ID與IE融合的IDE技術(shù)創(chuàng)新方法范文
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1idE方法提出背景
1.1ID與ie概念
傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計的核心是產(chǎn)品設(shè)計，在人類社會進入現(xiàn)代工業(yè)社會之后，設(shè)計所帶來的物質(zhì)成就及其對人類生存狀態(tài)和生活方式的影響是過去任何時代所無法比擬的，現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計的概念也由此應運而生，現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計有廣義的工業(yè)設(shè)計和狹義的工業(yè)設(shè)計之分。廣義工業(yè)設(shè)計是指為了達到某一特定目的，從構(gòu)思到建立一個切實可行的實施方案，并且用明確的手段表示出來的系列行為，它包含了一切使用現(xiàn)代化手段進行生產(chǎn)和服務的設(shè)計過程。狹義工業(yè)設(shè)計指產(chǎn)品設(shè)計，即針對人與自然的關(guān)聯(lián)中產(chǎn)生的工具裝備的需求所作的響應，包括為了使生存與生活得以維持與發(fā)展所需的諸如工具、器械與產(chǎn)品等物質(zhì)性裝備所進行的設(shè)計。
1.2ID與IE融合原理
隨著知識經(jīng)濟時代的到來，全球競爭日趨激烈，工業(yè)設(shè)計理念和工業(yè)工程理論都發(fā)生了重大變化。結(jié)合多年的工程實踐經(jīng)驗，作者認為工業(yè)設(shè)計是面向全過程的設(shè)計，包括從市場調(diào)查、新產(chǎn)品設(shè)計定位、專利技術(shù)查詢與搜集、設(shè)計方案初步制定到新產(chǎn)品的包裝設(shè)計、成本核算、預測風險等內(nèi)容。因此，其理念可描述為以市場和用戶需求為導向，以創(chuàng)新理念為指導，以現(xiàn)代化技術(shù)為工具，綜合考慮產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、材料、工藝、應用環(huán)境等因素，在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)展開的一系列創(chuàng)新增值活動。IE作為管理方法論與工程技術(shù)的綜合體，對提高企業(yè)綜合創(chuàng)新能力和整體素質(zhì)具有不可替代的作用。作者將其在企業(yè)中運用的方法歸納為規(guī)劃、設(shè)計、計劃、控制、分析/評價、改進/創(chuàng)新、組織七方面。現(xiàn)代工業(yè)工程開始系統(tǒng)地從產(chǎn)品本身及其制造過程和產(chǎn)品整個生命周期考慮產(chǎn)品的環(huán)境特性，推動傳統(tǒng)制造向現(xiàn)代先進制造轉(zhuǎn)變，要求能夠快速配置和系統(tǒng)地集成人、技術(shù)和資源。同時，現(xiàn)代制造理論和技術(shù)廣泛應用，對產(chǎn)品設(shè)計流程的創(chuàng)新和改進提出了更高的要求。但工業(yè)工程更關(guān)注的是由“投入—產(chǎn)出”所組成的系統(tǒng)，在中間環(huán)節(jié)，即產(chǎn)品設(shè)計流程方面缺乏合適的理論與方法。新技術(shù)、新材料、新發(fā)明，在沒有轉(zhuǎn)化為在市場銷售的商品產(chǎn)生價值之前，是沒有實際意義的，工業(yè)設(shè)計正是科學發(fā)明轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟成果的媒介和紐帶，豐富完善了工業(yè)工程“投入—產(chǎn)出”所組成的系統(tǒng)，在設(shè)計環(huán)節(jié)利用工業(yè)設(shè)計的方法從產(chǎn)品的功能、外觀、經(jīng)濟型、市場銷售等方面構(gòu)思，完善整個創(chuàng)新的價值鏈。ID與IE均涉及了整個產(chǎn)業(yè)價值鏈，二者融合可以幫助企業(yè)發(fā)掘顧客的潛在需求，創(chuàng)造性地利用科學技術(shù)知識進行創(chuàng)新。前者強調(diào)依據(jù)研發(fā)技術(shù)對物料、能源、設(shè)備、資金、技術(shù)、人力和信息等制造資源進行加工和利用，從功能、結(jié)構(gòu)上改進產(chǎn)品，從而實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，并通過廣告、品牌、包裝、銷售及售后等環(huán)節(jié)向顧客提供產(chǎn)品和服務，需要理論方法和技術(shù)工具來指導;后者側(cè)重于從理論上為產(chǎn)品的研發(fā)提供戰(zhàn)略研究，優(yōu)化流程設(shè)計和作業(yè)程序設(shè)計，制定成本計劃、質(zhì)量計劃和過程控制，并對產(chǎn)品設(shè)計進行評價篩選及改進，需要具體實踐環(huán)節(jié)發(fā)揮其功能。
在ID和IE融合原理分析基礎(chǔ)上，將IE理論與方法融入ID過程中，全過程運用IE方法，對需求發(fā)現(xiàn)、功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝優(yōu)化、材料替代、工程應用進行優(yōu)化與重構(gòu)，可以衍生出一種基于ID和IE融合的IDE技術(shù)創(chuàng)新模式。
(1)需求分析階段
需求分析既是產(chǎn)品設(shè)計成功的基礎(chǔ)，也是產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的最終要求。該階段:①需要采用工業(yè)工程方法，從系統(tǒng)論觀點分析把握人們的需求和價值觀，以滿足人的多種需求為目標展開技術(shù)創(chuàng)造活動;②需要利用規(guī)劃方法，從企業(yè)戰(zhàn)略、市場研究等方面確定用戶需求，明確產(chǎn)品需求范圍及使用功能;③需要綜合運用評價方法，從產(chǎn)品的經(jīng)濟與社會效益評價方面確定需求的可行性與必要性，明確目前的技術(shù)以及企業(yè)資源是否有能力完全滿足需求，以及滿足這些需求付出的代價是否有足夠的效益支撐，進而將產(chǎn)品需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品功能。
(2)功能設(shè)計階段
需要在系統(tǒng)目標引導下，綜合考慮各組成部分的相互作用和系統(tǒng)整體的發(fā)展變化，從縱橫兩方面對系統(tǒng)各要素在功能中所處地位和作用加以分析和比較，實施結(jié)構(gòu)、動作、時間、工藝(路線)的展開和多維分解，并確定產(chǎn)品的關(guān)鍵功能。同時，利用價值工程分析方法，對產(chǎn)品功能展開價值分析，在保證產(chǎn)品功能最佳狀態(tài)下降低產(chǎn)品成本，使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)更合理。
(3)結(jié)構(gòu)展開階段
該階段需要利用“原始法則”對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行破組織分解，劃分為通用結(jié)構(gòu)和專有結(jié)構(gòu)，為選擇外包或自主研發(fā)指明方向?！霸挤▌t”指加大創(chuàng)新思維的“前進跨度”，把思維集中在事物的本質(zhì)方面，強調(diào)將一切復雜的系統(tǒng)分解還原為簡單的理、化、生基本現(xiàn)象或基本結(jié)構(gòu)，用最基本的物理、化學、生物等自然科學進行描述。結(jié)構(gòu)展開過程按照裝備模型逐級進行。
(4)工藝優(yōu)化階段
該階段需要:①以工業(yè)工程流程改進、過程重構(gòu)、可裝配性設(shè)計等方法為基礎(chǔ)，以技術(shù)創(chuàng)新為途徑，利用新工具、新方法，對產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、裝配過程等進行優(yōu)化。如可借助系統(tǒng)優(yōu)化方法，以整體全局最優(yōu)為目標，消除部門主義、利益分散主義，最大限度實現(xiàn)信息整合、技術(shù)整合;②運用創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)化核心工藝，改進生產(chǎn)流程，實現(xiàn)風險控制、質(zhì)量控制、流程控制等。此外，在功能分解和結(jié)構(gòu)分解基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的特殊功能和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計往往在工業(yè)優(yōu)化階段實現(xiàn)，創(chuàng)新顯得尤為重要，更加需要采用IE方法作為工藝優(yōu)化的技術(shù)工具。
(5)材料替代階段
①從質(zhì)量控制方面考慮，必要的材料替代可以改善使用性能，如延長產(chǎn)品壽命、提高可靠性，即使一種材料可以很好地滿足某種特定用途，設(shè)計人員也應考慮其可替代性;②從設(shè)施設(shè)備規(guī)劃考慮，在工作條件改變的情況下，材料替代能很好地滿足環(huán)境變化的要求;③從成本控制考慮，材料替代能夠提供降低成本或改進設(shè)計的機會，降低成本，提升產(chǎn)品競爭力。因此，該階段的主要任務是在滿足結(jié)構(gòu)的可靠性、外觀要求、工藝性能等前提下，利用新材料或新工藝優(yōu)點，尋求一種可替代材料，完成相同的設(shè)計任務甚至達到更高的技術(shù)要求。
(6)工程應用階段
由于產(chǎn)品的使用環(huán)境和用途不同，在使用過程中出現(xiàn)的問題也有所不同，遵循IE服務改進原則，需要對產(chǎn)品進行動態(tài)完善，提升產(chǎn)品的性能。此外，將IE工程服務理念融入到工業(yè)設(shè)計，有利于提升服務過程的效率價值，最終形成全產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化。
3結(jié)論
ID強調(diào)對物料、能源、設(shè)備、資金、技術(shù)、人力和信息等制造資源進行加工和利用，從功能、結(jié)構(gòu)上改進產(chǎn)品;IE側(cè)重于從理論上為產(chǎn)品的研發(fā)提供戰(zhàn)略研究，優(yōu)化流程設(shè)計和作業(yè)程序設(shè)計。前者需要理論方法和技術(shù)工具作為指導，后者需要在具體的實踐環(huán)節(jié)才能發(fā)揮其功能。基于此，本文在重新界定ID概念和IE方法基礎(chǔ)上，提出了ID和IE融合的IDE技術(shù)創(chuàng)新模式，以發(fā)掘顧客的潛在需求，利用科學技術(shù)知識進行創(chuàng)造性地創(chuàng)新，從而為企業(yè)獲取競爭優(yōu)勢指明方向，也為技術(shù)創(chuàng)新提供一種新的方法和思路。（本文來自于《科學學研究》雜志?！犊茖W學研究》雜志簡介詳見.）
作者：馮立杰岳俊舉王金鳳翟雪琪單位：鄭州大學管理工程學院