新智造工业设计支撑制造业转型探析
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【摘要】面向未来，作为制造业发展的先导产业，工业设计适应和引领全球制造业智能化、绿色化和服务化，发展出智能设计、并行设计、创新设计等新功能新业态。宁波工业设计起步较早，但工业设计产业发展与宁波制造大市地位不匹配，功能单一的工业设计无法适应宁波未来制造业急速演变的工业化需求。围绕提升制造业创新设计能力，通过提升设计基础创新能力，加强设计创新载体建设，促进工业设计生态生长等举措，将有力地促进宁波制造业转型升级。
【关键词】工业设计；新智造；制造业；转型升级
工业设计是制造业的先导环节，位于价值链的起点，处于创新链的源头，是提高产品附加值，提升产业链和价值链，推动高质量发展的重要路径和有效手段。全球制造业的智能化、绿色化和服务化发展，使得工业设计成为引领未来制造业转型升级的新引擎。
一、工业化与工业设计的发展
（一）工业设计定义演变
国际工业设计协会理事会（ICSID）在1970年首次为工业设计制订了第一个官方性的定义，此后又分别在1980年、2006年以及2015年进行三次修改，对工业设计活动的理解不断加深。传统工业设计的核心是产品设计，是一种根据产业状况以决定制作物品之适应特质的创造活动（IC-SID，1970）。适应物品特质，是着眼于物品的结构与机能，并使抽象的概念系统化，完成统一而具体化的物品形象。进入现代工业社会，设计所带来的物质成就及其对人类生存状态和生活方式的影响是过去所有时代都无法比拟的。现代工业设计是包含运用一切现代化手段进行生产和服务的设计过程，其目的是确立产品材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工、装饰等多向度的品质、过程、服务及其整个生命周期系统，设计既是科技人性化创新的核心因素，也是文化与经济交流至关重要的因素（ICSID，1980、2006年）。进入全球竞争时代，工业设计引导创新、促发商业成功及提供更好质量的生活，成为制造业竞争的源泉和核心动力。面向未来，作为制造业发展的先导产业，（工业）设计将创新、技术、商业、研究及消费者紧密联系在一起，共同进行创造性活动、并将需解决的问题、提出的解决方案进行可视化，重新解构问题，并将其作为建立更好的产品、系统、服务、体验或商业网络的机会，提供新的价值以及竞争优势（ICSID，2015年）。
（二）工业化与工业设计功能演变
工业设计与工业化相伴而生，其发展面貌随着产业结构、经济结构、生产关系和社会服务形态变化而变，又与社会思想、文化形态和审美意识等密切相联。从经济关系来看，工业设计活动通过不断地发展进步以适应和满足工业生产的需要，但工业设计产业发展的不充分也会制约工业发展。1.前两次工业革命使机器成为工业生产中的新成员，大规模机械生产逐渐取代手工生产，以产品设计为核心，按照预先制定的设计和生产标准化从传统手工艺训练分离。以往以经验性、整体性把握事物，以及产品中技术与艺术、功能与形式之间建立的和谐关系被强大的技术力量所动摇。工业设计的“内生化”和渐进自发性是现代生产力飞跃和社会关系决定性转变的结果。2.第三次工业革命使劳动分工愈发细密，工业设计由机械化向信息化迈进。CAID-CAE-CAM的技术平台一体化，促进工业设计走向高度综合，机电一体化和信息电子产品等领域的工业设计成为当今工业设计的主流。产品创新、外观美观、使用便利、生态环保等综合性因素被考虑在内，工业设计向高端综合设计服务转变，设计师逐渐成为一种相对独立的职业，以创意为核心、以科技为支撑的文化创意产业快速发展。3.以智能技术、大数据分析技术和物联网的应用为标志的第四次工业革命把人类带入个性化、网络化、智能化的生产时代，设计师运用计算机设计、增材制造、合成生物学、材料工程学等多学科手段，结合人工智能、大数据等信息技术的应用，彻底打破制造业和大规模生产的严格标准控制，使得产品设计、工艺和工装设计实现了关联设计和并行协同，并发展出预测式设计。中国工业设计的发展晚于欧美及日本等工业化起步较早的发达国家。1977年6月，经国家第一机械工业部批准在湖南大学成立“机械造型及制造工艺美术研究室”，邀请了日本工业设计专家举办工业设计培训班，并建立了国内最早的人机工程实验室。1979年，中国工业美术协会成立。因此，在新中国成立到改革开放前这一相当长的历史时期，中国工业设计规模化实践几乎为零，发展呈现出设计理论和设计教育领先于业界实践的状态。改革开放后，从来料加工OEM到ODM，再到完全自主品牌的OBM，工业设计随着工业化进程而快速发展起来。
二、制造业转型升级方向
（一）智能化
智能化是制造业未来发展的重要方向，随着美国“工业互联网”和“新一代机器人”为特征的智能制造战略布局、德国“工业4.0”计划、欧盟“2020增长战略”等以先进制造业为核心的“再工业化”国家战略的提出，智能制造已成为各国发展先进制造业的制高点。以人工智能等新技术作为技术动力，以制造全流程和产品全生命周期为作用对象，以实现自适应能力和人机交互功能为必要条件，以工业互联网作为制造业智能化连接方式，以产品智能化、装备智能化、生产方式智能化、管理智能化、服务智能化等为基本表现形式，制造业智能化将推动制造业生产方式变革，促进全球供应链管理创新，引领制造业服务化转型和重塑制造业竞争优势。
（二）绿色化
长期的工业实践证明对生态环境的巨大影响。当前，实施“绿色经济”变革，加快绿色发展，打造资源节约和环境友好型社会已成为众多国家发展战略。制造业绿色化是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品全生命周期中，达到对环境的影响最小，资源利用效率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。以绿色集成技术为核心，将知识系统、模糊系统和神经网络等人工智能技术植入绿色制造开发中，借助计算机辅助绿色产品设计系统、绿色工艺规划系统、绿色制造决策系统、产品生命周期评估系统等支撑系统，充分运用精益生产、虚拟制造、增材制造、纳米制造、快速原型零件制造技术等新型制造技术，从而提高产品绿色性，加快提升企业绿色生产力，冲破发达国家绿色壁垒，更好地参与全球竞争。
（三）服务化
制造业服务化是基于制造业的服务和面向服务的制造的融合，是基于生产的产品经济和基于消费的服务经济的融合，是制造业适应新的竞争环境、通过增强产业链各环节的服务功能提升企业竞争力的重要途径。制造业企业从大批量产品制造向“技术+管理+服务”的转型中创造了新的价值，服务价值的产品化不仅提升了企业对其市场需求把握的准确性和市场响应速度，进而重新定义了产品和质量标准、优化业务流程，并建立与由生产性制造转向服务型制造相匹配的组织结构。近年来，随着5G、大数据、人工智能等新一代信息通信技术与工业互联网融合创新不断深入，工业互联网应用场景不断拓展深化，网络协同设计、网络协同制造、设备远程运维、智能质量检测等服务型制造新业态新模式不断涌现。工业互联网推动制造企业服务内容个性化、服务方式智能化以及制造服务业态高端化。
三、新智造背景下工业设计的发展趋势
（一）以数据驱动为核心的智能设计
智能、互联是新一轮工业革命的本质特征，而数字技术是其最核心的内容。数字技术在制造业中的广泛应用，使得新型制造模式和业态快速发展，对工业设计提出新的需求，进一步加快了设计服务与制造业融合发展进程。应用更智能的CAID技术、人机交互及耦合技术、神经网络技术、虚拟仿真技术、感性意向设计技术等技术，提升设计创新能力和智能化水平，推动以用户为中心的数据驱动设计与制造企业的嵌入式合作，促进工业设计向高端综合设计服务转型。
（二）基于知识协同和集成的并行设计
利用现代计算机技术、现代通信技术和现代管理技术，运用面向制造（DFM）、面向装配（DFA）、面向维修（DFS）的设计方法以及集成CAD/CAM、产品信息集成（PDM）等技术，通过分布在不同部门、具有不同领域知识专家群组协同合作，打破传统产品串联设计方式，并行地、集成地、一体化地进行产品设计，使产品开发一次成功，缩短产品开发周期，提高产品质量，降低产品成本，实现增强企业竞争能力的目的。
（三）新材料新工艺条件下的创新设计
材料与工艺是工业设计发展的物质基础和技术保障，新材料和新工艺对产品的功能和形态美学等方面有着重要作用。后工业时代的产品日益趋向多样化，设计师借助信息技术手段，以用户体验、用户参与为核心，采用新材料、新方法、新技术，创造性地设计出对环境友好，又具有新颖性、创造性和实用性的新产品，推动产品个性化、差异化、人性化发展以满足人们的需求。通过创新设计可以拉动创新，而创新又拉动了技术升级，反过来对新材料的应用、新工艺的开发都有带动作用。
四、宁波提升制造业设计能力的对策建议
（一）提升设计基础创新能力
加强制造业设计规范、标准、管理、验证等基础创新能力建设，加大对工业设计软件基础研究与行业应用支持。制定制造业设计问题清单，利用“揭榜挂帅”机制，结合产业大脑建设，发挥工业设计与技术创新、标准建设高度耦合关联的特性，面向高端装备、新材料、智能家电、高性能医疗器械、智能网联汽车等先进制造业领域，引导制造企业积累设计基础数据，强化产品功能性、环保性、可靠性等标准建设，重点在信息交互、用户体验、运行维护等方面形成高水平设计标准体系。强化工业设计与新兴产业深度融合，突出绿色设计导向，推动智能设计和集成创新。支持工业技术软件化，推动先进适用的设计软件开发，将工业设计软件关键核心技术攻关和关键设计软件开发纳入宁波科技创新重点专项。加快人工智能、工业互联网等技术在重点行业推广应用，开展行业领军企业汇集设计类经验、知识、算法等试点示范工作，形成工业技术，封装设计组件，研发工业APP，对这类企业实施的工业设计引领创新与转化应用项目给予支持。
（二）加强设计创新载体建设
实施产业集群设计创新能力提升工程，依托制造企业建立以工业设计中心（研究院）为核心载体的工业设计创新体系。围绕家电、文具、模具、家具、服饰、针织、五金工具、塑料制品、气动元件等在国内外具有较高知名度的特色产业集群，推动设计机构、设计企业走进产业集群，建立产业集群设计服务中心，与制造企业开展对接合作，完善设计服务网络，支持各行业建立工业设计需求服务资源池，鼓励引入和大力应用工业设计，对中小微制造企业实施的产品差异化、品牌个性化等增强核心竞争力的工业设计应用项目给予支持，引领优势传统产业转变增长方式。支持制造企业设立工业设计中心，加大对国家级、省市级企业工业设计中心建设支持力度。鼓励行业龙头企业争创国家级工业设计研究院，对经认定为国家级、市级工业设计研究院给予支持，支持制造企业开放设计中心业务，提升对外服务能力。以工业设计研究院和企业工业设计中心为主要依托，搭建设计创新智库咨询服务体系，鼓励开展工业设计咨询服务以及行业前瞻性研究，健全工业设计研究服务体系。
（三）促进工业设计生态生长
加强知识产权保护和运用，完善设计人才培养模式，引导专业设计机构组织创新、业态融合和工业设计平台化发展，加快推动工业设计产业转型升级。鼓励有条件的地区和园区探索建立知识产权快速维权机制和知识产权成果转化平台，支持工业设计知识产权优先审查。在工业设计知识产权密集地区建立知识产权快速维权机制。加强设计类评奖、大赛、展览的知识产权保护。顺应设计产业发展实际，探索新业态、新领域的外观设计保护，适当扩大外观设计专利权保护客体的范围。构建更多元化的人才培育体系，结合“新工科”建设，推广CDIO（构思—设计—实现—运作）工程教育模式，建设以工业设计为主题的产教融合机构，全面培养学生的策划能力、设计能力和团队协作能力。聚焦制造业培养交叉型、复合型设计人才，大力培育精益求精的工匠精神。支持重点制造业龙头骨干企业、工业设计中心、机构、院校等联合发起成立工业设计领域人才联盟，形成制造业重点产业人才集群。引导设计机构创新组织形式，支持工业设计企业开展“设计+科技+文化+商业”的集成创新，推动设计服务从产品设计拓展到系统设计、服务设计、生态设计等领域，加快工业设计与互联网、大数据、人工智能技术的融合，推动设计创新与智能制造、个性化定制融合，构建与制造业协同发展的设计生态。探索工业设计服务企业新模式，鼓励设计企业与制造业企业采取销售提成、项目股权、战略伙伴等合作模式，共享设计成果产业转化利益，提升设计服务价值。
作者:陈博 单位:中电时空（北京）信息技术研究院
