创新―产品设计的灵魂
创新―产品设计的灵魂
浙江大学 潘云鹤 庄越挺
随着世界经济向知识型经济发展，创新已成为中国政府、企业和学者的共识，并产生了国家创新体系和区域创新系统等新的理念。在这个创新系统中，企业创新是核心，企业是否具有强劲的创新能力，决定了国家和区域创新系统的活力，因此，增强企业创新能力是发展经济的关键。
著名经济学家Joseph Schumpeter于1911年在其名著《经济发展理论》中最早提出了“企业创新”的观点，并指出，“企业创新”是把一些崭新的生产要素的“新组合”引入到生产体系中，其目的是实现超额利润。企业创新的内涵将根据技术的发展和时代的变迁而有所不同。在目前的经济环境中，主要包括观念、制度、管理、技术、经营、市场等方面的内容。所有这些方面的创新，都以企业产品的创新为最终目的，产品是所有创新成果的集成者，也是实现利润的载体。
一种产品是否具有市场竞争力，主要包括以下要素：功能、价格、周期、服务、营销和消费者心理接受程度，这些因素大部分都在产品的设计阶段确定。20世纪80～90年代的研究表明，制造业产品成本中的70%～80%是在设计阶段决定的，而这一阶段的花费却只占到了总成本的5%。在目前追求个性化的时代中，消费者对产品的心理接受程度显得异常重要，其影响因素主要来自于设计。产品创新设计不但能增强企业在竞争中的优势，甚至可以带动消费者的消费习惯、消费文化和相应的购买力，从而创造新的市场，拉动整个行业和经济的发展。
当前，世界先进的制造业企业已经走过了以产量和质量占领市场的两个阶段，进入到了以创新占领市场的崭新阶段。美国凭借其强大的经济后盾，支持、激励和推进现代产品设计的创新发展，从审美、使用、技术、材料、工艺、装备、管理等方面进行设计创新，通过创新设计巩固其经济地位，把其占据优势的高新科技转变为新的全球市场。日本在战后把设计作为国策之一，从政治、经济、文化、国家建设一系列重大问题上引入“设计先导”的理念，强化设计教育，提倡创造学。韩国借1988年的汉城奥运会提出“设计立国”口号，经过20多年的发展，目前在许多领域中的水平已接近日本。1997年，英国首相布莱尔上任不久就制定了激励设计产业的政策，认为英国的设计产业对经济发展非常重要，曾在19世纪被誉为世界工厂的英国正期望成为21世纪的世界设计工作室。
相比之下，我国企业的产品“创新能力”远低于“生产能力”。产品创新已成为我国从“制造大国”走向“制造强国”的关键。解决产品的产量之大和创新能力之低的矛盾，已成为我国经济发展的当务之急。大力开发新产品，努力把高技术、高质量、最具发展前途的新产品推向市场是我国企业迫切需要解决的关键问题之一，也是我国产业结构优化升级和区域经济发展所提出的亟待解决的问题。
产品创新设计的内涵
现代的产品创新设计与传统的设计过程的最大不同在于增加了数字设计和人机设计。而正是计算机技术等高新技术的发展，使数字设计和人机设计成为了必要和可能。
德国学者Gerhard Pahl和Wolfgang Beitz在其1984年出版的《Engineer Design》一书中，把传统的产品设计分为明确任务、概念设计、技术设计和施工设计四个阶段。明确任务是分析市场需求，确定新产品的定位；概念设计包括功能、原理、结构、布局和外形五个方面，它确定了产品的大部分消费者可认知特性，是产品设计中的关键阶段，也是可塑性最强的一环，是体现产品设计创新性的关键，尤其是外形设计最能发挥设计师的创造性；技术设计为概念设计的要求服务，是传统意义上的技术创新的发挥阶段。市场需求及与之对应的产品定位可以驱动概念设计的创新，并带动技术创新，反之也有促进作用。根据当前社会发展和产品设计的新特点，笔者认为，需要在传统的设计过程增加或突出两部分内容，首先是增加数字设计内容，以适应目前产品数字化浪潮的特点；其次是增加人机设计阶段，因为随着商品的丰富和生活水准的提高，产品的智能性、舒适性显得尤其重要。由于以计算机技术为代表的高新技术的发展，使数字设计和人机设计成为必要和可能。
广义而言，产品创新设计涵盖了产品生命周期中所有具有创造性的活动，根据目前产品设计的时代特性，可以总结出产品创新设计具有以下几个特点：
● 从企业角度观察，能为产品创造高附加值；
● 从市场角度观察，能保持强劲的吸引力，不断刺激消费者的消费欲望；
● 从消费者角度观察，能不断获得新产品，满足物质和精神生活的需要；
● 从设计师角度观察，能不断迸发灵感进行创造；
● 从经济发展宏观角度观察，使整个国家的经济呈现出强劲的竞争力。
从设计方法论的角度看，产品创新的关键在于实现市场、科研和生产三类信息的获取和碰撞（如图1所示）。
就某一个产品设计而言，其一般设计流程包括产品策划、概念设计、造型设计、视觉设计和结构设计。上述过程中的每一个环节都可能出现直接或间接与外界进行各种信息与能量交换、传递的现象。基于这种思路，我们认为，产品创新设计是在多种因素的不断“碰撞”、“整合”中诞生的（如图2所示），每一个“碰撞点”都是刺激设计不断向新目标前进的动因。产品创新在这些“碰撞点”的协调与促进下不断地“新陈代谢”，通过整合以完成其生命周期。导致设计创新的这些“碰撞点”可能是技术的进步、用户需求的变化、新材料的出现、流行趋势的变化、设计工具的变更，也可能是设计师自身思想、观点的变化，或者是一些看似毫无联系但实际上却起着重要作用的事物的出现。
产品的创新设计就是在这样一个动态的、不断与外界交流的过程中从设计初始状态走向设计目标状态。不管是哪一种思想，哪一种风格，哪一种因素，都是设计过程中的一个碰撞点，它们都对产品创新设计起着不同程度的作用与影响。
产品创新设计趋势
经济的发展和市场的变化，使产品创新设计正从效用型创新向知识型创新转变。
美国的Deane Richardson将世界近现代产品开发设计的主要趋势归纳为三个阶段：20世纪50～60年代为摸索时代，商品便宜就是好，设计并不重要;70～80年代为经济的标准化时期，将消费者的爱好、差别统一起来，进行标准化设计；90年代后，重视消费者的个别趣味，产品设计出现差别化，商品则表现得更有情趣和多样。因此，在企业制造技术水平相差不大的情况下，产品设计显得尤为重要。根据经济发展和市场情况，产品设计总体呈现出从效用型创新向知识型创新转变的趋势，具体表现如下：
● 对市场的快速反应
随着市场竞争的日益激烈，产品创新的速度也越来越快。企业需要加快产品创新的速度以满足和带动消费者不断变化的需求，达到提高产品竞争力的目的。企业的信息收集机构不断地分析市场信息并迅速反映给决策者，决策者根据这些信息对产品的创新方向提出构想，并在设计师的协同下进行产品设计，最后技术部门进行实际产品的现实转化。整个过程都需要在较短的时间内完成。在2000年，一辆汽车从概念创意到可展示产品的时间仅为24个月，而1990年时，这个周期是其2倍，即48个月。
● 高新技术大量应用
在知识经济中，创新的作用更趋明显，并从效用型转向知识型。首先，高新技术产业蓬勃发展，其产品设计中采用了大量新技术；其次，高新技术在传统工业中的广泛应用极大地改造和促进了传统产业的发展，在传统产品设计中也融入了大量的高新技术；第三，CAD等技术在设计过程中的应用提高了产品设计的质量和速度。
● 多功能集成化
随着微电子、新材料、新能源的发展和应用，完成单个产品功能所需要的材料的体积、重量和成本都在下降，使多功能集成成为可能。多功能集成化的产品设计是人类需求、技术发展和市场规律的必然结果。目前市场上高新技术产品尤其是电子产品的功能集成化趋势就十分明显。
● 突出以人为本
传统的工业产品以实现功能为目的，而后产品设计开始突出易用性，并实现了从人适应产品到产品适应人的观念转变。目前，人性化的内涵也更加丰富，传统的人性化概念一般包括人的安全性、舒适性和环境融洽性等比较直接可见的因素，而现在人性化更加突出了消费者的心理因素，消费者不但能安全舒适地使用产品，而且能从产品的使用中获得心理享受，所产生的愉悦感包括安全感、自信感、荣誉感、兴奋感和满足感等。在高新技术广泛应用的背景下，如何使技术复杂的产品以人性化的形象展现给消费者，是产品设计中的一个重要课题。
● 设计师分工专业化
产品设计是一个复杂的过程，加之产品创新设计具有快速化、集成化、高科技化和个性化的特点，这决定了设计师必须十分专业，才能有高质量的作品。
● 产品智能化
信息技术的快速发展，为产品的智能化提供了必要的技术基础。智能技术与传统产品相结合形成的智能产品，其功能上比传统产品更具优势，更容易打开市场。同时，产品的智能化使产品和人的距离大大拉近，符合产品个性化的趋势。例如，三星最近推出的智能吸尘器VC-RP30W，能自动扫描周围场景，避开障碍物，分辨出垃圾和日常用品，具有相当的智能性。
● 绿色和环保
绿色产品设计首先要符合整个社会的环保要求，其次要符合广大消费者普遍接受的环保意识，并为企业节约成本、提高效益。绿色设计提出了4R原则，即减量（Reduce）、重复（Reuse）、回收（Recycle）和再生（Regenerate），着眼于全人类未来的总体生存和发展。
计算机辅助的创新产品设计
产品创新设计的这些趋势是经济和技术发展的自然规律，为了能够把握机遇，健康快速地发展经济，增强产品竞争力，我们需要整套的产品创新设计支撑环境，其中信息技术尤其是计算机辅助技术和系统的应用是这个支撑环境的关键部分。
目前，CAD系统已得到广泛应用。在产品设计领域，以CAD概念为核心，已经发展出计算机辅助工业设计(CAID)、计算机辅助概念设计(CACD)、计算机辅助工艺设计（CAPP）等一系列相关的CAD技术和系统。国内的一些高校、研究机构和企业也相继推出了一批三维的CAD软件，取得了很好的效果。CAD系统几何造型技术从二维起步，走过了实体化、参数化到变量化的历程，并出现了并行工程、虚拟产品设计等新的CAD技术。但如何使传统意义上的CAD系统支持产品的创新设计是企业界关心的焦点，也是学术界研究的热点问题。
我们认为，在技术路线上，计算机辅助产品创新技术需要将CAD、人工智能、图形图像和工业设计等多种学科加以融合，在整体上形成新的技术交叉、革新和突破。在系统实现方面，计算机辅助产品创新系统需要一个新的能够支持产品全生命周期和集成化的产品创新设计系统，它所支持的产品创新的各个环节都应该源于市场，又走向市场，彼此连成一个环（如图3所示）。
目前，就我国产品开发的现状而言，计算机辅助产品创新设计技术的研究应着重解决以下5个方面的关键问题：
● 如何实现产品的创新 产品创新的关键是概念设计的创新，其本质是要实现市场、科技和生产三类信息的获取、碰撞和综合。
● 如何使产品的创新面向市场 各种计算机辅助产品设计软件系统应集成打通，彼此联成环，源于市场，又走向市场。
● 如何适应当代产品信息化的趋势 要集计算机辅助机械设计、电子设计、外形设计三种功能为一体，以适应当代产品机电一体化、数字化、智能化的趋势。
● 如何适应产品设计个性化的要求 要研究适应中国人特点的人机工程、模拟技术，能从视觉、触觉、人体力学、舒适度等多角度分析与模拟产品的使用。
● 如何适应区域块状经济的创新要求 既要研究网上协作技术，又要研发针对轻纺、电子、机械的特殊计算机辅助技术。
实例
产品创新设计系统
浙江大学在原国家计委产业化前期关键技术项目等的支持下，联合清华大学、西安交通大学等单位，开展了计算机辅助产品设计的相关研究工作。在将人工智能、CAD、多媒体、工业设计、计算机网络等多项技术交叉融合的基础上，突破传统CAD的局限，强调面向市场、基于网络、支持新产品全生命周期开发的产品创新设计。通过关键技术的自主开发、外购软件上的二次开发以及系统集成等手段，成功地研制了支持产品创新设计的计算机辅助集成系统平台。
该系统平台围绕新产品开发，提出了计算机辅助新产品创意技术、计算机辅助工业设计的智能化技术、基于图形图像融合的计算机辅助轻纺产品创新技术、基于多功能模型的计算机辅助机电产品创新技术以及集成网上知识的计算机辅助产品创新技术。沿着产品创新的不同发展阶段，提供功能不同的通用计算机辅助产品创新设计技术平台，并面向特定行业开发了专用设计平台。该系统能够支撑新产品的整个开发生命周期，包括市场分析、创新方案构思、外形设计、数字电路设计、面向产品类的特定设计、人机工程分析和评价、制造规划、包装设计、市场营销和反馈等。
如下图所示，整个系统分为七大软件平台，包括计算机辅助市场分析和营销设计系统、产品的数字化方案设计系统、产品形状方案设计系统、人机工程辅助设计系统、面向轻纺产业的新产品设计系统、面向制造的设计系统、产品创新设计的集成技术与环境，每个系统包括4～6个计算机软件系统。在这七大平台中，三个是支持信息产品、轻纺产品、机械产品的专业辅助创新系统，四个是各专业都需要的基本系统。
目前，该产品创新设计系统已经在通信、家电、轻纺、医疗仪器、机械、工艺品等多种行业中广泛推广应用，有近300家企业应用了本系统的各种设计平台进行创新产品的设计与生产，研制开发出了一批新产品，如微型便携式心电图仪（已上市）、图案设计与分色系统（已在多家厂商生产）、多媒体通信设备（含IP电话/网关/网守/视频电话等）、机顶盒类智能化信息电器、VFD通用点阵显示驱动模块等。
