂的部分之一。工程师必须小心地将问题提炼为其核心元素和约束，这是一项极其困难的任务。

工程师在修改或指导仿真模型和评估输出方面至关重要。在模型创建设计并通过其流程评估后，工程师必须检查结果并确定需要更改的地方。

尽管其效用，生成设计过程在创建更复杂的部件方面极其有限。尽管我们强大的仿真和约束构建技术，这些工具并不是完美的表现。

对于更大和更复杂的部件和组件， 多物理场仿真和测试得出远不准确的结果。因此，工程师必须小心地在个别部件或小型组件上使用生成设计，然后利用他们自己的经验和其他工具。组件越详细或它将承受的负载越复杂，工程师的角色就越具挑战性。

Tech Soft 3D 如何支持生成设计？

生成设计正在改变工程师在各种行业中的工作方式。这为开发人员带来了新的挑战和机遇。我们的SDK提供了独特的方法来解决痛点，推动创新，并充分利用生成设计和其他创意流程。不论您正在创建何种工程软件，Tech Soft 3D 工具包可以为您提供竞争优势，同时在开发过程中为您节省时间和金钱。

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如前所述，生成设计仍处于成长期。随着技术改进，从模拟和分析到更强大的硬件和人工智能，生成设计在其实现设计过程变革过程中能力只会不断增长。

Tech Soft 3D 热衷于支持这些变化，并将继续在这些突破性技术上发展其能力。

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