搜索周末精粹|“正向設(shè)計(jì)”新解
2016-10-25 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
[定義] 正向設(shè)計(jì):以系統(tǒng)工程理論、方法和過(guò)程模型為指導(dǎo),面向復(fù)雜產(chǎn)品和系統(tǒng)的改進(jìn)改型、技術(shù)研發(fā)和原創(chuàng)設(shè)計(jì)等場(chǎng)景,以需求拉動(dòng)和技術(shù)推動(dòng)為動(dòng)力,不以仿制抄襲山寨為手段和目的,可以借鑒逆向設(shè)計(jì)的方法手段消化吸收各種現(xiàn)有技術(shù)和成果,以提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)制造一體化能力為目標(biāo)的設(shè)計(jì)活動(dòng)、設(shè)計(jì)方法和解決方案體系。
1 歷史淵源
“正向設(shè)計(jì)”這個(gè)術(shù)語(yǔ)概念,與產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)、產(chǎn)品全生命期管理(PLM)的其他術(shù)語(yǔ)不同,這是一個(gè)極少見(jiàn)的、不來(lái)源于西方發(fā)達(dá)國(guó)家、沒(méi)有與其直接對(duì)應(yīng)的英文術(shù)語(yǔ)、而具有鮮明中國(guó)特色的、卻又沒(méi)有嚴(yán)格中文定義的術(shù)語(yǔ)。而且,即使在中文語(yǔ)境下,“正向設(shè)計(jì)”也不是一個(gè)新概念,參見(jiàn)下面圖表(表1-表3、圖1-圖3)中百度學(xué)術(shù)(截止至2016年4月底)和中國(guó)知網(wǎng)(篇名或關(guān)鍵詞中包含“正向設(shè)計(jì)”,截止至2016年7月中旬)的檢索結(jié)果。
表1 “正向設(shè)計(jì)”一詞在百度學(xué)術(shù)上的搜索結(jié)果統(tǒng)計(jì)
圖1 百度上“正向設(shè)計(jì)”相關(guān)熱搜詞
圖2 中國(guó)知網(wǎng)“正向設(shè)計(jì)”檢索結(jié)果的學(xué)科分布
圖3 中國(guó)知網(wǎng)“正向設(shè)計(jì)”檢索結(jié)果的年度分布
表2 中國(guó)知網(wǎng)“正向設(shè)計(jì)”檢索結(jié)果列表——上世紀(jì)
表3 中國(guó)知網(wǎng)“正向設(shè)計(jì)”檢索結(jié)果列表——2016年
雖然不是新概念,但在中國(guó)工業(yè)化進(jìn)程快速發(fā)展的三十多年過(guò)程中,正向設(shè)計(jì)并沒(méi)有受到各行業(yè)的廣泛關(guān)注而走紅。相反,反向設(shè)計(jì)(微電子行業(yè)的叫法)、反向工程/逆向工程(軟件行業(yè)的叫法)、逆向設(shè)計(jì)(汽車行業(yè)的叫法),都要比正向設(shè)計(jì)熱俏得多。從圖2可以看出,汽車、電子和軟件這三個(gè)行業(yè)領(lǐng)域正向設(shè)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn)占了全部檢索結(jié)果的62%,而汽車行業(yè)一個(gè)領(lǐng)域就占了全部檢索結(jié)果的37%。從圖3、表2、表3可以看出,在上世紀(jì)80年代末到90年代,正向設(shè)計(jì)僅用于集成電路和芯片等微電子行業(yè)和領(lǐng)域,而進(jìn)入新世紀(jì),汽車行業(yè)相關(guān)的正向設(shè)計(jì)文章占據(jù)了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。而且,在這一正好三十年的發(fā)展過(guò)程中,正向設(shè)計(jì)從來(lái)都是作為反向設(shè)計(jì)(微電子行業(yè)的叫法)、反向工程/逆向工程(軟件行業(yè)的叫法)、逆向設(shè)計(jì)(汽車行業(yè)的叫法)的對(duì)立面或正面形象出現(xiàn)的。由于行業(yè)和學(xué)科特點(diǎn)的差異,上述各對(duì)立面的方法內(nèi)涵也不盡相同,而且上述各行業(yè)對(duì)待相應(yīng)反面形象的各種方法的態(tài)度也有很大差異。下面以機(jī)電產(chǎn)品(如航空和汽車)、微電子產(chǎn)品和軟件產(chǎn)品為例分別闡述,來(lái)說(shuō)明為什么說(shuō)“正向設(shè)計(jì)”這一術(shù)語(yǔ)具有鮮明的中國(guó)特色。
2 正統(tǒng)之辨
在國(guó)防軍工、特別是航空行業(yè),某些國(guó)家,如前蘇聯(lián)(如表4所示)和中國(guó),在某些特定的歷史階段有所謂的參照其他國(guó)家原準(zhǔn)機(jī)(而非自己國(guó)家自身產(chǎn)品)“設(shè)計(jì)”的“原準(zhǔn)法”,甚至是一個(gè)尺寸都不能改或不敢改的測(cè)繪仿制,多數(shù)情況下沒(méi)有圖紙、只有實(shí)物,由實(shí)物反推圖紙、反推設(shè)計(jì)、反推需求。歷史的發(fā)展證明,這種不需承擔(dān)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的“原準(zhǔn)法”并非始終有效的設(shè)計(jì)方法,在設(shè)計(jì)理論上沒(méi)有得到合理闡述,在航空發(fā)展史上僅有非常有限、而非明顯的促進(jìn)作用(這一點(diǎn),回顧對(duì)比中國(guó)航空發(fā)展史的從測(cè)繪仿制、到改進(jìn)改型、再到自主研發(fā)的過(guò)程和中國(guó)航天發(fā)展史的自主創(chuàng)新之路,尤為明顯),其出現(xiàn)是特定歷史條件的產(chǎn)物,并不是航空航天產(chǎn)品等復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)本身的規(guī)律所決定,目前已被各國(guó)所摒棄。
表4 前蘇聯(lián)測(cè)繪仿制的歐美航空航天產(chǎn)品
基于“原準(zhǔn)法”的測(cè)繪仿制是典型的逆向設(shè)計(jì)活動(dòng)。特別是在早期武器裝備的測(cè)繪仿制過(guò)程中,存在大量的相對(duì)低水平的逆向設(shè)計(jì)活動(dòng)(如圖4紅色箭頭所示),即僅由實(shí)物反推到圖紙、反推到設(shè)計(jì),而無(wú)需反求到軍方原始需求。例如,測(cè)繪僅能測(cè)得零件的實(shí)際尺寸,但公差如何給,絕對(duì)是個(gè)技術(shù)活(公差配合的精度很大程度上決定了零件的可靠性和使用壽命),這一步的逆向,正所謂知其然知其所以然。
在經(jīng)濟(jì)日益國(guó)際化、市場(chǎng)化的今天,復(fù)雜產(chǎn)品和系統(tǒng)的測(cè)繪仿制已不可行、且沒(méi)必要。對(duì)于后發(fā)工業(yè)化國(guó)家來(lái)說(shuō),從引進(jìn)消化吸收國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù)、或從分析國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)始,再到改進(jìn)改型、再創(chuàng)新,是復(fù)雜工業(yè)品研發(fā)模式演進(jìn)必不可少、不可逾越的歷史發(fā)展階段,其作用是站在前人或巨人的肩膀上,鍛煉研發(fā)隊(duì)伍,提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。
圖4 逆向設(shè)計(jì)在系統(tǒng)工程實(shí)體V模型中的體現(xiàn)
對(duì)于花了真金白銀買了國(guó)外產(chǎn)品的圖紙和專利技術(shù)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)的引進(jìn)消化吸收,不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為是逆向設(shè)計(jì)或逆向工程,而需要具體情況具體分析。對(duì)于只引進(jìn)、沒(méi)有或很少花精力消化吸收,相當(dāng)于省卻了“原準(zhǔn)法”開(kāi)始階段低水平的逆向設(shè)計(jì),說(shuō)白了是半路起家、囫圇吞棗的抄,這只是沒(méi)走完正向設(shè)計(jì)的全過(guò)程全內(nèi)容的、低水平的正向設(shè)計(jì)。對(duì)于注重引進(jìn)之后的消化吸收再創(chuàng)新,由于和逃避技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的“原準(zhǔn)法”目的不同,這里一定包含了反推到需求的高水平的逆向設(shè)計(jì)活動(dòng)(如圖4綠色箭頭所示),特別是在消化吸收階段;而到了再創(chuàng)新階段,則是完整的正向設(shè)計(jì)過(guò)程。航空行業(yè)有兩個(gè)非常典型的引進(jìn)消化吸收的例子,一是上世紀(jì)七十年代引進(jìn)英國(guó)斯貝航空發(fā)動(dòng)機(jī),歷時(shí)30年到2003年完成國(guó)產(chǎn)化;一是上世紀(jì)九十年代從俄羅斯引進(jìn)蘇-27SK,歷時(shí)20年衍生出性能全新的殲-11B,兩者對(duì)比鮮明。其他行業(yè),高鐵是走引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新之路比較成功的案例,各種汽車生產(chǎn)線的引進(jìn)基本上是失敗案例。
圖5 以逆向設(shè)計(jì)為主線的現(xiàn)有技術(shù)分析示意流程
對(duì)于自主研發(fā)創(chuàng)新模式下的分析國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品,本質(zhì)上和引進(jìn)消化吸收模式中的消化吸收是一致的,差別只是在,一個(gè)是自己做飯、找米下鍋,另一個(gè)是花錢買飯,別人把飯端到眼前。所以,現(xiàn)有技術(shù)分析(見(jiàn)圖5泳道圖示例流程)包含了比引進(jìn)消化吸收更高水平的逆向設(shè)計(jì)活動(dòng)(如圖4黃色箭頭所示),而且是在更大的自主研發(fā)創(chuàng)新模式的正向設(shè)計(jì)框架下的逆向設(shè)計(jì),不是一般的研發(fā)團(tuán)隊(duì)能干得了的。例如,中國(guó)在研發(fā)新一代戰(zhàn)斗機(jī)時(shí)肯定研究分析了國(guó)外同代型號(hào),國(guó)內(nèi)型號(hào)本身是正向設(shè)計(jì)過(guò)程,但看到國(guó)外型號(hào)的各種圖片、視頻、新聞報(bào)道,要反推其全面的性能指標(biāo)、作戰(zhàn)需求和使用場(chǎng)景。沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)上海開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)為開(kāi)發(fā)新一代智能數(shù)控機(jī)床i5,學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、算法和儀器進(jìn)行倒推和逆向工程時(shí)所采取的態(tài)度、方法和流程也是如此。
在微電子行業(yè),反向設(shè)計(jì)是描述集成電路設(shè)計(jì)方法的一個(gè)專有名詞,它是通過(guò)拍攝和放大已有芯片照片得到版圖的幾何圖形。而正向設(shè)計(jì)則是根據(jù)產(chǎn)品確定的指標(biāo)和要求,從電路原理或系統(tǒng)原理出發(fā),通過(guò)查閱相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn),利用已有知識(shí)和能力來(lái)設(shè)計(jì)模塊和電路,最后得到集成電路物理實(shí)現(xiàn)所需的幾何圖形。在本世紀(jì)初,微電子行業(yè)內(nèi)的大討論使大家認(rèn)識(shí)到,無(wú)論是低端芯片公司干的集成電路磨片、還是山寨電子公司干的PCB抄板,反向設(shè)計(jì)就是微電子行業(yè)發(fā)展的“興奮劑”,宏觀上對(duì)行業(yè)發(fā)展飲鴆止渴、扼殺創(chuàng)新,微觀上對(duì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的成長(zhǎng)無(wú)任何幫助,應(yīng)該摒棄。
在軟件行業(yè),逆向工程又稱反向工程,是指從可運(yùn)行的程序系統(tǒng)出發(fā),運(yùn)用解密、反匯編、系統(tǒng)分析、程序理解等多種計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)軟件的結(jié)構(gòu)、流程、算法、代碼等進(jìn)行逆向拆解和分析,推導(dǎo)出軟件產(chǎn)品的源代碼、設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)、算法、處理過(guò)程、運(yùn)行方法及相關(guān)文檔等。2007年初,最高人民法院的司法解釋為逆向工程正名,承認(rèn)了逆向工程技術(shù)用于學(xué)習(xí)研究的合法性。
從上面各行業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際情況可以看出,正向設(shè)計(jì)的對(duì)立面,即逆向設(shè)計(jì)/反向設(shè)計(jì)/反向工程/逆向工程等各種做法,有一些是現(xiàn)代產(chǎn)品研發(fā)中不可或缺的設(shè)計(jì)方法,有其特點(diǎn)、作用和價(jià)值,當(dāng)然要首先解決知識(shí)產(chǎn)權(quán)等法律和道德層面上的問(wèn)題。逆向的本意是自己在家里去努力理解對(duì)手怎么做,而后去再創(chuàng)新,絕對(duì)不是直接抄了低價(jià)賣。逆向工程在道德上是中性的,是工具性的,關(guān)鍵在于使用者人如何使用,尤其是是否符合既有的游戲規(guī)則。例如,近年來(lái),逆向設(shè)計(jì)法在飛機(jī)、汽車、工藝美術(shù)品和模具等由復(fù)雜的自由曲面拼接而成的產(chǎn)品模型制作和造型設(shè)計(jì)中逐漸走向成熟,由于技術(shù)難度和開(kāi)發(fā)成本較低,可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程、縮短開(kāi)發(fā)周期,并為正向設(shè)計(jì)累計(jì)經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然,作為一種設(shè)計(jì)方法,逆向設(shè)計(jì)也有其缺點(diǎn),例如無(wú)法復(fù)制技術(shù)含量等能力因素,“原準(zhǔn)”產(chǎn)品的問(wèn)題缺陷大多遺傳下來(lái)、往往質(zhì)量比被復(fù)制的“原準(zhǔn)”產(chǎn)品更差,貽誤自主研發(fā)能力的增長(zhǎng)速度,對(duì)企業(yè)進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng)不利,而且會(huì)涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)等問(wèn)題。
從上面的分析,可以看出,正向設(shè)計(jì)有高低之分(是引進(jìn)還是原始創(chuàng)新),逆向設(shè)計(jì)也有高低之分(是反推設(shè)計(jì)、還是反推需求),現(xiàn)代復(fù)雜產(chǎn)品的逆向設(shè)計(jì)同樣要遵循系統(tǒng)工程方法和過(guò)程;我國(guó)武器裝備等復(fù)雜工業(yè)品的研發(fā)模式經(jīng)歷由低端向高端演化的過(guò)程,每個(gè)歷史時(shí)期的研發(fā)模式都可以說(shuō)是正向設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)混合應(yīng)用的模式。隨著知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的理念日益鞏固,正向設(shè)計(jì)的主戰(zhàn)場(chǎng)已在中國(guó)拉開(kāi)。
既然如此,為什么正向設(shè)計(jì)與逆向設(shè)計(jì)之間還會(huì)有綱與目、體和用的正統(tǒng)之爭(zhēng)?為什么現(xiàn)在要大力提倡建設(shè)正向設(shè)計(jì)能力?為什么高水平的正向設(shè)計(jì)能力建設(shè)要強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)工程的綱領(lǐng)性作用?對(duì)逆向設(shè)計(jì)不是一棒子打死、而采取兼收并蓄的包容態(tài)度?讓我們回歸設(shè)計(jì)的本源,探一究竟。
3 回歸本源
設(shè)計(jì)是人類為實(shí)現(xiàn)某種特定目的(即將客觀需求轉(zhuǎn)化為滿足該需求的人工系統(tǒng),包括人工物理系統(tǒng)和人工抽象系統(tǒng))而進(jìn)行的創(chuàng)造性活動(dòng)。需求是設(shè)計(jì)的源動(dòng)力,設(shè)計(jì)的本質(zhì)是創(chuàng)新,是創(chuàng)造一種人類更加合理的生存方式(包括生產(chǎn)、生活和交流方式等),設(shè)計(jì)的最終目的是人、自然與社會(huì)這一復(fù)雜巨系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展和進(jìn)化。所以,當(dāng)一個(gè)設(shè)計(jì)活動(dòng)、設(shè)計(jì)模式、設(shè)計(jì)方法的最終目的不是為了創(chuàng)造和創(chuàng)新,那么這種“設(shè)計(jì)”活動(dòng)、模式、方法就不是真正的設(shè)計(jì)。
之所以國(guó)外產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)的各家各派中沒(méi)有與“正向設(shè)計(jì)”相對(duì)應(yīng)的術(shù)語(yǔ)概念(但并不意味著國(guó)外沒(méi)有基于正向設(shè)計(jì)理念的產(chǎn)品研發(fā)實(shí)踐,恰恰相反,這樣的實(shí)踐在發(fā)達(dá)國(guó)家是常識(shí)),“正向設(shè)計(jì)”這一術(shù)語(yǔ)之所以具有中國(guó)特色,只有中國(guó)存在正向設(shè)計(jì)與逆向設(shè)計(jì)的正統(tǒng)之爭(zhēng),這和作為后發(fā)工業(yè)化國(guó)家的中國(guó)的現(xiàn)實(shí)狀況直接相關(guān),即一方面上世紀(jì)引進(jìn)消化測(cè)繪仿制等“拿來(lái)主義”的發(fā)展模式和研發(fā)模式強(qiáng)化了產(chǎn)業(yè)實(shí)踐和工程教育的科技人員畏于創(chuàng)新的保守心態(tài),另一方面我們?nèi)狈φ_的義利觀,尚未完全擺脫急功近利的發(fā)展思路(如圖6所示)。
圖6 由制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的內(nèi)部困難、核心問(wèn)題和根本原因?qū)С稣蛟O(shè)計(jì)體系和能力建設(shè)需求
正因?yàn)槿绱?正向設(shè)計(jì)的定義以及安世亞太提出的正向設(shè)計(jì)咨詢體系,強(qiáng)調(diào)自主創(chuàng)新是目標(biāo)、系統(tǒng)工程是核心。這樣的定義,區(qū)分和排除了中國(guó)工業(yè)化進(jìn)程中特別是上世紀(jì)七八十年代部分工業(yè)品用真金白銀買了圖紙和專利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)的引進(jìn)消化吸收或照搬照抄的低級(jí)的“正向”設(shè)計(jì)模式。
正因?yàn)槿绱?正向設(shè)計(jì)的定義里提出,“不以仿制抄襲山寨為目標(biāo)”這一否定的說(shuō)法(給概念術(shù)語(yǔ)下定義的方法和原則中有一條要求“正確使用否定定義”),是要強(qiáng)調(diào)正向設(shè)計(jì)的反面是具有道德和法律問(wèn)題的仿制抄襲山寨,而不是字面上反義、實(shí)際中性的“反向設(shè)計(jì)”、“逆向設(shè)計(jì)”、“逆向工程”。從這個(gè)意義上說(shuō),正向設(shè)計(jì)對(duì)內(nèi)不但是中國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)和實(shí)施中國(guó)制造2025的必由之路,對(duì)外也是洗刷眾多行業(yè)發(fā)展原罪、重建市場(chǎng)信任、經(jīng)濟(jì)全球化環(huán)境下樹(shù)立守規(guī)則負(fù)責(zé)任大國(guó)形象的必然選擇。
正因?yàn)槿绱?我們?cè)凇稙槭裁垂I(yè)再設(shè)計(jì)是現(xiàn)階段的突破口?——試論制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的路徑選擇》一文中提出,符合科學(xué)發(fā)展觀的中國(guó)三階段創(chuàng)新路線圖應(yīng)該是“經(jīng)濟(jì)實(shí)力->技術(shù)實(shí)力->科技實(shí)力->科學(xué)實(shí)力”的可持續(xù)發(fā)展路徑,其基本戰(zhàn)略就是盡快擺脫山寨經(jīng)濟(jì),循序漸進(jìn)地向日、美、歐學(xué)習(xí)產(chǎn)品創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)創(chuàng)新。即建設(shè)正向設(shè)計(jì)能力,是一個(gè)長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐的積累過(guò)程,兼收并蓄,綱舉目張,逐步由低端走向高端。
正向設(shè)計(jì)體系建設(shè)由低端向高端的能力成熟度提升過(guò)程,以系統(tǒng)工程為框架,以設(shè)計(jì)制造一體化為指引方向,從沒(méi)按系統(tǒng)工程過(guò)程的低水平“正向”設(shè)計(jì),到系統(tǒng)工程過(guò)程、模型、方法指導(dǎo)的產(chǎn)品正向設(shè)計(jì),再到系統(tǒng)工程過(guò)程、模型、方法指導(dǎo)的工藝正向設(shè)計(jì)和材料正向設(shè)計(jì),最后到基于系統(tǒng)工程框架的、實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)制造一體化的、整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)全生命期的正向設(shè)計(jì)。
這樣的正向設(shè)計(jì)體系堅(jiān)持站在系統(tǒng)的高度把握整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和制造過(guò)程,從系統(tǒng)科學(xué)的角度分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品材料的關(guān)系,冷加工與熱制造并重,使產(chǎn)品物化過(guò)程確認(rèn)的技術(shù)內(nèi)容與虛擬化邊界條件互為補(bǔ)充及時(shí)驗(yàn)證,使設(shè)計(jì)與工藝、設(shè)計(jì)與制造之間不再是因果與順序關(guān)系而是互為激勵(lì)的活系統(tǒng)(如圖6所示)。
這樣的正向設(shè)計(jì)體系與安世亞太倡導(dǎo)的精益研發(fā)體系互相補(bǔ)充、相得益彰(如圖7所示)。精益研發(fā)體系是面向企業(yè)研發(fā)體系建設(shè)的路線圖指南,全面系統(tǒng)、體系完整;而正向設(shè)計(jì)體系從產(chǎn)品全生命期的角度出發(fā),以系統(tǒng)工程為框架,以工程仿真和技術(shù)創(chuàng)新為使能技術(shù),分別用價(jià)值、功能和能量的觀點(diǎn)把握整個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和制造過(guò)程,聚焦設(shè)計(jì)、專注集成。圖7中的工業(yè)再設(shè)計(jì)是正向設(shè)計(jì)解決方案體系中的業(yè)務(wù)場(chǎng)景之一,是指對(duì)于處于成熟期(技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化S曲線的第三階段)的工業(yè)品或技術(shù)系統(tǒng),采用突破性的新技術(shù)、新工藝或新材料,不改變?cè)挟a(chǎn)品的功能和用途,站在系統(tǒng)的高度、從需求本源、以效法自然的方式探索設(shè)計(jì)的本質(zhì),用價(jià)值的觀點(diǎn)、功能的觀點(diǎn)和能量的觀點(diǎn)把握整個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和制造過(guò)程,利用仿真優(yōu)化等技術(shù)和精密鑄造、增材制造等工藝重新審視和改進(jìn)原有設(shè)計(jì),拓展設(shè)計(jì)自由度,以實(shí)現(xiàn)再設(shè)計(jì)后的產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造和使用階段結(jié)構(gòu)和材料的最佳組合,進(jìn)而拓展該類技術(shù)系統(tǒng)沿S曲線進(jìn)化的自然極限。
圖7 安世亞太倡導(dǎo)的精益研發(fā)體系與正向設(shè)計(jì)/工業(yè)再設(shè)計(jì)體系的關(guān)系及其在推進(jìn)實(shí)施《中國(guó)制造2025》中的位置
這樣的正向設(shè)計(jì)體系不是為了創(chuàng)立一種類似于公理化設(shè)計(jì)、TRIZ、QFD、健壯設(shè)計(jì)(或稱魯棒設(shè)計(jì)、穩(wěn)健設(shè)計(jì),robust design)、DFSS等的全新設(shè)計(jì)方法。上述這些方法都是成熟的設(shè)計(jì)方法和工具,都是產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)和正向設(shè)計(jì)體系工具箱的各種工具,它們單獨(dú)拿出來(lái),都沒(méi)法在圖7擺上自己位置。而需要一個(gè)框架把它們之間的關(guān)系和位置找出來(lái),這個(gè)框架就是系統(tǒng)工程;需要一個(gè)體系把它們面對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品和系統(tǒng)的改進(jìn)改型、技術(shù)研發(fā)和原創(chuàng)設(shè)計(jì)等各種場(chǎng)景的應(yīng)用過(guò)程、切換步驟和注意事項(xiàng)找出來(lái),這個(gè)體系就是正向設(shè)計(jì)體系。
這樣的正向設(shè)計(jì)體系是給安世亞太由工業(yè)軟件公司向工業(yè)軟件和工業(yè)品設(shè)計(jì)公司轉(zhuǎn)型的一項(xiàng)新業(yè)務(wù)下定義,要能明確這個(gè)新業(yè)務(wù)的內(nèi)涵本質(zhì)和外延邊界,要能回答與傳統(tǒng)各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)類型、各種設(shè)計(jì)方法和工具的關(guān)系是什么、哪些工業(yè)品需要再設(shè)計(jì)、面向各種應(yīng)用場(chǎng)景給客戶-企業(yè)-行業(yè)乃至國(guó)家?guī)?lái)的價(jià)值是什么等問(wèn)題。
回歸本源。為應(yīng)對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中對(duì)自主創(chuàng)新的強(qiáng)烈需求,并為《中國(guó)制造2025》中的設(shè)計(jì)制造一體化提供可落地實(shí)施的解決方案,在為《中國(guó)制造2025》中的研發(fā)設(shè)計(jì)提供精益研發(fā)解決方案的基礎(chǔ)上,安世亞太公司分析、總結(jié)和提煉中國(guó)工業(yè)化進(jìn)程中的各行業(yè)復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn),正本清源,給出了正向設(shè)計(jì)具有時(shí)代意義的全新定義,并提出正向設(shè)計(jì)解決方案體系。
4 結(jié)語(yǔ)
設(shè)計(jì)的最終目的是人、自然與社會(huì)這一復(fù)雜巨系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展和進(jìn)化。站在人、自然與社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展和進(jìn)化的高度看待正向和逆向,會(huì)得出一些有益的結(jié)論。無(wú)論是工程科學(xué)的人與自然和人造物的關(guān)系,還是心理學(xué)的人與自己的關(guān)系、管理學(xué)的人與人的關(guān)系,其中正向與逆向、正向與負(fù)面、積極與消極之間的關(guān)系不是非此即彼的對(duì)立關(guān)系,而是包容和接納的關(guān)系。之所以是前者包容接納后者、而非相反,是因?yàn)檎蚝头e極代表了人造物和人的個(gè)性發(fā)展的由低級(jí)到高級(jí)、由幼稚到成熟的進(jìn)化方向。
正向設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)說(shuō)的是人與人造物之間的關(guān)系,其中的正向、逆向是人認(rèn)識(shí)和改造人造物的過(guò)程中的做事步驟,實(shí)質(zhì)是分析問(wèn)題解決問(wèn)題的思維步驟,逆向之所以(有時(shí)候是)負(fù)面,是因?yàn)槟嫦虻膶?duì)象是別人的東西、而且這時(shí)逆向的目的是不勞而獲坐享其成、而不是站在前人或巨人的肩膀上后發(fā)超越。而心理學(xué)的教練技術(shù)中的正向積極與負(fù)面消極說(shuō)的是人與自己內(nèi)心、人與人(首先是人與自己內(nèi)心)之間的關(guān)系,其中的正向、負(fù)面是人看清認(rèn)識(shí)自己的過(guò)程中的各種情緒的相互作用,那些難過(guò)悲傷憤怒郁悶的情緒之所以被認(rèn)為是負(fù)面消極,是因?yàn)檫@些情緒被用來(lái)襯托那些積極正向情緒的高大上,這時(shí)這些負(fù)面消極情緒的歸宿是要被壓抑乃至消滅的。人與物的關(guān)系和人與人的關(guān)系,這兩者有異曲同工之妙。
不唯一處有創(chuàng)新,人生而不同,關(guān)注于人的潛力發(fā)揮與個(gè)性發(fā)展,進(jìn)而提升組織效率,是人和組織的進(jìn)化方向;人的需求是無(wú)限發(fā)展的,只有以正向設(shè)計(jì)順應(yīng)需求的無(wú)限發(fā)展,人造物的世界才充滿多樣性、并顯得可愛(ài)。
最后,如果正向設(shè)計(jì)作為一種設(shè)計(jì)活動(dòng),可以翻譯成systematic forward design;如果正向設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)方法和解決方案體系,可以翻譯成forward design methodologies/solutions based on systems engineering。可以用這兩種翻譯把中國(guó)人強(qiáng)調(diào)的正向設(shè)計(jì)解釋給外國(guó)人聽(tīng)。
致謝
感謝崔曉琰、章建國(guó)兩位同事對(duì)本文的貢獻(xiàn)。感謝北京聯(lián)訊動(dòng)力林雪萍總的對(duì)本文的指正和完善。
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