[学者笔谈]胡洁:现代产品设计中的哲学与立异之
来源:创业项目网 发表于2019-07-12 05:59:42 编辑:撒贝宁
摘要: ■ 现代产品规划的哲学是扬弃,是无止境的立异进程。 ■ 立异源于多范畴常识,工程范畴与生物范畴广泛的常识是立异之源。 ■ 立异是有规则可循的,

■ 现代产品规划的哲学是“扬弃”,是无止境的立异进程。

 

■ 立异源于多范畴常识,工程范畴与生物范畴广泛的常识是立异之源。

 

■ 立异是有规则可循的,实质上是常识交融与对立求解进程。

 

■ 立异的解不是成果,而是新的立异的开端,是可继续开展的进程。

制作业是反映国家概括竞争力的支柱性工业,也是科学技能开展的载体和转化为生产力的东西与桥梁。现在,我国制作业的工业增加值居世界前列,但产品自主开发才能远远落后于世界先进水平,与“制作大国”的位置极不相等。前进产品的立异规划才能,完成从制作大国到立异强国的跨过,已成为我国科技界和制作部分一起面对的使命。

 

产品立异规划有没有办法?怎么故立异办法推动立异型国家建造和企业开展?对这些问题,国家发改委、教育部、科技部和我国科协等有关部分给予高度重视,主张将立异办法作为提高企业立异才能的源头,把国家技能立异工程引导与立异办法推动归入国家立异体系建造。

 

产品规划是整个制作业的魂灵,有人说产品与其说是制作出来的,不如说是规划出来的。现代产品规划的哲学是“扬弃”,即保存与承继了已有产品中有积极意义的部分,一起交融了新的多范畴常识,实质上是一个螺旋式立异的进程。

 

立异的源泉:多范畴常识

 

现代产品规划是一个多范畴常识驱动的创造进程,它包含了对常识的承继、集成、立异和办理。传统的立异规划多依赖于创造者本身的阅历和常识,限制了立异的多样性开展。跟着科技的开展,产品的功用诉求趋于杂乱化,现代产品开发常常会面对杂乱产品的规划问题。杂乱产品的特点是功用杂乱,结构杂乱,产品技能杂乱,制作进程杂乱,常识办理杂乱,例如轿车、飞机、大型配备、武器体系等。这类产品的零部件繁复,各功用安排相相互关,相互效果,一起构成功用全体,本质上是一个杂乱体系。例如波音的787 大飞机,掩盖机械、电子、资料、冶金、仪器仪表、化工等简直一切工业类别,集成了数学、空气动力学、资料学、人机工程学、自动控制学、流体力学等上百种学科和7000余项技能,参加其间的工程技能人员不计其数。因而,杂乱产品的立异规划是多学科多范畴的协同规划进程。

 

跨职业、跨范畴的常识是现代产品立异规划的首要源泉。产品的立异规划往往会学习其他范畴的规划常识,例如,通用的萨博AeroX概念车学习了喷气式飞机的舱盖规划,有用增加了驾驶员的视界。许多常识在本范畴驱动了产品立异,一起也带动了其他范畴的产品立异,例如,陀螺技能最早是用于帆海导航,随后它在航空航天范畴得到了立异的使用,用于导弹、卫星运载器或空间勘探火箭等飞行体的制导。尽管各个企业有自己的常识库模型,但由于相互竞争的原因,缺少各企业跨职业、跨范畴的常识同享,严峻限制了多范畴常识驱动的立异进程。TRIZ理论从专利的视点完成了多范畴常识的同享,经过对多范畴的数以百万计的专利文献和天然科学常识进行研讨和概括,树立了跨范畴的立异规划原理性常识,可支撑跨范畴的立异规划;本体理论从常识的一致性表达的视点完成了多范畴常识的一致性建模,为跨范畴的常识同享供给了言语与渠道支撑。当然,终究完成跨范畴的常识同享仍是需求各企业之间能达到一致,树立杰出的常识同享环境。

 

天然界的常识是现代产品立异规划的另一源泉。假如说工程范畴中的多范畴常识之间的同享存在着企业“私益”的限制,那么大天然中存在的广泛的常识则对一切企业都是“忘我”的,因而,许多学者开端重视天然界的常识。生物物理学家Schmitt在上世纪50年代初次提出Biomimetics(仿生学)一词,在一起期美国的精神病学家Steele提出了Bionics(仿生学)一词;直到上世纪90年代,Benyus树立了Biomimicry Institute,仿生规划得到了广泛的研讨。在仿生规划的研讨基础上,本世纪初,更多的研讨者开端拓宽了仿生规划的范畴,提出了生物鼓励规划(Biologically inspired design)。生物鼓励规划是在仿生学(Bionics)和规划学(Design methodology)的基础上开展起来的一门新兴学科。首要,仿生规划首要是对生物现象的复制(copy),而生物鼓励的规划更着重于从工程范畴的问题动身,完成生物范畴常识鼓励的工程范畴的规划;其次,生物鼓励的规划更着重立异,而非仿生规划的仿照;终究,生物鼓励的规划更着重体系的办法,即从规划办法学的视点进行研讨。使用天然界的常识进行立异规划的比如许多,例如,使用电活性聚合物膜模仿肌肉的功用代替以往的机电传动体系,立异规划出水下机器人;学习生物体系的自安排管道,立异规划出碳素管纳米资料;学习荷叶的自清洗功用,立异规划出防水资料。

 

立异的机制:常识交融与对立求解

 

怎么使用多范畴常识完成立异规划呢?立异的途径和机制是什么呢?有人说立异实质上是创意的突现;也有人说立异是不断试错的成果。因而呈现了许多立异办法,如试错法、脑筋风暴法等,以试错法为例,最著名的是美国创造家爱迪生创造的电灯,用了1600多种金属资料和6000多种非金属资料,阅历了许多的失利。传统的立异办法往往无规则可循,具有突发性,并且受限于使用者的阅历;跟着社会的前进,人们更需求有一种标准的、科学的立异规划办法,以习惯快速多变的现代商场的要求。实际上,立异是有规则可循的,假如人们可以把握这些规则,就能能动地进行产品立异规划。立异不是凭空想象的产品,它是多范畴常识交融的进程;立异不是惊涛骇浪的产品,它是对立的不断处理的进程。

 

立异进程实质上是常识交融进程。立异进程不仅仅是多范畴常识在“物理”层面上的集成,更是在“化学”层面上的交融。例如,在传统的手机中参加摄像头,成为能摄影的手机,这是“物理”层面上的集成立异;将星光丈量理论与常识融入到导弹立异规划中,则是“化学”层面上的交融立异。常识交融需求处理两方面的问题,一方面是语义级的常识交融,即从许多分布式异构的网络资源中查找和抽取相关常识,并转换为一致的常识形式,为某一范畴求解结构有用的常识资源;另一方面是规划级的常识交融,即对许多数据及常识资源进行安排和办理,结合职业范畴的使用需求对常识进行建模、推理和交融,然后取得有价值的可用的立异规划解。常识交融驱动立异规划需求处理三个关键技能,多范畴常识的一致性建模技能;面向需求的常识聚类与交融技能;交融立异解的点评与优化技能。

 

立异进程实质上是对立的求解进程。人类进化进程中有三大进化理论:达尔文的生物进化论、马克思的历史唯物主义社会进化论、技能体系进化理论。前两个理论分别从生物进化和社会进化两个视点打开,而现代产品规划的立异机制的理论基础是技能体系进化理论,即对立的处理进程推动了技能的前进。例如:产品轻量化与强度的对立,发生了立异解:复合资料,既满意了轻量化要求,又前进了强度,处理对立的进程实质上是立异的进程。TRIZ理论提出了处理问题的对立矩阵,经过对立的处理发生立异解。在使用TRIZ理论处理问题的进程中,研讨人员首要将待处理的技能问题或技能对立表达到为TRIZ问题,然后使用TRIZ中的创造问题处理东西求出该TRIZ问题的普适解,终究再使用普适解的办法处理特别问题或对立,发生立异规划解。TRIZ理论与办法已在波音、通用、克莱斯勒、摩托罗拉等大企业中得到了广泛使用,取得了可观的经济效益。

 

立异的继续:常识与立异的双向驱动

 

立异是一个可继续开展的进程。许多企业经过自主立异取得了本职业的抢先位置,但由于缺少常识的堆集,终究未能坚持抢先,失去了可继续开展的机会。实际上,常识与立异之间是双向驱动的,多范畴常识的交融发生立异解,立异解实质上便是新的常识,是接下来立异的源泉。例如,弹道导弹最早是无线电指令制导,融入了陀螺技能(常识),发生了立异的惯性制导(立异解),构成了弹道导弹惯性制导技能(常识),为接下来的星光-惯性制导(立异解)供给了技能储备。许多企业将自己的立异产品申请专利,这其实是在维护自己的常识,为下一轮的立异做准备。许多企业都树立了自己的立异研制中心,如微软的立异中心、FORD轿车公司的立异研制中心等。一方面使用企业本身的常识发生立异产品,另一方面不断更新企业常识库,完成可继续良性开展。

 

每一个立异的技能都阅历了四个阶段:婴儿期、成长期、成熟期、衰退期。一个企业要想在剧烈的商场竞争中一直处于抢先位置,就需求不断地立异,完成可继续开展。以轿车为例,最早以轿车速度作为立异的方针,跟着技能的前进,轿车速度的进化现已进入了成熟期,为了继续前进,企业需求瞄准别的的方针,融入新的常识,完成进一步的立异;所以轿车安全性、操控性、环保方针等成为了新的立异方针。当一个技能体系进化到必定程度的时分,原有的研制极限被打破,必然会呈现一个新的技能体系代替它,即现有技能代替老技能,新技能又代替了现有技能,构成技能上的替换,完成可继续的开展。

 

16世纪前,世界科技史上的前27项严重创造,有18项是归于我国人的创造,我国可称为创造大国。现在,我国正处于从制作大国向立异强国转型的关键时刻,凭借无形的常识完成我国企业的可继续立异开展,成为迫切需求处理的课题。老子曰:“以全国之至柔,奔驰全国之至坚”。气势磅礴的常识经济浪潮正在造就一个史无前例的立异年代,印证前贤的预言。

 

学者小传

 

胡洁,上海交通大学机械与动力工程学院教授,博士生导师。2001年结业于浙江大学机械工程系,获博士学位;2001年12月进入清华大学自动化系国家CIMS工程技能研讨中心博士后流动站;2003年12月进入上海交通大学机械与动力工程学院作业。研讨方向为:根据常识的工程(KBE)、常识交融与立异规划、生物信息处理及编码等。

 

近年来,以项目负责人掌管21项科研项目,包含:4项国家天然科学基金、1项国家973方案课题、1项国家863方案项目、8项省部级项目、1项世界合作项目和6项其他项目。2007年取得上海市科技前进一等奖(排名第四),2008年当选教育部“新世纪优异人才支撑方案”,2008年取得上海交通大学“晨星青年学者奖赏方案”优异青年教师后备人才一等奖,2009年取得上海交通大学SMC优异青年教师A类方案,2009年与2019年两次取得上海交通大学优异教师奖,2019年当选上海科委“白玉兰科技人才奖赏方案”。出书作品2部,宣布论文80多篇,其间被SCI/EI录入60多篇。

 

[学者笔谈]胡洁:现代产品设计中的哲学与立异之道

 

[学者笔谈]胡洁:现代产品设计中的哲学与立异之道

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