产品形态设计不仅是产品创新设计的重要组成部分,也逐步成为工业设计研究的热点。一套完整的产品形态设计流程,从需求调研开始,直至设计成品问世,其间会经历很多阶段,本研究着重考虑与工业设计师密切相关的三个阶段:用户需求调研、形态设计要素分解以及概念草图生成。面对这三个设计阶段的挑战,工业设计师大多采用问卷调查、头脑风暴等传统设计方法。但是,这些传统设计方法全程由设计师主导,具有很强的主观性。近年来,随着大数据、人工智能技术的蓬勃发展,将计算机技术合理运用到这三个设计阶段当中,辅助提升传统设计模式,已成为工业设计重要的发展趋势。基于此,本研究在设计前期的需求调研阶段,采用自然语言处理方法挖掘用户需求,结合复杂网络理论建立用户评价主题网络模型;在形态设计要素分解阶段,利用形态分析法对设计要素进行分解,结合复杂网络理论建立设计约束网络模型;在概念草图生成阶段,通过BP神经网络进行适应度评价,结合遗传算法展开形态智能化设计。第一,从电商平台采集目标产品用户评价数据;利用自然语言处理工具进行评价数据主题建模;结合复杂网络理论与共现分析方法建立用户评价主题网络,直观展示分析结果。将大数据、机器学习算法与复杂网络技术相结合,展开客观且高效的用户需求分析。第二,在需求分析的基础上,确定形态设计要素。为梳理与形态设计要素相关的各种约束,以复杂网络理论及图论为指导,建立产品形态设计约束网络模型。从设计约束库中筛选相关要素作为形态设计约束变量,构建设计约束网络;利用复杂网络中心性指标及对偶图进行网络节点重要度排序,获取关键约束节点并归纳得出对应的约束变量。第三,在确定形态设计约束变量的前提下,采用遗传算法展开形态进化设计。建立适应度评价神经网络,通过仿真测试后作为遗传算法的适应度函数;在形态进化设计过程中加入形态尺寸控制函数,确保各形态参数均满足尺寸约束条件;利用选择、交叉、变异等基本遗传算子进行产品形态进化设计,生成概念草图方案,为工业设计师提供设计参考。研究对象选用制氧机产品,通过构建制氧机评价主题网络,依据主题节点排序挖掘用户需求;进而通过构建制氧机设计约束网络,结合形态分析法,获取相关的形态设计要素;最后综合网络分析结果,运用遗传算法展开制氧机形态创新设计。