增强竞争力，而应当是生产别人所不能生产的产品。”这个观点对于希望创名牌的企业，十分重要。比如， 中国的三鹿乳业集团所生产的三鹿牌奶粉，用添加三聚氰胺来降低成本，获得巨大利润并迅速扩张，但是 饮用这种奶粉导致要幼儿得了肾结石等病患，不仅有关人员受到严厉的刑事制裁，企业也就此倒闭。有许 多中药，在疗效上没有科学依据，靠大牌明星在电视上做广告促进营销，从根本和长远看，是不可能有竞 争力的。有疗效的药品，不需要在电视台上做广告。药品在电视上由明星做广告，是中国特色。所谓别人 不能生产的产品，就是前面讨论的满足现在不能满足的需求，特别是功能上的需求，这就要创新。有人喜 欢说“创新设计”这个词，在他们心目中，还有“不创新”的设计。不创新的设计，不能满足新的功能和 质量需求的设计，没有竞争力。现代设计认为：创新是设计的灵魂。 “中国制造”能够这样高速发展，说明中国的制造业不是没有竞争力。但是这个竞争力来源于廉价劳 动力、廉价资源（包括土地、建筑、原料、能源）和廉价的环境污染，或者说，来源于低成本的竞争力。 竞争结果是工业发达国家企业都把制造厂搬到中国，然后又将产品卖到全世界去赚钱，中国变成了世界的 车间。依靠这种低成本竞争力要素来竞争的结果是很残酷的。比如，江南著名的风景地太湖，过去有一首 歌，唱的是：“太湖美，太湖水，…。”但是现在大湖已经被污染到不堪。2007年上半年，曾经发生太湖 水质坏到使无锡市断水数天的事故。能源需求激发疯狂开采，导致煤矿矿难不断，于是有所谓“血染的煤” 的说法。二氧化碳排放，中国已经位居世界第二，仅次于美国。这样的经济发展，显然不可持续。而且一 旦工资提高，能源和原材料涨价，人民币升值，或者是外国政府征收高额进口税实施贸易保护，这种竞争 优势很快就会失去。 现代设计的竞争属性，说明只有经过设计，才能采用此前未曾用过的知识，满足现有产品所不能满足 的需求。设计是一条将未能满足的需求和此前未曾用过的知识联系在一起的纽带。没有设计，未能满足需 求和未曾用过知识的结合是不可能的：只有正确设计，才有成功创新。 现有产品所不能满足的需求，可能有很多方面。但是构成设计竞争力的主要方面，即现代设计首先要 关注的是满足功能方面的需求。没有功能，就没有产品。约束条件是必须满足的，但是要在实现功能的前 提下满足，没有功能也就不需要满足约束条件了。比如，汽车要满足排放法规的要求，对于排放的限制也 越来越严厉，但是用户不会为了满足排放法规要求去买车，不开车就没有排放问题。质量是功能保持性的 度量，也是对设计竞争力的一种检验。德国和日本的产品之所以誉满全球，不能不归功于其高超的质量。 但是，无论如何，质量总是从属于功能；没有功能，就没有质量。 中国曾经在很长一个时期在全国强调产品的质量，推行所谓的全面质量控制(TQC),希望把东西“做” 得尽可能地好，这是引进的概念，主要是从日本。因为照猫画虎和填补空白是中国制造业的文化和追求， 自然就将注意力完全放在“做”字上面，也就是加工和对加工的管理。其实即使百分之百“做”得和人家 一样，也只是一只猫，并不能形成全球经济一体化时代的竞争力。同样做一只猫，也可以有不同办法，设 计阶段一项重要任务就是选择最能够达到要求的方法来实现需要的性能。单纯追求照猫画虎地“做”的质 量使得失去选择最适合自己的方法达到目标的机会。比如，加工某一个模仿国外技术的零件，有两种选择： 一是买国外用的加工机床和国外的工艺技术，二是设计一个工艺过程用自己的机床和自己的技术加工。许 多企业都是选择前一种方案。其实在上世纪80年代，许多日本学者都在反思日本追求“做”得好而缺乏性 能创新意识的问题，中国却大张旗鼓地追随别人正在反思的足迹。制造业产能过剩，而用户对产品功能的 需求又是在不断发展之中，人们总是追求更好的东西，于是竞争就围绕着谁能够率先发现这些需求，谁能 够通过精心设计、生产出满足这些需求的新产品进行着。 发现需求，分析需求和选择需求，是实现设计竞争力的非常重要的环节，传统上总是由营销人员来进 行这项工作。现代设计则要求由设计工程师会同营销人员来完成。关于需求在设计中的位置，将在第三 章中进一步讨论。 2.以知识为基础和以获取新知识为中心
8 增强竞争力，而应当是生产别人所不能生产的产品。”这个观点对于希望创名牌的企业，十分重要。比如， 中国的三鹿乳业集团所生产的三鹿牌奶粉，用添加三聚氰胺来降低成本，获得巨大利润并迅速扩张，但是 饮用这种奶粉导致婴幼儿得了肾结石等病患，不仅有关人员受到严厉的刑事制裁，企业也就此倒闭。有许 多中药，在疗效上没有科学依据，靠大牌明星在电视上做广告促进营销，从根本和长远看，是不可能有竞 争力的。有疗效的药品，不需要在电视台上做广告。药品在电视上由明星做广告，是中国特色。所谓别人 不能生产的产品，就是前面讨论的满足现在不能满足的需求，特别是功能上的需求，这就要创新。有人喜 欢说“创新设计”这个词，在他们心目中，还有“不创新”的设计。不创新的设计，不能满足新的功能和 质量需求的设计，没有竞争力。现代设计认为：创新是设计的灵魂。 “中国制造”能够这样高速发展，说明中国的制造业不是没有竞争力。但是这个竞争力来源于廉价劳 动力、廉价资源（包括土地、建筑、原料、能源）和廉价的环境污染，或者说，来源于低成本的竞争力。 竞争结果是工业发达国家企业都把制造厂搬到中国，然后又将产品卖到全世界去赚钱，中国变成了世界的 车间。依靠这种低成本竞争力要素来竞争的结果是很残酷的。比如，江南著名的风景地太湖，过去有一首 歌，唱的是：“太湖美，太湖水，…。”但是现在太湖已经被污染到不堪。2007 年上半年，曾经发生太湖 水质坏到使无锡市断水数天的事故。能源需求激发疯狂开采，导致煤矿矿难不断，于是有所谓“血染的煤” 的说法。二氧化碳排放，中国已经位居世界第二，仅次于美国。这样的经济发展，显然不可持续。而且一 旦工资提高，能源和原材料涨价，人民币升值，或者是外国政府征收高额进口税实施贸易保护，这种竞争 优势很快就会失去。 现代设计的竞争属性，说明只有经过设计，才能采用此前未曾用过的知识，满足现有产品所不能满足 的需求。设计是一条将未能满足的需求和此前未曾用过的知识联系在一起的纽带。没有设计，未能满足需 求和未曾用过知识的结合是不可能的；只有正确设计，才有成功创新。 现有产品所不能满足的需求，可能有很多方面。但是构成设计竞争力的主要方面，即现代设计首先要 关注的是满足功能方面的需求。没有功能，就没有产品。约束条件是必须满足的，但是要在实现功能的前 提下满足，没有功能也就不需要满足约束条件了。比如，汽车要满足排放法规的要求，对于排放的限制也 越来越严厉，但是用户不会为了满足排放法规要求去买车，不开车就没有排放问题。质量是功能保持性的 度量，也是对设计竞争力的一种检验。德国和日本的产品之所以誉满全球，不能不归功于其高超的质量。 但是，无论如何，质量总是从属于功能；没有功能，就没有质量。 中国曾经在很长一个时期在全国强调产品的质量，推行所谓的全面质量控制（TQC），希望把东西“做” 得尽可能地好，这是引进的概念，主要是从日本。因为照猫画虎和填补空白是中国制造业的文化和追求， 自然就将注意力完全放在“做”字上面，也就是加工和对加工的管理。其实即使百分之百“做”得和人家 一样，也只是一只猫，并不能形成全球经济一体化时代的竞争力。同样做一只猫，也可以有不同办法，设 计阶段一项重要任务就是选择最能够达到要求的方法来实现需要的性能。单纯追求照猫画虎地“做”的质 量使得失去选择最适合自己的方法达到目标的机会。比如，加工某一个模仿国外技术的零件，有两种选择： 一是买国外用的加工机床和国外的工艺技术，二是设计一个工艺过程用自己的机床和自己的技术加工。许 多企业都是选择前一种方案。其实在上世纪 80 年代，许多日本学者都在反思日本追求“做”得好而缺乏性 能创新意识的问题，中国却大张旗鼓地追随别人正在反思的足迹。制造业产能过剩，而用户对产品功能的 需求又是在不断发展之中，人们总是追求更好的东西，于是竞争就围绕着谁能够率先发现这些需求，谁能 够通过精心设计、生产出满足这些需求的新产品进行着。 发现需求，分析需求和选择需求，是实现设计竞争力的非常重要的环节，传统上总是由营销人员来进 行这项工作。现代设计则要求由设计工程师会同营销人员来完成[9]。关于需求在设计中的位置，将在第三 章中进一步讨论。 2. 以知识为基础和以获取新知识为中心
怎样才能够满足现有产品所不能满足的需求呢？那就是尝试此前没有用过的知识。这些知识是已有知 识，只不过在实现所期望的功能中没有被用过，或者虽然用过，但是没有成功，这就是以知识为基础或者 更确切地说，以已有知识为基础。不能设想一个人会没有任何依据地采取行动，人类总是根据自己的认识 去做自己认为正确的事。有几点需要说明：其一，已有知识是人类已经认识到的关于自然、社会、人文、 技术和工程等各方面客观规律的总和，对于设计所要的某一知识，设计者本人不一定知道，但是既然有人 知道，设计者总可以有办法得到。是否是已有知识，不以设计者本人是否掌握界定。设计者希望得到自己 不知道的已有知识，可以在分布式知识环境中通过知识服务解决，这将在后面讨论。其二，已有知识有早 已被认识和频繁使用过的和认识不久还较少被使用过的区别。设计中采用后者实现现有产品所不能满足的 功能，成功的机会较大，但是这不是绝对的。其三，通常认为新知识是未知的客观规律，获取新知识是科 学家的事。但是在设计中有一类客观规律是由设计 工程师来获取的，那就是某一知识的新应用是否能 以知识获取为中心的设计活动 够成功的知识，这也是不以人的主观意志为转移的 客观规律。采用新方法解决新问题以满足新的需求， 市场 是设计的精髓，而得到应用是否成功和如何能够成 功的认识，是设计要处理的事务的核心。所以说： 现代设计是以获取新知识为中心。 机 需要着重说明，设计是以获取新知识为中心的 如识获取是贵潭依的 (受过教青的人、教并、观件) 这个思想，传统上并不为人重视，因为中国制造业 在用产品的 性能表现 一直是以引进或者模仿来解决设计问题。但是即使 是引进和模仿，因为际遇不同，仍旧会遇到新的问 图5各种类型的知识获取。 题，因为不承认新知识获取对于设计的重要，东西 做出来了，功能和质量都不如人家，即所谓画虎不 成反类犬。如果为满足现有产品所不能满足的需求 而采用此前未曾用过的知识以参与竞争，不能依赖 引进也无可模仿，后果如何，不能由主观来臆斯， 丫工达植中释同和机 就必须通过新知识获取来回答上述问题。经常有一 种说法，叫做“知识创新”。当然可以有两种理解， 一是用知识来创新，这没有什么问题：另一是对知 识进行创新，这就违反了认识论的基本原理。知识 图6全生命周期设计对后设计知识的依被。 是人类对客观规律的认识，只能获取，不能创造。 设计是一个主观过程，拟制作的事物还不存在，在这个过程中要预先推测和估计事物生成以后可能通到的 情况和发生的变化，是不容易的。对于以物质功能为主的产品设计，已经有许多方法。如图5所示，有市 场态势调查，虚拟现实即数字仿真，物理模型试验，样机试验，在用产品功能表现数据采集等。因为要确 保全生命周期的功能，即质量稳定，在设计阶段预测产品在使用中功能的变化，是一项严重的挑战。特别 是在没长的使用期中，在不同的使用环境里，在不同使用水平的用户手里，究竞会发生什么事，实难预料。 比如，核电站核反应堆里工作的主冷却泵，要求60年安全使用，这60年的试验是很难做的。又比如，日 本的核电站原来是按照7.2级地震设计的，但是2011年来了9级地震，地震又引发了14米浪高的海啸， 核电站发生了严重损毁。应付挑战，可能的途径就是从已有产品在使用中功能表现的数据里获取知识，并 用这些知识修正仿真和试验的条件。不要忘记，仿真和试验设计（或者讲模型）都是建立在已有知识基础 上的，虽然已有产品与在设计产品（采用此前未曾用过的知识以满足此前未能满足的需求）之间有差别， 如果对在各种环境和使用水平上工作的已有产品全生命周期性能仿真与相关试验的结果，与在用产品实测 9
9 怎样才能够满足现有产品所不能满足的需求呢？那就是尝试此前没有用过的知识。这些知识是已有知 识，只不过在实现所期望的功能中没有被用过，或者虽然用过，但是没有成功，这就是以知识为基础或者 更确切地说，以已有知识为基础。不能设想一个人会没有任何依据地采取行动，人类总是根据自己的认识 去做自己认为正确的事。有几点需要说明：其一，已有知识是人类已经认识到的关于自然、社会、人文、 技术和工程等各方面客观规律的总和，对于设计所要的某一知识，设计者本人不一定知道，但是既然有人 知道，设计者总可以有办法得到。是否是已有知识，不以设计者本人是否掌握界定。设计者希望得到自己 不知道的已有知识，可以在分布式知识环境中通过知识服务解决，这将在后面讨论。其二，已有知识有早 已被认识和频繁使用过的和认识不久还较少被使用过的区别。设计中采用后者实现现有产品所不能满足的 功能，成功的机会较大，但是这不是绝对的。其三，通常认为新知识是未知的客观规律，获取新知识是科 学家的事。但是在设计中有一类客观规律是由设计 工程师来获取的，那就是某一知识的新应用是否能 够成功的知识，这也是不以人的主观意志为转移的 客观规律。采用新方法解决新问题以满足新的需求， 是设计的精髓，而得到应用是否成功和如何能够成 功的认识，是设计要处理的事务的核心。所以说： 现代设计是以获取新知识为中心。 需要着重说明，设计是以获取新知识为中心的 这个思想，传统上并不为人重视，因为中国制造业 一直是以引进或者模仿来解决设计问题。但是即使 是引进和模仿，因为际遇不同，仍旧会遇到新的问 题，因为不承认新知识获取对于设计的重要，东西 做出来了，功能和质量都不如人家，即所谓画虎不 成反类犬。如果为满足现有产品所不能满足的需求 而采用此前未曾用过的知识以参与竞争，不能依赖 引进也无可模仿，后果如何，不能由主观来臆断， 就必须通过新知识获取来回答上述问题。经常有一 种说法，叫做“知识创新”。当然可以有两种理解， 一是用知识来创新，这没有什么问题；另一是对知 识进行创新，这就违反了认识论的基本原理。知识 是人类对客观规律的认识，只能获取，不能创造。 设计是一个主观过程，拟制作的事物还不存在，在这个过程中要预先推测和估计事物生成以后可能遇到的 情况和发生的变化，是不容易的。对于以物质功能为主的产品设计，已经有许多方法。如图 5 所示，有市 场态势调查，虚拟现实即数字仿真，物理模型试验，样机试验，在用产品功能表现数据采集等。因为要确 保全生命周期的功能，即质量稳定，在设计阶段预测产品在使用中功能的变化，是一项严重的挑战。特别 是在漫长的使用期中，在不同的使用环境里，在不同使用水平的用户手里，究竟会发生什么事，实难预料。 比如，核电站核反应堆里工作的主冷却泵，要求 60 年安全使用，这 60 年的试验是很难做的。又比如，日 本的核电站原来是按照 7.2 级地震设计的，但是 2011 年来了 9 级地震，地震又引发了 14 米浪高的海啸， 核电站发生了严重损毁。应付挑战，可能的途径就是从已有产品在使用中功能表现的数据里获取知识，并 用这些知识修正仿真和试验的条件。不要忘记，仿真和试验设计（或者讲模型）都是建立在已有知识基础 上的，虽然已有产品与在设计产品（采用此前未曾用过的知识以满足此前未能满足的需求）之间有差别， 如果对在各种环境和使用水平上工作的已有产品全生命周期性能仿真与相关试验的结果，与在用产品实测 以知识获取为中心的设计活动 已有 知识 市场 态势 虚拟 现实 物理模型 试验 样机 知识获取是资源依赖的 试验 （受过教育的人、软件、硬件） 在用产品的 性能表现 图 5 各种类型的知识获取。 产品再使用过程中得到的知识 使用过程中得到的知识 最终设计 加工过程中得到的知识 概念 产品设计及 加工 销售、使用、 报废后 设计 加工工艺设计 过程 售后服务等 的处理 产品设计文件 产品加工文件 产品使用说明 产品报废处理指导 产品实现过程中 知识的流动 图 6 全生命周期设计对后设计知识的依赖
数据具有可参考性，那么用这种全生命周期性能仿真技术和相关试验预测在设计产品功能偏差的变化，也 就有了可参考性。所以已有产品在使用中功能表现数据的采集和处理，非常重要。所有设计后各个阶段得 到的知识，包括加工、装配、存储、运输、使用、维修以及报废后的处理等阶段，称为后设计知识获取， 见图6上面从右到左的箭头。 对于以社会功能为主的事物设计，难度更大，往往需要更长时间和更广泛的观察才能看到一个新的设 计在实施以后的效果，而且由于不同人群的期望与诉求不同，很难获取满足整个社会需求的设计知识。那 些认为知识可以创新的人，靠拍脑袋制定政策，无有不对社会造成严重损害的。 关于设计的一般过程，将在第四章讨论。 3.对分布式智力资源环境的依赖性。 现在制造业的竞争就是设计的竞争。文献[10,11]对于这一点说得很清楚，其中还讲到，竞争的焦点 是：率先引入最新技术，最短研发周期和最小研发成本。第一点已经讨论过了，后面两点也是显而易见。 如果几个企业都看到某个新的需求，都开始新产品研发，那么研发周期最短的必定先投放市场，而研发周 期长的则失去了商机。由于产品更新的周期越来越短，在研发成本上对企业产生了很大压力，其中包括知 识获取资源建设的投入，于是最小研发成本就成了设计竞争的另一个焦点。设计竞争在传统设计中也意味 着企业、地区乃至于国家如何应对设计资源建设的竞争。于是就产生了如何既能够充分获取知识但是又不 需要过多投入资源建设成本的问题。 设计是有风险的，风险来自两个方面：一是采用新知识在全生命周期中是否真能满足用户对性能的新 需求，满足全部约束条件：二是是否能用最小成本在最短期内得到所需要的新知识以完成要制作的事物， 在与其他竞争者在市场上竞争取胜。常常有这样的情况，当为某个设计投入资金建设获取知识的资源，还 没有建设好，设计任务就改变了。或者虽然为一个设计获取了所需要的知识，但是以后就没有用了，不仅 要继续投入维护费用，而且又要为下一代竞争投入新的资源建设资金。一方面要把对象设计得正确，这取 决于在设计阶段能够充分地获取新知识：另一方面则要尽可能少为建设和维护知识获取资源投入资金，这 两个要求看上去是矛盾的。一个有趣的例子：上世纪60年代到80年代，为了获取大型汽轮发电机组轴承 油膜震荡方面的知识，各大汽轮机厂都竞相建设大型轴承试验台，全尺寸的试验台轴承孔径要达到800m 以上，由一台汽轮机拖动才能够试验，还需要很大的厂房和辅助设施。仅仅日本的汽轮机厂就建设了大大 小小这样的试验台8个。到90年代，因为油膜震荡问题已经基本解决，这样的试验台在日本一个也找不到 了。英国有一个这样的试验台，拥有者愿意用1英镑出售给愿意买的人。 解决上述矛盾就成为提高设计竞争力不可回避的重要任务，尤其是像中国这样一个制造企业原来知识 获取资源非常贫乏的国家。问题的核心在于如何使已经有的资源得到更充分利用和在更充分利用中得到更 好的维护和发展。 知识获取是资源依赖的，这个问题在第五章中还将有更详细的讨论。为了对设计知识获取资源有具体 的了解，下面以制造业物质功能为主产品设计中的知识获取资源进行进一步的分析。如图5所示，即使是 已有知识的获取，从由企业内部获取来看，要有完善的知识管理制度、 长期积累和知识库：从由企业外部获取来看，要有能够提供知识服务 的资源和网络通信条件。新知识获取则更为复杂。关于市场的新知识 获取需要有市场信息采集网络和将信息处理为知识的资源，传统企业 一般都有自己的销售和维修网络，不过并不具备需求信息采集和知识 获取任务。虚拟现实或者称为数字仿真，需要有针对所需目的的仿真 软件和相应的硬件条件，更重要的是要有具有仿真能力的人。物理模 型试验要具备相应的试验台架，参数采集的传感器，信号传输和处理 图7现今世界上最大的客机A380。 系统，包括硬件和软件，当然更需要有能够设计、配置、操作试验的人。比如现今世界上最大的客机A380 10
10 数据具有可参考性，那么用这种全生命周期性能仿真技术和相关试验预测在设计产品功能偏差的变化，也 就有了可参考性。所以已有产品在使用中功能表现数据的采集和处理，非常重要。所有设计后各个阶段得 到的知识，包括加工、装配、存储、运输、使用、维修以及报废后的处理等阶段，称为后设计知识获取， 见图 6 上面从右到左的箭头。 对于以社会功能为主的事物设计，难度更大，往往需要更长时间和更广泛的观察才能看到一个新的设 计在实施以后的效果，而且由于不同人群的期望与诉求不同，很难获取满足整个社会需求的设计知识。那 些认为知识可以创新的人，靠拍脑袋制定政策，无有不对社会造成严重损害的。 关于设计的一般过程，将在第四章讨论。 3.对分布式智力资源环境的依赖性。 现在制造业的竞争就是设计的竞争。文献[10，11]对于这一点说得很清楚，其中还讲到，竞争的焦点 是：率先引入最新技术，最短研发周期和最小研发成本。第一点已经讨论过了，后面两点也是显而易见。 如果几个企业都看到某个新的需求，都开始新产品研发，那么研发周期最短的必定先投放市场，而研发周 期长的则失去了商机。由于产品更新的周期越来越短，在研发成本上对企业产生了很大压力，其中包括知 识获取资源建设的投入，于是最小研发成本就成了设计竞争的另一个焦点。设计竞争在传统设计中也意味 着企业、地区乃至于国家如何应对设计资源建设的竞争。于是就产生了如何既能够充分获取知识但是又不 需要过多投入资源建设成本的问题。 设计是有风险的，风险来自两个方面：一是采用新知识在全生命周期中是否真能满足用户对性能的新 需求，满足全部约束条件；二是是否能用最小成本在最短期内得到所需要的新知识以完成要制作的事物， 在与其他竞争者在市场上竞争取胜。常常有这样的情况，当为某个设计投入资金建设获取知识的资源，还 没有建设好，设计任务就改变了。或者虽然为一个设计获取了所需要的知识，但是以后就没有用了，不仅 要继续投入维护费用，而且又要为下一代竞争投入新的资源建设资金。一方面要把对象设计得正确，这取 决于在设计阶段能够充分地获取新知识；另一方面则要尽可能少为建设和维护知识获取资源投入资金，这 两个要求看上去是矛盾的。一个有趣的例子：上世纪 60 年代到 80 年代，为了获取大型汽轮发电机组轴承 油膜震荡方面的知识，各大汽轮机厂都竞相建设大型轴承试验台，全尺寸的试验台轴承孔径要达到 800mm 以上，由一台汽轮机拖动才能够试验，还需要很大的厂房和辅助设施。仅仅日本的汽轮机厂就建设了大大 小小这样的试验台 8 个。到 90 年代，因为油膜震荡问题已经基本解决，这样的试验台在日本一个也找不到 了。英国有一个这样的试验台，拥有者愿意用 1 英镑出售给愿意买的人。 解决上述矛盾就成为提高设计竞争力不可回避的重要任务，尤其是像中国这样一个制造企业原来知识 获取资源非常贫乏的国家。问题的核心在于如何使已经有的资源得到更充分利用和在更充分利用中得到更 好的维护和发展。 知识获取是资源依赖的，这个问题在第五章中还将有更详细的讨论。为了对设计知识获取资源有具体 的了解，下面以制造业物质功能为主产品设计中的知识获取资源进行进一步的分析。如图 5 所示，即使是 已有知识的获取，从由企业内部获取来看，要有完善的知识管理制度、 长期积累和知识库；从由企业外部获取来看，要有能够提供知识服务 的资源和网络通信条件。新知识获取则更为复杂。关于市场的新知识 获取需要有市场信息采集网络和将信息处理为知识的资源，传统企业 一般都有自己的销售和维修网络，不过并不具备需求信息采集和知识 获取任务。虚拟现实或者称为数字仿真，需要有针对所需目的的仿真 软件和相应的硬件条件，更重要的是要有具有仿真能力的人。物理模 型试验要具备相应的试验台架，参数采集的传感器，信号传输和处理 系统，包括硬件和软件，当然更需要有能够设计、配置、操作试验的人。比如现今世界上最大的客机 A380 图 7 现今世界上最大的客机 A380
(图7)设计的时候，机身的疲劳试验持续了26个月，相当于经过47,500小时飞行后得出的结果，目的 就是为了模拟整个飞行周期，模拟飞机在整个服役期内经过增压和减压后的结果，只不过是在更短的时间 内完成而已。为了达到这一目的，飞机必须装在由1,800吨钢制成的试验台上，并配备有特制的液压和气 压加载设备。为期四周的地面震动测试，大约有900个加速度传感器分别安放于飞机的升力面、舱面、发 动机、各种系统和起落架上。超过20个激振器迫使飞机进行振动。样机试验更需要有与使用工况相同的试 验场，比如汽车制造企业的跑车场，场内的路面模拟实际上可能逼 到的各种路面。有的可能更坏，以强化试验。飞机样机就只能在天 >设计任备 资漂 上飞了，A380样机要进行1,000小时的飞行测试，才能最终取得飞 单元1 一个统 行认证。 在用户手上正在使用产品功能表现数据采集，更为复杂，尤其图8企业 是移动设备的数据采集，涉及到如何将在任何地方任何时刻产品运 的垂直 资源结构。 资潭 行中采集到的数据传输到产品设计部门。无线传输常常是首选的技 元1 术，也可以将数据存放在移动设备上的磁卡里，由专用设备定期读 取，集中传输到设计部门。正在使用的产品，其功能变化数据采集 元n >可受的设计 和传输到生产企业，还有另外的意义，即企业可以从数据变化 预测产品可能需要维修，并提前做好准备，到产品所在地进行 兼业 主动维修，在售后服务上提高竞争力。对于设计，这更是非常 重要的后设计知识来源，它可以与设计时的预测进行核对，修 正使用全生命期性能数字样机对功能衰退进行仿真估计的误差， 获取如何能够更准确利用这个全生命周期性能数字样机的新知 识。 可德受的录计 授计李业 要确保全生命周期的功能，即质量稳定，在设计阶段预测 图9分布式资源结构。 产品使用中功能的变化，需要大量知识获取资源。前面已经分 析过，由于竞争的另外两个焦点：最短研发周期和最小研发成本，企业完全依幕自己力量来准备这些资源， 已经越来越不可能了。竞争的压力迫使设计的资源从垂直结构 (图8)向水平结构变化（图9），也就是从原来设计知识获取 所需要的资源大部分在设计实体内部，通常是在企业的研发中 心里，转变成在很大程度上要依赖企业外的资源。有一项统计四 表明，现在制造业的开发活动中有40-70%是依赖外源（外部 状。 供应商、合同制造商、合同设计服务公司)。这是一个很大的变 化，不仅这些资源在地理上是分布的，更复杂的是它们从属于 不同的拥有者，与原来设计实体可以根据自己意愿来调配设计 资源不同，现在则必须与各自的拥有者协调利益。在垂直资源 结构中，竞争的实力表现在企业内资源建设、发展和应用上： 图10在分布式资源环境中的设计。 在水平资源结构中，竞争的实力更多表现在运用企业外资源的 能力上。这就决定了现代设计的第三个属性：对分布式资源环境的依赖性。如果现在还把注意力仅仅集中 在建设和发展自己的资源，而不能转移到应用分布式资源环境提供的条件来获取新知识，来提高自己的竞 争实力，就必然会在竞争中落败。包括世界上许多如美国NASA这样的大企业，都持如是观点，山。图10 是在分布式资源环境中的设计，显示了设计实体和资源单元之间的请求知识和知识获取服务和提供知识和 知识获取服务的关系。 中国的制造企业认识这一点尤其重要。投身设计竞争需要有精神和物质两方面条件，精神方面是竞争
11 （图 7）设计的时候，机身的疲劳试验持续了 26 个月，相当于经过 47,500 小时飞行后得出的结果，目的 就是为了模拟整个飞行周期，模拟飞机在整个服役期内经过增压和减压后的结果，只不过是在更短的时间 内完成而已。为了达到这一目的，飞机必须装在由 1,800 吨钢制成的试验台上，并配备有特制的液压和气 压加载设备。为期四周的地面震动测试，大约有 900 个加速度传感器分别安放于飞机的升力面、舱面、发 动机、各种系统和起落架上。超过 20 个激振器迫使飞机进行振动。样机试验更需要有与使用工况相同的试 验场，比如汽车制造企业的跑车场，场内的路面模拟实际上可能遇 到的各种路面。有的可能更坏，以强化试验。飞机样机就只能在天 上飞了，A380 样机要进行 1,000 小时的飞行测试，才能最终取得飞 行认证。 在用户手上正在使用产品功能表现数据采集，更为复杂，尤其 是移动设备的数据采集，涉及到如何将在任何地方任何时刻产品运 行中采集到的数据传输到产品设计部门。无线传输常常是首选的技 术，也可以将数据存放在移动设备上的磁卡里，由专用设备定期读 取，集中传输到设计部门。正在使用的产品，其功能变化数据采集 和传输到生产企业，还有另外的意义，即企业可以从数据变化 预测产品可能需要维修，并提前做好准备，到产品所在地进行 主动维修，在售后服务上提高竞争力。对于设计，这更是非常 重要的后设计知识来源，它可以与设计时的预测进行核对，修 正使用全生命期性能数字样机对功能衰退进行仿真估计的误差， 获取如何能够更准确利用这个全生命周期性能数字样机的新知 识。 要确保全生命周期的功能，即质量稳定，在设计阶段预测 产品使用中功能的变化，需要大量知识获取资源。前面已经分 析过，由于竞争的另外两个焦点：最短研发周期和最小研发成本，企业完全依靠自己力量来准备这些资源， 已经越来越不可能了。竞争的压力迫使设计的资源从垂直结构 （图 8）向水平结构变化（图 9），也就是从原来设计知识获取 所需要的资源大部分在设计实体内部，通常是在企业的研发中 心里，转变成在很大程度上要依赖企业外的资源。有一项统计[12] 表明，现在制造业的开发活动中有 40- 70% 是依赖外源（外部 供应商、合同制造商、合同设计服务公司）。这是一个很大的变 化，不仅这些资源在地理上是分布的，更复杂的是它们从属于 不同的拥有者，与原来设计实体可以根据自己意愿来调配设计 资源不同，现在则必须与各自的拥有者协调利益。在垂直资源 结构中，竞争的实力表现在企业内资源建设、发展和应用上； 在水平资源结构中，竞争的实力更多表现在运用企业外资源的 能力上。这就决定了现代设计的第三个属性：对分布式资源环境的依赖性。如果现在还把注意力仅仅集中 在建设和发展自己的资源，而不能转移到应用分布式资源环境提供的条件来获取新知识，来提高自己的竞 争实力，就必然会在竞争中落败。包括世界上许多如美国 NASA 这样的大企业，都持如是观点[10,11]。图 10 是在分布式资源环境中的设计，显示了设计实体和资源单元之间的请求知识和知识获取服务和提供知识和 知识获取服务的关系。 中国的制造企业认识这一点尤其重要。投身设计竞争需要有精神和物质两方面条件，精神方面是竞争 某企业 另一个企业 资源 资源 资源 资源 单元 1 单元 2 单元 i 单元 n 互联网 知识和知识获取服务平台 分 布 式 资 源 环 境 在分布式资源环境中 设计任务 进行设计竞争的企业 可接受的设计 设计实体 图 9 分布式资源结构。 设计 资源 实体 31 单元 41 市场 满足 设计 需求 市场 实体 2 1 驱动 需求 资源 资源 资源 单元 21 单元 32 单元 42 设计 资源 实体 11 单元 22 设计 资源 实体 33 单元 43 资源 单元 11 资源 单元 33 资源 单元 2 3 资源 单元 44 资源 单元 34 资源 单元 2 4 图 10 在分布式资源环境中的设计。 设计任务 资源 单元 1 一个传统企业 资源 单元 2 图 8 企业 的垂直 资源结构。 资源 单元 i 资源 单元 n 可接受的设计
的意识和创新思维：包括对现代设计竞争属性的认识，创新成功和正确设计关系的认识，竞争意愿，组织 竞争的能力和承受风险的心理准备：物质方面则是竞争的实力，主要是资本积累和知识获取资源，这里不 讨论资本积累，而是把注意放在现有资本积累规模下运用企业外资源的条件和企业外可以被利用资源的状 态。自主创新要以企业为主体，首先要求企业有竞争意识，如果企业不愿意参与设计竞争，其他一切都是 空话，在市场经济条件下，竞争是不能强迫的。政府首要的工作就是从一切可能方面去培有和引导企业产 品设计的竞争意识：包括政策上，经济上，教有上和文化上，尽量避免做伤害这种意识的事。至于竞争实 力，则不应当强调依赖企业内部研发中心的发展，资本、时间和空间都已经不允许中国企业重复这条老路。 文献[l0,Il]认为设计竞争取胜，需要建立一个“先进工程环境(Advanced Engineering Environments)”, 这是工业发达国家在其企业内部已经有长期发展的研发中心(R&D Center)条件下说的话。事实上，多 年竞争结果，这些企业早已经大规模利用企业外资源四，而且在企业周围也已经存在大量资源，但是这还 不是先进工程环境。竞争不能照猫画虎，解决企业设计竞争实力中的资源问题，只能研究和借鉴别人经验， 认识发展的态势，率先走一条别人没有走过、但是适合自己的路。迄今为止的产学研结合，是一顶外来的 帽子，戴在从上世纪50年代沿用至今一种模式的头上，事实证明它并没有解决制造企业在产品设计竞争中 实力不足的忧虑，尽管大量潜在的资源因为没有被利用而成为浪费。不能用计划经济的思维来理解产学研 结合，总想用自顶至底的措施或项目措施把双方捆绑在一起。文献[13]给生命系统下的定义：“生命系统 是由物质和能量构成并由信息将它们组织起来。”这里用信息而没有用骨骼、肌肉或其他什么物质结构将 它们组织起来的观点，非常值得深思。分布式资源环境就是以信息将设计实体和资源单元联系在一起进行 设计的产学研结合模式。它和先进工程环境研究的不同之处是：前者从中国的实际出发，注意分布的资源 单元的生成、生存和发展条件。中国现在能够支持产品设计竞争的企业外合格的资源还很少，中国企业除 掉沿用至今的产学研模式以外，还没有其他经验。这种模式与现在设计竞争的焦点，与现在的技术发展水 平并无共同之处。需要研究适合中国企业的模式，需要研究分布式资源环境的形成和运行规律，同时还必 须有与之相适应的设计理论和设计方法，而先进工程环境研究则还没有提到这些内容。 许多工业工程领域的研究讨论动态联盟，他们注意力集中在加工上而不是在设计上。加工装备以及在 加工一种零部件时各个装备之间的相互关系是相对稳定的，这种联盟在一项任务确定后就形成了，在任务 进行过程中资源协同的拓扑结构不再变化。但是设计则不然，当测试中某一个解决方案被否决而需要替换 为另一个方案时，联盟中的部分成员就会同时被替换。对于设计来说，需要一种更为灵活的合作模式。 一种正在研究和推行的模式称为“知识服务”【四，它的特点可以归纳为：充分利用信息技术的成果， 尽可能做到即插即用，服务请求方和提供方双向选择（竞争），一个提供方可以同时为多个请求方服务， 一个请求方也可以要求多个提供方提供服务。所以分布式资源环境和上述的动态联盟是不同的模式，前者没 有任何地域、国家、行业和集团的限制，只是请求方和提供方之间在一项服务上的双边关系；后者则局限 于联盟内部的合作，甚至存在与其他联盟的竞争。知识服务模式更加适应知识不断更新，市场竞争和全球 经济一体化的态势。 现在制造业的竞争是设计的竞争，创新不能离开设计。研究现代设计，掌握和应用现代设计的这些特 征是当前制造业发展至关重要的命题。 3.现代设计与信德技术。 信息化是一个广泛流行的口号，但是对它内涵的认识却并不统一。例如在英语中就没有一个和信息化 对等的字，怎么翻译还是问题。这里只讨论与创新与现代设计相关的应用，主要包括两方面：以计算机 为中心的人工智能和以网络为中心的信息传递。 研究人工智能的人，期望计算机技术高速发展，有一天能够完全代替人来解决设计问题。设计是社会 性和技术性交织在一起，又是技术和艺术交织在一起的问题。也许计算机永远也不能代替人解决这两个交 12
12 的意识和创新思维：包括对现代设计竞争属性的认识，创新成功和正确设计关系的认识，竞争意愿，组织 竞争的能力和承受风险的心理准备；物质方面则是竞争的实力，主要是资本积累和知识获取资源，这里不 讨论资本积累，而是把注意放在现有资本积累规模下运用企业外资源的条件和企业外可以被利用资源的状 态。自主创新要以企业为主体，首先要求企业有竞争意识，如果企业不愿意参与设计竞争，其他一切都是 空话，在市场经济条件下，竞争是不能强迫的。政府首要的工作就是从一切可能方面去培育和引导企业产 品设计的竞争意识：包括政策上，经济上，教育上和文化上，尽量避免做伤害这种意识的事。至于竞争实 力，则不应当强调依赖企业内部研发中心的发展，资本、时间和空间都已经不允许中国企业重复这条老路。 文献[10，11]认为设计竞争取胜，需要建立一个“先进工程环境（Advanced Engineering Environments）”， 这是工业发达国家在其企业内部已经有长期发展的研发中心（R & D Center）条件下说的话。事实上，多 年竞争结果，这些企业早已经大规模利用企业外资源[12]，而且在企业周围也已经存在大量资源，但是这还 不是先进工程环境。竞争不能照猫画虎，解决企业设计竞争实力中的资源问题，只能研究和借鉴别人经验， 认识发展的态势，率先走一条别人没有走过、但是适合自己的路。迄今为止的产学研结合，是一顶外来的 帽子，戴在从上世纪 50 年代沿用至今一种模式的头上，事实证明它并没有解决制造企业在产品设计竞争中 实力不足的忧虑，尽管大量潜在的资源因为没有被利用而成为浪费。不能用计划经济的思维来理解产学研 结合，总想用自顶至底的措施或项目措施把双方捆绑在一起。文献[13]给生命系统下的定义：“生命系统 是由物质和能量构成并由信息将它们组织起来。”这里用信息而没有用骨骼、肌肉或其他什么物质结构将 它们组织起来的观点，非常值得深思。分布式资源环境就是以信息将设计实体和资源单元联系在一起进行 设计的产学研结合模式。它和先进工程环境研究的不同之处是：前者从中国的实际出发，注意分布的资源 单元的生成、生存和发展条件。中国现在能够支持产品设计竞争的企业外合格的资源还很少，中国企业除 掉沿用至今的产学研模式以外，还没有其他经验。这种模式与现在设计竞争的焦点，与现在的技术发展水 平并无共同之处。需要研究适合中国企业的模式，需要研究分布式资源环境的形成和运行规律，同时还必 须有与之相适应的设计理论和设计方法，而先进工程环境研究则还没有提到这些内容。 许多工业工程领域的研究讨论动态联盟，他们注意力集中在加工上而不是在设计上。加工装备以及在 加工一种零部件时各个装备之间的相互关系是相对稳定的，这种联盟在一项任务确定后就形成了，在任务 进行过程中资源协同的拓扑结构不再变化。但是设计则不然，当测试中某一个解决方案被否决而需要替换 为另一个方案时，联盟中的部分成员就会同时被替换。对于设计来说，需要一种更为灵活的合作模式。 一种正在研究和推行的模式称为“知识服务”[14]，它的特点可以归纳为：充分利用信息技术的成果， 尽可能做到即插即用，服务请求方和提供方双向选择（竞争），一个提供方可以同时为多个请求方服务， 一个请求方也可以要求多个提供方提供服务。所以分布式资源环境和上述的动态联盟是不同的模式,前者没 有任何地域、国家、行业和集团的限制，只是请求方和提供方之间在一项服务上的双边关系；后者则局限 于联盟内部的合作，甚至存在与其他联盟的竞争。知识服务模式更加适应知识不断更新，市场竞争和全球 经济一体化的态势。 现在制造业的竞争是设计的竞争，创新不能离开设计。研究现代设计，掌握和应用现代设计的这些特 征是当前制造业发展至关重要的命题。 3.现代设计与信息技术。 信息化是一个广泛流行的口号，但是对它内涵的认识却并不统一。例如在英语中就没有一个和信息化 对等的字，怎么翻译还是问题[15]。这里只讨论与创新与现代设计相关的应用，主要包括两方面：以计算机 为中心的人工智能和以网络为中心的信息传递。 研究人工智能的人，期望计算机技术高速发展，有一天能够完全代替人来解决设计问题。设计是社会 性和技术性交织在一起，又是技术和艺术交织在一起的问题。也许计算机永远也不能代替人解决这两个交